CN105171001A - 一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置及加工方法 - Google Patents

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王军
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卢进宏
刘峰
桂志刚
李景元
罗雪松
朱焰芳
程杰
陆群
张玉军
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Abstract

本发明涉及一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置及加工方法，车刀杆前端通过专用夹持刀夹夹持成型刀；杆身圆周方向有两组以上、四个均布、可嵌入支撑木键的键槽；后端有防止车刀杆轴向走刀超过设定要求的限位挡板；末端附有防止车刀杆前端下坠的配重杆；成型刀按深盲孔异型曲面根部的中心截面形状配置有小圆弧成型刀、锥面成型刀和大圆弧成型刀。加工方法是，数控车床卡盘卡爪夹持工件的无孔端外圆；用中心堵头顶住工件的有孔端；车刀杆夹持在数控车床刀架上，调整车床刀架，将成型刀分别夹持到专用夹持刀夹上，并和相对应孔径的辅助堵头内壁对刀、车刀杆走刀进入工件型腔，分段车削出异型曲面。采用本发明能满足加工精度要求。

Description

一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置及加工方法
技术领域
本发明涉及一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置及加工方法。
背景技术
非通孔的异型曲面型腔往往深度较浅，孔径较大，且材料硬度不高。
深盲孔异型曲面在战斗部弹药零部件壳体等产品上比较常见。目前武器装备、壳体等结构正向着整体化、复合化方向发展。此类产品往往都选取了特殊材料，硬度高达HRC55～HRC60，由光滑、复杂型腔和外部曲面构成，具有良好的气动性和空间传力性能。此种深盲孔异型曲面具有材质硬度高、深盲孔、孔径小和台阶孔等特点，根部为直孔段与圆弧相切、此圆弧再与锥面相切、锥面再与底面圆弧相切、底面圆弧再与底平面相切的异型曲面的整体结构。由于此产品由特殊材料锻造成型，粗加工后经淬火热处理，材质硬度趋于合金刀具，具有硬度高、脆性大，切削时切削抗力和切削热大，刀具磨损和崩刃现象多的特点，难以保证产品尺寸和精度要求。盲孔口部直径小，镗削中部孔径时难以控制尺寸，也不易观察对刀(调整刀具使其处于确定的位置控制孔径)情况，且深孔钻镗床镗头无法实现径向进给；如在车床上直接加工，又存在长刀杆车削深盲孔时刀杆悬伸及振动，很难保证其内孔形位公差和粗糙度等要求的问题。如果采取整版的成型刀加工内孔根部，需要制作较长较大的刀夹，这样整个切削系统重力增加，刚性不足和切削性能差，容易崩刃或是扎刀，造成产品超差。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种结构简单，操作灵活方便，精度高的高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置及加工方法。
本发明的实现方式为，高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置，车刀杆前端通过专用夹持刀夹夹持成型刀；杆身圆周方向有两组以上、四个均布、可嵌入支撑木键的键槽；后端有防止车刀杆轴向走刀超过设定要求的限位挡板；末端附有防止车刀杆前端下坠的配重杆。
所述成型刀按深盲孔异型曲面根部的中心截面形状配置有小圆弧成型刀、锥面成型刀和大圆弧成型刀。
一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工方法，具体步骤如下：
1)在数控车床用高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置加工内孔已为台阶孔结构的工件的深盲孔异型曲面时，数控车床卡盘卡爪夹持工件的无孔端外圆；用中心堵头顶住工件的有孔端；
2)数控车床尾以孔口找正，车架位、找正带，调整车床中心架滚轮，支撑工件外圆，退出床尾顶尖拆除中心孔堵头；
3)车刀杆夹持在数控车床刀架上，调整车床刀架，使车刀杆杆身与工件内孔、车床主轴同心，再用拉杆、垫片、螺母等锁死；
4)将小圆弧成型刀、锥面成型刀和大圆弧成型刀分别夹持到专用夹持刀夹上，专用夹持刀夹再插入车刀杆前端，使成型刀切削刃与车床主轴中心高等高，然后使成型刀的对刀面平行于工件轴线，并和相对应孔径的辅助堵头内壁对刀，最后用锁紧螺钉压紧专用夹持刀夹；
5)木键嵌入键槽随车刀杆一起走刀，通过相应的辅助堵头进入工件型腔时，紧贴着与此辅助堵头内径相同的工件孔壁，支撑着车刀杆、专用夹持刀夹和成型刀，成型刀切削出异型曲面的相应段；
6)用硬质合金刀片的机夹刀精车工件直孔段，最后抛磨接刀痕，则高硬度、深盲孔异型曲面加工完毕。
本发明的加工装置结构简单，操作灵活方便，能够满足高硬度、深盲孔异型曲面的尺寸和精度要求。
附图说明
图1是本发明车削深盲孔异型曲面根部状态图，
图2是小圆弧面成型刀加工深盲孔异型曲面的小圆弧面状态图，
图3、4是锥面成型刀加工深盲孔异型曲面的锥面状态图，
图5是大圆弧面成型刀加工深盲孔异型曲面的大圆弧面状态图，
图6、7是专用夹持刀夹装小圆弧成型刀状态图，
图8、9是专用夹持刀夹装锥面成型刀状态图，
图10、11是专用夹持刀夹装大圆弧成型刀状态图。
具体实施方式
下面参照附图详述本发明。
参照图1，一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置，车刀杆8前端有夹持成型刀的专用夹持刀夹6。杆身圆周方向有两组以上的、四个均布的、可嵌入支撑木键的键槽9。在车刀杆的键槽内嵌入木键7，专用夹持刀夹上夹持着成型刀，当车刀杆8伸入工件2的内壁时，木键起支撑成型刀、专用夹持刀夹和车刀杆的作用，加强切削系统的刚性。车刀杆杆身上的两组木键如果通过同一辅助堵头，只能支撑相同孔径的孔壁，由于工件2内孔为台阶孔，后面的那组木键起不到支撑作用，所以本发明在后面的一组键槽未安装木键。
车刀杆8后端有限位挡板15，预先设定好与各个成型刀的轴向走刀距离，限位挡板15可防止车刀杆轴向走刀超过设定要求。车刀杆夹持在数控车床的刀架16上，末端附有配重杆17，可防止车刀杆前端较重下坠造成扎刀或尺寸超差。
所述成型刀按深盲孔异型曲面根部的中心截面形状配置有小圆弧成型刀3、锥面成型刀4和大圆弧成型刀5。小圆弧成型刀3、锥面成型刀4和大圆弧成型刀5采用材料牌号为M42的成型刀。
参照图8—11，锥面成型刀4、大圆弧成型刀5分别夹持到专用夹持刀夹6上，按轴向走刀的方向，前端为起导向作用和防止扎伤成型面的倒角面，为非切削面；中间一段为切削面；后段为对刀面。
参照图6、7，因工件内孔根部为实心的端面，所以小圆弧成型刀3刀体前端无倒角面。小圆弧成型刀3加工时，小圆弧成型刀3夹持到专用夹持刀夹6上，按轴向走刀的方向，前段为切削面，后段为对刀面。
一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工方法，具体步骤如下：
1)在数控车床用高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置加工内孔已为台阶孔结构的工件2的深盲孔异型曲面时，数控车床卡盘卡爪1夹持工件2的无孔端外圆；用中心堵头顶住工件2的有孔端；
2)因加工的中部孔径小且深，数控车床床头车测量带用超声波测厚仪测壁厚调整找正，床尾以孔口找正，车架位、找正带，调整车床中心架滚轮10，支撑工件外圆，退出床尾顶尖拆除中心孔堵头；
3)车刀杆8夹持在数控车床刀架16上，调整车床刀架，使车刀杆杆身与工件内孔、车床主轴同心，再用拉杆、垫片、螺母等锁死；
4)将成型刀小圆弧成型刀3、锥面成型刀4和大圆弧成型刀5分别夹持到专用夹持刀夹6上，专用夹持刀夹再插入车刀杆8前端，使成型刀切削刃与车床主轴中心高等高，然后使成型刀的对刀面平行于工件轴线，并和相对应孔径的小圆弧辅助堵头11、锥面辅助堵头一12、锥面辅助堵头二13、大圆弧辅助堵头14(见图2、3、4、5)内壁对刀，最后用锁紧螺钉压紧专用夹持刀夹6。
所述辅助堵头与工件材质相同，其内径与待加工成型面的径向尺寸相同。
5)木键7嵌入键槽9随车刀杆8一起走刀，通过相应的辅助堵头进入工件2型腔时，紧贴着与此辅助堵头内径相同的工件孔壁，支撑着车刀杆、专用夹持刀夹6和成型刀，提高切削系统的刚性；数控刀架16控制轴向走刀深度精车，配合已设定好轴向位置的限位挡板15，防止成型刀扎伤工件内腔。各成型刀的对刀面分别沿图2、3、4、5所示的虚线轨迹、分段精车出异型曲面的对应段。
6)用硬质合金刀片的机夹刀精车工件直孔段，最后抛磨接刀痕，则高硬度、深盲孔异型曲面加工完毕。
本发明的加工装置结构简单，操作灵活方便，能够实现高硬度、深盲孔异型曲面的精加工要求。

Claims (6)

1.一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置，其特征在于：车刀杆前端通过专用夹持刀夹夹持成型刀；杆身圆周方向有两组以上、四个均布、可嵌入支撑木键的键槽；后端有防止车刀杆轴向走刀超过设定要求的限位挡板；末端附有防止车刀杆前端下坠的配重杆。
所述成型刀按深盲孔异型曲面根部的中心截面形状配置有小圆弧成型刀、锥面成型刀和大圆弧成型刀。
2.根据权利要求1所述的一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置，其特征在于：锥面成型刀(4)、大圆弧成型刀(5)分别夹持到专用夹持刀夹(6)上，按轴向走刀的方向，前端为方便导向和防止扎伤成型面的倒角面，为非切削面；中间一段为切削面；后段为对刀面。
3.根据权利要求1所述的一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置，其特征在于：小圆弧成型刀(3)夹持到专用夹持刀夹(6)上，按轴向走刀的方向，前段为切削面；后段为对刀面。
4.根据权利要求1所述的一种高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置，其特征在于：小圆弧成型刀(3)、锥面成型刀(4)和大圆弧成型刀(5)采用材料牌号为M42的成型刀。
5.一种用权利要求1所述的装置加工高硬度、深盲孔异型曲面的方法，其特征在于：具体步骤如下：
1)在数控车床用高硬度、深盲孔异型曲面的加工装置加工内孔已为台阶孔结构的工件的深盲孔异型曲面时，数控车床卡盘卡爪夹持工件的无孔端外圆；用中心堵头顶住工件的有孔端；
2)数控车床尾以孔口找正，车架位、找正带，调整车床中心架滚轮，支撑工件外圆，退出床尾顶尖拆除中心孔堵头；
3)车刀杆夹持在数控车床刀架上，调整车床刀架，使车刀杆杆身与工件内孔、车床主轴同心，再用拉杆、垫片、螺母等锁死；
4)将小圆弧成型刀、锥面成型刀和大圆弧成型刀分别夹持到专用夹持刀夹上，专用夹持刀夹再插入车刀杆前端，使成型刀切削刃与车床主轴中心高等高，然后使成型刀的对刀面平行于工件轴线，并和相对应孔径的辅助堵头内壁对刀，最后用锁紧螺钉压紧专用夹持刀夹；
5)木键嵌入键槽随车刀杆一起走刀，通过相应的辅助堵头进入工件型腔时，紧贴着与此辅助堵头内径相同的工件孔壁，支撑着车刀杆、专用夹持刀夹和成型刀，成型刀切削出异型曲面的相应段；
6)用硬质合金刀片的机夹刀精车工件直孔段，最后抛磨接刀痕，则高硬度、深盲孔异型曲面加工完毕。
6.根据权利要求5所述的一种用权利要求1所述的装置加工高硬度、深盲孔异型曲面的方法，其特征在于：所述相对应孔径的辅助堵头与工件材质相同，其内径与待加工成型面的径向尺寸相同。
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