零件加工工艺

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(1)主轴(见图37．1－1)

在轴的法兰端面上，沿圆周均匀地分布著七个“半球窝”，在轴中心处也有一个“半球窝”，这些球窝与连杆上的球头和中心杆上的球头构成球铰。球铰应运动灵活，而从缝隙处泄漏又不得过大，这就要求球窝有很高的几何尺寸精度和较低的表面粗糙度。此外还对各球窝的分布圆和均布误差有严格要求，所以主轴的制造难度很大。

主轴材料多采用氮化合金钢，如38CrMoAl，40Cr₂MoV等，在氮化处理后，能得到高的表面硬度，高的疲劳强度及良好的抗过热，抗变形性能。

目前，加工主轴上的半球窝，主要采用两种方法。

·成形刀具加工。采用球形钻头或球形铣刀进行半球窝的粗加工，半精加工。留有0．1～0．15mm铰量。然后用球形铰刀进行精铰，经氮化处理后，对半球窝进行研磨，达到设计尺寸要求。

·旋风铣加工。首先使用球形钻头进行半球窝的粗加工，距最终尺寸相差0．3～0．5mm，然后在专用球窝旋风铣上进行铣削精加工，经氮化处理后，对半球窝进行研磨，达到设计尺寸要求。

两种加工方法的比较见下表37．1－1。

表37．1－1 主轴球窝加工比较表

在加工球窝过程中，铣刀刀尖在球窝中的位置，对半球窝包络线的形成最重要。关键的尺寸有刀杆长度，刀具轴与机床主轴的角度，刀具半径。一般选取数值如图37．1－3所示，AC尺寸不宜过大，能保证出刀和断屑即可，否则不利于球窝加工。

在氮化处理后，主轴端面球窝的尺寸会有微小变化。这在球窝研磨工序之前的工序中，应考虑到这一微小变化，否则在研磨球窝时，其球面度及各球窝的位置度要求就不易保证。在研磨手段上，对批量生产多采用专用的主轴球窝研磨机来进行研磨。对各球窝尺寸一致性要求差的主轴，则采用手工研磨方法，对各球窝逐一进行研磨。

主轴杆部的最终磨削与其它轴类的磨削方法有所不同，不允许有螺旋线状的磨削痕迹，尤其在轴上的密封部位。因此在磨削手段上多采用切入磨削的方法，来达到零件的技术要求。

(2)柱塞

在斜轴式柱塞泵中，多采用柱塞-连杆副，当斜角在25°以下时，连杆为锥形具有两球头，其中一个球头和柱塞压合成整体，见图37．1－4。当斜角为40°时采用一端为球头另一端为锥形柱塞的整体结构见图37．1－5。现介绍锥柱塞的加工工艺。

1．调质：σ_b=1000～1150MPa；2．氮化

在保证零件批量生产的前提下，其工艺流程见表37．1－2。

表37．1－2 锥柱塞的工艺流程

·成型磨削法。此法是利用特殊成型砂轮，在一次装夹中磨出柱塞全部外形。

下面分别叙述两者具体的技术要点：

A．分段磨削法

采用此法的关键是把砂轮分别修整出圆弧砂轮及锥度砂轮。图37．1－6(c)中所示的锥度砂轮可以通过普通砂轮修整刀来修整，使砂轮刀运动轨迹与砂轮旋转柱面相交而修成。对于图37．1－6(a)、(b)所示的圆弧状砂轮的修整，则使用图37．1－7所示的砂轮专用修整刀进行。

1－金刚石修整刀；2－对刀套；3－旋转轴；4－青铜套；5－调整螺母

专用砂轮修整刀的技术要求是

·旋转轴3的圆锥面与对刀套2的定位外圆的同轴度小于0．005mm。

·对刀套2的内孔与外圆同心度小于0．005mm，并且对刀套与旋转轴3的配合间隙应小于0．005mm。

·刮研青铜套4，保证其锥面与旋转轴3的接触率大于80%。

·调整螺母5，使之有适当的配合间隙，以便旋转轴3能够灵活均匀地转动。

·还应能随时调整，消除在应用中因磨损而产生的间隙。

图中的尺寸H，为修整刀距工作台面的高度，其值与所选用磨床的中心高相等，这一尺寸在制造加工中应严格保证，否则所修整出的成型砂轮的半径发生了变化将影响所加工球形的圆度。具体分析见图37．1－8。

O－砂轮主轴的旋转中心；y₁y₂－金刚石修整刀旋转轴线

若实际加工尺寸H′小于H，即金刚石修整刀从Ⅰ位置降低至Ⅱ位置，则中心的变化量为

△h=H－H′

式中 R₂——金刚石修整刀位置Ⅰ处的砂轮半径；

R₂－金刚石修整刀位置Ⅱ处的砂轮半径。

修整后的砂轮(Ⅱ位置)半径为

1－砂轮；2－砂轮修整刀；3－磨球定位百分表；4－磨球定位块；5－修整砂轮定位块；6－修整砂轮定位百分表

首件修磨时，先把修整砂轮定位百分表6与修整砂轮定位块5接触，调整百分表，使表针对“0”位，然后均匀往复地转动砂轮修整刀2的手柄，磨头砂轮1作径向进给。这样砂轮修整刀便修整出成型砂轮的圆弧面。但要注意砂轮左右两边外圆也要同时修整。修整要求是，左边外圆部分不能在磨球时接触柱塞颈部，但又要保证球头根部磨削。右边外圆应与柱塞中心线接近或重合(即砂轮圆弧半圆)，其修整方法和平面修整砂轮法相同。修整砂轮成型后，通过测量，确定柱塞球头至修整圆弧中心的尺寸l₀。通过调整磨球定位百分表3，使其对磨球定位块4的距离同样为l₀，也就是首件磨削时，磨球定位百分表指针也在“0”位。磨球头时，工件旋转，成型砂轮作径向进给。当检查球的直径满足要求且球头的球面度小于0．005mm，粗糙度达时，零件为合格。反之，当粗糙度和球面度不能达到上述要求时，须要重新修整砂轮。这时，只要把工件沿径向退出，工作台左移，使修整砂轮定位百分表对“0”位，即可进行修整，修整完成后，退出砂轮修整刀，向右移动工作台，使磨球定位百分表对“0”位，就可以重新磨削，而不需要进行重新调整。经检验，柱塞球头的轴向位置修磨前后的一致性在0．02mm内，可充分满足工艺要求。

保证球台与球头中心距，可采用同上的方法，所不同的是把基准点取在球头上，而不取在球台上，这样就减少了一个尺寸链测量的误差。磨出的工件完全能满足两球中心距的要求。磨削球台的方法基本上与磨削球头相同，只是修整出的砂轮略有不同，故不予叙述。

至于锥度磨削，既可以如图37．1－6所示修磨成锥度砂轮，也可以调整工作台，使工作台与砂轮轴线成某一角度(这里是1°55′)，磨出锥度。

B．成型磨削

成型磨削的设备是用通用无心磨床，经过改造加装机械手、料架及托架，使上下料实现了自动化。在对砂轮修整上采用了成型金刚石修整轮，其具体的形状尺寸见图37．1－10。

为保证金刚石修整轮在工作过程中稳定、可靠，确保修整后砂轮的成形质量，在金刚石修整轮的制造中，应充分保证：

·内孔自身的圆柱度；

·内孔与安装轴的配合座采用紧密过渡配合，配合间隙0．005～0．01mm。

·修整轮的金刚石镀层应均匀和一致，保证外型与内孔的跳动量小于0．02mm。修整时，修整轮采用步进电机控制，以便在零件磨削中砂轮进给得到同样的补偿，以获得较恒定的切削力，保持零件尺寸的一致性。磨削时的托架，采用两点支撑的方式，在支持点上焊接上硬质合金，以保证其使用寿命。

磨削使用的砂轮，推荐使用粒度为80^#的白刚玉磨料、K级硬度的树脂粘合剂砂轮。此种砂轮具有较高的强度，能较好地保持砂轮形状、具有良好的自锐性、磨削效率较高、磨削粗糙度可达以下、球面度可达到图纸要求。

采用成型磨削方法一次可完成全部外圆部分的磨削工作，不仅尺寸精度、几何精度和粗糙度都得到了保证，而且各相关部分，如同心度、中心距也具有相当高的精度。在零件加工方面是无可挑剔的，是很有推广价值的、具有广阔发展前景的精加工手段。

(3)柱塞缸

A．柱塞缸体的加工工艺过程

柱塞缸体是柱塞泵的基本零件之一，形式多种多样。其典型的图例如图37．1－11所示。其典型加工工艺流程见表37．1－3。

表37．1－3 缸体加工工艺流程

❶ 图中工件旋转轴线O₂O与砂轮旋转轴线O₁O相交于O点，其交角a取7°～10°(实际角度可根据工件具体情况选择)。二轴线的不相交度应小于0．005mm，否则将使球面度允差超过设计图纸要求：0．002mm。

❷ 球面半径R的调整比较方便，具体调整量计算示意图如图37．1－13所示。图中，当工件沿垂直砂轮轴线调整位移△y时，则工件的球面半径R的变化量为△R。

由三角形△AO₁O₂可得

技术要求：球面半径R176用“环形球”径仪“检查其公差值为：

表37．1－4 球面配流盘的加工工艺流程

图中砂轮旋转轴线OO₁与工件旋转轴线OO₂相交于O点，其不相交度为0．005mm，交角a取8°～10°。(实际角度可根据工件的实际情况选择)此外，球面半径R的调整以及磨削加工中的切削参数的选择均与前述“展成法”磨削柱塞缸体球面相同，不再赘述。当然，在加工过程中为达到良好的切削效果，还必须注意选择性能良好的冷却液，以及在每磨削完一件工件后，必须重新修整砂轮。