一種高速卷繞頭中高速旋轉部件“卡盤軸光套”的生產制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高速卷繞頭中高速旋轉部件“卡盤軸光套”的生產制造工藝，包括以下步驟：半精車外徑和工藝裝配用中心深內孔，精加工前去內應力，精車外徑和內孔，精銑外圓氣孔和定位孔，端面螺紋孔、中心深內孔端面的氣孔加工，精磨外徑，精磨內孔，精磨中心深內孔。
【專利說明】一種高速卷繞頭中高速旋轉部件"卡盤軸光套"的生產制造 工藝
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種錦綸紡絲機械設備中的高速卷繞頭部件的生產制造技術，特別涉 及一種高速卷繞頭中高速旋轉部件卡盤軸光套的生產制造工藝。
【背景技術】：
[0002] 卷繞頭是錦綸紡絲機械設備中的關鍵部件，絲束通過卷繞頭的高速旋轉和精密控 制最終卷裝成絲餅，只有卷裝成絲餅之后才能用于后道的使用，而卷裝絲餅的質量是評判 這臺卷繞頭設備優劣的標準。
[0003] 卷繞頭長期處于高速運轉狀態，正常卷繞速度在4500?5000m/min之間，機械運 行速度要求達到5500m/min，由此保證卷繞過程中的可靠性與穩定性非常重要。
[0004] 卷繞頭在運轉過程中必須滿足高負載、運轉振動低，高速連續運轉故障率低，自動 高速切換成功率高95% )等要求，所以必須保證卷繞頭高速旋轉部件的制造尺寸高精 度、高同心度、低偏差和尺寸重復性和尺寸一致性。
[0005] 卷繞頭的核心部件為"卡盤軸光套和黑套"、"壓輥"、"槽棍"三大旋轉部件。
[0006] 其中所述卡盤軸光套是一種長度為1200-1800mm，直徑為Φ85-110πιπι，外形為圖1 所示的套管。
【發明內容】
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[0007] 本發明提供了一種高速卷繞頭設備中高速旋轉部件"卡盤軸光套"的生產制造工 藝，所述卡盤軸光套是一種長度為1200-1800mm，直徑為Φ85-110·ι，外形為圖1所示的細 長薄壁套管。
[0008] 本發明所述的生產制造工藝，包括如下步驟：
[0009] 1，原材料正火
[0010] 2,粗車外徑和端面
[0011] 3，兩端內孔和中心深內孔的初加工
[0012] 4,粗車內孔各臺階
[0013] 5,初成品調質
[0014] 6,半精車外徑和工藝裝配用中心深內孔
[0015] 7,精加工前去內應力
[0016] 8,精車外徑和內孔
[0017] 9,精銑外圓氣孔和定位孔
[0018] 10,端面螺紋孔、中心深內孔的氣孔加工
[0019] 11，精磨外徑
[0020] 12,精磨內孔
[0021] 13,精磨中心深內孔
[0022] 14,表面鍍鉻
[0023] 15,動平衡檢查。
[0024] 在上述生產制造工藝中步驟6-13為本發明關鍵制造工藝。
[0025] 其中步驟6,半精車外徑和工藝裝配用中心深內孔：在本發明中起的作用如下：步 驟6工序屬于細長薄壁管類零件的深內孔加工，加工難度大，同軸度要求高，極易在加工過 程中因變形量大造成廢品，而本步驟則很好地保證了加工精度，減小變形量，大幅減少了廢 品產生，同時由于在該步驟中增加了孔口加工工序，保證了車削外徑后與中心深內孔的同 心，從而大大減小了后續精加工的切削余量。本步驟加工完成后，外徑直線度為< 〇. 〇5_， 圓柱度為彡0.05mm;外徑與內孔的同心度為彡0.05mm;外徑與內孔加工余量0.3? 0. 5mm (原工藝需1. 5?2mm加工余量才可保證后工序加工）
[0026] 其中步驟7,精加工前去內應力：熱處理工藝溫度要求控制在400-500°C范圍內， 然后保溫2-4小時，空氣冷卻。步驟7在本發明中起的作用是除去前道切削產生內應力。
[0027] 其中步驟8,精車外徑和內孔：本步驟加工完成后零部件的外徑直線度< 0. 02mm， 圓柱度<〇· 〇2mm ;外徑與內孔同軸度<0· 03mm ;兩端孔口倒角與內孔同軸度<0· 015mm。步 驟8在本發明中起的作用如下：由于步驟6控制的加工余量較小，可更好的保證加工精度， 減小應力釋放產生的彎曲變形。
[0028] 其中步驟9,精銑外圓氣孔、定位孔：使外徑定位孔、氣孔位置公差要求±0. 03mm ; 外徑孔對稱度< 〇. 〇3mm。步驟9在本發明中起的作用如下：減小累計誤差，提高加工精度。
[0029] 其中步驟10,小孔端面螺紋孔、中心深內孔的氣孔加工：步驟10以工裝定心，加工 小孔端端面螺紋孔和中心深內孔端面上的貫穿氣孔，更好地保證動平衡要求，端面螺紋孔 的孔位公差控制在〇-〇. 03mm，螺紋孔對稱度要求< 0. 03mm ;中心深內孔兩側貫穿氣孔對稱 度< 0· 03mm。
[0030] 其中步驟11，精磨外徑：本步驟完成后外徑尺寸公差控制在（-0. 036)?（-0. 09) mm ;夕卜徑直線度<〇· 〇〇5mm，圓柱度<0· 005mm，圓度<0· 005mm ;夕卜徑與中心深內孔的同軸 度< 0· 03mm。
[0031] 其中步驟12,精磨內孔：本步驟完成后外徑與內孔的同軸度< 0. 01mm。本發明步 驟為新增工序，它在老工藝基礎上將外徑與內孔的同軸度提高了 1倍以上，大幅提高了它 的動平衡性能，同時由于本步驟的磨削加工切削量很小，把切削應力降到最低，有力支撐了 卷繞頭在高速下可靠穩定運轉的能力。
[0032] 其中步驟13,精磨中心深內孔：本步驟是本發明生產制造工藝中精度要求最高 的。在卡盤軸高速旋轉過程中，工藝小孔起到懸臂支撐的作用，它的精度直接影響卡盤軸品 質，因此,本發明選用高精度進口設備來保證此工序加工精度。本步驟完成后要求中心深內 孔的尺寸公差（-〇. 005)?（-〇. 012) mm,圓柱度< 0. 008mm，圓度< 0. 005mm，與外徑同軸度 <0· 005mm。
[0033] 根據上述描述，本發明完整的生產制造工藝如下：
[0034] 1)步驟1，原材料正火：正火溫度控制在850-870 °C范圍，使材料最終硬度在 HB179-229 范圍內；
[0035] 2)步驟2,粗車外徑和端面：使通長外徑的直線度為0-0. 2_，圓柱度為0-0. 2_ ; 通長外徑（小外徑）與大孔端外徑（大外徑）的同軸度為〇-〇· 2_ ;
[0036] 3)步驟3,兩端內孔和中心深內孔的初加工：使兩端內孔與外徑同軸度控制在 〇-〇. 2mm范圍內；
[0037] 4)步驟4,粗車內孔各臺階面：使各個臺階面內孔與外徑的同軸度< 0. Imm;
[0038] 5)步驟5,初成品調質：直線度< 1mm，淬火溫度840-860°C，回火溫度600-640°C ; 最終零部件的硬度控制在HB250-280范圍內；
[0039] 6)步驟6,半精車外徑和工藝裝配用中心深內孔：使外徑直線度為< 0. 05mm，圓柱 度< 0. 05mm ;外徑與內孔的同心度< 0. 05mm，外徑和內孔精加工余量控制在0. 3-0. 5mm。
[0040] 7)步驟7,精加工前去內應力：熱處理工藝溫度要求控制在400-500°C范圍內，然 后保溫2-4小時，空氣冷卻。
[0041] 8)步驟8,精車外徑和內孔：本步驟加工完成后零部件的外徑直線度< 0. 02mm，圓 柱度<〇· 〇2mm ;外徑與內孔同軸度<0· 03mm ;兩端孔口倒角與內孔同軸度<0· 015mm。
[0042] 9)步驟9,精銑外圓氣孔、定位孔：外徑定位孔、氣孔位置公差要求±0. 03mm ;外徑 孔對稱度< 0. 03mm。
[0043] 10)步驟10,小孔端面螺紋孔、中心深內孔端面的氣孔加工：使端面螺紋孔的孔位 公差< 0. 03mm，螺紋孔對稱度要求< 0. 03mm，中心深內孔兩側貫穿氣孔對稱度< 0. 03mm。
[0044] 11)步驟11，精磨外徑：使外徑尺寸公差控制在（_0· 036)?（-0· 09)mm ;通長 外徑直線度彡〇· 〇〇5mm，圓柱度彡0· 005mm，圓度彡0· 005mm ;外徑與中心深內孔的同軸度 < 0. 03mm。
[0045] 12)步驟12,精磨內孔：使通長外徑與兩端各內孔臺階的同軸度彡0. 01mm。
[0046] 13)步驟13,精磨中心深內孔：選用高精度設備來加工，使小孔的尺寸公差 (-〇. 005)?（-〇. 012)mm ;工藝小孔要求圓柱度< 0. 008mm，圓度< 0. 005mm ;工藝小孔與外 徑同軸度< 〇. 〇〇5_。
[0047] 14)步驟14,表面鍍鉻：使鍍層均勻，表面粗糙度Ra < 0. 4 ;表面硬度HV > 900 ;
[0048] 15)步驟15,動平衡檢查：1000 - 3000r/min去重的方式消除不平衡量， 8000 - 12000r/min 校驗平衡，要求 Mr 彡 3gmm。
[0049] 按照本發明的生產制造工藝，最終完成的卡盤軸光套各項技術參數如下：
[0050] 卡盤軸光套外徑：Φ 85- Φ I IOmm ;
[0051] 卡盤軸光套長度：1200_1800mm ;
[0052] 內外徑同軸度：0-0· Olmm ;
[0053] 外徑圓柱度：〇-〇· 005mm ；
[0054] 外徑直線度：0_0· 005mm ;
[0055] 外徑圓度：〇-〇· 005mm ;
[0056] 表面鍍層硬度：HV彡900 ;
[0057] 表面粗糙度：Ra彡0· 4 ;
[0058] 工藝運行速度：4500-5000m/min ;
[0059] 最高機械速度：5500m/min ;
[0060] 動平衡值：Mr < 3gmm ;
[0061] 本發明的優點在于：
[0062] 可以提高卡盤軸光套加工精度，更好地保證內孔與外徑的同軸度要求，減小了高 速時不平衡量，從而減小卷繞頭在5500m/min高速運轉時產生的震動，提高了卷繞頭整機 工藝運轉速度；可實現將精加工余量降到最小，減小零件在切削中產生的應力，從而降低在 高速運轉過程中產生彎曲變形的幾率，保證卷繞頭在正常生產過程中可長期穩定運轉。 [0063] 本發明的意外之處在于：
[0064] 本發明步驟5熱處理工序為吊裝，可減少熱處理產生的彎曲變形；步驟6可更好 的保證外徑、內孔、中心深內孔的同軸度，減少精加工切削余量；步驟12兩端內孔靠磨削完 成，切削量小，可減少成品件存在的加工應力并大幅度提高加工精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0065] 圖1為卡盤軸光套成品外形圖：
【具體實施方式】
[0066] 以下通過實施例進一步說明本發明，但不作為對本發明的限制。
[0067] 實施例：長1500mm，直徑105mm卡盤軸光套加工：
[0068] 步驟1 :原材料正火，溫度860°C，正火后硬度HB192 ;
[0069] 步驟2 :粗車外徑和端面，通長外徑的直線度為0· 1mm，圓柱度為0· Imm ;通長外徑 與大孔端外徑的同軸度為0. Imm ;
[0070] 步驟3 :兩端內孔和中心深內孔的初加工。兩端內孔與外徑同軸度控制在0. Imm范 圍內；
[0071] 步驟4 :粗車內孔各臺階面，各個臺階面內孔與外徑的同軸度0. 05mm ;
[0072] 步驟5 :初成品調質，淬火溫度850°C，回火溫度620°C，調質后硬度HB260,直線度 0. 5mm ；
[0073] 步驟6 :半精車外徑和工藝裝配用中心深內孔，外徑直線度為0.03mm，圓柱度 0. 02mm ;外徑與內孔的同心度0. 02mm，外徑和內孔精加工余量0. 5mm。
[0074] 步驟7 :精加工前去內應力，溫度450°C，然后保溫4小時。
[0075] 步驟8精車外徑和內孔，外徑直線度0· 01mm，圓柱度0· 01mm，外徑與內孔同軸度 0. 02mm，兩端孔口倒角與內孔同軸度0. 01mm。
[0076] 步驟9 :精銑外圓氣孔、定位孔，位置度0. 02mm，對稱度0. 02mm。
[0077] 步驟10 :小孔端面螺紋孔、中心深內孔端面的氣孔加工，端面螺紋孔位置度 0· Olmm,螺紋孔對稱度0· 02mm,中心深內孔兩側貫穿氣孔對稱度0· 02mm。
[0078] 步驟11 :精磨外徑，尺寸公差-〇. 08mm,通長外徑直線度0. 005mm,圓柱度0. 005mm, 圓度0. 005mm，外徑與中心深內孔的同軸度0. 003mm。
[0079] 步驟12 :精磨內孔，通長外徑與兩端各內孔臺階的同軸度0.01mm。
[0080] 步驟13 :精磨中心深內孔，小孔的尺寸公差-0. 008mm，工藝小孔圓柱度0. 004mm， 圓度0. 002mm，工藝小孔與外徑同軸度0. 002mm。
[0081] 步驟14 :表面鍍鉻，粗糙度RaO. 3 ;表面硬度HV950 ;
[0082] 步驟15 :動平衡檢查：1500r/min去重，消除不平衡量，lOOOOr/min校驗平衡，Mr =lgmm〇
[0083] 現有技術制造的卡盤軸光套使用過程中經常出現以下狀況：
[0084] 由于卡盤軸光套內孔與外徑同軸度差，完全以去重的方式消除不平衡量，來保證 動平衡需求，并且由于精加工剩余加工余量大，所以卡盤軸光套成品后內部存在應力大，造 成卷繞頭運轉一段時間后光套產生彎曲變形，偏重位置產生變化，卡盤軸整體產生振動，影 響卷繞頭平穩運轉。
[0085] 本發明制造工藝完全可以解決以上問題。
[0086] 對比實例：卷繞頭運轉3個月后，現有工藝制造卡盤軸光套和本發明制造卡盤軸 光套外徑、內孔跳動對比：
【權利要求】
1. 一種卡盤軸光套的生產制造工藝，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，原材料正火 步驟2,粗車外徑和端面 步驟3,兩端內孔和中心深內孔的初加工 步驟4,粗車內孔各臺階 步驟5,初成品調質 步驟6，半精車外徑和工藝裝配用中心深內孔 步驟7,精加工前去內應力 步驟8,精車外徑和內孔 步驟9,精銑外圓氣孔和定位孔 步驟10,端面螺紋孔、中心深內孔端面的氣孔加工 步驟11，精磨外徑 步驟12,精磨內孔 步驟13,精磨中心深內孔 步驟14,表面鍍鉻 步驟15,動平衡檢查
2. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟1原材料正火，正火溫 度控制在850-870°C范圍，使材料最終硬度在HB179-229范圍內；
3. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟2粗車外徑和端面， 使通長外徑的直線度為〇-〇· 2mm，圓柱度為0-0· 2mm ;通長外徑與大孔端外徑的同軸度為 〇-〇. 2mm ；
4. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟3兩端內孔和中心深內 孔的初加工，使兩端內孔與外徑同軸度控制在〇_〇. 2mm范圍內；
5. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟4粗車內孔各臺階面， 使各個臺階面內孔與外徑的同軸度< 〇. 1mm ;
6. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟5初成品調質，在進行 熱處理過程中，將材料吊裝，使其直線度< 1mm，淬火溫度840-860°C，回火溫度600-640°C ; 最終零部件的硬度控制在HB250-280范圍內；
7. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟6半精車外徑和工 藝裝配用中心深內孔，使外徑直線度為< 0. 05mm，圓柱度< 0. 05mm ;外徑與內孔的同心度 < 0. 05_，外徑和內孔精加工余量控制在0. 3-0. 5_。
8. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟7精加工前去內應力， 熱處理工藝溫度要求控制在400-500°C范圍內，然后保溫2-4小時，空氣冷卻。
9. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟8精車外徑和內孔， 使本步驟加工完成后零部件的外徑直線度< 0. 02mm，圓柱度< 0. 02mm ;外徑與內孔同軸度 <0· 03mm ;兩端孔口倒角與內孔同軸度<0· 015mm。
10. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟9精銑外圓氣孔、定位 孔，外徑定位孔、氣孔位置公差要求±0. 03mm ;外徑孔對稱度< 0. 03mm。
11. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟10小孔端的端面螺紋 孔和中心深內孔端面的氣孔加工，使端面螺紋孔的孔位公差< 0. 03mm，螺紋孔對稱度要求 < 0. 03mm，中心深內孔兩側貫穿氣孔對稱度< 0. 03mm。
12. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟11精磨外徑，使外徑 尺寸公差控制在（_〇. 036)?（-〇. 09)mm ;通長外徑直線度< 0. 005mm，圓柱度< 0. 005mm， 圓度<0· 005mm ;夕卜徑與中心深內孔的同軸度<0· 03mm。
13. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟12精磨內孔，使通長 外徑與兩端各內孔臺階的同軸度< 〇. 01mm。
14. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟13精磨中心深內孔， 選用高精度設備來加工，使工藝小孔的尺寸公差（-0.005)?（_0.012)_，工藝小孔要求圓 柱度< 0. 008mm，圓度< 0. 005mm ;工藝小孔與通長外徑同軸度< 0. 005mm。
15. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟14表面鍍鉻：使鍍層 均勻，表面粗糙度Ra < 0. 4 ;表面硬度HV > 900 ;
16. 根據權利要求1所述的生產制造工藝，其特征在于，其中步驟15動平衡檢查： 1000 -3000r/min去重的方式消除不平衡量，8000 -12000r/min校驗平衡，要求Mr彡3gmm。
【文檔編號】B23P15/00GK104227352SQ201410455149
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月9日 優先權日:2014年9月9日
【發明者】吳清華, 王光偉 申請人:北京三聯虹普新合纖技術服務股份有限公司