一種長薄壁筒形零件的加工方法與流程

本發明涉及筒形零件加工技術領域，特別涉及一種長薄壁筒形零件的加工方法。

背景技術：

離心壓縮機轉子由多個零件組成，其中有的零件的結構形式是長薄壁筒形結構，其規格通常是外圓直徑在150mm-200mm，壁厚在10mm-15mm，長度在300mm-400mm。材料常用牌號為12cr13、45#、25cr2ni3mo的鍛鋼件。

當前加工這種長薄壁筒形零件的方法通常采用粗加工→粗車→精車的加工過程。這種加工方法的精加工過程中，往往將長薄壁筒形零件的各部位一次加工到量，加工中產生的應力無法釋放，在裝卡一端夾頭和另一端外徑時，由于筒形零件的壁厚值較小，在裝卡過程中容易出現變形，精車過程中同軸度等形位公差往往不易滿足設計要求。這樣在最后的轉裝配作業序時，長薄壁筒形零件過盈配合不達標，導致轉子乃至整機廠內運轉試驗不合格。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是提供一種能避免裝卡變形、有效釋放加工應力且能保證同軸度符合要求的長薄壁筒形零件的加工方法。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種長薄壁筒形零件的加工方法，包括如下步驟：

粗加工：裝卡工件一端，粗車外圓、內孔和另一端端面，并在工件裝卡端形成夾頭；

熱處理：對粗加工后的工件進行淬火和回火熱處理；

超聲波探傷：將熱處理后的工件裝卡所述夾頭，在所述外圓和所述另一端端面處車無損探傷面，粗糙度ra3.2，進行超聲波探傷；

粗車：裝卡所述夾頭，粗車所述外圓、所述內孔和所述另一端端面，所述外圓、內孔和另一端端面均保留單邊留余量3mm；

半精車：裝卡所述夾頭，半精車所述外圓、所述內孔和所述另一端端面，所述外圓、內孔和另一端端面均保留單邊留余量2mm；

消應力處理：對半精車的工件進行消應力處理，釋放加工應力；

精車：在所述夾頭端放置與所述內孔尺寸匹配的圓盤形支撐件，再裝卡所述夾頭，精車所述另一端端面見光，精車所述外圓到設計尺寸，精車內孔的單邊留余量在0.15mm—0.20mm時，在靠近所述夾頭部位的所述外圓上徑向切槽，然后精車所述內孔到設計尺寸；

磨削：將所述夾頭端切掉，然后以所述另一端端面為基準，在平面磨床工作臺上磨削切掉所述夾頭端的端面至設計要求。

進一步地，所述將所述夾頭端切掉，是先測量所述工件的長度，然后以所述另一端端面為基準，給所述工件長度保留單邊0.4-0.6mm的留余量，在所述切槽處將所述夾頭端切掉。

進一步地，所述切槽寬5mm、深5mm—7mm。

進一步地，所述的保留單邊留余量是通過對所述工件進行游標卡尺測量和機床輔助打表測量實現的。

本發明提供的一種長薄壁筒形零件的加工方法，精車工序中，在裝卡夾頭時，在夾頭端的內孔放置圓盤形支撐件，將卡爪的裝卡力由長薄壁筒形零件承擔轉變為圓盤形支撐件承擔，避免了長薄壁筒形零件在裝卡過程中出現變形。并且，在靠近夾頭部位的外圓上徑向切槽，進一步釋放加工應力，避免加工產生變形。使得加工效果非常顯著，有效保證了零件的加工精度，使得最終加工得到的長薄壁筒形零件的同軸度在0.02mm以內，滿足了后序裝配作業的可操作性，保證了過盈值，避免了因此長薄壁筒形轉子零件的加工制造誤差導致的轉子乃至整機廠內運轉試驗不合格的風險。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的長薄壁筒形零件的加工方法的工藝流程圖；

圖2為本發明實施例提供的長薄壁筒形零件的加工方法中粗加工得到的工件的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的長薄壁筒形零件的加工方法中精車時工件的加工示意圖；

圖4為本發明實施例提供的長薄壁筒形零件的加工方法最終加工得到的工件的結構示意圖。

具體實施方式

參見圖1，本發明提供了一種長薄壁筒形零件的加工方法，包括如下步驟：

粗加工：以圓柱形鍛鋼件來料為毛坯件101進行粗加工，按照熱處理粗加工圖樣，利用臥式車床的三爪卡盤裝卡毛坯件101一端，作為本發明的一種具體實施方式，裝卡的是毛坯件101的左端，則毛坯件101的一端即為右端。粗車毛坯件101的外圓，保留裝卡端未被粗加工的部位，從而在裝卡部位形成夾頭102，從毛坯件101的右端粗車內孔和毛坯件101的右端端面，并充分保留外圓、內孔及右端端面的加工余量，粗加工后得到的工件如圖2所示。

熱處理：對粗加工后得到的工件101進行淬火和回火等熱處理，使工件101達到設計硬度要求。

超聲波探傷：為了檢查工件101內部有無缺陷，將熱處理后的工件101用臥式車床的三爪卡盤裝卡住夾頭102，在工件101的外圓和工件的右端端面處車無損探傷面，保證探傷面的粗糙度為ra3.2，然后對工件101進行超聲波探傷；

粗車：用臥式車床的三爪卡盤裝卡工件101的夾頭102，繼續粗車工件101的外圓、內孔和右端端面。并且，利用游標卡尺測量的方法，對工件101的外圓、內孔和右端端面均保留單邊加工留余量3mm。需要說明的是保留單邊加工留余量，是指對于加工外圓和內孔來說，單邊指半徑方向的加工留余量，即在設計尺寸要求的基礎上在外圓和內孔的半徑方向上保留3mm的加工余量。而對加工右端端面來說，單邊是指在長度方向上在右端保留3mm的加工余量。

半精車：繼續用臥式車床的三爪卡盤裝卡工件101的夾頭102，再半精車工件101的外圓、內孔和右端端面。利用游標卡尺測量的方法，對工件101的外圓、內孔和右端端面均保留單邊2mm的加工留余量。

消應力處理：對半精車的工件101進行消應力處理，釋放一部分加工應力，避免加工過程中產生形變。

精車：參見圖3，在工件101左端的內孔放置與內孔尺寸匹配的圓盤形支撐件103，再用臥式車床的三爪卡盤裝卡工件101的夾頭102，使卡爪的裝卡力由長薄壁筒形工件承擔變為圓盤形支撐件103承擔，避免直接裝卡工件夾頭102而出現的長薄壁筒形工件101的變形。然后精車工件101的右端端面見光，并精車工件101的外圓到設計圖樣尺寸。同時，從工件101的右端進一步精車內孔，當精車內孔的單邊留余量在0.15mm—0.20mm時，停止內孔精車，在靠近夾頭102部位的外圓上徑向切槽104，切槽104的寬5mm、深5mm—7mm，通過切槽104進一步釋放加工應力，避免加工過程產生變形。最后繼續精車工件101內孔至設計圖樣尺寸。精車過程中，利用機床輔助打表測量的方法，使工件101的外圓、內孔和右端端面都達到設計圖樣的尺寸，以滿足工件101內外圓的同軸度要求。

磨削：測量經過精車后的工件101的全部長度，然后以工件101右端端面為基準，在保證保留工件101長度單邊留余量為0.4-0.6mm的情況下，在切槽104處將帶夾頭102的工件101左端切掉。將工件101右端端面放置在平面磨床的工作臺上，依靠平面磨床工作臺的磁力吸附住工件101的右端端面，以工件101右端端面為基準，對工件101的左端端面進行磨削，磨削左端端面至整個工件101的長度達到設計圖樣要求。這樣不僅保證了工件101的設計圖樣長度，還能保證工件101兩端面與工件軸線的垂直度要求，最終得到長薄壁筒形零件如圖4所示。

本發明提供的長薄壁筒形零件的加工方法，在加工工序中采取以下措施：粗車單邊保留3mm留余量、半精車單邊保留2mm留余量的方法；圓盤形支撐件作為輔助裝卡工具，承擔卡爪的裝卡力，避免薄壁件內孔沒有支撐發生裝卡變形；半精車后，通過熱處理的方法消除一部分機械加工應力；通過徑向切槽，以機械加工的方式，在切槽處釋放一部分加工應力。通過上述工序步驟及相應措施的實施，從而能夠保證最終加工得到的長薄壁筒形零件的同軸度在0.02mm以內。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。