CN102489760A - 一种在零件内腔中进行加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在零件内腔中进行加工的方法，包括以下步骤：一、对机床进行适应性改造，在机床主轴安装端面增加辅具定位、安装结合面和连接孔；二、根据加工孔径大小、键槽长度准备满足加工需求的刀具系统；三、结合机床、刀具系统设计专用辅具；四、设计异形零件在机床上安装定位用的专用夹具；五、对零件进行加工。本发明方法，可完成内腔中任意形状、尺寸的铣削加工，能够在加工中心上一次装夹定位完成大型箱体类零件、异型件中平面、孔系及孔内键槽等部位的加工，可有效保证产品的尺寸精度和位置精度，尤其是孔系与键槽的精度。

Description

一种在零件内腔中进行加工的方法

技术领域

本发明涉及一种在零件内腔中进行加工的方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

在零件内腔中进行加工，如键槽、四方、圆孔内的各种形状的槽、不规则平面等，传统加工模式有插削、拉削两种加工方法，随着设备的进步，现在还可以采用线切割进行加工。

以附图1所示的大型异型件为例，该零件外形尺寸1700x570，零件后部两侧壁上两孔孔径φ60H7，孔内键槽尺寸18N9，采用以上方法加工此零件中的键槽，存在以下缺点：

1.由于受零件外形尺寸、结构的影响及设备规格大小的限制，利用插削、拉削、线切割的加工模式并不适用大型零件；

2.采用传统的加工方法须在内孔加工完成后，经二次装夹定位后加工，由于零件定位基准误差、工装制造误差、设备精度等多方面因素形成的累积误差的影响，不能保证内孔与孔内键槽之间的相互位置精度；

3.由于插削不能保证对称度，须增加钳工对键槽侧壁进行工修，效率低、工人劳动强度大，质量难以保障。

因此，对于这类问题，急需寻找一种能在同一台设备上完成内孔与孔内键槽加工的新方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，在大型箱体类零件、异型件键槽加工中不需专门工序、专门设备的参与，在加工中心上一次装夹定位完成箱体类零件、异型件中平面、孔系、孔内键槽等多各加工部位的加工。

本发明方法是通过以下技术方案实现的：

一种在零件内腔中进行加工的方法，包括以下步骤：

一、对机床进行适应性改造，在机床主轴安装端面增加辅具定位、安装结合面和连接孔；

二、准备刀具系统

根据加工孔径大小、键槽长度准备满足加工需求的刀具系统，刀具系统必须满足以下几个条件：a、根据所使用机床主轴孔的形式，设计专用刀具系统与主轴结合部；b、刀具系统外壳带有与专用辅具结合的定位块；c、刀具系统具备把主轴转动方向动力传递到铣削键槽方向动力的传动机构和换向机构；

三、设计专用辅具

结合机床、刀具系统设计专用辅具，辅具一端与机床的辅具安装面连接，另一端与刀具系统的定位块相配合，可固定刀具系统，使刀柄外廓停止转动，辅具的长度根据工作台尺寸与零件尺寸设计；

设计专用辅具目的在于刀具系统的刀柄与机床主轴结合后，整个刀具系统将随机床主轴进行转动，而不能实现铣削方向的改变，通过专用辅具固定刀具系统，使刀柄外廓停止转动。

四、对于不是规则箱体的异形零件，设计异形零件在机床上安装定位用的专用夹具，确保零件定位准确、可靠，夹紧牢固；

五、对零件进行加工，步骤如下：

1)将零件的定位基准加工好；

2)将专用夹具与机床工作台相结合，并进行搞正、夹紧，保证专用夹具与机床切削方向保持一致，安装好专用夹具后将零件定位基准的坐标尺寸输入机床数控系统保存；

3)将零件安装在专用夹具上，搞正后固紧，零件定位基准与工装定位基准要求紧密贴合；

4)刀具按工艺流程入库；

5)加工，按工艺流程内容加工零件的各平面、各孔系；

6)停机，手动安装专用辅具与刀具系统；

7)加工内孔键槽；

8)如果需要加工加工另一端内孔键槽，则重复步骤6)，并使工作台旋转180°，加工另一端内孔键槽；

有益效果

本发明方法，对比内腔传统加工技术，具有以下有益效果：1.专用刀具系统与数控设备结合，可完成内腔中任意形状、尺寸的铣削加工；2.能够在加工中心上一次装夹定位完成大型箱体类零件、异型件中平面、孔系及孔内键槽等部位的加工，可有效保证产品的尺寸精度和位置精度，尤其是孔系与键槽的精度；3.对于加工空间狭小的部位，不论外侧还是内腔，均可按该方法设计制造适宜的专用辅具、专用刀具系统进行加工。

附图说明

图1为大型异型零件图例。

图2为本发明使用的机床、刀具、辅具结构图。

图3为可以使用本发明的方法加工的零件示例。

图中，1为加工的零件，2为刀具系统(含铣刀)，3为专用辅具，4为机床主轴，5为主轴箱前端，6为刀具系统定位块，7为专用辅具定位面，8为专用辅具安装孔。

具体实施方式

下面结合附图，具体说明本发明的优选实施方式。

本实施方式实现了本发明提出的一种在零件内腔中进行加工的方法，以大型异型件中内孔与键槽在一次装夹中完成加工为例进行说明，本实施例加工的大型异型零件如附图1所示。该方法的实现由设备、专用工装、专用刀具系统配合完成，其基本实施过程如下：

1、对机床进行适应性改造，在机床主轴安装端面增加辅具定位、安装结合面7和连接孔8，对于不同的机床可针对性的进行改造；

如160mm落地镗铣床的安装定位在主轴箱防尘盖上改造，增加4-M8的螺纹，如附图2分别用于加工零件左右两端内孔的键槽；卧式镗铣加工中心的安装定位在主轴方滑枕端面改造；

2、准备刀具系统

根据加工孔径大小、键槽长度准备满足加工需求的刀具系统，刀具系统选择市场上提供的产品(如日本大招和、德国Horma)或者自制刀具系统。

不管选用哪种方式，刀具系统必须满足以下几个方面：a、根据所使用机床主轴孔的形式，设计专用刀具系统与主轴结合部如BT50、JT40、DV50、IV50、HSK80A、NT40等；b、刀具系统外壳带有与专用辅具结合的定位块6；c、刀具系统具备把主轴转动方向动力传递到铣削键槽方向动力的传动机构和换向机构。

3、设计专用辅具

设计专用辅具目的在于刀具系统的刀柄与机床主轴结合后，整个刀具系统将随机床主轴进行转动，而不能实现铣削方向的改变，通过专用辅具固定刀具系统，使刀柄外廓停止转动，如附图2所示。

设计专用辅具3时，需结合机床、刀具系统，一端与专用辅具安装面7连接，另一端与刀具系统的定位块6相配合，连接尺寸按刀具系统的连接要求设计；辅具的长度L可根据工作台尺寸与零件尺寸设计，在图示零件加工中，工作台尺寸为1400mm，零件宽度为570mm，主轴须伸出400mm，加之零件安装端面铣头端面距离为A，所以辅具设计长度L＝400+A；

4、设计(规则箱体可不设计)异形零件在机床上安装定位用的专用夹具，确保零件定位准确、可靠，夹紧牢固；

5加工步骤：

1)将零件的定位基准加工好；

2)将专用夹具与机床工作台相结合，并进行搞正、夹紧，保证专用夹具与机床切削方向保持一致，安装好专用夹具后将零件定位基准的坐标尺寸输入机床数控系统保存；

3)将零件安装在专用夹具上，搞正后固紧，零件定位基准与工装定位基准要求紧密贴合，0.02mm的千分片不得塞入；

4)刀具按工艺流程入库；

5)加工，按工艺流程内容加工零件的各平面、各孔系(包括安装孔系如螺纹底孔等)，保证孔径Φ60H7，两侧壁孔Φ60H7同轴度不大于0.03mm、同时垂直于水平孔系Φ188-Φ225，垂直度不大于0.1mm，水平孔系Φ188-Φ225同轴度不大于0.1mm，Φ60H7与Φ188-Φ225垂直距离保持100±0.05等多个孔系的尺寸位置精度；

6)停机，手动安装专用辅具3与刀具系统2，装夹可靠后，打表检验刀具系统与机床工作台的垂直度不大于0.01mm，确保刀具系统安装位置准确；

7)加工内孔键槽，保证键槽与Φ60H7中心对称度不大于0.1mm，由于铣刀直径小，悬伸长，加工中刀具系统易产生振动，吃刀量不能大于0.5mm，转速不能小于800rpm，粗加工进给量保持在100mm/min，切削深度不大于1.5mm，粗铣后六0.3mm余量精铣；

8)重复6)内容，重新安装刀具系统；

9)工作台旋转180°，加工另一端内孔键槽；

10)卸掉刀具系统、专用辅具，卸下零件；

11)将零件置于三坐标测量机上，按零件尺寸要求、相互间位置度要求检测，将检测结果记录并判定合格与否。

本实施方式实现的加工方法是在传统工艺上的技术突破，把先进设备与刀具系统进行结合，充分发挥其优势，在大型箱体及异型件加工中，一次装夹完成零件各主要加工部位的加工，突出解决了异型件孔系与孔内键槽的加工，保证了零件相互位置精度的要求。

应该理解的是，本实施方式只是本发明实施的具体实例，不应该是本发明保护范围的限制。在不脱离本发明的精神与范围的情况下，对上述内容进行等效的修改或变更均应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (2)

1.一种在零件内腔中进行加工的方法，包括以下步骤：

一、对机床进行适应性改造，在机床主轴安装端面增加辅具定位、安装结合面(7)和连接孔(8)；

二、准备刀具系统

根据加工孔径大小、键槽长度准备满足加工需求的刀具系统，刀具系统必须满足以下几个条件：a、根据所使用机床主轴孔的形式，设计专用刀具系统与主轴结合部；b、刀具系统外壳带有与专用辅具结合的定位块(6)；c、刀具系统具备把主轴转动方向动力传递到铣削键槽方向动力的传动机构和换向机构；

三、设计专用辅具

结合机床、刀具系统设计专用辅具，辅具一端与机床的辅具安装面(7)连接，另一端与刀具系统的定位块(6)相配合，可固定刀具系统，使刀柄外廓停止转动，辅具的长度根据工作台尺寸与零件尺寸设计；

四、对于不是规则箱体的异形零件，设计异形零件在机床上安装定位用的专用夹具，确保零件定位准确、可靠，夹紧牢固；

五、对零件进行加工。

2.根据权利要求1所述的一种在零件内腔中进行加工的方法，其特征在于，步骤五中对零件进行加工的步骤如下：

1)将零件的定位基准加工好；

2)将专用夹具与机床工作台相结合，并进行搞正、夹紧，保证专用夹具与机床切削方向保持一致，安装好专用夹具后将零件定位基准的坐标尺寸输入机床数控系统保存；

3)将零件安装在专用夹具上，搞正后固紧，零件定位基准与工装定位基准要求紧密贴合；

4)刀具按工艺流程入库；

5)加工，按工艺流程内容加工零件的各平面、各孔系；

6)停机，手动安装专用辅具(3)与刀具系统(2)；

7)加工内孔键槽；

8)如果需要加工另一端内孔键槽，则重复步骤6)，并使工作台旋转180°，加工另一端内孔键槽。

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