精密仪器横轴的结构工艺性

　　对于精密仪器,尤其是光学仪器,最关键的部件是横轴,它将直接影响测绘仪器的整个测绘精度的精确性及测绘数据的稳定性,因此对该零件从设计到加工都有特殊要求。由于横轴的结构复杂,在保证精度的前提下,加工横轴时,就一定要考虑结构工艺性需求和科学的加工工艺方法。笔者探讨了横轴加工中的结构工艺性。

　　1　零件的结构工艺性分析

　　1.1　零件的结构分析

　　a)零件外形工艺分析。从加工角度考虑,零件采用的是38CrMoAlA合金结构钢,材料本身具有较高的强度,较小的变形量。其零件需经过调质和冰冷处理,外圆Da*,Db*处还需氮化处理,并需经过磨工的最终精磨及研配,达到圆度0.001mm要求,保证间隙小于0.001~0.004mm,粗糙度Ra0.1。经过以上的一系列加工工艺,零件的外形结构可以达到设计的技术要求。

　　b)零件内部结构工艺分析。零件方形内腔的加工难度较大。方形腔为62±0.05ⅹ64±0.05ⅹ深88,其四周的圆角处为R5,要保证方形腔侧壁对U、N外圆轴线中心的对称度0.015、平行度0.02的要求,对金加工来说,是很困难的。因为金加工的粗加工后,调质,硬度达到HRC24~28,再以Da*外圆定位,采用专用夹具装夹,铣削内腔,以此保证对称度及平行度要求。但由于内腔底部中最高点深度达88mm,要保证四周R5处清角,必须使用D10长度大于100的加长形铣刀,由于刀具的形状要求细长,径长比大,而零件经调质后硬度更高,加工时对刀具产生很大的作用力,致使刀具在整个加工过程中产生径向漂移(图2),使四周侧壁在加工后成喇叭形,在实际加工中上下垂直偏差可达到0.7mm,方形内腔侧面及底面与两端轴颈U、N的形位公差要求就根本不能保证。因此从工艺角度来讲,该零件的结构设计存在较大的结构工艺性缺陷。

　　2　零件的结构工艺性改进　

　　综合以上分析,考虑生产的实际加工难度,针对生产的实际情况,在不影响零件使用要求的基础上,对此零件及相关零件进行了适当的结构工艺性调整,降低铣工的加工难度,使加工难度由铣工工种转到车工工种,利用车工的特有的加工手段来保证其内方腔的要求。其方法为:

　　a)车工通过专用夹具定位,在方形腔底部用合金刀具精加工环形圆台,在底部四周车出一个深5mm的宽圆带,减少了底部的接触面,保证了底部的清角,有利于保证其平行度要求。

　　b)将相应的零件分光棱镜座底部根据横轴加工出相应的圆形台阶1mm,减少了接触面。

　　c)由于其采用“三顶三拉”结构,方形腔四壁与分光棱镜座四周并不接触,间隙0.5mm,所以仍由铣工铣出四周内腔,然后采用电火花加工四侧壁,保证四壁的垂直度、对称度、平行度要求。