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任公司,河南 許昌 461000）

機械的平衡是現代機械的一個重要問題[1]。在平衡技術中，常把作定軸轉動的構件稱為轉子，對長柱狀轉子往往要進行動平衡設計，以保證轉子運轉平穩、可靠[1-2]。動平衡技術在現代制造業中得到廣泛應用，但相關工藝制造技術報道的不多。

在我公司產品中有一種零件螺紋輥，根據設計要求其動平衡指標應滿足G6.3。

1 存在問題

螺紋輥零件，如圖所示。其材質為30Cr13，淬火要求50～55HRC。

首批試制時有10件螺紋輥零件，機加工結束進行動平衡檢測時發現以φ116H7（+0.015/0）為基準的動平衡G6.3超標（標準去重≤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——調質（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預冷4Bar氮氣淬火——180 C×2h回火。

2.2 工藝分析

查詢生產檢驗記錄發現，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現φ150內孔相對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預冷4Bar氮氣淬火---180 C×2h回火。經實驗驗證，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）優化工藝規程，控制內孔、外圓幾何公差[4]。將工藝規程改為：粗車——調質（220-250 HB）——精車（內外圓、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內孔——（芯軸裝卡φ116內孔）粗磨φ165外圓——車螺紋——半精磨φ165外圓---精磨內孔φ116H5、φ138、φ141及φ150（保證φ150內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

工藝優化后，總計生產4批次120件螺紋輥，質量穩定合格。

4 結論

（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.金屬學與熱處理（下冊）[M].機械工業出版社,1980(07).

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

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