解決螺紋輥零件動平衡問題

趙國華,李軍超

（許昌煙草機械有限責(zé)任公司,河南 許昌 461000）

機械的平衡是現(xiàn)代機械的一個重要問題[1]。在平衡技術(shù)中，常把作定軸轉(zhuǎn)動的構(gòu)件稱為轉(zhuǎn)子，對長柱狀轉(zhuǎn)子往往要進行動平衡設(shè)計，以保證轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠[1-2]。動平衡技術(shù)在現(xiàn)代制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，但相關(guān)工藝制造技術(shù)報道的不多。

在我公司產(chǎn)品中有一種零件螺紋輥，根據(jù)設(shè)計要求其動平衡指標(biāo)應(yīng)滿足G6.3。

1 存在問題

螺紋輥零件，如圖所示。其材質(zhì)為30Cr13，淬火要求50～55HRC。

首批試制時有10件螺紋輥零件，機加工結(jié)束進行動平衡檢測時發(fā)現(xiàn)以φ116H7（+0.015/0）為基準(zhǔn)的動平衡G6.3超標(biāo)（標(biāo)準(zhǔn)去重≤3g），單件去除材料量最大達到10g。

圖1 螺紋輥零件簡圖

2 加工工藝及原因分析

2.1 加工工藝

粗車——調(diào)質(zhì)（220-250 HB）——精車——粗磨φ165外圓——車螺紋——鉆孔——真空淬火——精磨孔φ116H7、φ138、φ141——精磨外圓φ165（0/-0.05）——拋光螺紋——動平衡。

真空淬火工藝：550 C、850 C梯次加熱，1040 C保溫～980 C預(yù)冷4Bar氮氣淬火——180 C×2h回火。

2.2 工藝分析

查詢生產(chǎn)檢驗記錄發(fā)現(xiàn)，淬火后硬度平均值HRC52.5，單件外圓圓柱面直徑最大相差0.32mm。針對不合格螺紋輥進行檢測發(fā)現(xiàn)φ150內(nèi)孔相對φ165（0/-0.05）的跳動最大達到0.47mm。由此可知，真空淬火引起的畸變對螺紋輥的幾何公差影響，在試驗工藝中沒有得到合理控制。

3 工藝改進及驗證

3.1 工藝改進

（1）優(yōu)化真空淬火工藝，減小畸變[3]。將淬火工藝改為：550 C、850 C、950 C梯次加熱，1020 C保溫～920 C預(yù)冷4Bar氮氣淬火---180 C×2h回火。經(jīng)實驗驗證，新工藝淬火硬度平均值HRC51.2，外圓圓柱面直徑最大相差0.17 mm。

（2）優(yōu)化工藝規(guī)程，控制內(nèi)孔、外圓幾何公差[4]。將工藝規(guī)程改為：粗車——調(diào)質(zhì)（220-250 HB）——精車（內(nèi)外圓、端面留余量）——鉆孔——真空淬火——（加長軟爪裝卡φ165外圓）粗磨φ141、φ138、φ116內(nèi)孔——（芯軸裝卡φ116內(nèi)孔）粗磨φ165外圓——車螺紋——半精磨φ165外圓---精磨內(nèi)孔φ116H5、φ138、φ141及φ150（保證φ150內(nèi)孔與其余各孔同軸度≤0.02mm）——精磨外圓成φ165（0/-0.05）——拋光螺紋——動平衡。芯軸裝卡工裝分粗磨、半精磨、精磨三套。

（3）采用CBN刀具[5]，實施硬切螺紋。

3.2 驗證

工藝優(yōu)化后，總計生產(chǎn)4批次120件螺紋輥，質(zhì)量穩(wěn)定合格。

4 結(jié)論

（1）550 C、850 C、950 C 三段梯次加熱，實施1020 C淬火保溫、920 C預(yù)冷4Bar氮氣淬火，可以有效控制螺紋輥零件的真空淬火畸變。

（2）在編制有動平衡要求的零件工藝時，必須在保證零件尺寸公差的同時，明確并實現(xiàn)各加工要素的幾何公差。

[1]孫桓，陳作模.機械原理（第五版）[M].高等教育出版社,1996(05).

[2]鄒慧君，傅祥志，張春林，李杞儀.機械原理[M].高等教育出版社,1999(06).

[3]王健安.金屬學(xué)與熱處理（下冊）[M].機械工業(yè)出版社,1980(07).

[4]鄭修本,馮冠大.金屬制造工藝學(xué)[M].機械工業(yè)出版社,1992(05).

[5]藍春錄.CBN刀具特性及其應(yīng)用[J].設(shè)備管理與維修,2005(S1):417～420.