CN103600093A - 一种超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法，属于航空发动机零部件制造加工技术领域。本发明的加工方法步骤为：首先确定刀杆和刀具，其中刀杆选用弹性刀杆，刀具的刃面宽度小于需要加工的牙槽槽宽，刀具为若干把，且刀具长度由短到长递增设置，最长刀具长度与牙槽槽深相等；进行车削加工，先将零件装夹到车床爪盘上，找正夹紧，再依次安装刀杆和刀具，车削第一刀时，选用长度最短的刀具，控制车床使其最小转速降低到4～5转/分钟，车削时通过移动中滑板确定刀具进刀量，同时开始车削行程，并在车削行程中，移动小滑板，令小滑板向左或向右移动并确定进给量，直到车削行程结束；更换刀具，刀具要由短到长更换，直到长度最长的刀具完成车削加工。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机零部件制造加工技术领域，特别是涉及一种超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法。
背景技术
对于航空发动机而言，其零部件的制造精度直接决定了航空发动机性能的优劣，并关乎飞行员的生命安全，如何提高航空发动机零部件的制造精度，也成为了本领域技术人不断最求的目标。
缠绕弹簧卡圈作为航空发动机的重要组成部件，在其加工制造过程中必须要用到的工装夹具就包括卡圈芯棒，而卡圈芯棒的制造精度又直接决定了缠绕弹簧卡圈的精度。该卡圈芯棒上需要加工出超窄超深的方牙螺纹，该类超窄超深的方牙螺纹一般牙槽槽宽小于2mm，且槽宽与槽深比小于1:5，但是当下要加工此类超窄超深牙槽的方牙螺纹并没有特别有效的加工方法，而采用传统的四坐标数控镗铣床只能加工深度为2～2.5mm的超窄牙槽方牙螺纹，无法满足超深的要求，且加工效率低，加工精度一般。相关技术领域人员也尝试过在车床上进行车削加工超窄超深牙槽方牙螺纹，但所采用的普通车削加工方法仍无法实现最终加工要求，也以失败告终。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法，本加工方法利用车床进行车削加工，能够同时实现方牙螺纹对牙槽超窄超深的要求，而且加工精度高，加工效率高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法，包括如下步骤：
步骤一：选择刀杆
刀杆选用弹性刀杆，刀杆材料为硬度HRC40～45的结构合金钢；
步骤二：选择刀具
刀具材料为硬度HRC62～68的高速钢，刀具的前角为6°～8°，主后角为5°～8°，主偏角为0°～2°，副偏角为0°～2°，刃倾角为0°～2°，副后角为0°～3°，刀尖处倒圆弧；前刀面设有排屑槽，刀具设有螺旋升角；所述刀具的刃面宽度小于需要加工的牙槽槽宽，刀具设为若干把，且刀具长度由短到长递增设置，长度最长的刀具其刀具长度与牙槽槽深相等；
步骤三：进行车削加工
将零件装夹到车床爪盘上，找正夹紧，再依次安装刀杆和刀具，车削第一刀时，选用长度最短的刀具，保证刀杆和刀具之间的紧固连接；
开动车床，控制车床的启动手柄，使离合器的摩擦片处在半接触状态，从而将车床最小转速降低到4～5转/分钟；
开始车削，车削时通过移动中滑板确定刀具进刀量，同时开始车削行程，并在车削行程中，移动小滑板，令小滑板向左或向右移动并确定进给量，直到车削行程结束，完成第一刀车削；重复上述操作，直到长度最短的刀具完成全部加工任务，此时的牙槽槽深为最短刀具长度；
车床停车，将原有的长度最短的刀具撤下，换上长度为第二短的刀具，再次开动车床，操作方法与车削第一刀相同，直到牙槽槽深为第二短刀具长度为止；继续后续车削，直到长度最长的刀具完成车削加工，零件全部加工工作完成。
在车削过程中，采用润滑液冷却，润滑液由煤油和植物油混合组成，煤油与植物油的体积比为7:3。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，摒弃了原有的镗铣加工方式，改用车床进行车削加工，实现了镗铣加工方式无法达到的对牙槽的超深要求，且可同时满足牙槽的超窄要求；采用车削加工方式后，极大的提高了加工的效率，同时加工精度比镗铣加工方式有了较大提高。
附图说明
图1为采用本发明的加工方法加工后的卡圈芯棒结构示意图；
图2为用于检测卡圈芯棒的检测用样板结构示意图；
图中，1—卡圈芯棒，2—牙槽，3—检测用样板，4—测量齿。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，本实施例中所要加工的零件为缠绕弹簧卡圈加工制造过程中使用的工装夹具卡圈芯棒1，卡圈芯棒1的螺纹段外径为210mm，螺纹段的轴向长度为180mm，导程为5mm，需要在卡圈芯棒1螺纹段上加工出牙槽2槽宽为1.1mm、牙槽2槽深为7.5mm的方牙螺纹，且牙槽2槽宽的公差范围为0～0.1mm，牙槽2侧壁的粗糙度为Ra0.8。车床的最小车削转速为10转/分钟，车削线速度为6.6米/分钟。
采用所述的超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法加工卡圈芯棒，具体包括如下步骤：
步骤一：选择刀杆
由于卡圈芯棒1上方牙螺纹的特殊性，加工中的任何振动都可能使刀具损毁，特别是在进刀和出刀时，刀具受到的冲击振动最大，为了尽可能降低刀具受到的冲击振动，最终选择弹性刀杆来装夹刀具，则冲击振动会经过刀具传递给弹性刀杆，最终会被弹性刀杆缓冲并吸收，进而减小了刀具受到的冲击振动，避免了刀具的崩刃和断裂，从而提高了刀具的耐用性，刀杆的材料为30CrMnSi结构合金钢，其洛氏硬度为HRC40～45。
步骤二：选择刀具
刀具的材料为M42高速钢，其洛氏硬度为HRC62～68，刀具前角为6°～8°，刀具主后角为5°～8°，刀具主偏角为0°～2°，刀具副偏角为0°～2°，刀具刃倾角为0°～2°，刀具副后角为0°～3°，刀尖圆弧半径为0.05mm；为了使切屑能够有规律的排出，前刀面需要加工一个半径大于R6的排屑槽，同时刀具要带一定的螺旋升角；利用刀具进行车削作业前，要对刀具的各个角度面进行细油石修磨；
由于需要加工的牙槽2槽宽仅为1.1mm，刀具的刃面宽度选定为0.8～1.0mm，此时的刀具强度非常差，为了保证加工的连续性，刀具分为6把，长度分别为2、3、4、5、6、7.5mm。
步骤三：进行车削加工
先将卡圈芯棒1装夹到车床爪盘上，然后找正夹紧，再依次安装刀杆和刀具，车削第一刀时，选用长度为2mm的刀具，同时保证刀杆和刀具之间的紧固连接；
开动车床，控制车床的启动手柄，使离合器的摩擦片处在半接触状态，从而将车床最小转速10转/分钟降低到5转/分钟左右，在此转速下，能够降低加工时的切削力，同时又能获得较好的表面粗糙度，排屑也更加顺畅；
开始车削，车削时移动中滑板，通过中滑板给刀具0.2mm的进刀量，同时开始车削行程，并在车削行程中，移动小滑板，令小滑板向左或向右移动0.05mm进给量，如此可以保证牙槽2两侧槽壁的表面粗糙度，还能避免扎刀和打刀的现象发生，直到车削行程结束，完成第一刀车削；重复上述操作，直到长度为2mm的刀具完成全部车削任务，此时牙槽2槽深为2mm；
车床停车，将原有长度为2mm的刀具撤下，换上长度为3mm的刀具，再次开动车床，操作方法与车削第一刀相同，直到牙槽2槽深达到3mm为止；继续后续车削，直到长度为7.5mm的刀具完成车削加工，此时卡圈芯棒1上的螺纹段全部加工完成。
对加工好的卡圈芯棒进行检测，检测时，通常的塞尺检测只能完成槽宽检测，无法实现槽深检测，那么采用样板检测，可同时实现槽深和槽宽的检测，检测用样板3上设置有若干测量齿4（如图2所示），检测用样板3又分为通端样板和止端样板，其中通端样板的测量齿4长度为7.5mm，测量齿4宽度为1.1mm，止端样板的测量齿4长度为7.5mm，测量齿4宽度为1.2mm，且通端样板和止端样板的齿间距均为5mm；
先将通端样板的测量齿4塞入卡圈芯棒1的牙槽2内，如果顺利塞入，说明牙槽2槽宽符合最小公差要求，反之不符合要求；再将止端样板的测量齿4塞入卡圈芯棒1的牙槽2内，如果无法塞入，说明牙槽2槽宽符合最大公差要求，反之不符合要求；
当样板检测全部合格后，此时的卡圈芯棒1便可作为合格品，用于缠绕弹簧卡圈的装夹。
在车削过程中，为了避免车削热过大及刀具的磨损，需要采用润滑液冷却，润滑液由煤油和植物油混合组成，煤油与植物油的体积比为7:3。
实际应用中，采用本加工方法所加工的卡圈芯棒1完全能够满足缠绕弹簧卡圈对装夹精度的要求。
Claims (2)
1.一种超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：选择刀杆
刀杆选用弹性刀杆，刀杆材料为硬度HRC40～45的结构合金钢；
步骤二：选择刀具
刀具材料为硬度HRC62～68的高速钢，刀具的前角为6°～8°，主后角为5°～8°，主偏角为0°～2°，副偏角为0°～2°，刃倾角为0°～2°，副后角为0°～3°，刀尖处倒圆弧；前刀面设有排屑槽，刀具设有螺旋升角；所述刀具的刃面宽度小于需要加工的牙槽槽宽，刀具设为若干把，且刀具长度由短到长递增设置，长度最长的刀具其刀具长度与牙槽槽深相等；
步骤三：进行车削加工
将零件装夹到车床爪盘上，找正夹紧，再依次安装刀杆和刀具，车削第一刀时，选用长度最短的刀具，保证刀杆和刀具之间的紧固连接；
开动车床，控制车床的启动手柄，使离合器的摩擦片处在半接触状态，从而将车床最小转速降低到4～5转/分钟；
开始车削，车削时通过移动中滑板确定刀具进刀量，同时开始车削行程，并在车削行程中，移动小滑板，令小滑板向左或向右移动并确定进给量，直到车削行程结束，完成第一刀车削；重复上述操作，直到长度最短的刀具完成全部加工任务，此时的牙槽槽深为最短刀具长度；
车床停车，将原有的长度最短的刀具撤下，换上长度为第二短的刀具，再次开动车床，操作方法与车削第一刀相同，直到牙槽槽深为第二短刀具长度为止；继续后续车削，直到长度最长的刀具完成车削加工，零件全部加工工作完成。
2.根据权利要求1所述的一种超窄超深牙槽方牙螺纹的加工方法，其特征在于：在车削过程中，采用润滑液冷却，润滑液由煤油和植物油混合组成，煤油与植物油的体积比为7:3。
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