環(huán)形鍛件加工精度控制
環(huán)形鍛件加工精度控制體系
環(huán)形鍛件的精度控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，需在多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精準(zhǔn)管控。其核心控制點(diǎn)及流程如下圖所示：
1. 鍛造階段 - 精度的基礎(chǔ)
1.1 制坯精度控制
坯料計(jì)算：采用體積不變原則，精確計(jì)算沖孔前坯料的重量和尺寸，重量公差控制在±1%。
沖孔同心度：確保沖孔不歪斜，這是保證輾擴(kuò)后壁厚均勻性的首要前提。
1.2 輾擴(kuò)（Ring Rolling）過程控制
這是控制環(huán)形件宏觀形狀的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
DAC（Dimension Automatic Control）系統(tǒng)：
激光測徑儀實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)件外徑和高度。
系統(tǒng)將測量數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)曲線比對，動(dòng)態(tài)反饋并控制輾壓輪的進(jìn)給速度，實(shí)現(xiàn)“無人干預(yù)”的自動(dòng)化成形。
控制目標(biāo)：外徑/高度公差可控制在±5mm以內(nèi)（對于大型環(huán)件）。
壁厚均勻性控制：
依賴信號(hào)輥的穩(wěn)定性和芯輥的剛性。
結(jié)果要求：最終成品壁厚差需控制在3-5mm以內(nèi)（具體依尺寸而定）。
2. 熱處理階段 - 控制變形與應(yīng)力
熱處理易導(dǎo)致圓度超差、翹曲等變形，必須嚴(yán)格管控。
專用工裝：使用矯形圈或立式裝爐，利用重力抵消變形。
控溫曲線：嚴(yán)格控制升溫/降溫速率（如≤80°C/h），避免熱應(yīng)力導(dǎo)致變形。
氣氛控制：采用保護(hù)氣氛或真空熱處理，減少氧化皮，為精加工提供均勻的余量。
3. 機(jī)械加工階段 - 精度的實(shí)現(xiàn)
這是將鍛件轉(zhuǎn)化為合格零件的核心環(huán)節(jié)。
3.1 基準(zhǔn)選擇與統(tǒng)一
“一面一孔”原則：精加工時(shí)，以一個(gè)端面和內(nèi)孔（或外圓） 作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，所有工序都以此基準(zhǔn)定位，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。
加工順序：遵循 “先基準(zhǔn)后其他”、“先大面后小面” 的原則。
3.2 裝夾策略 - 防止“夾變形”
薄壁環(huán)件：采用液性塑料芯軸或膨脹夾具，由內(nèi)孔脹緊，力均勻分布，避免夾緊力導(dǎo)致橢圓變形。
大型法蘭：采用端面壓緊方式，避免徑向夾緊力。
找正：使用百分表精密找正，確保基準(zhǔn)面跳動(dòng)<0.1mm。
3.3 加工參數(shù)優(yōu)化
“粗精分開”：
粗加工：高進(jìn)給，大切深，去除大部分余量，目標(biāo)是效率。
半精加工：留少量均勻余量（如1-2mm），目的是消除應(yīng)力。
精加工：低進(jìn)給，小切深，高轉(zhuǎn)速，目標(biāo)是精度和表面質(zhì)量。
刀具選擇：
粗加工采用高強(qiáng)度硬質(zhì)合金刀具。
精加工采用CBN（立方氮化硼） 或陶瓷刀具，保證鍛件尺寸穩(wěn)定性和表面光潔度。
冷卻：充分、均勻的冷卻液，控制切削熱引起的熱變形。
4. 關(guān)鍵精度指標(biāo)與檢測方法
精度指標(biāo)控制要求（示例）檢測工具與方法
內(nèi)/外徑尺寸 IT7-IT8級公差 大型數(shù)顯卡尺、π尺、三坐標(biāo)（CMM）
圓度 ≤ 0.05% × 直徑 三坐標(biāo)（CMM）、圓度儀、V型塊+百分表
圓柱度 ≤ 0.1mm/m 三坐標(biāo)（CMM）、電子水平儀
端面平面度 ≤ 0.05mm/m 平臺(tái)+打表法、激光平面干涉儀
端面跳動(dòng) ≤ 0.1mm 車床上打表測量
壁厚均勻性 ≤ 0.5% × 名義壁厚 超聲波測厚儀（網(wǎng)格法測量）
表面粗糙度 Ra ≤ 1.6μm (配合面) 粗糙度儀
5. 特殊工藝與技術(shù)
振動(dòng)時(shí)效（VSR）：在粗加工后，采用振動(dòng)方式消除殘余應(yīng)力，成本低且高效，可替代部分熱時(shí)效。
在機(jī)測量：在數(shù)控機(jī)床上集成紅外測頭，加工后直接測量，根據(jù)結(jié)果自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p，形成閉環(huán)制造。
恒溫加工：對于超高精度環(huán)件（如航空航天軸承環(huán)），在20±1°C的恒溫車間進(jìn)行精加工，消除熱脹冷縮影響。
6. 典型問題與對策
問題現(xiàn)象根本原因解決方案
橢圓度/棱圓度超差 熱處理變形、裝夾變形、殘余應(yīng)力釋放 增加去應(yīng)力工序、改進(jìn)裝夾方式、采用矯形熱處理
端面振紋/粗糙度差 刀具磨損、工藝系統(tǒng)剛度不足 更換鋒利刀具、降低轉(zhuǎn)速和進(jìn)給、采用阻尼刀桿
錐度/鼓形度 刀具軌跡與工件軸線不平行 重新調(diào)整機(jī)床主軸/導(dǎo)軌的平行度
尺寸不穩(wěn)定 切削熱導(dǎo)致熱變形、刀具磨損 加強(qiáng)冷卻、實(shí)行刀具壽命管理、分多次加工
環(huán)形鍛件的精度控制是一個(gè)貫穿始終、系統(tǒng)化的工程：
始于鍛造：良好的輾擴(kuò)精度是基礎(chǔ)。
穩(wěn)于熱處理：最小化變形是
