[发明专利]一种精密活门轴的加工方法

说明书

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种精密活门轴的加工方法。本发明的技术方案如下：一种精密活门轴的加工方法，加工工艺路线为：棒料→粗车外圆→粗车大端工艺台→精车外圆及端面槽→真空热处理→对研顶尖孔→磨大端面及工艺台→粗磨基准外圆和锥面→粗磨小端外圆→磨环形槽→磨大端倒角→磨四方→飞秒激光加工异型槽→对研顶尖孔→精磨小端外圆→精磨基准外圆和锥面→线切割小端工艺台→磨小端工艺台→线切割大端工艺台→电加工大端型槽→最终检验→磁力探伤。本发明通过设计合理的零件加工工艺路线、工艺方法，采用精密数控外圆磨削设备加工零件外圆和锥面以及采用飞秒激光加工设备加工精密异型槽的方式，解决零件加工的技术瓶颈，提高零件加工的合格率。

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种精密活门轴的加工方法。

背景技术

航空发动机的精密活门轴结构见附图1，其长径比大于10，属于细长轴结构，大端外圆壁厚很薄，仅为1mm，在大端外圆上有四个均布的精密异型槽，零件的尺寸精度和形位公差精度要求很高，基准外圆的尺寸精度为IT5级，圆柱度不大于0.004mm，锥面3为密封表面，锥面3相对于基准外圆的圆跳动不大于0.008mm，小端外圆6相对于基准外圆的同轴度不大于φ0.02mm，环形槽9侧面10相对于基准外圆的垂直度不大于0.02mm，外圆及锥面的表面粗糙度值要求很低。精密异型槽总长为2mm，尺寸精度很高，角度公差为±15′，其相对于端面1的位置公差为±0.01mm，尺寸公差±0.02mm。加工工艺路线为：棒料→粗车外圆→精车大端外圆→精车小端及端面槽12→对研顶尖孔→粗磨外圆→电加工异型槽15→真空热处理→对研顶尖孔→磨大外圆2→磨基准外圆4和锥面3→磨环形槽9→磨小端外圆6→磨中间外圆8→磨大端倒角13→磨小端面7→磨小端倒角→磨四方14→研磨基准外圆4和锥面3→研磨小端外圆6→最终检验→磁力探伤，采用普通的外圆磨床加工基准外圆及锥面3，很难达到设计要求的尺寸精度和形位公差，采用普通的电火花成型加工异型槽15，电极加工难度很大，需要细丝电火花设备，且电火花加工的尺寸精度和位置精度很难保证，加工的零件合格率为0，一直是生产中的技术瓶颈。

发明内容

本发明提供一种精密活门轴的加工方法，通过设计合理的零件加工工艺路线、工艺方法，采用精密数控外圆磨削设备加工零件外圆和锥面以及采用飞秒激光加工设备加工精密异型槽的方式，解决零件加工的技术瓶颈，提高零件加工的合格率。

本发明的技术方案如下：

一种精密活门轴的加工方法，加工工艺路线为：棒料→粗车外圆→粗车大端工艺台→精车外圆及端面槽→真空热处理→对研顶尖孔→磨大端面及工艺台→粗磨基准外圆和锥面→粗磨小端外圆→磨环形槽→磨大端倒角→磨四方→飞秒激光加工异型槽→对研顶尖孔→精磨小端外圆→精磨基准外圆和锥面→线切割小端工艺台→磨小端工艺台→线切割大端工艺台→电加工大端型槽→最终检验→磁力探伤。

进一步地，所述的精密活门轴的加工方法，所述粗磨基准外圆和锥面工序中，将定位基准和测量基准转换为两端顶尖孔，后续一切表面的磨削皆采用同一基准，并将形位公差进行相应地转换，将基准外圆的圆柱度转换为相对于两顶尖孔的圆跳动，将锥面相对于基准外圆的圆跳动0.008mm转换为相对于两顶尖孔的圆跳动0.004mm，其形位公差的数值与基准外圆相对于两顶尖孔的圆跳动的数值之和为设计要求的0.008mm；采用斯图特S21精密数控外圆磨床，采用两顶尖装夹，为保证零件的尺寸精度和形位公差，采用白刚玉中1硬度、牌号为M10V300W、粒度100#的砂轮进行磨削，加工参数为：工件速度v_w：16m/min,纵向进给量f_a：3.5mm/r，磨削深度a_p：0.005mm/dst，加工时间5min/件，本工序给精磨基准外圆和锥面工序外圆单面留0.015mm的加工余量，形位公差采用偏摆仪进行测量。