CN105382493A - 大长径比钢结构件零件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大长径比钢结构件零件的加工方法，用于利用七轴车铣复合机床对长径比大于二十的所述零件进行铣车复合加工，所述方法首先使原料棒材的一端夹持伸出一下部分加工第一轴端，然后两端夹持加工中间轴部；最后转换夹持另一端加工获得第二轴端。本发明提供的方法仅仅利用现有的七轴车铣复合机床，无需安装其它的辅助结构即可完成本发明的大长径比钢结构件零件的加工，只需一次定位，不需要频繁改变位置调整装夹，节约了调试对准时间，提高了生产效率。

Description

大长径比钢结构件零件的加工方法

技术领域

本发明涉及一种零件的加工方法，尤其是一种适用于结构复杂的燃油喷嘴喷嘴杆、喷嘴座之类的大长径比钢结构件零件的加工方法。

背景技术

燃油喷嘴喷嘴杆、喷嘴座等长度与直径之比(长径比)大于20的细长轴，在切削过程中由于其刚性差而极易产生弯曲和振动，难以获得良好的加工精度和表面粗糙度。且热扩散差，线膨胀大，当工件两端顶紧时受热变形影响易产生弯曲，加工过程中易出现让刀过大、颤振等现象，因此，长径比大于20的大长径比细长轴类钢结构件零件一直都很难加工。

为了实现大长径比变截面细长轴的高精度加工，中国专利申请CN201010253206.7中公开了一种大长径比变截面细长轴超声椭圆振动车削加工方法，所述方法通过在数控车床上安装超声椭圆振动装置，利用超声椭圆振动切削技术对大长径比变截面细长轴进行车削加工，同时该加工方法还利用辅助安装在数控车床上中心架以实现分段装，用以取代传统车削加工工艺。

但是该现有技术应用于细长圆轴类的零件仅仅是勉强可用，对于燃油喷嘴喷嘴杆、喷嘴座等之类的零件来说，由于其两端、中间均需要加工平面、钻孔，加工过程需要数控车、数控铣等多道数控工序复合而成。上述现有技术提供的加工方法不适于需要反复掉头装夹的情形，应用普通的车铣工艺很难保证零件的两端精度。而且由于零件大长径比，一端定位加工另一端，出现另一端外圆尺寸带锥，采用辅助的中心架等装夹支撑结构适应性差，调整装夹所需时间十分巨大，占用数控设备的时间太长完全无法适用于工业化批量生产，而且改变装夹需要大量的编程，数控工序多，计量耗时长，严重影响产品质量，而且大大延长了生产周期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大长径比钢结构件零件的加工方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种大长径比钢结构件零件的加工方法，用于利用七轴车铣复合机床对长径比大于二十的所述零件进行铣车复合加工，其中，所述零件具有一个第一轴端、一个与所述第一轴端相对的第二轴端以及位于所述第一轴端和所述第二轴端之间的中间轴部；所述第一轴端的轴线平行于所述零件的纵轴线；所述第二轴端的轴线与所述零件的纵轴线具有一个夹角α；所述中间轴部具有平行于所述零件的纵轴线的四个平面，所述平面上具有需要加工的槽、孔等结构，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将原料棒材夹持在所述七轴车铣复合机床的第一主轴上加工获得所述第一轴端，其中，加工之前所述原料棒材从所述第一主轴向外伸出的长度大于所述第一轴端的长度5cm；

步骤二：利用与所述七轴车铣复合机床的第一主轴相对的第二主轴夹持所述第一轴端的外圆，松开所述第一主轴，使所述第二主轴将所述原料棒材从所述第一主轴中拉出大于所述中间轴部的长度5cm，再次加紧所述第一主轴，加工获得所述中间轴部；

步骤三：松开所述第二主轴，使所述第一主轴推动所述原料棒材伸入所述第二主轴的长度小于所述第一轴端与所述中间轴部的长度之和5cm，再次加紧所述第二主轴，松开第一主轴；

步骤四：旋转所述第二主轴，使所述原料棒材的未加工端朝上加工获得所述第二轴端。

优选地，所述步骤一中通过车削加工获得所述第一轴端。

优选地，所述步骤二中，通过铣削加工获得所述中间轴部的四个平面以及所述平面上的槽结构，通过钻孔加工获得所述平面上的孔结构。

优选地，所述步骤四中，旋转所述第二主轴使所述未加工端与竖直方向形成夹角α，通过车削加工获得与所述零件的纵轴线呈夹角α的所述第二轴端(200)。

优选地，所述七轴车铣复合机床中存储有与上述步骤一到步骤四对应的加工处理程序模块，每个所述步骤加工时调取对应的所述加工处理程序模块进行加工。

优选地，所述加工处理程序模块通过在对应的批处理程序输入对应的加工参数而生成并存储在所述七轴车铣复合机床中。

本发明提供的上述方法仅仅利用现有的七轴车铣复合机床，无需安装其它的辅助结构即可完成本发明的大长径比钢结构件零件的加工，只需一次定位，不需要频繁改变位置调整装夹，节约了调试对准时间，提高了生产效率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的需要加工的大长径比钢结构件零件的结构示意图；

图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的加工方法对应的原料棒材的夹持结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

基于现有技术的缺陷，本发明提供了一种大长径比钢结构件零件的加工方法，所述方法特别适用于结构复杂的燃油喷嘴喷嘴杆、喷嘴座之类的大长径比钢结构件零件的加工，如图1所示，其显示的是根据本发明的一个具体实施例的需要加工的大长径比钢结构件零件的结构示意图，图中可见，所述零件大长径比大于二十，其具有一个第一轴端100、一个与第一轴端100相对的第二轴端200以及位于第一轴端100和第二轴端200之间的中间轴部300；第一轴端100的轴线平行于所述零件的纵轴线400；第二轴端200的轴线与零件的纵轴线400具有一个夹角α；中间轴部300具有平行于零件的纵轴线400的四个平面，所述平面上具有需要加工的槽、孔等结构。

从图1可见，本发明的方法针对的是一种特定结构的复杂零件所提出，与现有技术单纯的圆轴零件完全不同，现有加工工艺很难对其进行精确加工。因此，本发明提供的加工方法特别使用了数控加工领域相对复杂的七轴车铣复合机床进行加工，例如，所述七轴车铣复合机床可以采用瑞士宝美公司的S-192F/T七轴车铣复合数控机床，当然，本领域技术人员应当理解，七轴车铣复合机床属于现有技术，不是本发明需要保护的内容，其原理和结构可以通过厂家说明书或互联网查询得知，在此不再一一赘述。

亦即，本发明的大长径比钢结构件零件的加工方法利用七轴车铣复合机床对长径比大于二十的零件进行铣车复合加工，下面参照图2对本发明的方法所包括的各个步骤进行详细说明，其中，图2显示的是根据本发明的一个具体实施例的加工方法对应的原料棒材的夹持结构示意图，为显示清楚，图2中仅仅示出了七轴车铣复合机床的两个夹持主轴，其余结构均未显示。

步骤一：将原料棒材10夹持在七轴车铣复合机床的第一主轴20上加工获得第一轴端100，其中，加工之前原料棒材10从第一主轴20向外伸出的长度大于第一轴端100的长度5cm。在本步骤的一个具体实施例中，步骤一中通过车削加工获得第一轴端100。亦即，加工获得第一轴端100的时候，原料棒材10的大部分都伸入在第一主轴20内部，仅仅从第一主轴20向外伸出一小段长度，长度和刚度足够通过车削获得第一轴端100，不用担心尺寸偏差、结构变形的问题。另外，因为原料棒材通常为均一形状的圆柱形，被第一主轴20夹持之后其纵轴线400位置已经确定不再改变，只需要一次定位，不需要频繁改变位置调整装夹，节约了调试对准时间，提高了生产效率。

步骤二：利用与七轴车铣复合机床的第一主轴20对应的第二主轴30夹持第一轴端100的外圆，松开第一主轴20，使第二主轴(30)将原料棒材10从第一主轴20中拉出大于中间轴部300的长度5cm，再次夹紧第一主轴20，加工获得所述中间轴部300。在本步骤的一个具体实施例中，步骤二中，通过铣削加工获得中间轴部300的四个平面以及平面上的槽结构，通过钻孔加工获得所述平面上的孔结构。图2中，在步骤一中加工第一轴端100的时候，第二主轴30位于虚线圈A所在的位置，以便于七轴车铣复合机床上的车刀对原料棒材10进行加工。本步骤中，第一轴端100已经加工完毕，使第二主轴30从虚线圈A的位置偏转到虚线圈B的位置，从而可以夹持住第一轴端100的外圆。本步骤中，利用第一主轴20和第二主轴30从两端将原料棒材10夹持住，因而在加工中间轴部300的时候不是通常的悬臂状态，可以通过铣削等加工工艺获得中间轴部300的各个结构，不用担心原料棒材刚性不足发弹变形的问题，保证了夹持结构的稳定性，因而可以获得精确的加工面。另外，由于原料棒材10的一端并没有脱离第一主轴20的夹持，而另一端是已经加工成型的第一轴端100，因此原料棒材10的纵轴线400位置仍然是保持不变的，不用担心因为调整夹持位置而重新反复调整定位，也就是步骤一中定位一次，步骤二以及后续的步骤都不用调整定位了，大大节约了调整定位的时间，降低了劳动强度，提高了生产效率。本领域技术人员应该理解，如果所述中间轴部300很长(例如超过300cm)，为了避免所述中间轴部300的悬空部分由于自身重量产生挠度变化而影响加工精度，可重复多次将原料棒材10从第一主轴20中拉出的过程，每次拉出一定的长度进行加工(具体可根据材料刚度确定)，例如对于镍基高硬度合金钢，每次可保障提供10-30cm的加工工位，加工完成后，利用第二主轴30夹持加工好的部分，再拉出其他的加工为，然后加工剩余部分，这样可确保很好的夹持刚性。在具体编程时可设置分段分区域去余量加工，即将一段加工到尺寸后再加工另一段。

步骤三：松开第二主轴30，使第一主轴20推动原料棒材10伸入第二主轴30的长度小于第一轴端100与中间轴部300的长度之和5cm，再次加紧第二主轴30，松开第一主轴20。本步骤同样是改变夹持位置，即将加工完成的部分伸入到第二主轴30中，露出最后的一小段未加工的原料棒材10用以加工第二轴端200，同样的，因为已经加工完成了的部分是在纵轴线400没有改变的情况下加工完成的，因此纵轴线400相对于第一主轴20以及第二主轴30的位置在横向上没有任何变化，仅仅是纵向平移，因此同样也不需要花费时间进行调整定位。

步骤四：旋转第二主轴30，使原料棒材10的未加工端朝上加工获得第二轴端200。在本步骤的一个具体实施例中，步骤四中，旋转第二主轴30使未加工端与竖直方向形成夹角α，通过车削加工获得与零件的纵轴线400呈夹角α的第二轴端200。因为第二轴端200的轴线本身与纵轴线400是存在夹角α的，因此加工第二轴端200的时候需要使得最后成型的结构竖直向上，以便于七轴车铣复合机床的车刀围绕第二轴端200的轴线进行加工。

通过本发明的加工方法的详细说明可见，本发明提供的方法仅仅利用现有的七轴车铣复合机床，无需安装其它的辅助结构即可完成本发明的大长径比钢结构件零件的加工，只需一次定位，不需要频繁改变位置调整装夹，节约了调试对准时间，提高了生产效率。

进一步地，本发明还在上述步骤的基础上，提供了通用编程的方案，用以简化操作，降低对加工人员的技术要求，避免加工出现刀具与夹具干涉或刀具将零件碰伤的额外难题，避免造成质量隐患。即，在一个具体实施例中，七轴车铣复合机床中存储有与步骤一到步骤四对应的加工处理程序模块，每个步骤加工时调取对应的加工处理程序模块进行加工。更具体的，所述加工处理程序模块通过在对应的批处理程序输入对应的加工参数而生成并存储在七轴车铣复合机床中。

具体来说，本发明可以通过通用软件Edgecam编程后获得对应的批处理程序，这些批处理程序中带有参数输入接口，运行的时候手工输入相应的参数，即可获得一个可用于七轴车铣复合机床的加工处理程序模块。例如，批处理程序可以将加工处理程序模块分区，例如划分为程序头、换刀、快速移动到起始点位置、直线进给、圆弧进给、程序尾等若干程序格式。如果要对外圆加工，运行相应的批处理程序，输入外圆直径、加工长度，即可自动组合获得一个对应的加工处理程序模块，可以存储起来备用。实际操作的时候，七轴车铣复合机床可以调用存储的该加工处理程序模块直接加工所需的外圆尺寸，不用考虑参数的设定，也不需手动更改和编辑程序，可实现实体仿真，大大地缩短制造周期，保证产品质量，节约生产成本。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种大长径比钢结构件零件的加工方法，用于利用七轴车铣复合机床对长径比大于二十的所述零件进行铣车复合加工，其中，所述零件具有一个第一轴端(100)、一个与所述第一轴端(100)相对的第二轴端(200)以及位于所述第一轴端(100)和所述第二轴端(200)之间的中间轴部(300)；所述第一轴端(100)的轴线平行于所述零件的纵轴线(400)；所述第二轴端(200)的轴线与所述零件的纵轴线(400)具有一个夹角α；所述中间轴部(300)具有平行于所述零件的纵轴线(400)的四个平面，所述平面上具有需要加工的槽、孔等结构，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将原料棒材(10)夹持在所述七轴车铣复合机床的第一主轴(20)上加工获得所述第一轴端(100)，其中，加工之前所述原料棒材(10)从所述第一主轴(20)向外伸出的长度大于所述第一轴端(100)的长度5cm。

步骤二：利用与所述七轴车铣复合机床的第一主轴(20)相对的第二主轴(30)夹持所述第一轴端(100)的外圆，松开所述第一主轴(20)，使所述第二主轴(30)将所述原料棒材(10)从所述第一主轴(20)中拉出大于所述中间轴部(300)的长度5cm，再次加紧所述第一主轴20，加工获得所述中间轴部(300)；

步骤三：松开所述第二主轴30，使所述第一主轴(20)推动所述原料棒材(10)伸入所述第二主轴(30)的长度小于所述第一轴端(100)与所述中间轴部(300)的长度之和5cm，再次加紧所述第二主轴(30)，松开第一主轴(20)；

步骤四：旋转所述第二主轴(30)，使所述原料棒材(10)的未加工端朝上加工获得所述第二轴端(200)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中通过车削加工获得所述第一轴端(100)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中，通过铣削加工获得所述中间轴部(300)的四个平面以及所述平面上的槽结构，通过钻孔加工获得所述平面上的孔结构。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中，旋转所述第二主轴(30)使所述未加工端与竖直方向形成夹角α，通过车削加工获得与所述零件的纵轴线(400)呈夹角α的所述第二轴端(200)。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述七轴车铣复合机床中存储有与上述步骤一到步骤四对应的加工处理程序模块，每个所述步骤加工时调取对应的所述加工处理程序模块进行加工。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述加工处理程序模块通过在对应的批处理程序输入对应的加工参数而生成并存储在所述七轴车铣复合机床中。