CN104384549A

CN104384549A - 一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺

Info

Publication number: CN104384549A
Application number: CN201410445163.0A
Authority: CN
Inventors: 陈洪海; 吴庆堂; 聂凤明; 王大森; 胡宝共; 康战; 王凯; 魏巍; 段学俊; 吴焕; 卢政宇; 修冬; 郭波; 李珊; 刘志波
Original assignee: Changchun Inst Of Apparatus & Technique
Current assignee: Changchun Inst Of Apparatus & Technique
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-03-04

Abstract

一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺，尤其是可用于高强度、高刚性、高精度、高效的履带板内孔的精密加工，克服了薄壁圆管件装夹变形，解决了深孔加工中数控车削时履带板毛坯外表面装夹、定位难题，通过改变刀体结构和外排屑方式来深孔加工中消除表面划伤以及退刀痕等关键技术；采用在线扭矩监控技术，自动调节进给量，提高了延长钻头使用寿命；提出了利用钢球挤压的方法来提高内孔的光洁度和均匀性；通过一次扩孔钻削加工即可代替一般需要钻、扩、铰工序才能达到深孔的加工精度和表面粗糙度；该方法提高了履带板内孔加工的制造精度，降低了生产周期和成本，可满足高强度、高刚性、高精度、高效的履带板内孔的加工需求。

Description

一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺

技术领域

本发明涉及一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺，高强度、高刚性、高精度、高效的履带板深孔精密加工。

背景技术

关于履带板深孔加工方法，目前公知的技术是采用一般需要钻、扩、铰工序才能达到深孔的加工精度和表面粗糙度，结合该履带板的结构特点：属于弹孔、薄壁圆管件。加工时易出现孔弯曲现象，难以保证空的直线度和圆度；工件长径比超过10倍，在钻削、铰孔加工中，排屑是主要的加工难点，由于钻削的特殊性，切削在排除过程中，与已加工的表面接触，造成切削对表面的划伤的程度根据钻头的进给速度变化不同，工件划伤后在后续的铰孔加工中去除非常困难；另一方面，钻削加工采用两端进行对中加工，由于定位基准的不一致，导致同轴度误差很大，不能保证履带板装配中前后销轴的一致性在铰孔加工中，铰刀转速慢，加工效率低，加工一件大约需要1～2小时，而且常常会因为刀具破损和工件表面划伤造成废品，精密镗削加工，镗刀速度慢，加工一件产品大约需要3小时，同样不能满足履带板的批量生产特点。深孔钻削加工，主要有枪钻和喷吸钻两种加工技术。其中枪钻主要用来加工2～20cm的小孔，孔深于直径比可超过100倍，切屑由切屑液通过钻杆外部V型槽从钻孔内冲刷出来，经过已加工表面，属于外排屑加工，加工效率为0.01～0.02mm/r，所以这种加工方式和加工效率不适合履带板的深孔加工。喷吸钻加工技术采用双管钻杆结构，结构复杂，在加工过程中，对刀具磨损、刀杆变化不容易直接测量，一旦出现异常状态，影响加工质量，不适合履带板的高效率、批量的加工要求，深孔加工中数控车削时存在工件装夹定位、薄壁圆管件变形、刀杆颤振、断屑难、排屑难等技术难问题，很难满足高强度、高刚性、高精度的履带板内孔的加工需求，目前查阅的文献表明：关于高精度、高效率履带板内孔单管扩孔钻加工技术加工方法及工艺，在公开发表的文献中未见报道或提及。

发明内容

为弥补履带板内孔深孔加工过程中内孔加工精度低，光洁度差的，现生产周期和成本高，本发明提供一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺。

本发明实现其技术内容所采用的技术方案为：一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺，其特征是：刀具主轴传动系统通过交流变频电机 (1)带动刀杆(15)旋转做主运动；Z轴直线进给轴传动系统通过交流伺服电机1（16）通过高精密滚珠丝杠1（17）带动Z轴滑台（5）在动导轨（6）做轴向直线进给；导向套（7）起到刀杆（15）导向的作用，工件缸1（11）、工件缸2（12）同时动作压紧工件（10）；工件夹具部件履带板采用管体下圆面定位，定位块加工成半圆结构，起到面支撑，有效阻止了履带板的弹性变形，夹紧工具采用转角油缸；履带板前端支撑（13）、后端支撑（14）起到精确定位的作用，中间橡胶条加大摩擦力；采用单管扩孔刀具，刀具由刀杆（15）、刀体（18）、刀块（19）、导向块（20）、导向块1（26）以及辊压块（21）、辊压块1（25）、辊压块2（27）组成，刀杆（15）尾部是5^#锥柄，与主轴（3）配合，前端是带有定位面的梯形螺纹（22），有四个梯形螺纹（22）入口，便于保证刀体（18）快速更换与主轴精度调节；刀体分为刀块部位、导向块部位、辊压块部位三部分，由精密数控铣床加工，三者呈一定角度布置，有效地分解切削力，使导向块（20）和辊压块（21）始终与已加工表面贴合，起到良好的导向和辊压作用；刀块（19）采用两面刃切削结构，前刃起主切削作用，切削大量加工余量，侧刃起精切削作用，进行微量和精密切削，保证孔的加工质量；导向块（20）、导向块1（26）是保证深孔的形状精度；辊压块（21）、辊压块1（25）、辊压块2（27）进一步提高深孔的表面质量。刀块（19）后面的支撑导向键（23）起到退刀时支撑导向键（23）的作用，起到消除退刀痕的作用；为保证孔的加工精度，确定在履带板原有的底孔上进行扩孔加工，可以将工件现有的孔径作为切屑排除通道，避免切屑与讲过表面的再次接触，划伤内孔表面，采用高压、大流量切屑液对切屑过程中产生的切屑进行定向清洗，切屑从未加工的内孔流出，排屑方式属于外排屑结构，切屑接触的是为加工表面，没有对已加工表面造成损伤，保证了内孔的加工精度；刀杆（15）采用单管结构，切屑从刀杆（15）内孔的前端流出，强度增加，为便于排屑，将刀体前部设计成空心结构，，前部为喇叭口（24）形状，使从内向外排屑更加顺畅；采用在线扭矩监控技术，将扭矩传感器（4）装在旋转主轴上，随时测量钻削过程中的扭矩，并不断将其同钻头预定的临界扭矩值进行比较。当钻头磨损而扭矩增大时，进给量自动降低，从而使钻削扭矩值保持在预定的范围内，延长钻头耐用度；加工后的工件（10）内孔利用钢球挤压的方法来提高内孔的光洁度和均匀性。

本发明的有益效果是：深孔加工中数控切削时存在刀杆颤振、断屑难、排屑难等技术难问题，克服了薄壁圆管件装夹变形控制技术，可以通过一次扩孔钻削加工即可满足高强度、高刚性、高精度、高效的履带板内孔的加工需求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是高精度履带板深孔加工方法及工艺的装置俯视图。

图2是高精度履带板深孔加工方法及工艺的装置侧视图。

图3是高精度履带板深孔加工方法及工艺的刀体主视图。

图4是高精度履带板深孔加工方法及工艺的刀体俯视图。

图5是高精度履带板深孔加工方法及工艺的刀体侧视图。

图6是工件定位工装俯视图。

图7工件实体图。

图8程序总流程图。

图中:1．交流变频电机，2. 主轴箱，3. 主轴，4. 扭矩传感器，5. Z轴滑台，6. 动导轨，7.导向套，8. 工件工装，9. 橡胶条，10. 工件，11. 液压缸，12. 液压缸1，13.前定位支撑，14.后定位支撑，15. 刀杆，16. 交流伺服电机1，17. 高精密滚珠丝杠1，18. 刀体，19. 刀块，20. 导向块，21. 辊压块，22. 梯形螺纹，23. 支撑导向键，24. 喇叭口，25. 辊压块1，26. 导向块1，27. 辊压块2 。

具体实施方式

在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8中，一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺，其特征是：刀具主轴传动系统通过交流变频电机 (1)带动刀杆(15)旋转做主运动；Z轴直线进给轴传动系统通过交流伺服电机1（16）通过高精密滚珠丝杠1（17）带动Z轴滑台（5）在动导轨（6）做轴向直线进给；导向套（7）起到刀杆（15）导向的作用，工件缸1（11）、工件缸2（12）同时动作压紧工件（10）；工件夹具部件履带板采用管体下圆面定位，定位块加工成半圆结构，起到面支撑，有效阻止了履带板的弹性变形，夹紧工具采用转角油缸；履带板前端支撑（13）、后端支撑（14）起到精确定位的作用，中间橡胶条加大摩擦力；采用单管扩孔刀具，刀具由刀杆（15）、刀体（18）、刀块（19）、导向块（20）、导向块1（26）以及辊压块（21）、辊压块1（25）、辊压块2（27）组成，刀杆（15）尾部是5^#锥柄，与主轴（3）配合，前端是带有定位面的梯形螺纹（22），有四个梯形螺纹（22）入口，便于保证刀体（18）快速更换与主轴精度调节；刀体分为刀块部位、导向块部位、辊压块部位三部分，由精密数控铣床加工，三者呈一定角度布置，有效地分解切削力，使导向块（20）和辊压块（21）始终与已加工表面贴合，起到良好的导向和辊压作用；刀块（19）采用两面刃切削结构，前刃起主切削作用，切削大量加工余量，侧刃起精切削作用，进行微量和精密切削，保证孔的加工质量；导向块（20）、导向块1（26）是保证深孔的形状精度；辊压块（21）、辊压块1（25）、辊压块2（27）进一步提高深孔的表面质量。刀块（19）后面的支撑导向键（23）起到退刀时支撑导向键（23）的作用，起到消除退刀痕的作用；为保证孔的加工精度，确定在履带板原有的底孔上进行扩孔加工，可以将工件现有的孔径作为切屑排除通道，避免切屑与讲过表面的再次接触，划伤内孔表面，采用高压、大流量切屑液对切屑过程中产生的切屑进行定向清洗，切屑从未加工的内孔流出，排屑方式属于外排屑结构，切屑接触的是为加工表面，没有对已加工表面造成损伤，保证了内孔的加工精度；刀杆（15）采用单管结构，切屑从刀杆（15）内孔的前端流出，强度增加，为便于排屑，将刀体前部设计成空心结构，，前部为喇叭口（24）形状，使从内向外排屑更加顺畅；采用在线扭矩监控技术，将扭矩传感器（4）装在旋转主轴上，随时测量钻削过程中的扭矩，并不断将其同钻头预定的临界扭矩值进行比较。当钻头磨损而扭矩增大时，进给量自动降低，从而使钻削扭矩值保持在预定的范围内，延长钻头耐用度；加工后的工件（10）内孔利用钢球挤压的方法来提高内孔的光洁度和均匀性。

具体操作过程：

启动数控系统与液压站系统，伺服使能，首先将机床Z轴方向回参考点，使刀杆（15）跳动在误差允许范围内，调整主轴的轴线与工件同轴，将工件（10）与前端密封圈紧密接触，同时按下工件缸按钮使工件（10）压紧，调整主轴的轴线与工件同轴，运行数控程序将自动加工，刀具主轴传动系统通过交流变频电机 (1)带动刀杆(15)旋转做主运动；Z轴直线进给轴传动系统通过交流伺服电机1（16）通过高精密滚珠丝杠1（17）带动Z轴滑台（5）在动导轨（6）做轴向直线进给；扭矩传感器（4）自动测量钻削过程中的扭矩，并不断将其同钻头预定的临界扭矩值进行比较，随时自动调整主轴（3）进给量，主轴自动停，冷却水自动关闭，抬起液压缸，卸下工件。

Claims

1.一种高精度履带板内孔单管扩孔钻加工方法及工艺，其特征是：刀具主轴传动系统通过交流变频电机 (1)带动刀杆(15)旋转做主运动；Z轴直线进给轴传动系统通过交流伺服电机1（16）通过高精密滚珠丝杠1（17）带动Z轴滑台（5）在动导轨（6）做轴向直线进给；导向套（7）起到刀杆（15）导向的作用，工件缸1（11）、工件缸2（12）同时动作压紧工件（10）；工件夹具部件履带板采用管体下圆面定位，定位块加工成半圆结构，起到面支撑，有效阻止了履带板的弹性变形，夹紧工具采用转角油缸；履带板前端支撑（13）、后端支撑（14）起到精确定位的作用，中间橡胶条加大摩擦力；采用单管扩孔刀具，刀具由刀杆（15）、刀体（18）、刀块（19）、导向块（20）、导向块1（26）以及辊压块（21）、辊压块1（25）、辊压块2（27）组成，刀杆（15）尾部是5^#锥柄，与主轴（3）配合，前端是带有定位面的梯形螺纹（22），有四个梯形螺纹（22）入口，便于保证刀体（18）快速更换与主轴精度调节；刀体分为刀块部位、导向块部位、辊压块部位三部分，由精密数控铣床加工，三者呈一定角度布置，有效地分解切削力，使导向块（20）和辊压块（21）始终与已加工表面贴合，起到良好的导向和辊压作用；刀块（19）采用两面刃切削结构，前刃起主切削作用，切削大量加工余量，侧刃起精切削作用，进行微量和精密切削，保证孔的加工质量；导向块（20）、导向块1（26）是保证深孔的形状精度；辊压块（21）、辊压块1（25）、辊压块2（27）进一步提高深孔的表面质量。刀块（19）后面的支撑导向键（23）起到退刀时支撑导向键（23）的作用，起到消除退刀痕的作用；为保证孔的加工精度，确定在履带板原有的底孔上进行扩孔加工，可以将工件现有的孔径作为切屑排除通道，避免切屑与讲过表面的再次接触，划伤内孔表面，采用高压、大流量切屑液对切屑过程中产生的切屑进行定向清洗，切屑从未加工的内孔流出，排屑方式属于外排屑结构，切屑接触的是为加工表面，没有对已加工表面造成损伤，保证了内孔的加工精度；刀杆（15）采用单管结构，切屑从刀杆（15）内孔的前端流出，强度增加，为便于排屑，将刀体前部设计成空心结构，前部为喇叭口（24）形状，使从内向外排屑更加顺畅；采用在线扭矩监控技术，将扭矩传感器（4）装在旋转主轴上，随时测量钻削过程中的扭矩，并不断将其同钻头预定的临界扭矩值进行比较。当钻头磨损而扭矩增大时，进给量自动降低，从而使钻削扭矩值保持在预定的范围内，延长钻头耐用度；加工后的工件（10）内孔利用钢球挤压的方法来提高内孔的光洁度和均匀性。