一種耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料保持架的加工方法
【專(zhuān)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(shí)采用工裝裝夾工件，防止工件在裝夾中變形，車(chē)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(shí)對(duì)工件進(jìn)行退火處理減小了聚酰亞胺復(fù)合材料成型過(guò)程中的熱應(yīng)力，材料的抗拉強(qiáng)度、寬溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性以及加工性能得以進(jìn)一步提升，進(jìn)一步，本發(fā)明采用YT15、YG合金車(chē)削刀具以及YG合金鉆頭，通過(guò)合適的切削參數(shù)使得保持架無(wú)振紋和裂紋、光潔度高以及尺寸精度高，在鉆削兜孔時(shí)采用數(shù)控兜孔鉆床和工裝，保證了保持架兜孔共面性、對(duì)稱(chēng)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(zhuān)利說(shuō)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(jī)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(jī)械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)，而且軸承是各類(lèi)機(jī)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(duì)主機(jī)的精度、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。在機(jī)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(cè)量技術(shù)、數(shù)控技術(shù)和有效的數(shù)值方法及功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)技術(shù)等諸多學(xué)科為之服務(wù)，因此軸承又是一個(gè)代表國(guó)家科技實(shí)力的產(chǎn)品。
[0003]而影響軸承使用壽命長(zhǎng)短、運(yùn)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(zhǎng)期使用溫度不低于300°C)，由于其具有抗拉強(qiáng)度高、高溫強(qiáng)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(zhǎng)率較低、韌性較差等特點(diǎn)，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(shí)易發(fā)生崩裂、脆斷，同時(shí)加工出的保持架表面粗糙度差，無(wú)法保證保持架尺寸精度和形位公差，無(wú)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(zhǎng)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(guò)對(duì)工件進(jìn)行粗加工車(chē)削、退火處理、精加工車(chē)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(shí)易崩裂、表面易產(chǎn)生振紋、粗糙度差等缺點(diǎn)，保證了保持架的尺寸精度和形位公差。
[0006]為實(shí)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(chē)床上進(jìn)行粗車(chē)，由于熱壓成型的毛坯料外圓尺寸不一致，同時(shí)為避免工件在裝夾時(shí)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(guò)盈配合，過(guò)盈量為0.02~0.03mm，然后對(duì)毛坯料進(jìn)行粗車(chē)，通過(guò)粗車(chē)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(chē)后的工件置于加熱爐中進(jìn)行退火處理，退火處理工藝如下:
16010-? _[息2.V1^im I:息;
第四步、對(duì)退火處理后的工件進(jìn)行精加工車(chē)削，在精車(chē)時(shí)使用酚醛壓布料材質(zhì)的工裝進(jìn)行裝夾工件，裝夾時(shí)工件與工裝配合間隙為0.01~0.02mm，然后對(duì)工件進(jìn)行精車(chē)；第五步、在精車(chē)后的工件上鉆兜孔，在鉆削兜孔時(shí)使用整體YG合金麻花鉆在數(shù)控兜孔鉆床上進(jìn)行鉆削；
第六步、對(duì)鉆過(guò)兜孔的工件去毛刺，此時(shí)即完成了對(duì)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(chē)時(shí)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(shí)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(chē)時(shí)采用耐磨性高的YG硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時(shí)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(shí)將加工好的保持架利用心軸裝卡到車(chē)床上，然后將車(chē)床轉(zhuǎn)速達(dá)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(jī)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(shí)采用工裝裝夾工件，防止工件在裝夾中變形，車(chē)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(shí)對(duì)工件進(jìn)行退火處理減小了聚酰亞胺復(fù)合材料成型過(guò)程中的熱應(yīng)力，材料的抗拉強(qiáng)度、寬溫度范圍內(nèi)的尺寸穩(wěn)定性以及加工性能得以進(jìn)一步提升，進(jìn)一步，本發(fā)明采用YT15、YG合金車(chē)削刀具以及YG合金鉆頭，通過(guò)合適的切削參數(shù)使得保持架無(wú)振紋和裂紋、光潔度高以及尺寸精度高，在鉆削兜孔時(shí)采用數(shù)控兜孔鉆床和工裝，保證了保持架兜孔共面性、對(duì)稱(chēng)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(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
圖1是本發(fā)明粗車(chē)毛坯內(nèi)孔時(shí)的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明粗車(chē)毛坯外徑時(shí)的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明精車(chē)工件內(nèi)孔時(shí)的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明精車(chē)工件外徑時(shí)的工裝結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明鉆兜孔時(shí)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(shí)施方式】】
通過(guò)下面的實(shí)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(shí)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(chē)床上進(jìn)行粗車(chē)，所述粗車(chē)時(shí)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(shí)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(shí)為避免工件在裝夾時(shí)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(shí)，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(chē)床上，此時(shí)工件2和工裝Al為過(guò)盈配合，過(guò)盈量為0.02~0.03mm,在粗加工工件2的外徑時(shí)，將工件2裝夾在工裝B3上，然后將工裝B3裝夾到車(chē)床上，此時(shí)工件2和工裝B3為過(guò)盈配合，過(guò)盈量為0.02~0.03mm,然后對(duì)工件2進(jìn)行粗車(chē)，通過(guò)粗車(chē)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(chē)后的工件置于加熱爐中進(jìn)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(chē)又進(jìn)一步使殘余應(yīng)力集中，通過(guò)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(guò)程中殘余熱應(yīng)力和體缺陷，降低材料線(xiàn)脹系數(shù)，使彎曲性能機(jī)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:

I w
在退火處理時(shí)，首先將工件加熱到30°C，2小時(shí)內(nèi)將溫度升至160°C，然后保溫2小時(shí)，6小時(shí)內(nèi)將溫度升高到280°C，保溫12小時(shí)后，8小時(shí)內(nèi)將溫度降低至40°C ；
第四步、對(duì)退火處理后的工件進(jìn)行精加工車(chē)削，所述精車(chē)時(shí)采用耐磨性高的YG硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時(shí)刀尖半徑為0.1mm，其后角盡量大以減少摩擦，車(chē)刀刀桿必須盡可能短而粗，選擇適當(dāng)轉(zhuǎn)速避免車(chē)削進(jìn)給時(shí)振動(dòng)，表面產(chǎn)生振紋，精加工車(chē)削過(guò)程必須設(shè)計(jì)相應(yīng)工裝減小裝卡形變量，本發(fā)明精加工車(chē)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(chē)工件2的內(nèi)孔時(shí)，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(guò)壓緊螺母A5給予，即通過(guò)壓緊螺母A5將工件2壓緊在心軸A4上，此時(shí)對(duì)工件2的內(nèi)孔進(jìn)行精車(chē)，在精車(chē)工件2的外徑時(shí)，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(jìn)一步，壓蓋7通過(guò)鎖緊螺母8固定在芯軸B6上；此時(shí)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(guò)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(shí)避免了裝、卸工件時(shí)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(duì)工件進(jìn)行精車(chē)；
第五步、在精車(chē)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(gè)保持架就必須對(duì)鉆頭多次裝卸和刃磨，所加工的保持架兜孔外觀(guān)差，尺寸精度低，兜孔共面和對(duì)稱(chēng)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(wú)法加工，本發(fā)明鉆削兜孔時(shí)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(duì)稱(chēng)性以及分度均勻；針對(duì)材料剛度小，易變性的特性，本發(fā)明鉆兜孔時(shí)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(guò)渡配合端面通過(guò)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(shí)主軸轉(zhuǎn)速控制在60(T650r/min，分階段控制刀具進(jìn)給速度，保證了兜孔加工精度和光潔度；
第六步、對(duì)鉆過(guò)兜孔的工件去毛刺，所述去毛刺時(shí)將加工好的保持架利用心軸裝卡到車(chē)床上，然后將車(chē)床轉(zhuǎn)速達(dá)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(jī)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(shí)即完成了對(duì)保持架的加工。[0015]為了更好的說(shuō)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(gè)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(gè)步驟過(guò)程分述如下:
第一步、備齊毛坯料；
第二步、粗加工車(chē)削:
粗加工車(chē)削采用YT15硬質(zhì)合金刀具，刀尖半徑控制在0.1mm，粗加工車(chē)削過(guò)程必須設(shè)計(jì)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(chē)加工工裝，毛坯和工裝過(guò)盈控制在0.03 mm，本發(fā)明的粗加工車(chē)削過(guò)程:平端面一車(chē)內(nèi)孔一倒角—平另一端面一車(chē)外圓一倒角。車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速控制在900r/min，平端面進(jìn)給速度控制在0.02mm/r，車(chē)內(nèi)徑進(jìn)給速度控制在0.15mm/r，平端面后粗車(chē)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(zhǎng)度控制在9.粗車(chē)外徑到Φ (28.4±0.02)mm，最后內(nèi)外倒0.5 mmX45°倒角。
[0017]車(chē)削耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料時(shí)，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(lèi)缺陷產(chǎn)生，針對(duì)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(chē)削時(shí)擠壓工件；及時(shí)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(chē)內(nèi)徑及端面的保持架材料置于程控式燒結(jié)爐中進(jìn)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(chē)床上進(jìn)行粗車(chē)，由于熱壓成型的毛坯料外圓尺寸不一致，同時(shí)為避免工件在裝夾時(shí)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(guò)盈配合，過(guò)盈量為0.02~0.03mm，然后對(duì)毛坯料進(jìn)行粗車(chē)，通過(guò)粗車(chē)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(chē)后的工件置于加熱爐中進(jìn)行退火處理，退火處理工藝如下:
1601:爲(wèi) 1_ ?息21; 第四步、對(duì)退火處理后的工件進(jìn)行精加工車(chē)削，在精車(chē)時(shí)使用酚醛壓布料材質(zhì)的工裝進(jìn)行裝夾工件，裝夾時(shí)工件與工裝配合間隙為0.01~0.02mm，然后對(duì)工件進(jìn)行精車(chē)； 第五步、在精車(chē)后的工件上鉆兜孔，在鉆削兜孔時(shí)使用整體YG合金麻花鉆在數(shù)控兜孔鉆床上進(jìn)行鉆削； 第六步、對(duì)鉆過(guò)兜孔的工件去毛刺，此時(shí)即完成了對(duì)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(chē)時(shí)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(shí)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(chē)時(shí)采用耐磨性高的YG硬質(zhì)合金刀具，刃磨刀具時(shí)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(shí)將加工好的保持架利用心軸裝卡到車(chē)床上，然后將車(chē)床轉(zhuǎn)速達(dá)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(jī)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(hào)】B23P17/00GK103506822SQ201310457805
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)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(qǐng)人:洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司