CN105382492A - 一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，步骤为：在普通车床上采用一夹一顶的装夹方式，粗车外圆；在普通铣床上进行找正、定位和装夹，粗铣翼面；对锻造件进行超声波无损检测，检测是否存在缺陷；在普通车床上钻深孔；在数控铣床上进行深腔的插铣粗加工和径向孔的加工；在数控车床上进行外圆的半精加工和深孔的镗孔加工；对零件进行去应力退火；在车铣复合中心机床上采用一夹一顶的装夹方式，对翼面和深腔进行精加工，对外圆进行精加工。本发明的多个加工内容可以在不同机床上进行，提高了机床的利用率，有利于批量生产；减少了加工工序，提高了生产效率；精加工安排在车铣复合中心上加工减少了定位误差，提高了加工精度。

Description

一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺

技术领域

本发明涉及一种异形轴类零件的加工工艺，具体涉及一种基于整体锻造件的异形轴类零件的车铣复合加工工艺，适用于复杂结构的轴类加工制造领域。

背景技术

随着工业水平的不断发展，对于轴类零件形状的复杂性要求也越来越高。很多轴类零件上面包括深腔、深孔、外圆和径向孔等结构形式，具有结构复杂、材料去除率大、难加工、精度高、价值高不容许零件报废等特点。目前采用的是分场地，在多种机床上、多次定位、多工序的加工方式，存在着装夹找正的时间增长、工序过多准备时间过长、装夹定位误差、找正误差、多次装夹变形和加工基准不统一等问题，造成了生产周期长、加工质量难以保证等突出问题。车铣复合加工技术的出现，解决了这类零件的加工难题。车铣复合加工就是一次装夹，完成车、铣、钻、镗、B轴车削、五轴联动等加工，在一台车铣复合中心机床上完成一个零件的大部分甚至所有加工内容。但是，这类车铣复合中心机床价格昂贵，如果把零件全部的加工内容都放置在车铣复合中心机床上加工，相应加工成本价格不菲，同时也会照成其它机床的闲置。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种针对异形轴类零件的加工工艺，以保证生产设备更高的利用率，提高产品的生产率和质量。

本发明一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，包括如下步骤：

步骤一：在普通车床上采用一夹一顶的装夹方式，粗车外圆；

步骤二：在普通铣床上进行找正、定位和装夹，粗铣翼面；

步骤三：对锻造件进行超声波无损检测，检测是否存在缺陷或不均匀性，判定是否合格；

步骤四：在普通车床上钻深孔；

步骤五：在数控铣床上进行深腔3的插铣粗加工和径向孔的加工；

步骤六：在数控车床上进行外圆的半精加工和深孔的镗孔加工；

步骤七：对加工过的零件进行去应力退火，消除零件的内应力，防止零件的过度变形；

步骤八：在车铣复合中心机床上采用一夹一顶的装夹方式，对翼面和深腔进行精加工，对外圆进行精加工。

因为异形结构轴类零件毛坯料是整体锻造件，为了后续的加工具有工艺凸台，加工内容包括翼面、深腔、外圆、径向孔、深孔等结构特征

本发明的有益效果为：

1、异形轴类零件的多个加工内容可以在不同机床上同步进行，充分提高了机床的利用率，有利于零件的批量生产；2、减少了加工工序，提高了生产效率；3、精加工安排在车铣复合中心机床上加工，一次装夹完成所有精加工内容，减少了装夹次数和定位误差，提高了加工精度。

附图说明

下面结合附图及实施例对发明进行进一步详细说明：

图1是发明的异形轴类零件的毛坯图。

图2是发明的异形轴类零件的零件图。

图中：1、工艺凸台，2、翼面，3、深腔，4、外圆，5、径向孔，6、深孔。

具体实施方式

如图所示：异形轴类零件毛坯是整体锻造件，为了后续的加工装夹在毛坯上设计有工艺凸台1。异形轴类零件的加工内容包括翼面2、深腔3、外圆4、径向孔5、深孔6这些结构特征，加工工艺包括如下步骤：

步骤一：粗车外圆4。首先，使用普通车床的三爪卡盘夹紧毛坯的外圆4处，尽量缩小悬伸量以减小振动，在工艺凸台1端面处钻中心孔；然后，用三爪卡盘夹紧工艺凸台1，调整中心架使之装夹在外圆4处作为辅助支撑增加工件刚性减小切削变形，，对毛坯右端面钻中心孔；最后，采用一夹一顶的夹紧方式，即三爪卡盘夹紧工艺凸台1、顶尖顶住外圆4右侧的中心孔，进行外圆4的粗加工，并留有2mm的加工余量。

步骤二：粗铣翼面2。在普通铣床上进行找正、定位和装夹，使得外圆4的轴线与普通铣床的工作台平行，平行度公差是0.1mm，采用端铣刀粗铣翼面并留有2mm的加工余量；然后采用相同的方法翻转异形轴类零件，加工另一个翼面2，也留有2mm的加工余量。

步骤三：超声波无损检测。因为毛坯料是锻造件，表面是一层硬皮，无法通过无损方式检测毛坯内部是否缺陷，所以在完成前两步骤的工艺去除大量材料的情况下，再对毛坯料进行超声波无损检测，检测是否存在内部缺陷或不均匀性，判定毛坯料是否合格。如果合格再进行下面的加工，否则重新更换毛坯料进行加工。

步骤四：在普通车床上钻深孔6。先在普通车床上用三爪卡盘夹紧工艺凸台1，调整中心架使之装夹在外圆4处，先钻底孔，然后再多次扩孔，钻底孔的钻头直径、扩孔钻头的直径和扩孔次数根据底孔6的孔径选择，最后扩孔的孔径单边留有3mm的加工余量。

步骤五：在数控铣床上进行深腔3的插铣粗加工和径向孔5的加工。首先，在数控铣床上使用回转工作台的卡爪装夹外圆4，顶尖顶住工艺凸台1的中心孔，按照钻孔、从孔边下刀插铣并向四周扩展的顺序完成深腔3的插铣粗加工，为了提高插铣的效率应尽量选择直径较大的专用插铣刀具，同时钻孔的直径要大于插铣刀具直径；然后，钻削径向孔5。

步骤六：在数控车床上进行外圆4的半精加工和深孔6的镗孔加工。首先，采用三爪卡盘夹紧工艺凸台1，采用跟刀架作为辅助支撑增加工件刚性减小切削变形，根据外圆4的轮廓采用合适的车刀对外圆4进行半精加工；然后，对深孔5进行镗孔。选用数控车床进行加工主要考虑外圆4轮廓和深孔6的轮廓比较复杂，需要数控加工采用完成，如果轮廓简单可以选择普通车床完成步骤六的内容。

步骤七：对加工过的零件进行去应力退火。由于毛坯是锻造件，为了改善或消除在锻压过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止工件变形、开裂，所以对工件进行去应力退火。

步骤八：在车铣复合中心机床上采用一夹一顶的装夹方式，对翼面2和深腔3进行精加工，对外圆4进行精加工。首先，采用三爪卡盘夹紧工艺凸台1，采用弹性活动顶尖顶住深孔5，通过弹性活动顶尖的自动定心保证工件在旋转时不会产生偏心；然后，根据尺寸精度等级选择加工顺序，尺寸精度等级要求最高的放在最后加工，在这里先加工翼面2，通过车铣复合中心机床三爪卡盘的精确定位完成一个翼面2的加工，然后三爪卡盘翻转精确定位完成另外一个翼面2的加工；采用专用插铣刀具通过行距0.5mm的方式对深腔3进行插铣精加工，为了提高表面粗糙度应选择选择直径较大的插铣刀具，但要小于深腔3的转角半径；采用加长杆的立铣刀对深腔3的底面进行精加工；最后对外圆4进行车削精加工。

采用此加工工艺方法，不仅适用于钢、铝合金等材料，也适用于钛合金等难加工材料，可以保证异形轴类零件的变形公差±0.1mm，壁厚的尺寸公差±0.1mm，两翼面2的平行度公差±0.2mm，外圆4的尺寸公差±0.05mm，加工表面无烧伤，表面质量完好。

Claims (6)

1.一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，包括如下步骤：

步骤一：在普通车床上采用一夹一顶的装夹方式，粗车外圆；

步骤二：在普通铣床上进行找正、定位和装夹，粗铣翼面；

步骤三：对锻造件进行超声波无损检测，检测是否存在缺陷或不均匀性，判定是否合格；

步骤四：在普通车床上钻深孔；

步骤五：在数控铣床上进行深腔3的插铣粗加工和径向孔的加工；

步骤六：在数控车床上进行外圆的半精加工和深孔的镗孔加工；

步骤七：对加工过的零件进行去应力退火，消除零件的内应力，防止零件的过度变形；

步骤八：在车铣复合中心机床上采用一夹一顶的装夹方式，对翼面和深腔进行精加工，对外圆进行精加工。

2.根据权利要求1所述的一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，其特征在于，所述步骤一：粗车外圆时，首先在工艺凸台端面处钻中心孔；然后，用三爪卡盘夹紧工艺凸台，使中心架装夹在外圆处，对毛坯右端面钻中心孔；再用顶尖顶住外圆右侧的中心孔，进行外圆的粗加工。

3.根据权利要求1所述的一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，其特征在于，所述步骤四：在普通车床上钻深孔时，先钻底孔，然后再多次扩孔，最后扩孔的孔径单边留3mm的加工余量。

4.根据权利要求1所述的一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，其特征在于，所述步骤五中，按照钻孔、从孔边下刀插铣并向四周扩展的顺序完成深腔3的插铣粗加工，选择直径较大的专用插铣刀具，同时钻孔的直径要大于插铣刀具直径。

5.根据权利要求1所述的一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，其特征在于，所述步骤六中，首先，采用三爪卡盘夹紧工艺凸台，采用跟刀架作为辅助支撑增加工件刚性减小切削变形，根据外圆的轮廓采用合适的车刀对外圆进行半精加工。

6.根据权利要求1所述的一种异形结构轴类零件的车铣复合加工工艺，其特征在于，所述步骤八中，首先用三爪卡盘夹紧工艺凸台、用弹性活动顶尖顶住深孔；然后，加工翼面，采用插铣刀具通过行距0.5mm的方式对深腔进行插铣精加工；采用加长杆的立铣刀对深腔的底面进行精加工；最后对外圆4进行车削精加工。