自定心靜壓膨脹芯軸在加工中心上的應用

馬 全，陳海波，王少君，張子朋，封三偉

豫西集團河南江河機械有限責任公司（河南平頂山 467337）

1 零件介紹

我公司承接了某科研機構某產品的研發任務，其中的“鏡筒”是該項目的重要零件之一，該零件的三維圖如圖1所示。

該零件的材質為1Cr18Ni9Ti，最大直徑?40+0.10mm，總長75mm，目前為小批量生產。關鍵是在該零件外圓柱面上分布兩個公差要求很嚴的?6+0.0120mm通孔，如圖2所示。

圖2 通孔分布位置示意

這兩個孔的同軸度要求小于0.03mm，與內孔垂直度要求小于0.03mm，并與內孔軸線對稱，如圖3所示。

圖3 通孔形位公差要求

2 傳統加工方案

由于設備加工能力有限，在加工時由于?6+0.0120mm孔精度要求高、孔徑又小，精密鏜刀的有效鏜孔深度在15mm左右，一次裝夾根本不能完成鏜孔任務，只能采用數控加工中心4軸進行加工一側?6+0.0120mm孔后4軸旋轉180°，再加工另一側孔。開始采用傳統的方法，制造了固定芯軸，如圖4所示。

圖4 固定芯軸

理論上芯軸與鏡筒配合間隙要求較高，不能大于0.01mm，只有這樣才能提高鏡筒的加工的精度，但實際上使用該芯軸加工達不到這個效果，使鏜孔加工后兩個?6+0.0120mm孔的同軸度合格率低，不能滿足工件的使用性能及技術要求，致使工件多次出現報廢。

后來考慮采用彈性定心芯軸，由于彈性芯軸的制造精度和工件結構等因素，定心精度在0.02～0.04mm，雖然有了提高，但是使用效果還是不太理想。

3 新方案及結構

為了解決這一生產難題，在總結前期經驗的基礎上，針對具體問題進行分析和思考，設計出了“自定心靜壓膨脹芯軸”。其原理是：流體在密封的容器內對容器的各處壓力是均衡的，選用彈性極限較高的材料做成薄壁套筒形成一個密封的空腔，裝入不可壓縮的流體，對流體施加一定的壓力，這個壓力就會用相等的數值均勻地傳到空腔的每一個部位，薄壁套筒受壓產生膨脹脹緊工件。由于這個時候的薄壁其實是每一處都均勻著承受著相同的油壓，因此其對工件的內孔進行脹緊后，它的夾持精度就會非常高。根據這一原理，設計了“自定心靜壓膨脹芯軸”，如圖5所示。

圖5 自定心靜壓膨漲芯軸1.芯軸本體 2.薄壁套筒 3.螺釘 4.鏡筒5.黃油 6.活塞 7.螺栓 8.螺釘

4 工作過程

工作過程：在薄壁套筒2與芯軸1過盈配合形成的密閉空間注入黃油，螺釘8、3與銅墊圈起密封作用，工作時旋動螺栓7帶動活塞6對注入的黃油施壓，壓力通過黃油傳遞到薄壁套筒使其膨脹脹緊工件，加工完畢松開螺栓7，活塞6在薄壁套筒的回彈作用力退回，黃油壓力釋放，松開工件。靜壓漲緊芯軸與被加工工件是圓柱面接觸，接觸面可達到薄壁80%，定位誤差小，精度高，可保證被加工工件定位面與芯軸的同軸度在0.001～0.003mm，很好的保證了工件的加工精度。

5 結語

該項目的成功實施，解決了生產難題，為我公司該批次訂貨合同的順利完成提供了保證，也為其他工序解決類似的定位問題提供了可以借鑒的成功經驗。

從這個事實中也可以總結出“靜壓膨脹芯軸”在機械加工行業，特別是精密加工中的應用價值。

（1）精度高：被加工工件定位面與芯軸的同軸度在小于3μm。

（2）剛性好：在整個的夾持范圍內，漲套能夠穩定的保持一個圓柱形膨脹，張緊力大，不易變形，能夠傳遞壓力。

（3）經濟實用：材料易購，隨處可取，制造容易，操作簡便，不需昂貴復雜的配套設備，降低了成本。

（4）適用范圍廣：薄壁套筒可多處設計在同一芯軸上，不受工件結構的制約，并且在加工中心、車床、銑床、磨床上都可以運用。