一種耐高溫聚酰亞胺復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合材料保持架的加工方法，本發明在加工毛坯料內外徑時采用工裝裝夾工件，防止工件在裝夾中變形，車削加工中統一定位基準，一次定位加工到尺寸要求后再拆卸工裝，保證了保持架內外徑同心度和圓度，同時對工件進行退火處理減小了聚酰亞胺復合材料成型過程中的熱應力，材料的抗拉強度、寬溫度范圍內的尺寸穩定性以及加工性能得以進一步提升，進一步，本發明采用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合材料保持架的加工方法[0001]【【技術領域】】
本發明涉及機械加工領域，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合材料保持架的加工方法。
[0002]【【背景技術】】
已知的，軸承的作用是支撐機械旋轉體，用以降低設備在傳動過程中的機械載荷摩擦系數，而且軸承是各類機械裝備的重要基礎零部件，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。在機械產品中，軸承屬于高精度產品，不僅需要數學、物理等諸多學科理論的綜合支持，而且需要材料科學、熱處理技術、精密加工和測量技術、數控技術和有效的數值方法及功能強大的計算機技術等諸多學科為之服務，因此軸承又是一個代表國家科技實力的產品。
[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鍵部件是軸承的保持架，特別是耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架(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、質輕、低摩擦、耐磨損等特性,可替代金屬合金材料應用于高溫高速軸承保持架領域，但由于其具有硬度大、質脆，斷裂伸長率較低、韌性較差等特點，在采用傳統普通熱塑性聚酰亞胺復合材料保持架的加工方法時易發生崩裂、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，無法應用于高速高溫軸承領域。
[0004]那么如何提供一種耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架的加工方法就成了本領域技術人員長期的技術訴求。
[0005]【
【發明內容】
】
為了克服上述技術的不足，本發明提供了一種耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架的加工方法，本發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合材料保持架本發明解決了耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架加工時易崩裂、表面易產生振紋、粗糙度差等缺點，保證了保持架的尺寸精度和形位公差。
[0006]為實現如上所述的發明目的，本發明采用如下所述的技術方案:
一種耐高溫聚酰亞胺復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、準備好熱壓成型的毛坯料；
第二步、在第一步的基礎上，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生較大塑性變形，選用酚醛壓布料材質的工裝裝夾工件，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，通過粗車把不規則毛坯料加工成尺寸統一的工件；
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:
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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合材料保持架的加工方法，所述粗車時采用硬質合金刀具，所述硬質合金刀具為YT15硬質合金刀具，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合材料保持架的加工方法，所述加熱爐為程控式燒結爐。
[0010]所述的耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架的加工方法，所述數控兜孔鉆床的主軸轉速為 600 ~650r/min。
[0011]所述的耐高溫聚酰亞胺復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常溫容器中風干。
[0012]采用如上所述的技術方案，本發明具有如下所述的優越性:
本發明所述的一種耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架的加工方法，本發明在加工毛坯料內外徑時采用工裝裝夾工件，防止工件在裝夾中變形，車削加工中統一定位基準，一次定位加工到尺寸要求后再拆卸工裝，保證了保持架內外徑同心度和圓度，同時對工件進行退火處理減小了聚酰亞胺復合材料成型過程中的熱應力，材料的抗拉強度、寬溫度范圍內的尺寸穩定性以及加工性能得以進一步提升，進一步，本發明采用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是本發明粗車毛坯內孔時的工裝結構示意圖；
圖2是本發明粗車毛坯外徑時的工裝結構示意圖；
圖3是本發明精車工件內孔時的工裝結構示意圖；
圖4是本發明精車工件外徑時的工裝結構示意圖；
圖5是本發明鉆兜孔時的工裝結構示意圖；
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的解釋本發明，本發明并不局限于下面的實施例；本發明所述的一種耐高溫聚酰亞胺復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、準備好熱壓成型的毛坯料；
第二步、在第一步的基礎上，將備好的毛坯料在車床上進行粗車，所述粗車時采用硬質合金刀具，所述硬質合金刀具為YT15硬質合金刀具，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生較大塑性變形，選用酚醛壓布料材質的工裝裝夾工件，所述工裝如圖1和圖2所示，在粗加工工件2的內孔時，將工件2裝夾在工裝Al的內孔中，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，通過粗車把不規則的毛坯料加工成尺寸統一的工件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力，粗車又進一步使殘余應力集中，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力和體缺陷，降低材料線脹系數，使彎曲性能機械技能較大提高利于后續加工，所述加熱爐為程控式燒結爐，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小時內將溫度升至160°C，然后保溫2小時，6小時內將溫度升高到280°C，保溫12小時后，8小時內將溫度降低至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，選擇適當轉速避免車削進給時振動，表面產生振紋，精加工車削過程必須設計相應工裝減小裝卡形變量，本發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的內孔時，將工件2套接在心軸A4的內孔中，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的一側設置壓蓋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，避免了傳統工裝讓 工件與芯軸過盈配合，芯軸給予工件徑向張力，導致工件產生應力變形，同時避免了裝、卸工件時須用力擠壓工件，導致工件變形難以保證高速旋轉工件的圓度要求；然后對工件進行精車；
第五步、在精車后的工件上鉆兜孔，傳統工藝采用高速鋼鉆頭導致兜孔出現螺旋紋，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，甚至出現鉆頭韌帶磨損后鉆頭擠壓保持架導致坯料脆裂，根本無法加工，本發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，一次刃磨能加工數件保持架，采用數控兜孔鉆床加工，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常溫容器中風干，此時即完成了對保持架的加工。[0015]為了更好的說明本發明，本發明設定某一成品保持架具有外徑Φ27.9:mm、內
徑φ 22 82^_、高度9.2$__、八個兜孔φ 6.55fw_均勻分布。
[0016]在上述參數的設置下，本發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硬質合金刀具，刀尖半徑控制在0.1mm，粗加工車削過程必須設計相應工裝減小裝卡形變量，工裝材料選用酚醛壓布料。根據毛坯料外徑尺寸，車加工工裝，毛坯和工裝過盈控制在0.03 mm，本發明的粗加工車削過程:平端面一車內孔一倒角—平另一端面一車外圓一倒角。車床主軸轉速控制在900r/min，平端面進給速度控制在0.02mm/r，車內徑進給速度控制在0.15mm/r，平端面后粗車內徑到Φ (22.3±0.l)mm,內外
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，最后內外倒0.5 mmX45°倒角。
[0017]車削耐高溫聚酰亞胺復合材料時，工件棱邊易發生崩裂，表面易產生振紋，為了有效防止此類缺陷產生，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:
將粗車內徑及端面的保持架材料置于程控式燒結爐中進行退火處理，退火處理工藝如
下:
【權利要求】
1.一種耐高溫聚酰亞胺復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、準備好熱壓成型的毛坯料； 第二步、在第一步的基礎上，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生較大塑性變形，選用酚醛壓布料材質的工裝裝夾工件，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，通過粗車把不規則毛坯料加工成尺寸統一的工件； 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 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.根據權利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架的加工方法，其特征是:所述粗車時采用硬質合金刀具，所述硬質合金刀具為YT15硬質合金刀具，刃磨刀具時刀尖半徑為0.1mm。
3.根據權利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復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.根據權利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復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爐。
5.根據權利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復合材料保持架的加工方法，其特征是:所述數控兜孔鉆床的主軸轉速為600~650r/min。
6.根據權利要求1所述的耐高溫聚酰亞胺復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 架放入通風常溫容器中風干。
【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 優先權日:2013年9月30日
【發明者】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