轮毂轴承单元外圈车削加工方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及轮毂轴承单元外圈车削加工方法。

背景技术：

随着国内制造业越来越完善，各行各业竞争加剧，如何在竞争中保持自己的优势，是各行各业生存的关键，在生产中考虑如何提升产品质量、提升生产效率、降低生产成本，这些是提升竞争力的关键。

以汽车产业为例，各类汽车零部件每年降价，但对其品质的要求逐年提升，这些是汽车制造整车企业、零部件设计及制造企业均面临的压力。

例如授权公告号为cn102284708b的中国发明专利，公开了一种汽车轮毂轴承单元外圈，其制造过程包括锻造、软车、钻孔、热处理、硬车或磨削至少5大工序。按目前传统设计理念和加工理念，该外圈的软车加工需两台车床正反两序配合加工，这样需要两台数控车床、分两次装夹完成。从品质上说，两序装夹容易出现两边的加工尺寸之间的跳动、平行度误差较大；从效率上说，两次装夹没有一次装夹效率高；从成本上说，使用两台机床加工，设备、人员、时间投入均需大幅提升。

如若需要实现一台机床完成一个轮毂轴承单元外圈的加工，需要借助于特殊形状的刀具，专门用来车削反面。然而现有市场上可以车削反面的刀具均有各自的问题，无法适应。

例如，授权公告号为cn207887898u的中国实用新型专利，公开了一种车削工具，无内冷却功能，可能正面车刀也没有内冷却，但是正面刀杆加工时从刀塔喷头上喷射出来的冷却液有一部分到达切削区域。而反面车刀的切削区域被工件和刀具挡住，切削区域无冷却的状态下刀具会过早损坏，还会出现尺寸不稳定、缠铁屑、切屑不断等问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种轮毂轴承单元外圈车削加工方法，能够解决上述现有技术问题中的一种或几种。

根据本发明的一个方面，提供了轮毂轴承单元外圈车削加工方法，包括以下步骤：

(1)采用紧固件对工件胚料进行夹持；

(2)使用刀杆dvqnr，刀具主偏角117.5°，装刀片vnmg160408，刀尖使用切削液冷却，采用200-270m/min的切削速度、进给0.2-0.3mm/r，车法兰外径、正侧法兰面、外径槽、正侧外径、正侧端面；

(3)使用刀杆dtunr，刀具主偏角95°，装刀片tnmg160408，刀尖使用切削液冷却，采用200-270m/min的切削速度、进给0.15-0.3mm/r，车正侧内径、正侧滚道、滚道挡边；

(4)使用带有避让部的反面车削刀杆，刀具主偏角115°，装刀片tnmg160408，刀尖使用切削液冷却，采用200-270m/min的切削速度、进给0.15-0.3mm/r，车反侧端面、反侧内径、反侧滚道；反面车削刀杆进行孔内车削时，避让部与滚道挡边不接触。

本发明的有益效果在于，只需一次装夹就可以完成汽车轮毂轴承单元外圈的车削加工，生产效率高，设备、人员投入少，降低生产成本。通过3支不同的刀具对轮毂轴承单元这类带有法兰的环形工件的内径以及端面进行车削，能提升这类工件正侧端面与反侧端面之间的平行度，提升工件内径相对于端面的垂直度等，加工精度高，产品品质得以提升。

在一些实施方式中，在步骤(3)和步骤(4)中对正侧滚道以及反侧滚道进行车削时留有0.2-0.4mm的余量，并且在步骤(4)之后还包括以下步骤：

使用刀杆dvwnr，刀具主偏角72.5°，装刀片vnmg160408，刀尖使用切削液冷却，采用250-350m/min的切削速度、进给0.1-0.2mm/r，精车正侧滚道以及反侧滚道。

其有益效果在于，在步骤(3)和步骤(4)中分别对正侧滚道以及反侧滚道进行粗车，再采用刀杆dvwnr配合刀片vnmg160408进行精车；正侧滚道与反侧滚道由同一刀具进行精细车削，沟心距尺寸精度高，一致性好，便于后继硬车或磨削的管控。

在一些实施方式中，工件胚料上设有法兰，法兰设有定位面，定位面与正侧法兰面相对设置；工件胚料上远离正侧端面的一侧设有夹持曲面，紧固件能够与夹持曲面相配合。其有益效果在于，紧固件夹取工件胚料的夹持曲面，通过定位面可以对紧固件的夹取进行精准定位。

在一些实施方式中，夹持曲面、定位面、反侧端面外倒角采用锻、铸、冲压变形等非去除材料的方式获得。一般的，工件胚料采用精密锻造技术加工所得。如此，可以在锻造工序节省原材料。

在一些实施方式中，紧固件的内部配置有避让空间，用于容纳反面车削刀杆的头部。由此，紧固件夹持工件胚料的同时，为刀具提供了足够的车削空间，可以保证车削效果。

在一些实施方式中，紧固件的静压夹持力在110kn以上；在转速到3000转时，紧固件能够提供90kn以上的夹持力。由此，紧固件在车削的过程中也能将工件胚料夹紧，防止脱落。

在一些实施方式中，紧固件为大于或等于8英寸的卡盘或夹具。由此，可以保证紧固件的夹持力。

在一些实施方式中，用于车削加工的设备为数控机床，数控机床能够安装多支刀具，并为刀具提供切削液；

数控机床的主轴功率大于或等于7/11kw，切削液的压强大于或等于2mpa。

其有益效果在于，仅采用一台机床即可以实现对轮毂轴承单元外圈的车削加工，节省了加工时间、机床、刀具等生产成本，实现一次装夹完成车削工序，可以保证工件各部分尺寸的稳定性。

数控机床的主轴功率在7/11kw以上，可以为切削提供足够的动力，切削液的压强在2mpa以上，可以保证刀尖的冷却效果，延长刀片的使用寿命和稳定性；而且切削液的压强足够大，可以冲断切屑，并快速排屑。

在一些实施方式中，反面车削刀杆上刀尖与刀具中心的距离小于工件毛料的最小内孔半径。

其有益效果在于，在反面车削刀杆在对工件胚料的反侧端面以及孔径内径进行车削时，刀杆与工件胚料之间有足够的车削空间，不受工件本身的影响。

在一些实施方式中，反面切削刀杆上的避让部为多个，多个避让部均与刀片同侧设置。

其有益效果在于，多个避让部的尺寸可以有所差异，可以在保证反面车削刀杆的强度的前提下，避开工件胚料中部的滚道挡边，保证车削工作的顺利进行。

在一些实施方式中，反面车削刀杆的内部设有冷却通道，切削液能够通过冷却通道喷射到刀尖上。

其有益效果在于，冷却通道可以与数控机床提供的切削液流道相连通，反面车削刀杆通过内冷却结构实现对切削液刀片刀尖的精准喷射，提高冷却效果。

在一些实施方式中，反面车削刀杆还与喷嘴相配合，

喷嘴的内部设有随形通道，随形通道能够与冷却通道相连通；喷嘴设有流体排出孔，切削液流经冷却通道进入随形通道，并经由流体排出孔排出；流体排出孔与刀片相对设置。

其有益效果在于，通过喷嘴提高切削液的喷射精度，切削液由流体排出孔直接喷射到刀片的刀尖，提高冷却效果以及断屑效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的轮毂轴承单元外圈的结构示意图；

图2为图1所示轮毂轴承单元外圈与第一刀具的配合示意图；

图3为图1所示轮毂轴承单元外圈与第二刀具的配合示意图；

图4为图1所示轮毂轴承单元外圈与第三刀具的配合示意图；

图5为图4所示第三刀具的刀杆结构示意图；

图6为本发明实施例2的轮毂轴承单元外圈与第四刀具的配合示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

图1～图5示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的轮毂轴承单元外圈车削加工方法。

如图1所示，轮毂轴承单元的工件胚料301为精密锻造技术生产的带法兰的环状工件；法兰设于轮毂轴承单元的正侧端面302与反侧端面303之间，法兰上靠近正侧端面302的一侧为正侧法兰面310，法兰上远离正侧端面302的一侧为定位面313；轮毂轴承单元的正侧端面302与正侧法兰面310之间的外侧面为正侧外径309，正侧外径309与正侧法兰面310之间还设有外径槽315。

轮毂轴承单元的反侧端面303与定位面313之间的外侧面为夹持曲面312，反侧端面303与与夹持曲面312的连接处还设有反侧端面外倒角307。

轮毂轴承单元的内孔靠近正侧端面302的一端设有正侧内径308，靠近反侧端面303的一端设有反侧内径306，轮毂轴承单元的内孔的中部设有向内孔中心突出的滚道挡边304，正侧内径308与滚道挡边304之间为正侧滚道305，反侧内径306与滚道挡边304之间为反侧滚道305'，正侧滚道305与反侧滚道305'均为由轮毂轴承单元的孔内壁向外壁凹陷的曲面。

工件胚料301上的夹持曲面312、定位面313以及反侧端面外倒角307采用非去除材料的方式获得，本实施例中采用锻造成型的方式加工。

轮毂轴承单元的加工选用高精度数控机床，数控机床的主轴功率为7/11kw，能够同时安装多支刀具，数控机床能够为刀具提供压强2mpa以上的切削液。

本实施例中数控机床安装三支刀具，分别为第一刀具100：dvqnr，刀具主偏角117.5°，装刀片vnmg160408；第二刀具200：刀杆dtunr，刀具主偏角95°，装刀片tnmg160408；第三刀具300：反面车削刀杆，刀具主偏角115°，装刀片tnmg160408。

其中，如图5所示，反面车削刀杆包括一体式固定连接的刀杆头部211和刀杆主体212，刀杆头部211的一端设安装有刀片tnmg160408和喷嘴10。

刀杆主体212为近似圆柱体结构，刀杆主体212上靠近刀片tnmg160408的一侧设有第一避让部106，第一避让部106的中部设有第二避让部107；第一避让部106与第二避让部107均为圆弧柱形的凸起结构。第一避让部106的外表面距离刀杆主体212中轴线的距离小于刀杆主体212的半径，第二避让部107的外表面距离刀杆主体212中轴线的距离小于第一避让部106的外表面距离刀杆主体212中轴线的距离。即第二避让部107的外表面比第一避让部106的外表面靠近刀杆主体212中轴线。

刀片的刀尖距离刀具中心的距离为刀具的切削半径，第三刀具300的切削半径大于刀杆主体212的半径。第三刀具300的切削半径小于工件胚料301的最小内孔半径即滚道挡边304的半径；并且刀杆主体212上第一避让部106的末端与刀尖之间的距离大于工件胚料301正侧端面302与反侧端面303之间的距离。刀杆主体212穿插在工件胚料301的内孔内，刀杆主体212的表面与滚道挡边304不接触，第三刀具300有足够的切削空间。

刀杆头部211设有刀片槽207和螺钉孔204，刀片tnmg160408安装与刀片槽207内。喷嘴10通过螺栓固定在螺钉孔204内。喷嘴10与刀片tnmg160408相对设置。反面车削刀杆内部设有的冷却通道7。喷嘴10的内部设有随形通道8。

反面车削刀杆内部的冷却通道7一端与数控机床上的切削液供应管道相连通，另一端在刀杆头部211有开口为冷却孔209，冷却孔209与喷嘴10的随形通道8相连通。喷嘴10上的流体排出孔6与刀片tnmg160408相对设置，随形通道8在流体排出孔6一端的延长线与刀片tnmg160408的刀尖相交，切削液从数控机床的切削液供应管道进入反面切削刀杆内部的冷却通道7，再进入喷嘴10内的随形通道8，在经由流体排出孔6喷射至刀尖上，可以对刀尖进行精准的冷却，保证刀片的稳定性。切削液的压强足够大，还可以折断切屑，便于快速排屑。

在第一刀具100与第二刀具200中也设有与冷却通道7与数控机床上的切削液供应管道相连通，便于断屑、排屑以及冷却刀片。

该轮毂轴承单元的具体加工方法如下：

1.采用紧固件对轮毂轴承单元的工件胚料301进行夹持；紧固件为8英寸的卡盘；该卡盘的静压夹持力为110kn，在转速到3000转时，该卡盘能够提供90kn以上的夹持力。夹盘以定位面313为基准，精准的夹持工件胚料301的夹持曲面312，提高紧固件的夹持精度。

2.使用第一刀具100车法兰外径311、正侧法兰面310、外径槽315、正侧外径309、正侧端面302，如图2所述。本步骤中采用200-270m/min的切削速度、进给0.2-0.3mm/r。

3.使用第二刀具200车正侧内径308、正侧滚道305、滚道挡边304，如图3所述。本步骤中采用200-270m/min的切削速度、进给0.15-0.3mm/r。

4.使用第三刀具300车反侧端面303、反侧内径306、反侧滚道305'，如图4所述。本步骤中采用200-270m/min的切削速度、进给0.15-0.3mm/r。

刀具切削进给方向如图中箭头314所示。

实施例2

图6示意性的显示了本实施例中第四刀具400与轮毂轴承单元外圈的工件胚料301的配合示意图。

本实施例与实施例1的不同之处在于：

数控机床的主轴功率为11/15kw，能够同时安装多支刀具，数控机床能够为刀具提供压强3mpa以上的切削液。

步骤1中，紧固件为10英寸的夹具，该夹具的静压夹持力为140kn，在转速到3000转时，该卡盘能够提供110kn以上的夹持力。

数控机床安装四支刀具，第一刀具100、第二刀具200、第三刀具300均与实施例1相同，第四刀具400：刀杆dvwnr，装刀片vnmg160408，刀具主偏角72.5°。

在步骤3和步骤4中对正侧滚道305以及反侧滚道305'进行车削时留有0.2-0.4mm的余量，并且在步骤5之后还包括以下步骤：

使用第四刀具400精车正侧滚道305以及反侧滚道305'，本步骤中采用250-350m/min的切削速度、进给0.1-0.2mm/r。

与实施例1相比，本实施例中两个正侧滚道305与反侧滚道305'由一支刀具精车完成，正侧滚道305与反侧滚道305'的沟心距尺寸精度高，一致性好，方向后继硬车或磨削的管控。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。