一种长薄壁筒形零件的加工方法与流程

本发明涉及筒形零件加工技术领域，特别涉及一种长薄壁筒形零件的加工方法。

背景技术：

离心压缩机转子由多个零件组成，其中有的零件的结构形式是长薄壁筒形结构，其规格通常是外圆直径在150mm-200mm，壁厚在10mm-15mm，长度在300mm-400mm。材料常用牌号为12cr13、45#、25cr2ni3mo的锻钢件。

当前加工这种长薄壁筒形零件的方法通常采用粗加工→粗车→精车的加工过程。这种加工方法的精加工过程中，往往将长薄壁筒形零件的各部位一次加工到量，加工中产生的应力无法释放，在装卡一端夹头和另一端外径时，由于筒形零件的壁厚值较小，在装卡过程中容易出现变形，精车过程中同轴度等形位公差往往不易满足设计要求。这样在最后的转装配作业序时，长薄壁筒形零件过盈配合不达标，导致转子乃至整机厂内运转试验不合格。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种能避免装卡变形、有效释放加工应力且能保证同轴度符合要求的长薄壁筒形零件的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种长薄壁筒形零件的加工方法，包括如下步骤：

粗加工：装卡工件一端，粗车外圆、内孔和另一端端面，并在工件装卡端形成夹头；

热处理：对粗加工后的工件进行淬火和回火热处理；

超声波探伤：将热处理后的工件装卡所述夹头，在所述外圆和所述另一端端面处车无损探伤面，粗糙度ra3.2，进行超声波探伤；

粗车：装卡所述夹头，粗车所述外圆、所述内孔和所述另一端端面，所述外圆、内孔和另一端端面均保留单边留余量3mm；

半精车：装卡所述夹头，半精车所述外圆、所述内孔和所述另一端端面，所述外圆、内孔和另一端端面均保留单边留余量2mm；

消应力处理：对半精车的工件进行消应力处理，释放加工应力；

精车：在所述夹头端放置与所述内孔尺寸匹配的圆盘形支撑件，再装卡所述夹头，精车所述另一端端面见光，精车所述外圆到设计尺寸，精车内孔的单边留余量在0.15mm—0.20mm时，在靠近所述夹头部位的所述外圆上径向切槽，然后精车所述内孔到设计尺寸；

磨削：将所述夹头端切掉，然后以所述另一端端面为基准，在平面磨床工作台上磨削切掉所述夹头端的端面至设计要求。

进一步地，所述将所述夹头端切掉，是先测量所述工件的长度，然后以所述另一端端面为基准，给所述工件长度保留单边0.4-0.6mm的留余量，在所述切槽处将所述夹头端切掉。

进一步地，所述切槽宽5mm、深5mm—7mm。

进一步地，所述的保留单边留余量是通过对所述工件进行游标卡尺测量和机床辅助打表测量实现的。

本发明提供的一种长薄壁筒形零件的加工方法，精车工序中，在装卡夹头时，在夹头端的内孔放置圆盘形支撑件，将卡爪的装卡力由长薄壁筒形零件承担转变为圆盘形支撑件承担，避免了长薄壁筒形零件在装卡过程中出现变形。并且，在靠近夹头部位的外圆上径向切槽，进一步释放加工应力，避免加工产生变形。使得加工效果非常显著，有效保证了零件的加工精度，使得最终加工得到的长薄壁筒形零件的同轴度在0.02mm以内，满足了后序装配作业的可操作性，保证了过盈值，避免了因此长薄壁筒形转子零件的加工制造误差导致的转子乃至整机厂内运转试验不合格的风险。

附图说明

图1为本发明实施例提供的长薄壁筒形零件的加工方法的工艺流程图；

图2为本发明实施例提供的长薄壁筒形零件的加工方法中粗加工得到的工件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的长薄壁筒形零件的加工方法中精车时工件的加工示意图；

图4为本发明实施例提供的长薄壁筒形零件的加工方法最终加工得到的工件的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明提供了一种长薄壁筒形零件的加工方法，包括如下步骤：

粗加工：以圆柱形锻钢件来料为毛坯件101进行粗加工，按照热处理粗加工图样，利用卧式车床的三爪卡盘装卡毛坯件101一端，作为本发明的一种具体实施方式，装卡的是毛坯件101的左端，则毛坯件101的一端即为右端。粗车毛坯件101的外圆，保留装卡端未被粗加工的部位，从而在装卡部位形成夹头102，从毛坯件101的右端粗车内孔和毛坯件101的右端端面，并充分保留外圆、内孔及右端端面的加工余量，粗加工后得到的工件如图2所示。

热处理：对粗加工后得到的工件101进行淬火和回火等热处理，使工件101达到设计硬度要求。

超声波探伤：为了检查工件101内部有无缺陷，将热处理后的工件101用卧式车床的三爪卡盘装卡住夹头102，在工件101的外圆和工件的右端端面处车无损探伤面，保证探伤面的粗糙度为ra3.2，然后对工件101进行超声波探伤；

粗车：用卧式车床的三爪卡盘装卡工件101的夹头102，继续粗车工件101的外圆、内孔和右端端面。并且，利用游标卡尺测量的方法，对工件101的外圆、内孔和右端端面均保留单边加工留余量3mm。需要说明的是保留单边加工留余量，是指对于加工外圆和内孔来说，单边指半径方向的加工留余量，即在设计尺寸要求的基础上在外圆和内孔的半径方向上保留3mm的加工余量。而对加工右端端面来说，单边是指在长度方向上在右端保留3mm的加工余量。

半精车：继续用卧式车床的三爪卡盘装卡工件101的夹头102，再半精车工件101的外圆、内孔和右端端面。利用游标卡尺测量的方法，对工件101的外圆、内孔和右端端面均保留单边2mm的加工留余量。

消应力处理：对半精车的工件101进行消应力处理，释放一部分加工应力，避免加工过程中产生形变。

精车：参见图3，在工件101左端的内孔放置与内孔尺寸匹配的圆盘形支撑件103，再用卧式车床的三爪卡盘装卡工件101的夹头102，使卡爪的装卡力由长薄壁筒形工件承担变为圆盘形支撑件103承担，避免直接装卡工件夹头102而出现的长薄壁筒形工件101的变形。然后精车工件101的右端端面见光，并精车工件101的外圆到设计图样尺寸。同时，从工件101的右端进一步精车内孔，当精车内孔的单边留余量在0.15mm—0.20mm时，停止内孔精车，在靠近夹头102部位的外圆上径向切槽104，切槽104的宽5mm、深5mm—7mm，通过切槽104进一步释放加工应力，避免加工过程产生变形。最后继续精车工件101内孔至设计图样尺寸。精车过程中，利用机床辅助打表测量的方法，使工件101的外圆、内孔和右端端面都达到设计图样的尺寸，以满足工件101内外圆的同轴度要求。

磨削：测量经过精车后的工件101的全部长度，然后以工件101右端端面为基准，在保证保留工件101长度单边留余量为0.4-0.6mm的情况下，在切槽104处将带夹头102的工件101左端切掉。将工件101右端端面放置在平面磨床的工作台上，依靠平面磨床工作台的磁力吸附住工件101的右端端面，以工件101右端端面为基准，对工件101的左端端面进行磨削，磨削左端端面至整个工件101的长度达到设计图样要求。这样不仅保证了工件101的设计图样长度，还能保证工件101两端面与工件轴线的垂直度要求，最终得到长薄壁筒形零件如图4所示。

本发明提供的长薄壁筒形零件的加工方法，在加工工序中采取以下措施：粗车单边保留3mm留余量、半精车单边保留2mm留余量的方法；圆盘形支撑件作为辅助装卡工具，承担卡爪的装卡力，避免薄壁件内孔没有支撑发生装卡变形；半精车后，通过热处理的方法消除一部分机械加工应力；通过径向切槽，以机械加工的方式，在切槽处释放一部分加工应力。通过上述工序步骤及相应措施的实施，从而能够保证最终加工得到的长薄壁筒形零件的同轴度在0.02mm以内。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。