CN105414899A - 一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法：在零件外侧预留环形工艺夹头；压板压第一零件半成品外侧后，车削加工出零件凹面至尺寸，以及车削加工出零件内锥面至尺寸；压板压第二零件半成品的内侧固定后车削粗加工出零件凸面外侧至留有余量；倒压板压第二零件半成品的外侧固定后车削粗加工出零件凸面内侧至留有余量；倒压板压第二零件半成品的内侧固定后车削精加工零件凸面外侧至尺寸；倒压板压第二零件半成品的外侧固定后车削精加工零件凸面内侧至尺寸。有效解决了现有难装夹易变形的回转体结构件的难装夹、尺寸精度较难保证的问题，而使用合理的余量分配控制零件变形,经过一次粗加工、一次精加工将结构件加工到尺寸，解决了产品加工周期长的问题。

Description

一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法

技术领域

本发明涉及回转体结构件的车削加工领域，尤其涉及一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法。

背景技术

由于使用要求的限制，部分回转类机加结构件形状比较特殊，难以装夹；壁较薄，容易变形。难装夹易变形的回转体结构件具有以下特点：(1)产品装夹困难；(2)产品易变形，尺寸精度较难保证；(3)产品加工时振动较大，尺寸精度较难保证，表面易出现颤纹。现有难装夹、易变形的回转体结构零件加工方法如下：(1)设计工装装夹结构件；(2)在粗加工之后增加人工时效释放应力使结构件充分变形。但是使用工装和人工时效会延长加工周期，且易变形零件的尺寸精度和表面粗糙度均难保证。

由此可见，上述现有难装夹易变形的回转体结构件的加工周期长，且尺寸精度和表面粗糙度均难保证。

发明内容

本发明实施例通过提供一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法，解决了现有难装夹易变形的回转体结构件的加工周期长，且尺寸精度和表面粗糙度均难保证的技术问题。

本发明实施例提供的一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法，将预留有环形工艺夹头的环形毛坯依次进行如下车削加工步骤成型：步骤1：将所述环形毛坯车削预加工形成第一零件半成品，其中，所述车削预加工包括对所述环形毛坯进行：车外圆见光、车第一端面见光、车第一内径的圆柱面内形、平第二端面至留有余量，其中，所述第一端面与所述第二端面间的平行度≤0.05mm；步骤2：压板压所述第一零件半成品外侧后，车削加工出零件凹面至尺寸，以及车削加工出零件内锥面至尺寸；步骤3：拆卸经过所述步骤2之后形成的第二零件半成品，再基于安装的转接盘对所述第二零件半成品依次进行如下步骤：所述压板压所述第二零件半成品的内侧固定后，车削粗加工出零件凸面外侧至留有余量；倒所述压板压所述第二零件半成品的外侧固定后，车削粗加工出零件凸面内侧至留有余量，其中，所述零件凸面内侧保留有环形平面；倒所述压板压所述第二零件半成品的内侧固定后，车削精加工所述零件凸面外侧至尺寸；倒所述压板压所述第二零件半成品的外侧固定后，车削精加工所述零件凸面内侧至尺寸；所述压板同时压所述第二零件半成品的外侧和所述第二零件半成品的内侧后，车削切除所述环形工艺夹头。

优选的，在所述车削加工步骤中，车刀的倾角为8°～10°，所述车刀的主偏角小于90°。

优选的，在所述车削加工步骤中，所述车刀为前角12°～17°、后角8°～10°的刀片，其中，所述刀片的刀尖为R0.2～R0.6的圆角。

优选的，在所述步骤3中，车床的主轴转速为120r/min～150r/min。

优选的，在所述步骤3中：每次粗加工时采用水基冷却液进行冷却，每次精加工时采用油基冷却液进行冷却。

优选的，在所述步骤3中：车削粗加工所述零件凸面外侧时为第一斜向走刀路线；车削粗加工所述零件凸面内侧时为第二斜向走刀路线；车削精加工所述零件凸面外侧时为第三斜向走刀路线；车削精加工所述零件凸面内侧时为第四斜向走刀路线。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、由于采用了预留有环形工艺夹头的环形毛坯作为零件材料，方便加工时的装夹，配合压板压工艺夹头方式进行装夹减少了装夹变形。且避免或减少了使用工装和人工时效，因此，有效解决了现有难装夹易变形的回转体结构件的难装夹、易变形和加工周期长的问题。而另一方面使用合理的余量分配控制零件变形，经过一次粗加工、一次精加工将结构件加工到尺寸，保证了产品尺寸精度和表面粗糙度。

2、合理的使用刀具和切削参数进一步提高了零件表面质量。

3、粗加工时采用水基冷却液进行冷却实现了快速带走切削产生的热量；精加工时采用油基冷却液进行冷却减少了刀具和零件之间的摩擦力，而且能够保护零件表面不被氧化。

4、在零件凸面内、外侧加工时使用不同的斜向走刀，减少加工过程中的切削力，实现进一步控制零件变形，提高了产品尺寸精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法的流程图；

图2为本发明实施例中单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法的示意图；

图3为本发明实施例所使用转接盘的结构示意图；

图4～图8为本发明实施例中单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法的示意图；

图9为本发明实施例中成型的单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件的结构图；

图10为本发明实施例中第一斜向走刀路线的路线示意图；

图11为本发明实施例中第二斜向走刀路线的路线示意图；

图12为本发明实施例中第三斜向走刀路线的路线示意图；

图13为本发明实施例中第四斜向走刀路线的路线示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1所示，本发明实施例提供的一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法，包括：将预留有环形工艺夹头的环形毛坯依次进行如下S1～S7的车削加工步骤：

S1：将环形毛坯车削预加工形成第一零件半成品，其中，车削预加工包括：车外圆见光、车第一端面见光、车第一内径的圆柱面内形和平第二端面至留有余量，其中，第一端面与第二端面间的平行度≤0.05mm。

具体来讲，预留有环形工艺夹头的环形毛坯具体为：加大环形毛坯的尺寸而成的零件材料，从而能够在环形毛坯的外侧留出一定宽度的环形区域作为压板等压工艺夹头进行装夹的区域，以进行环形毛坯的装夹，从而能够减少工装的使用、减少装夹变形，解决了难装夹易变形的问题。

具体的，将环形毛坯车削预加工形成第一零件半成品，需要依次进行如下车削加工步骤：

1)、将环形毛坯撑内孔固定后，先对环形毛坯进行车外圆见光，然后进行车第一端面见光。具体来讲，加工回转体直径方向为车外圆，有台阶时加工与外圆相垂直的面为车端面。

2)、将环形毛坯调头进行夹外圆固定后，车削出第一内径的圆柱面内形。具体的，第一内径为最小内径，比如，较佳的第一内径为183.6mm，但是具体实施过程中并不限于183.6mm。

3)、平第二端面至留有余量。较佳的，平第二端面留有的余量为距待加工的零件凸面的余量为0.5mm。当然具体实施过程中并不限于0.5mm。

参考图2所示，进行S2：压板1压第一零件半成品外侧后，车削加工出零件凹面至尺寸以及车削加工出零件内锥面至尺寸，从而形成第二零件半成品。

拆卸经过步骤2之后形成的第二零件半成品，并进行如图3所示的装转接盘2，其中，转接盘2有内外两圈孔21，用于搭压板1压第二零件半成品。则继续基于安装的转接盘2对第二零件半成品依次进行如下加工步骤：

参考图4所示，S3：压板1压第二零件半成品的内侧固定后，车削粗加工出零件凸面外侧至留有余量。较佳的，车削粗加工出零件凸面外侧至所留余量为3mm，当然具体实施过程中并不限于3mm。

参考图5所示，S4：倒压板1压第二零件半成品的外侧固定后，车削粗加工出零件凸面内侧至留有余量，其中，零件凸面内侧保留有环形平面。具体的，所保留环形平面的宽约5mm，以用于加工零件凸面外侧时搭压板1，在具体实施过程环形平面的宽度并不限于5mm，还可以为其他宽度数值。具体的，粗加工出零件凸面内侧至所留余量为3mm，具体实施过程中，粗加工所留余量也并不限于3mm，还可以为其他相近数值。

参考图6所示，S5：倒压板1压第二零件半成品的内侧固定后，车削精加工零件凸面外侧至尺寸。

参考图7所示，S6：倒压板1压第二零件半成品外侧固定后，车削精加工零件凸面内侧至尺寸；

参考图8所示，S7：压板1同时压第二零件半成品的外侧和第二零件半成品的内侧后，切除环形工艺夹头。经过S7之后加工成型为如图9所示的单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件。

在具体实施过程中，在上述S3～S7中，参考图10～图13所示，采用不同的走刀路线加工零件凸面内、外侧。

具体的，车削粗加工零件凸面外侧时为参考图10所示的第一斜向走刀路线；具体的，车削粗加工零件凸面内侧时为参考图11所示第二斜向走刀路线；车削精加工零件凸面外侧时为参考图12所示第三斜向走刀路线；车削精加工零件凸面内侧时为参考图13所示的第四斜向走刀路线。

进一步，在车削加工步骤中，针对该单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件为纯铜材质时，可以选择如下刀具参数的车刀进行加工，以提高加工可靠性：

具体的，由于铜材质较软，密度较大，在车削加工步骤中，选择车刀的倾角为8°～10°，车刀的主偏角小于90°，能够避免切屑流向已加工表面划伤零件。

具体的，在车削加工步骤中，选择的车刀为前角12°～17°、后角为8°～10°的刀片，从而锋利的车刀能够避免纯铜材质较软易粘刀的问题。刀片的刀尖为R0.2～R0.6的圆角。较佳的，圆角为R0.4时能更好的保证加工表面粗糙度。

具体的，车床的主轴转速为120r/min～150r/min。由此，车床低速运转避免了纯铜材质制成的环形薄壁纯铜零件刚性差而会出现的高转速零件变形的问题。

进一步，在S3～S7中，每次粗加工时均采用水基冷却液，从而快速带走切削产生的热量。每次精加工时均采用油基冷却液，从而减少刀具和零件之间的摩擦力和保护零件表面不被氧化。在具体实施过程中，切深选择1mm。较佳的，每次粗加工时的进给速度为0.25mm/r，每次精加工时的进给速度为0.12mm/r。

下面，给出基于本发明实施例中的单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法的一个实例：

由外径内径厚45mm的环形毛坯作为本发明实施例中的待加工材料，进行本发明实施例中的单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法，加工过程中使用厚度大于30mm、直径不小于的转接盘2，具体因此进行：

(1)、撑内孔，车外圆见光，车第一端面见光；

(2)、调头夹外圆，加工第一内径为的圆柱面内形；

(3)、平第二端面，保证厚度尺寸36mm，第一端面与第二端面间的平行度0.05mm以内；

(4)、见图2，压第二端面后加工零件凹面到尺寸，加工零件内锥面到尺寸；

加工出零件内锥面到尺寸之后拆卸下，再装转接盘2，结合压板1进行后续车削加工步骤；

(5)、见图4，留3mm余量加工零件凸面外侧，走刀路线为第一斜向走刀路线，见图10；

(6)、见图5，留3mm余量加工零件凸面内侧，走刀路线为第二走刀路线见图11；

(7)、见图6，加工零件凸面外侧到尺寸，走刀路线为第三走刀路线，见图12；

(8)、见图7，加工零件凸面内侧到尺寸，走刀路线为第四走刀路线，见图13；

(9)、见图8，从端面3处切断，从而切除环形工艺夹头。

通过上述本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，本发明至少具有如下技术效果或优点：

1、由于采用了预留有环形工艺夹头的环形毛坯作为零件材料，方便加工时的装夹，配合压板压工艺夹头方式进行装夹减少了装夹变形。且避免或减少了使用工装和人工时效，因此，有效解决了现有难装夹易变形的回转体结构件的难装夹、易变形和加工周期长的问题。而另一方面使用合理的余量分配控制零件变形，经过一次粗加工、一次精加工将结构件加工到尺寸，保证了产品尺寸精度和表面粗糙度。

2、合理的使用刀具和切削参数进一步提高了零件表面质量。

3、粗加工时采用水基冷却液进行冷却实现了快速带走切削产生的热量；精加工时采用油基冷却液进行冷却减少了刀具和零件之间的摩擦力，而且能够保护零件表面不被氧化。

4、在零件凸面内、外侧加工时使用不同的斜向走刀，减少加工过程中的切削力，实现进一步控制零件变形，提高了产品尺寸精度。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种单侧截面为抛物线的环形薄壁结构件加工方法，其特征在于，将预留有环形工艺夹头的环形毛坯依次进行如下车削加工步骤成型：

步骤1：将所述环形毛坯车削预加工形成第一零件半成品，其中，所述车削预加工包括对所述环形毛坯进行：车外圆见光、车第一端面见光、车第一内径的圆柱面内形、平第二端面至留有余量，其中，所述第一端面与所述第二端面间的平行度≤0.05mm；

步骤2：压板压所述第一零件半成品外侧后，车削加工出零件凹面至尺寸，以及车削加工出零件内锥面至尺寸；

步骤3：拆卸经过所述步骤2之后形成的第二零件半成品，再基于安装的转接盘对所述第二零件半成品依次进行如下步骤：

所述压板压所述第二零件半成品的内侧固定后，车削粗加工出零件凸面外侧至留有余量；

所述压板压所述第二零件半成品的外侧固定后，车削粗加工出零件凸面内侧至留有余量，其中，所述零件凸面内侧保留有环形平面；

倒所述压板压所述第二零件半成品的内侧固定后，车削精加工所述零件凸面外侧至尺寸；

倒所述压板压所述第二零件半成品的外侧固定后，车削精加工所述零件凸面内侧至尺寸；

倒所述压板同时压所述第二零件半成品的外侧和所述第二零件半成品的内侧后，车削切除所述环形工艺夹头。

2.如权利要求1所述的环形薄壁结构件加工方法，其特征在于，在所述车削加工步骤中，车刀的倾角为8°～10°，所述车刀的主偏角小于90°。

3.如权利要求2所述的环形薄壁结构件加工方法，其特征在于，在所述车削加工步骤中，所述车刀为前角12°～17°、后角8°～10°的刀片，其中，所述刀片的刀尖为R0.2～R0.6的圆角。

4.如权利要求1所述的环形薄壁结构件加工方法，其特征在于，在所述步骤3中，车床的主轴转速为120r/min～150r/min。

5.如权利要求1所述的环形薄壁结构件加工方法，其特征在于，在所述步骤3中：每次粗加工时采用水基冷却液进行冷却，每次精加工时采用油基冷却液进行冷却。

6.如权利要求1所述的环形薄壁结构件加工方法，其特征在于，在所述步骤3中：

车削粗加工所述零件凸面外侧时为第一斜向走刀路线；

车削粗加工所述零件凸面内侧时为第二斜向走刀路线；

车削精加工所述零件凸面外侧时为第三斜向走刀路线；

车削精加工所述零件凸面内侧时为第四斜向走刀路线。