摘要：套类零件在机械行业中普遍应用，然而套类零件的外圆表面需要在普通外圆磨床上进行磨削加工，为了满足使用要求，需要对套类零件外部进行磨削加工，特别是对带有内孔的硬质合金套类零件需要进行外圆及端面的加工，常规加工方式为先磨削内孔，然后采用夹具将阀套装夹后磨削外圆，保证零件的同轴度；进而用V型块将阀套外圆夹紧后磨削两个端面。采用上述传统加工方法，内圆、外圆的同轴度能有效保证，但外圆与端面的垂直度难以达到图纸要求，合格率较低。本文通过改善加工工艺与设计支撑工装，使加工综合合格率能达到100％，通过此种方法满足工艺加工提出的关键尺寸控制要求。
关键词：套类零件、支撑工装、端面、加工
一、背景
套类零件在机械行业中普遍应用，然而套类零件的外圆表面需要在普通外圆磨床上进行磨削加工，为了满足使用要求，需要对套类零件外部进行磨削加工，特别是对带有内孔的硬质合金套类零件需要进行外圆及端面的加工，结构如图1所示，为了满足加工作业及工艺生产过程中的使用要求，需要加工阀套内孔、外圆及端面，且形位公差要求较高，内孔与外圆同轴度0.02mm，外圆与端面垂直度0.01mm。对于硬质合金阀套，常规加工方式为先磨削内孔，然后采用夹具将阀套装夹后磨削外圆，保证零件的同轴度；进而用V型块将阀套外圆夹紧后磨削两个端面。采用上述传统加工方法，内圆、外圆的同轴度能有效保证，但外圆与端面的垂直度难以达到图纸要求，合格率较低。
图1加工的套类零件示意图
二、加工工艺分析
2.1加工工艺的选择
为保证套类零件的加工合格率，针对外部，我们采取以下步骤：
步骤1，将芯轴可拆卸安装于零件内孔处，分别靠近零件两端外部的两段芯轴的横截尺寸小于零件两端处的内孔尺寸，零件的内孔两端为台阶孔，芯轴一端固设与台阶孔适配的凸环，另一端螺接与台阶孔适配的压紧螺母，旋紧压紧螺母，压紧螺母与凸环将零件从两端台阶孔的孔壁处轴向夹紧，从而将芯轴可拆卸安装于零件内孔处，此种装夹适用于带台阶孔的套类零件；
步骤2，将芯轴一端安装于磨床装置上，启动磨床，控制砂轮的外圆磨削零件的外圆至达工艺要求，其中控制砂轮的外圆相对于零件外圆轴向往复运动以磨削零件的外圆；
步骤3、控制砂轮的右端面磨削零件的左端面至达工艺要求；
步骤4、控制砂轮的左端面磨削零件的右端面至达工艺要求。
本发明提供的方法，采用芯轴将零件装夹后，因分别靠近零件两端外部的两段芯轴的横截尺寸小于零件两端处的内孔尺寸，使零件两端外部具有一定的空间，从而可以在采用磨床加工外圆后，无需要更换夹具即可加工端面，从而保证外圆与端面的垂直度。
2.1加工工装的选设计
加工过程中对于轴套类零件的装夹属于技术难点，目前装夹方式为直接将轴套装夹在卡爪内或利用气动卡头装夹，如果装夹不当的话很容易造成变形，质量不好把控，使废品率居高不下。尤其对于具有耐震动冲击特性的轴套类零件，质地较软，装夹难度更大，加工过程中精度及尺寸达不到要求，其耐震动冲击特性将大大降低，达不到使用要求。而针对轴套类零件磨端面工序的加工难度更大，且容易造成零件外圆的磨损。在加工方法中我们设计了轴套类零件磨端面的支撑工装，以解决现有技术对于轴套类零件磨端面工序的加工难度更大，且容易造成零件外圆的磨损的问题。
我们设计的轴套类零件磨端面的支撑工装，如图2所示，包括安装底座，滑动体，隔板，上腔，下腔，升降块，螺柱，蜗轮，蜗杆，V型槽，压板，调节孔，轴承，定位套和推拉板，所述安装底座中部设有滑槽，且滑动连接有滑动体，该滑动体通过隔板分为上腔和下腔；所述上腔由隔板的上端面垂直向上延伸贯通，且在上腔内滑动设有升降块，该升降块的下端设有内螺孔，且旋转连接有螺柱，该螺柱与隔板螺纹连接，且贯穿隔板，并在其下端固定连接有蜗轮，该蜗轮与蜗杆啮合，该蜗杆垂直贯穿且支撑在下腔的一侧内壁上；所述升降块的上端设有V型槽，该V型槽的一侧通过销轴活动连接有压板，且在V型槽的一侧从上往下垂直方向设有若干个调节孔；所述V型槽与压板之间压设有轴承，该轴承的内圈固定配设有定位套。
安装底座的上端设有用于固定滑动体相对于其位置的翼型螺栓，使操作方便，且连接可靠。下腔的一侧壁上开设有方孔，且安装有护盖，便于下腔内部件的安装和拆卸。蜗杆上位于下腔外部的一端安装有旋转手柄，并在手柄上设有用于固定手柄位置的锁紧装置，有利于通过摇动手柄，带动蜗杆旋转，并通过相互啮合的蜗轮带动螺柱旋转，从而可调节升降块相对于滑动体的上下位置，在磨削轴套类零件端面前，方便调节零件相对于砂轮垂直方向上的位置。通过轴承和定位套的设置，通过将轴套类零件穿入定位套内，并留有合适的间隙，在砂轮磨削零件端面时，砂轮带动零件旋转，而零件带动定位套及轴承一起旋转，有利于降低对轴套类零件外圆的磨损。
图2支撑工装结构图
三、加工效果
我们提供的支撑工装通过推拉板进行调节滑动体相对于安装底座的位置，并通过翼型螺栓固定，在磨削轴套类零件端面前，方便调节零件相对于砂轮水平方向上的位置。通过摇动蜗杆端部的手柄，带动蜗杆旋转，并通过相互啮合的蜗轮带动螺柱旋转，从而可调节升降块相对于滑动体的上下位置，在磨削轴套类零件端面前，方便调节零件相对于砂轮垂直方向上的位置。
支撑工装的上端设有用于固定滑动体相对于其位置的翼型螺栓，使操作方便，且连接可靠。支撑工装下腔的一侧壁上开设有方孔，且安装有护盖，便于下腔内部件的安装和拆卸，支撑工装蜗杆上位于下腔外部的一端安装有旋转手柄，并在手柄上设有用于固定手柄位置的锁紧装置，有利于通过摇动手柄，带动蜗杆旋转，并通过相互啮合的蜗轮带动螺柱旋转，从而可调节升降块相对于滑动体的上下位置，在磨削轴套类零件端面前，方便调节零件相对于砂轮垂直方向上的位置。
采用上述套类零件外部加工方法及支撑工装，一次装夹完成套类零件外圆与两端面的加工，外圆尺寸及外圆与端面的垂直度能得到有效保障，加工综合合格率能达到100％，通过此种方法满足工艺加工提出的关键尺寸控制要求。
参考文献：
[1]盘套类零件加工工艺的最优设计分析[J]. 李丽萍.机械工程与自动化.2020(01)
[2]高精度薄壁钢套类零件制造工艺[J]. 张小强,赵娜,徐雪飞.冶金设备.2020(01)
[3]轴套类零件加工变形原因及控制措施[J]. 王春阳.南方农机.2019(10)
[4]轴套类零件加工变形原因及控制[J]. 邵军,李红义,李宝生,李广周.金属加工(冷加工).2017(22)
[5]轴类零件和盘套类零件的车削工艺[J]. 高勇.科技与企业.2012(10)