一种高速卷绕头中高速旋转部件“卡盘轴光套”的生产制造工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高速卷绕头中高速旋转部件“卡盘轴光套”的生产制造工艺，包括以下步骤：半精车外径和工艺装配用中心深内孔，精加工前去内应力，精车外径和内孔，精铣外圆气孔和定位孔，端面螺纹孔、中心深内孔端面的气孔加工，精磨外径，精磨内孔，精磨中心深内孔。
【专利说明】一种高速卷绕头中高速旋转部件"卡盘轴光套"的生产制造 工艺
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种锦纶纺丝机械设备中的高速卷绕头部件的生产制造技术，特别涉 及一种高速卷绕头中高速旋转部件卡盘轴光套的生产制造工艺。
【背景技术】：
[0002] 卷绕头是锦纶纺丝机械设备中的关键部件，丝束通过卷绕头的高速旋转和精密控 制最终卷装成丝饼，只有卷装成丝饼之后才能用于后道的使用，而卷装丝饼的质量是评判 这台卷绕头设备优劣的标准。
[0003] 卷绕头长期处于高速运转状态，正常卷绕速度在4500?5000m/min之间，机械运 行速度要求达到5500m/min，由此保证卷绕过程中的可靠性与稳定性非常重要。
[0004] 卷绕头在运转过程中必须满足高负载、运转振动低，高速连续运转故障率低，自动 高速切换成功率高95% )等要求，所以必须保证卷绕头高速旋转部件的制造尺寸高精 度、高同心度、低偏差和尺寸重复性和尺寸一致性。
[0005] 卷绕头的核心部件为"卡盘轴光套和黑套"、"压辊"、"槽棍"三大旋转部件。
[0006] 其中所述卡盘轴光套是一种长度为1200-1800mm，直径为Φ85-110πιπι，外形为图1 所示的套管。
【发明内容】
：
[0007] 本发明提供了一种高速卷绕头设备中高速旋转部件"卡盘轴光套"的生产制造工 艺，所述卡盘轴光套是一种长度为1200-1800mm，直径为Φ85-110·ι，外形为图1所示的细 长薄壁套管。
[0008] 本发明所述的生产制造工艺，包括如下步骤：
[0009] 1，原材料正火
[0010] 2,粗车外径和端面
[0011] 3，两端内孔和中心深内孔的初加工
[0012] 4,粗车内孔各台阶
[0013] 5,初成品调质
[0014] 6,半精车外径和工艺装配用中心深内孔
[0015] 7,精加工前去内应力
[0016] 8,精车外径和内孔
[0017] 9,精铣外圆气孔和定位孔
[0018] 10,端面螺纹孔、中心深内孔的气孔加工
[0019] 11，精磨外径
[0020] 12,精磨内孔
[0021] 13,精磨中心深内孔
[0022] 14,表面镀铬
[0023] 15,动平衡检查。
[0024] 在上述生产制造工艺中步骤6-13为本发明关键制造工艺。
[0025] 其中步骤6,半精车外径和工艺装配用中心深内孔：在本发明中起的作用如下：步 骤6工序属于细长薄壁管类零件的深内孔加工，加工难度大，同轴度要求高，极易在加工过 程中因变形量大造成废品，而本步骤则很好地保证了加工精度，减小变形量，大幅减少了废 品产生，同时由于在该步骤中增加了孔口加工工序，保证了车削外径后与中心深内孔的同 心，从而大大减小了后续精加工的切削余量。本步骤加工完成后，外径直线度为< 〇. 〇5_， 圆柱度为彡0.05mm;外径与内孔的同心度为彡0.05mm;外径与内孔加工余量0.3? 0. 5mm (原工艺需1. 5?2mm加工余量才可保证后工序加工）
[0026] 其中步骤7,精加工前去内应力：热处理工艺温度要求控制在400-500°C范围内， 然后保温2-4小时，空气冷却。步骤7在本发明中起的作用是除去前道切削产生内应力。
[0027] 其中步骤8,精车外径和内孔：本步骤加工完成后零部件的外径直线度< 0. 02mm， 圆柱度<〇· 〇2mm ;外径与内孔同轴度<0· 03mm ;两端孔口倒角与内孔同轴度<0· 015mm。步 骤8在本发明中起的作用如下：由于步骤6控制的加工余量较小，可更好的保证加工精度， 减小应力释放产生的弯曲变形。
[0028] 其中步骤9,精铣外圆气孔、定位孔：使外径定位孔、气孔位置公差要求±0. 03mm ; 外径孔对称度< 〇. 〇3mm。步骤9在本发明中起的作用如下：减小累计误差，提高加工精度。
[0029] 其中步骤10,小孔端面螺纹孔、中心深内孔的气孔加工：步骤10以工装定心，加工 小孔端端面螺纹孔和中心深内孔端面上的贯穿气孔，更好地保证动平衡要求，端面螺纹孔 的孔位公差控制在〇-〇. 03mm，螺纹孔对称度要求< 0. 03mm ;中心深内孔两侧贯穿气孔对称 度< 0· 03mm。
[0030] 其中步骤11，精磨外径：本步骤完成后外径尺寸公差控制在（-0. 036)?（-0. 09) mm ;夕卜径直线度<〇· 〇〇5mm，圆柱度<0· 005mm，圆度<0· 005mm ;夕卜径与中心深内孔的同轴 度< 0· 03mm。
[0031] 其中步骤12,精磨内孔：本步骤完成后外径与内孔的同轴度< 0. 01mm。本发明步 骤为新增工序，它在老工艺基础上将外径与内孔的同轴度提高了 1倍以上，大幅提高了它 的动平衡性能，同时由于本步骤的磨削加工切削量很小，把切削应力降到最低，有力支撑了 卷绕头在高速下可靠稳定运转的能力。
[0032] 其中步骤13,精磨中心深内孔：本步骤是本发明生产制造工艺中精度要求最高 的。在卡盘轴高速旋转过程中，工艺小孔起到悬臂支撑的作用，它的精度直接影响卡盘轴品 质，因此,本发明选用高精度进口设备来保证此工序加工精度。本步骤完成后要求中心深内 孔的尺寸公差（-〇. 005)?（-〇. 012) mm,圆柱度< 0. 008mm，圆度< 0. 005mm，与外径同轴度 <0· 005mm。
[0033] 根据上述描述，本发明完整的生产制造工艺如下：
[0034] 1)步骤1，原材料正火：正火温度控制在850-870 °C范围，使材料最终硬度在 HB179-229 范围内；
[0035] 2)步骤2,粗车外径和端面：使通长外径的直线度为0-0. 2_，圆柱度为0-0. 2_ ; 通长外径（小外径）与大孔端外径（大外径）的同轴度为〇-〇· 2_ ;
[0036] 3)步骤3,两端内孔和中心深内孔的初加工：使两端内孔与外径同轴度控制在 〇-〇. 2mm范围内；
[0037] 4)步骤4,粗车内孔各台阶面：使各个台阶面内孔与外径的同轴度< 0. Imm;
[0038] 5)步骤5,初成品调质：直线度< 1mm，淬火温度840-860°C，回火温度600-640°C ; 最终零部件的硬度控制在HB250-280范围内；
[0039] 6)步骤6,半精车外径和工艺装配用中心深内孔：使外径直线度为< 0. 05mm，圆柱 度< 0. 05mm ;外径与内孔的同心度< 0. 05mm，外径和内孔精加工余量控制在0. 3-0. 5mm。
[0040] 7)步骤7,精加工前去内应力：热处理工艺温度要求控制在400-500°C范围内，然 后保温2-4小时，空气冷却。
[0041] 8)步骤8,精车外径和内孔：本步骤加工完成后零部件的外径直线度< 0. 02mm，圆 柱度<〇· 〇2mm ;外径与内孔同轴度<0· 03mm ;两端孔口倒角与内孔同轴度<0· 015mm。
[0042] 9)步骤9,精铣外圆气孔、定位孔：外径定位孔、气孔位置公差要求±0. 03mm ;外径 孔对称度< 0. 03mm。
[0043] 10)步骤10,小孔端面螺纹孔、中心深内孔端面的气孔加工：使端面螺纹孔的孔位 公差< 0. 03mm，螺纹孔对称度要求< 0. 03mm，中心深内孔两侧贯穿气孔对称度< 0. 03mm。
[0044] 11)步骤11，精磨外径：使外径尺寸公差控制在（_0· 036)?（-0· 09)mm ;通长 外径直线度彡〇· 〇〇5mm，圆柱度彡0· 005mm，圆度彡0· 005mm ;外径与中心深内孔的同轴度 < 0. 03mm。
[0045] 12)步骤12,精磨内孔：使通长外径与两端各内孔台阶的同轴度彡0. 01mm。
[0046] 13)步骤13,精磨中心深内孔：选用高精度设备来加工，使小孔的尺寸公差 (-〇. 005)?（-〇. 012)mm ;工艺小孔要求圆柱度< 0. 008mm，圆度< 0. 005mm ;工艺小孔与外 径同轴度< 〇. 〇〇5_。
[0047] 14)步骤14,表面镀铬：使镀层均匀，表面粗糙度Ra < 0. 4 ;表面硬度HV > 900 ;
[0048] 15)步骤15,动平衡检查：1000 - 3000r/min去重的方式消除不平衡量， 8000 - 12000r/min 校验平衡，要求 Mr 彡 3gmm。
[0049] 按照本发明的生产制造工艺，最终完成的卡盘轴光套各项技术参数如下：
[0050] 卡盘轴光套外径：Φ 85- Φ I IOmm ;
[0051] 卡盘轴光套长度：1200_1800mm ;
[0052] 内外径同轴度：0-0· Olmm ;
[0053] 外径圆柱度：〇-〇· 005mm ；
[0054] 外径直线度：0_0· 005mm ;
[0055] 外径圆度：〇-〇· 005mm ;
[0056] 表面镀层硬度：HV彡900 ;
[0057] 表面粗糙度：Ra彡0· 4 ;
[0058] 工艺运行速度：4500-5000m/min ;
[0059] 最高机械速度：5500m/min ;
[0060] 动平衡值：Mr < 3gmm ;
[0061] 本发明的优点在于：
[0062] 可以提高卡盘轴光套加工精度，更好地保证内孔与外径的同轴度要求，减小了高 速时不平衡量，从而减小卷绕头在5500m/min高速运转时产生的震动，提高了卷绕头整机 工艺运转速度；可实现将精加工余量降到最小，减小零件在切削中产生的应力，从而降低在 高速运转过程中产生弯曲变形的几率，保证卷绕头在正常生产过程中可长期稳定运转。 [0063] 本发明的意外之处在于：
[0064] 本发明步骤5热处理工序为吊装，可减少热处理产生的弯曲变形；步骤6可更好 的保证外径、内孔、中心深内孔的同轴度，减少精加工切削余量；步骤12两端内孔靠磨削完 成，切削量小，可减少成品件存在的加工应力并大幅度提高加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0065] 图1为卡盘轴光套成品外形图：
【具体实施方式】
[0066] 以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。
[0067] 实施例：长1500mm，直径105mm卡盘轴光套加工：
[0068] 步骤1 :原材料正火，温度860°C，正火后硬度HB192 ;
[0069] 步骤2 :粗车外径和端面，通长外径的直线度为0· 1mm，圆柱度为0· Imm ;通长外径 与大孔端外径的同轴度为0. Imm ;
[0070] 步骤3 :两端内孔和中心深内孔的初加工。两端内孔与外径同轴度控制在0. Imm范 围内；
[0071] 步骤4 :粗车内孔各台阶面，各个台阶面内孔与外径的同轴度0. 05mm ;
[0072] 步骤5 :初成品调质，淬火温度850°C，回火温度620°C，调质后硬度HB260,直线度 0. 5mm ；
[0073] 步骤6 :半精车外径和工艺装配用中心深内孔，外径直线度为0.03mm，圆柱度 0. 02mm ;外径与内孔的同心度0. 02mm，外径和内孔精加工余量0. 5mm。
[0074] 步骤7 :精加工前去内应力，温度450°C，然后保温4小时。
[0075] 步骤8精车外径和内孔，外径直线度0· 01mm，圆柱度0· 01mm，外径与内孔同轴度 0. 02mm，两端孔口倒角与内孔同轴度0. 01mm。
[0076] 步骤9 :精铣外圆气孔、定位孔，位置度0. 02mm，对称度0. 02mm。
[0077] 步骤10 :小孔端面螺纹孔、中心深内孔端面的气孔加工，端面螺纹孔位置度 0· Olmm,螺纹孔对称度0· 02mm,中心深内孔两侧贯穿气孔对称度0· 02mm。
[0078] 步骤11 :精磨外径，尺寸公差-〇. 08mm,通长外径直线度0. 005mm,圆柱度0. 005mm, 圆度0. 005mm，外径与中心深内孔的同轴度0. 003mm。
[0079] 步骤12 :精磨内孔，通长外径与两端各内孔台阶的同轴度0.01mm。
[0080] 步骤13 :精磨中心深内孔，小孔的尺寸公差-0. 008mm，工艺小孔圆柱度0. 004mm， 圆度0. 002mm，工艺小孔与外径同轴度0. 002mm。
[0081] 步骤14 :表面镀铬，粗糙度RaO. 3 ;表面硬度HV950 ;
[0082] 步骤15 :动平衡检查：1500r/min去重，消除不平衡量，lOOOOr/min校验平衡，Mr =lgmm〇
[0083] 现有技术制造的卡盘轴光套使用过程中经常出现以下状况：
[0084] 由于卡盘轴光套内孔与外径同轴度差，完全以去重的方式消除不平衡量，来保证 动平衡需求，并且由于精加工剩余加工余量大，所以卡盘轴光套成品后内部存在应力大，造 成卷绕头运转一段时间后光套产生弯曲变形，偏重位置产生变化，卡盘轴整体产生振动，影 响卷绕头平稳运转。
[0085] 本发明制造工艺完全可以解决以上问题。
[0086] 对比实例：卷绕头运转3个月后，现有工艺制造卡盘轴光套和本发明制造卡盘轴 光套外径、内孔跳动对比：
【权利要求】
1. 一种卡盘轴光套的生产制造工艺，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，原材料正火 步骤2,粗车外径和端面 步骤3,两端内孔和中心深内孔的初加工 步骤4,粗车内孔各台阶 步骤5,初成品调质 步骤6，半精车外径和工艺装配用中心深内孔 步骤7,精加工前去内应力 步骤8,精车外径和内孔 步骤9,精铣外圆气孔和定位孔 步骤10,端面螺纹孔、中心深内孔端面的气孔加工 步骤11，精磨外径 步骤12,精磨内孔 步骤13,精磨中心深内孔 步骤14,表面镀铬 步骤15,动平衡检查
2. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤1原材料正火，正火温 度控制在850-870°C范围，使材料最终硬度在HB179-229范围内；
3. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤2粗车外径和端面， 使通长外径的直线度为〇-〇· 2mm，圆柱度为0-0· 2mm ;通长外径与大孔端外径的同轴度为 〇-〇. 2mm ；
4. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤3两端内孔和中心深内 孔的初加工，使两端内孔与外径同轴度控制在〇_〇. 2mm范围内；
5. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤4粗车内孔各台阶面， 使各个台阶面内孔与外径的同轴度< 〇. 1mm ;
6. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤5初成品调质，在进行 热处理过程中，将材料吊装，使其直线度< 1mm，淬火温度840-860°C，回火温度600-640°C ; 最终零部件的硬度控制在HB250-280范围内；
7. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤6半精车外径和工 艺装配用中心深内孔，使外径直线度为< 0. 05mm，圆柱度< 0. 05mm ;外径与内孔的同心度 < 0. 05_，外径和内孔精加工余量控制在0. 3-0. 5_。
8. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤7精加工前去内应力， 热处理工艺温度要求控制在400-500°C范围内，然后保温2-4小时，空气冷却。
9. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤8精车外径和内孔， 使本步骤加工完成后零部件的外径直线度< 0. 02mm，圆柱度< 0. 02mm ;外径与内孔同轴度 <0· 03mm ;两端孔口倒角与内孔同轴度<0· 015mm。
10. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤9精铣外圆气孔、定位 孔，外径定位孔、气孔位置公差要求±0. 03mm ;外径孔对称度< 0. 03mm。
11. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤10小孔端的端面螺纹 孔和中心深内孔端面的气孔加工，使端面螺纹孔的孔位公差< 0. 03mm，螺纹孔对称度要求 < 0. 03mm，中心深内孔两侧贯穿气孔对称度< 0. 03mm。
12. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤11精磨外径，使外径 尺寸公差控制在（_〇. 036)?（-〇. 09)mm ;通长外径直线度< 0. 005mm，圆柱度< 0. 005mm， 圆度<0· 005mm ;夕卜径与中心深内孔的同轴度<0· 03mm。
13. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤12精磨内孔，使通长 外径与两端各内孔台阶的同轴度< 〇. 01mm。
14. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤13精磨中心深内孔， 选用高精度设备来加工，使工艺小孔的尺寸公差（-0.005)?（_0.012)_，工艺小孔要求圆 柱度< 0. 008mm，圆度< 0. 005mm ;工艺小孔与通长外径同轴度< 0. 005mm。
15. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤14表面镀铬：使镀层 均匀，表面粗糙度Ra < 0. 4 ;表面硬度HV > 900 ;
16. 根据权利要求1所述的生产制造工艺，其特征在于，其中步骤15动平衡检查： 1000 -3000r/min去重的方式消除不平衡量，8000 -12000r/min校验平衡，要求Mr彡3gmm。
【文档编号】B23P15/00GK104227352SQ201410455149
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】吴清华, 王光伟 申请人:北京三联虹普新合纤技术服务股份有限公司