新型機封軸套加工方法

■ 石家莊強大泵業(yè)集團有限責(zé)任公司 （河北 050035） 任立斌

我公司開發(fā)、研制了集裝式機械密封，其特點是：產(chǎn)品在出廠前均已經(jīng)過調(diào)試，不需要用戶做任何調(diào)整，即可直接裝配使用。由于集裝式機械密封受裝配尺寸的限制，結(jié)構(gòu)變得緊湊、復(fù)雜，對加工精度的要求非常高，為保證零件的結(jié)構(gòu)強度和加工性能以及使用介質(zhì)的要求，機械密封的零件90%以上均采用耐腐蝕不銹鋼材質(zhì)，給機械加工帶來了一定的困難。

1. 零件分析

軸套作為機械密封的關(guān)鍵部件之一，兼具傳動和安裝動摩擦環(huán)的作用，其質(zhì)量狀態(tài)將直接影響動、靜摩擦副能否滿足機械密封的高頻浮動補償要求，因此，其加工質(zhì)量的好壞以及加工精度的高低將直接影響機械密封的裝配質(zhì)量和使用壽命，進而影響整個產(chǎn)品的推廣和使用。其零件圖樣如圖1所示。

2. 加工難點分析

鑒于該件在機械密封中的關(guān)鍵作用，其加工精度要求較高，同時受自身結(jié)構(gòu)的限制，具有以下加工難點。

（1）該件為316L不銹鋼材質(zhì)，其特點是：①材質(zhì)塑性高、韌性大，切屑不易折斷。②切屑粘附力強，切削過程中易產(chǎn)生切屑瘤，影響加工表面的質(zhì)量。③材質(zhì)的導(dǎo)熱率低，切削熱容易積聚在車刀前刀面上，引起刀刃過熱而迅速磨損。

（2）外圓尺寸和內(nèi)孔具有0.04mm的同軸度要求。

（3）動環(huán)槽內(nèi)止口和內(nèi)孔有0.04mm的同軸度要求，槽止口底面的端面與內(nèi)孔有0.03mm的垂直度要求。

（4）動環(huán)安裝槽要求表面粗糙度值達(dá)到Ra＝1.6μm。

（5）端面內(nèi)止口沒有合適的加工刀具。

（6）由于結(jié)構(gòu)限制，裝夾面積較小，夾左端外圓易引起端面內(nèi)止口變形，而且右端內(nèi)、外形加工精度不易控制，易造成內(nèi)孔帶錐度。如果夾右端外圓，易使內(nèi)孔出現(xiàn)車削中常見的三角孔現(xiàn)象。

3. 加工方法

通過以上分析，針對軸套的特點，采用以下方法來解決加工難題：

（1）裝夾方法：采用自制扇形加長軟三爪自定心卡盤夾軸套內(nèi)孔空檔對應(yīng)的外圓處，增大了夾具與工件的接觸面積，解決了內(nèi)孔在加工過程中出現(xiàn)的三角孔問題，同時也增大了夾緊力。

（2）刀具的選擇：根據(jù)不銹鋼的特性和我公司現(xiàn)狀，決定自己動手制作切削刀具。選用YG8車刀加工內(nèi)孔和外圓。刀具角度選用較大的前角和后角（見圖2），開圓弧形分屑槽，減小切屑變形，同時選擇合理的主偏角，使切屑沿著車刀刀桿向外排出，這樣切屑就不會留存在內(nèi)孔中而劃傷加工表面。較大的主偏角和大前角加大了刀具強度和散熱面積，有利于切削熱的散發(fā)，減少了刀具磨損。自制的加長挖槽刀加工端面內(nèi)止口尺寸如圖3所示。

（3）切削參數(shù)選擇：粗車時轉(zhuǎn)速n＝160r/min，進給量f＝0.27～0.81mm/r，切削深度ap＝3～5mm；精車時轉(zhuǎn)速n＝250r/min，進給量f＝0.1mm/r，切削深度ap＝0.1mm。

4. 工藝選擇

（1）粗車右端面和外圓以及內(nèi)孔。留余量1～2mm。

圖2 內(nèi)孔刀具角度

（2）粗車大外圓和左端面。留余量1～2mm。

（3）隨機車校扇形軟三爪自定心卡盤夾大外圓，夾緊力適中，半精車內(nèi)孔、外圓各尺寸以及端面、止口。留余量0.2～0.3mm。然后適當(dāng)松爪，精車內(nèi)孔、外圓和端面、止口至圖樣要求。

（4）調(diào)頭，隨機車校加長扇形軟三爪自定心卡盤，夾軸套中部非關(guān)鍵部位，精車大外圓和左端面及內(nèi)孔槽至要求。

5. 工藝分析

（1）加工時分粗、精車工序有助提高加工效率，適于批量生產(chǎn)。

（2）半精加工和精加工時，車校扇形軟三爪自定心卡盤夾大外圓，精加工時適當(dāng)松爪，以釋放半精加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力，此次裝夾用外圓和左端面定位，一次裝夾，加工成右端外圓全部尺寸、內(nèi)孔和端面槽尺寸，既保證了相對位置度精度，又保證了裝夾的可靠性和加工系統(tǒng)的剛性；同時加長扇形軟三爪自定心卡盤夾軸中間部位，有以下作用：①加大夾緊面積，防止內(nèi)孔變形。②避免夾傷工件外形關(guān)鍵部位，保證了較好的外觀質(zhì)量。

圖3 挖槽刀具

6.檢測結(jié)果

對工件進行檢測，結(jié)果如附表所示。經(jīng)過和其他零部件的裝配及動、靜壓試驗表明，該件滿足機封的裝配和使用要求，整套機封達(dá)到了設(shè)計性能要求。

檢測結(jié)果 （單位：mm）

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[1] 張耀宸，等. 機械加工工藝設(shè)計手冊[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，1987.