一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法
【專利摘要】一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，本發(fā)明在加工毛坯料內(nèi)外徑時采用工裝裝夾工件，防止工件在裝夾中變形，車削加工中統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，一次定位加工到尺寸要求后再拆卸工裝，保證了保持架內(nèi)外徑同心度和圓度，同時對工件進行退火處理減小了聚酰亞胺復(fù)合材料成型過程中的熱應(yīng)力，材料的抗拉強度、寬溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性以及加工性能得以進一步提升，進一步，本發(fā)明采用YT15、YG合金車削刀具以及YG合金鉆頭，通過合適的切削參數(shù)使得保持架無振紋和裂紋、光潔度高以及尺寸精度高，在鉆削兜孔時采用數(shù)控兜孔鉆床和工裝，保證了保持架兜孔共面性、對稱性以及分度均勻性，使加工的保持架具有高的尺寸精度和良好的形位公差。
【專利說明】一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法[0001]【【技術(shù)領(lǐng)域】】
本發(fā)明涉及機械加工領(lǐng)域，尤其涉及一種軸承保持架的加工方法，具體涉及一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法。
[0002]【【背景技術(shù)】】
已知的，軸承的作用是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數(shù)，而且軸承是各類機械裝備的重要基礎(chǔ)零部件，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機的精度、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。在機械產(chǎn)品中，軸承屬于高精度產(chǎn)品，不僅需要數(shù)學(xué)、物理等諸多學(xué)科理論的綜合支持，而且需要材料科學(xué)、熱處理技術(shù)、精密加工和測量技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和有效的數(shù)值方法及功能強大的計算機技術(shù)等諸多學(xué)科為之服務(wù)，因此軸承又是一個代表國家科技實力的產(chǎn)品。
[0003]而影響軸承使用壽命長短、運行精度高低和綜合使用性能的關(guān)鍵部件是軸承的保持架，特別是耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架(長期使用溫度不低于300°C)，由于其具有抗拉強度高、高溫強度保持率高、質(zhì)輕、低摩擦、耐磨損等特性,可替代金屬合金材料應(yīng)用于高溫高速軸承保持架領(lǐng)域，但由于其具有硬度大、質(zhì)脆，斷裂伸長率較低、韌性較差等特點，在采用傳統(tǒng)普通熱塑性聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法時易發(fā)生崩裂、脆斷，同時加工出的保持架表面粗糙度差，無法保證保持架尺寸精度和形位公差，無法應(yīng)用于高速高溫軸承領(lǐng)域。
[0004]那么如何提供一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法就成了本領(lǐng)域技術(shù)人員長期的技術(shù)訴求。
[0005]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
為了克服上述技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，本發(fā)明通過對工件進行粗加工車削、退火處理、精加工車削、鉆兜孔和去毛刺步驟得到耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架本發(fā)明解決了耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架加工時易崩裂、表面易產(chǎn)生振紋、粗糙度差等缺點，保證了保持架的尺寸精度和形位公差。
[0006]為實現(xiàn)如上所述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案:
一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，所述加工方法具體包括如下步驟: 第一步、準(zhǔn)備好熱壓成型的毛坯料；
第二步、在第一步的基礎(chǔ)上，將備好的毛坯料在車床上進行粗車，由于熱壓成型的毛坯料外圓尺寸不一致，同時為避免工件在裝夾時產(chǎn)生較大塑性變形，選用酚醛壓布料材質(zhì)的工裝裝夾工件，工件和工裝過盈配合，過盈量為0.02~0.03mm，然后對毛坯料進行粗車，通過粗車把不規(guī)則毛坯料加工成尺寸統(tǒng)一的工件；
第三步、將粗車后的工件置于加熱爐中進行退火處理，退火處理工藝如下:
16010-? _[息2.V1^im I:息;
第四步、對退火處理后的工件進行精加工車削，在精車時使用酚醛壓布料材質(zhì)的工裝進行裝夾工件，裝夾時工件與工裝配合間隙為0.01~0.02mm，然后對工件進行精車；第五步、在精車后的工件上鉆兜孔，在鉆削兜孔時使用整體YG合金麻花鉆在數(shù)控兜孔鉆床上進行鉆削；
第六步、對鉆過兜孔的工件去毛刺，此時即完成了對保持架的加工。
[0007]所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，所述粗車時采用硬質(zhì)合金刀具，所述硬質(zhì)合金刀具為YT15硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時刀尖半徑為0.1mm。
[0008]所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，所述精車時采用耐磨性高的YG硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時刀尖半徑為0.1mm，其后角盡量大以減少摩擦。
[0009]所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，所述加熱爐為程控式燒結(jié)爐。
[0010]所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，所述數(shù)控兜孔鉆床的主軸轉(zhuǎn)速為 600 ~650r/min。
[0011]所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，所述去毛刺時將加工好的保持架利用心軸裝卡到車床上，然后將車床轉(zhuǎn)速達到1500r/min，用鏡像砂紙拋光，去除兜孔邊飛邊毛刺，然后放入裝有工業(yè)乙醇的超聲波清洗機中超聲清洗5~10分鐘，將超聲清洗后的保持架放入通風(fēng)常溫容器中風(fēng)干。
[0012]采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下所述的優(yōu)越性:
本發(fā)明所述的一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，本發(fā)明在加工毛坯料內(nèi)外徑時采用工裝裝夾工件，防止工件在裝夾中變形，車削加工中統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，一次定位加工到尺寸要求后再拆卸工裝，保證了保持架內(nèi)外徑同心度和圓度，同時對工件進行退火處理減小了聚酰亞胺復(fù)合材料成型過程中的熱應(yīng)力，材料的抗拉強度、寬溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性以及加工性能得以進一步提升，進一步，本發(fā)明采用YT15、YG合金車削刀具以及YG合金鉆頭，通過合適的切削參數(shù)使得保持架無振紋和裂紋、光潔度高以及尺寸精度高，在鉆削兜孔時采用數(shù)控兜孔鉆床和工裝，保證了保持架兜孔共面性、對稱性以及分度均勻性，使加工的保持架具有高的尺寸精度和良好的形位公差。
[0013]【【專利附圖】

【附圖說明】】
圖1是本發(fā)明粗車毛坯內(nèi)孔時的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明粗車毛坯外徑時的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明精車工件內(nèi)孔時的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明精車工件外徑時的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明鉆兜孔時的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
在圖中:1、工裝A ;2、工件；3、工裝B ;4、心軸A ;5、壓緊螺母A ;6、心軸B ;7、壓蓋；8、鎖緊螺母；9、心軸C ; 10、壓緊螺母B。
[0014]【【具體實施方式】】
通過下面的實施例可以更詳細(xì)的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實施例；本發(fā)明所述的一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，所述加工方法具體包括如下步驟:
第一步、準(zhǔn)備好熱壓成型的毛坯料；
第二步、在第一步的基礎(chǔ)上，將備好的毛坯料在車床上進行粗車，所述粗車時采用硬質(zhì)合金刀具，所述硬質(zhì)合金刀具為YT15硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時刀尖半徑為0.1mm,由于熱壓成型的毛坯料外圓尺寸不一致，同時為避免工件在裝夾時產(chǎn)生較大塑性變形，選用酚醛壓布料材質(zhì)的工裝裝夾工件，所述工裝如圖1和圖2所示，在粗加工工件2的內(nèi)孔時，將工件2裝夾在工裝Al的內(nèi)孔中，然后將工裝Al裝夾到車床上，此時工件2和工裝Al為過盈配合，過盈量為0.02~0.03mm,在粗加工工件2的外徑時，將工件2裝夾在工裝B3上，然后將工裝B3裝夾到車床上，此時工件2和工裝B3為過盈配合，過盈量為0.02~0.03mm,然后對工件2進行粗車，通過粗車把不規(guī)則的毛坯料加工成尺寸統(tǒng)一的工件2 ；
第三步、將粗車后的工件置于加熱爐中進行退火處理，由于熱壓制成型的坯料在冷卻有殘余應(yīng)力，粗車又進一步使殘余應(yīng)力集中，通過退火工藝使PI材料分子鏈有效松弛后緩慢成型，消除加工過程中殘余熱應(yīng)力和體缺陷，降低材料線脹系數(shù)，使彎曲性能機械技能較大提高利于后續(xù)加工，所述加熱爐為程控式燒結(jié)爐，退火處理工藝如下:

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在退火處理時，首先將工件加熱到30°C，2小時內(nèi)將溫度升至160°C，然后保溫2小時，6小時內(nèi)將溫度升高到280°C，保溫12小時后，8小時內(nèi)將溫度降低至40°C ；
第四步、對退火處理后的工件進行精加工車削，所述精車時采用耐磨性高的YG硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時刀尖半徑為0.1mm，其后角盡量大以減少摩擦，車刀刀桿必須盡可能短而粗，選擇適當(dāng)轉(zhuǎn)速避免車削進給時振動，表面產(chǎn)生振紋，精加工車削過程必須設(shè)計相應(yīng)工裝減小裝卡形變量，本發(fā)明精加工車削工裝如圖3和圖4所示，工裝材料選用酚醛壓布料，在精車工件2的內(nèi)孔時，將工件2套接在心軸A4的內(nèi)孔中，工件2與芯軸A4配合間隙控制在0.01~0.02mm，端面給予壓緊力，壓緊力通過壓緊螺母A5給予，即通過壓緊螺母A5將工件2壓緊在心軸A4上，此時對工件2的內(nèi)孔進行精車，在精車工件2的外徑時，將工件2安裝到心軸B6上，工件2與芯軸B6的配合間隙控制在0.01~0.02mm,然后在工件2的一側(cè)設(shè)置壓蓋7，進一步，壓蓋7通過鎖緊螺母8固定在芯軸B6上；此時利用工裝和工件間摩擦力固定工件2，避免了傳統(tǒng)工裝讓 工件與芯軸過盈配合，芯軸給予工件徑向張力，導(dǎo)致工件產(chǎn)生應(yīng)力變形，同時避免了裝、卸工件時須用力擠壓工件，導(dǎo)致工件變形難以保證高速旋轉(zhuǎn)工件的圓度要求；然后對工件進行精車；
第五步、在精車后的工件上鉆兜孔，傳統(tǒng)工藝采用高速鋼鉆頭導(dǎo)致兜孔出現(xiàn)螺旋紋，鉆削一個保持架就必須對鉆頭多次裝卸和刃磨，所加工的保持架兜孔外觀差，尺寸精度低，兜孔共面和對稱性以及分度等形位精度難以保證，甚至出現(xiàn)鉆頭韌帶磨損后鉆頭擠壓保持架導(dǎo)致坯料脆裂，根本無法加工，本發(fā)明鉆削兜孔時采用整體YG合金麻花鉆，韌帶鋒利而且不易磨損，一次刃磨能加工數(shù)件保持架，采用數(shù)控兜孔鉆床加工，一次裝卡加工所有兜孔，保證兜孔共面和對稱性以及分度均勻；針對材料剛度小，易變性的特性，本發(fā)明鉆兜孔時采用工裝如圖5，工件2與芯軸C9配合間隙為0.01~0.02mm,工件2和芯軸C9過渡配合端面通過壓緊螺母BlO給予壓緊力，利用工裝和工件2間摩擦力固定工件2 ;鉆削時主軸轉(zhuǎn)速控制在60(T650r/min，分階段控制刀具進給速度，保證了兜孔加工精度和光潔度；
第六步、對鉆過兜孔的工件去毛刺，所述去毛刺時將加工好的保持架利用心軸裝卡到車床上，然后將車床轉(zhuǎn)速達到1500r/min，用鏡像砂紙拋光，去除兜孔邊飛邊毛刺，然后放入裝有工業(yè)乙醇的超聲波清洗機中超聲清洗5~10分鐘，將超聲清洗后的保持架放入通風(fēng)常溫容器中風(fēng)干，此時即完成了對保持架的加工。[0015]為了更好的說明本發(fā)明，本發(fā)明設(shè)定某一成品保持架具有外徑Φ27.9:mm、內(nèi)
徑φ 22 82^_、高度9.2$__、八個兜孔φ 6.55fw_均勻分布。
[0016]在上述參數(shù)的設(shè)置下，本發(fā)明的六個步驟過程分述如下:
第一步、備齊毛坯料；
第二步、粗加工車削:
粗加工車削采用YT15硬質(zhì)合金刀具，刀尖半徑控制在0.1mm，粗加工車削過程必須設(shè)計相應(yīng)工裝減小裝卡形變量，工裝材料選用酚醛壓布料。根據(jù)毛坯料外徑尺寸，車加工工裝，毛坯和工裝過盈控制在0.03 mm，本發(fā)明的粗加工車削過程:平端面一車內(nèi)孔一倒角—平另一端面一車外圓一倒角。車床主軸轉(zhuǎn)速控制在900r/min，平端面進給速度控制在0.02mm/r，車內(nèi)徑進給速度控制在0.15mm/r，平端面后粗車內(nèi)徑到Φ (22.3±0.l)mm,內(nèi)外
倒0.5 mmX45°倒角，掉頭采用圖2工裝固定工件，先平端面使工件長度控制在9.粗車外徑到Φ (28.4±0.02)mm，最后內(nèi)外倒0.5 mmX45°倒角。
[0017]車削耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料時，工件棱邊易發(fā)生崩裂，表面易產(chǎn)生振紋，為了有效防止此類缺陷產(chǎn)生，針對材料的特殊切削性能，刀具刃磨必須鋒利并且切削力盡可能小，使后刃面和加工表面摩擦小，避免車削時擠壓工件；及時排屑，用壓縮空氣冷卻，避免切削液冷卻。
[0018]第三步、退火處理:
將粗車內(nèi)徑及端面的保持架材料置于程控式燒結(jié)爐中進行退火處理，退火處理工藝如
下:
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，其特征是:所述加工方法具體包括如下步驟: 第一步、準(zhǔn)備好熱壓成型的毛坯料； 第二步、在第一步的基礎(chǔ)上，將備好的毛坯料在車床上進行粗車，由于熱壓成型的毛坯料外圓尺寸不一致，同時為避免工件在裝夾時產(chǎn)生較大塑性變形，選用酚醛壓布料材質(zhì)的工裝裝夾工件，工件和工裝過盈配合，過盈量為0.02~0.03mm，然后對毛坯料進行粗車，通過粗車把不規(guī)則毛坯料加工成尺寸統(tǒng)一的工件； 第三步、將粗車后的工件置于加熱爐中進行退火處理，退火處理工藝如下:
1601:爲(wèi) 1_ ?息21; 第四步、對退火處理后的工件進行精加工車削，在精車時使用酚醛壓布料材質(zhì)的工裝進行裝夾工件，裝夾時工件與工裝配合間隙為0.01~0.02mm，然后對工件進行精車； 第五步、在精車后的工件上鉆兜孔，在鉆削兜孔時使用整體YG合金麻花鉆在數(shù)控兜孔鉆床上進行鉆削； 第六步、對鉆過兜孔的工件去毛刺，此時即完成了對保持架的加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，其特征是:所述粗車時采用硬質(zhì)合金刀具，所述硬質(zhì)合金刀具為YT15硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時刀尖半徑為0.1mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，其特征是:所述精車時采用耐磨性高的YG硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時刀尖半徑為0.1mm，其后角盡量大以減少摩擦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，其特征是:所述加熱爐為程控式燒結(jié)爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，其特征是:所述數(shù)控兜孔鉆床的主軸轉(zhuǎn)速為600~650r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法，其特征是:所述去毛刺時將加工好的保持架利用心軸裝卡到車床上，然后將車床轉(zhuǎn)速達到1500r/min，用鏡像砂紙拋光，去除兜孔邊飛邊毛刺，然后放入裝有工業(yè)乙醇的超聲波清洗機中超聲清洗5~10分鐘，將超聲清洗后的保持 架放入通風(fēng)常溫容器中風(fēng)干。
【文檔編號】B23P17/00GK103506822SQ201310457805
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】孫小波, 寧仲, 王楓, 李鴻亮, 王子君 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司