CN106735319B - 一种精密车削蓄冷器细长活塞杆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精密车削蓄冷器细长活塞杆的方法，它由精车末尾段及螺纹段外圆并半精车中部的导向段和小活塞段；精车螺纹段的外螺纹；利用固定辅助支撑装置精车中部的小活塞段和导向段外圆；修磨导向段；精车大活塞段的端面及外圆五个步骤所组成。蓄冷器细长活塞杆除了大活塞段较为粗短外，其余杆件部分的平均外圆尺寸与其长度之比可达1:28‑1:35，其中导向段1‑3的外圆柱与轴的其他部分外圆柱的同轴度要求在0.008MM以内，一般的加工方法难以达到设计精度，因此成品率较低。本发明的优点在于：提高了加工精度及成品率；减少了加工的工序环节，提高了生产的效率；减少了残余应力造成的后续变形。

Description

一种精密车削蓄冷器细长活塞杆的方法
技术领域
本发明的方法属机械加工的金属切削领域，尤其指一种精密车削蓄冷器细长活塞杆的方法。
背景技术
蓄冷器细长活塞杆为航天用制冷机的关键零件，它的加工精度决定了制冷机质量效果及适用寿命。蓄冷器细长活塞杆为较难加工的细长轴，在车床上加工时极容易产生变形、振动等物理现象而无法对其进行精密加工，即使在外圆磨床上使用辅助支撑进行加工，也只能减轻变形、振动等物理现象，所加工的蓄冷器细长活塞杆各段外圆经常会因同轴度误差及圆柱度误差过大而报废，因此产品的合格率通常在30-50％，造成了极大的浪费。
发明内容
鉴于传统加工方法的种种缺陷，本发明之目的在于提供一种精密车削蓄冷器细长活塞杆的方法,它由步骤一：精车末尾段及螺纹段外圆并半精车中部的导向段和小活塞段；步骤二：精车螺纹段的外螺纹。步骤三：利用固定辅助支撑装置精车中部的导向段和小活塞段外圆；步骤四：修磨导向段；步骤五：精车大活塞段的端面及外圆这五个步骤所组成。
本发明的特征在于：
步骤一：精车末尾段1-5及外螺纹段1-4外圆并半精车中部的导向段1-3和小活塞段1-2，是以卡盘夹持蓄冷器细长活塞杆1上的大活塞段1-1，以活顶尖4顶入蓄冷器细长活塞杆1上末尾段1-5的顶针孔，先对末尾段外圆1-5、外螺纹段1-4外圆、及导向段1-3和小活塞段1-2的外圆进行半精车，并均留0.1-0.15MM的精加工余量。其所选切削深度为0.1-0.15MM，进给量为0.08-0.1MM/转，然后再精车末尾段外圆1-5及外螺纹段1-4外圆到所要求尺寸。精车切削深度为0.02-0.05MM，进给量为0.05-0.08MM/转。
步骤二：精车螺纹段的外螺纹,*是先以四爪卡盘夹持住专用弹性夹具2中的夹具基座2-1左端台阶外圆，将留有精加工余量的导向段1-3置入专用弹性夹具2的弹性套2-3内孔，弹性套2-3的内孔直径与导向段1-3的外圆直径相同。将弹性套2-3放入专用弹性夹具2中夹具基座2-1的锥孔，螺纹段的根部离开专用弹性夹具2上的螺帽2-2的端面2MM-3MM，然后拧紧螺帽，再以直径方向0.05-0.1MM的进给量车削外螺纹段1-4的螺纹。
步骤三：利用固定辅助支撑装置精车中部的小活塞段和外圆导向段，是以四爪卡盘夹持并校正蓄冷器细长活塞杆1上的大活塞段1-1近端面3MM-4MM，以安装有固定辅助支撑装置3的活顶尖4顶入蓄冷器细长活塞杆1上末尾段1-5的顶针孔。固定支撑装置3的悬臂3-3顶端有两个互成90°的且规格相同的辅助支撑螺钉3-1和3-2，辅助支撑螺钉3-1和3-2距离悬臂3-3端面的尺寸相同。调整固定支撑装置3的位置，使辅助支撑螺钉3-1和3-2距离蓄冷器细长活塞杆1末尾段1-5根部5MM-6MM；再旋转固定辅助支撑装置3的安装角度，使辅助支撑螺钉3-1与水平面平行并处于车刀的对面，另一个辅助支撑螺钉3-2与水平面垂直。在拧紧螺钉3-4后，旋转两个辅助支撑螺钉，使他们与蓄冷器细长活塞杆1上末尾段1-5外圆接触，并以百分表检测，使两个辅助支撑螺钉与末尾段1-5外圆接触后轴的变形量在0.01MM之内。再以切削深度为0.02-0.04MM，进给量为0.05-0.08MM/转的切削参数，精车小活塞段1-2外圆至所要求的尺寸，精车导向段1-3并使其外圆留0.01MM-0.015MM的研磨余量。
步骤四：修磨导向段,是利用铸铁研磨套管是对蓄冷器细长活塞杆1上导向段1-3的外圆进行研磨，铸铁研磨套管在研磨前的内径尺寸大于导向段1-3的外圆尺寸0.01MM-0.015MM，铸铁研磨套管外径尺寸是其内径尺寸的2-4倍，长度为3-5倍，所用的研磨砂材质为碳化硅或金刚石，研磨砂的规格为1500粒-2000粒。具体操作方法为：将蓄冷器细长活塞杆1上的大活塞段1-1夹持于车床卡盘上，开启车床，使车床主轴的转速在80-100转/分，然后在导向段1-3的外圆表面均匀涂上研磨砂，再将铸铁研磨套管套入导向段1-3做往复运动，在研磨完成后，大活塞段1-1的外圆尺寸留有0.002-0.005的余量。最后使用2000粒-3000粒的砂纸对研磨表面进行手工打磨抛光，使导向段1-3的外圆达到所要求的的尺寸精度及表面质量。
步骤五：精车大活塞段的端面及外圆,*是先以四爪卡盘夹持住专用弹性夹具2中的夹具基座2-1左端台阶外圆，将完成精加工的小活塞段1-2置入专用弹性夹具2的弹性套2-4内孔，弹性套2-4的内孔直径与小活塞段1-2的外圆直径相同。将弹性套2-4放入专用弹性夹具2中夹具基座2-1的锥孔，再以0.05-0.1MM的进给量精车大活塞段的端面及外圆到所要求的尺寸。
本发明的优点在于：提高了加工精度及成品率；减少了加工的工序环节，提高了生产的效率；减少了残余应力造成的后续变形。
附图说明
图1为蓄冷器细长活塞杆的示意图。
图2为步骤二：为精车螺纹段的外螺纹示意图。
图3为步骤三：为利用固定辅助支撑装置精车导向段和小活塞段外圆示意图。
图4为步骤五：精车大活塞段的端面及外圆示意图。
具有实施方式
一种精密车削蓄冷器细长活塞杆的方法,它由步骤一：精车末尾段及螺纹段外圆并半精车中部的导向段和小活塞段；步骤二：精车螺纹段的外螺纹。步骤三：利用固定辅助支撑装置精车中部的导向段和小活塞段外圆；步骤四：修磨导向段；步骤五：精车大活塞段的端面及外圆这五个步骤所组成。
步骤一：精车末尾段1-5及外螺纹段1-4外圆并半精车中部的导向段1-3和小活塞段1-2，是以卡盘夹持蓄冷器细长活塞杆1上的大活塞段1-1，以活顶尖4顶入蓄冷器细长活塞杆1上末尾段1-5的顶针孔，先对末尾段外圆1-5、外螺纹段1-4外圆、及导向段1-3和小活塞段1-2的外圆进行半精车，并均留0.1-0.15MM的精加工余量。其所选切削深度为0.1-0.15MM，进给量为0.08-0.1MM/转，然后再精车末尾段外圆1-5及外螺纹段1-4外圆到所要求尺寸。精车切削深度为0.02MM-0.05MM，进给量为0.05MM-0.08MM/转。
步骤二：精车螺纹段的外螺纹,*是先以四爪卡盘夹持住专用弹性夹具2中的夹具基座2-1左端台阶外圆，将留有精加工余量的导向段1-3置入专用弹性夹具2的弹性套2-3内孔，弹性套2-3的内孔直径与导向段1-3的外圆直径相同。将弹性套2-3放入专用弹性夹具2中夹具基座2-1的锥孔，螺纹段的根部离开专用弹性夹具2上的螺帽2-2端面2MM-3MM，然后拧紧螺帽，再以直径方向0.05MM-0.1MM的进给量车削外螺纹段1-4的螺纹。
步骤三：利用固定辅助支撑装置精车中部的小活塞段和外圆导向段，是以四爪卡盘夹持并校正蓄冷器细长活塞杆1上的大活塞段1-1近端面3MM-4MM，以安装有固定辅助支撑装置3的活顶尖4顶入蓄冷器细长活塞杆1上末尾段1-5的顶针孔。固定支撑装置3的悬臂3-3顶端有两个互成90°的且规格相同的辅助支撑螺钉3-1和3-2，辅助支撑螺钉3-1和3-2距离悬臂3-3端面的尺寸相同。调整固定支撑装置3的位置，使辅助支撑螺钉3-1和3-2距离蓄冷器细长活塞杆1末尾段1-5根部5MM-6MM；再旋转固定辅助支撑装置3的安装角度，使辅助支撑螺钉3-1与水平面平行并处于车刀的对面，另一个辅助支撑螺钉3-2与水平面垂直。在拧紧螺钉3-4后，旋转两个辅助支撑螺钉，使他们与蓄冷器细长活塞杆1上末尾段1-5外圆接触，并以百分表检测，使两个辅助支撑螺钉与末尾段1-5外圆接触后轴的变形量在0.01MM之内。再以切削深度为0.02-0.04MM，进给量为0.05-0.08MM/转的切削参数，精车小活塞段1-2外圆至所要求的尺寸，精车导向段1-3并使其外圆留0.01-0.015MM的研磨余量。
步骤四：修磨导向段,是利用铸铁研磨套管是对蓄冷器细长活塞杆1上导向段1-3的外圆进行研磨，铸铁研磨套管在研磨前的内径尺寸大于导向段1-3的外圆尺寸0.01MM-0.015MM，铸铁研磨套管外径尺寸是其内径尺寸的2-4倍，长度为3-5倍，所用的研磨砂材质为碳化硅或金刚石，研磨砂的规格为1500粒-2000粒。具体操作方法为：将蓄冷器细长活塞杆1上的大活塞段1-1夹持于车床卡盘上，开启车床，使车床主轴的转速在80-100转/分，然后在导向段1-3的外圆表面均匀涂上研磨砂，再将铸铁研磨套管套入导向段1-3做往复运动，在研磨完成后，大活塞段1-1的外圆尺寸留有0.002-0.005的余量。最后使用2000粒-3000粒的砂纸对研磨表面进行手工打磨抛光，使导向段1-3的外圆达到所要求的的尺寸精度及表面质量。
步骤五：精车大活塞段的端面及外圆,*是先以四爪卡盘夹持住专用弹性夹具2中的夹具基座2-1左端台阶外圆，将完成精加工的小活塞段1-2置入专用弹性夹具2的弹性套2-4内孔，弹性套2-4的内孔直径与小活塞段1-2的外圆直径相同。将弹性套2-4放入专用弹性夹具2中夹具基座2-1的锥孔，再以0.05-0.1MM的进给量精车大活塞段的端面及外圆到所要求的尺寸。

Claims (1)

1.一种精密车削蓄冷器细长活塞杆的方法，所要加工的蓄冷器细长活塞杆(1)为杆状结构件，它由大活塞段(1-1)、小活塞段(1-2)、导向段(1-3)、外螺纹段(1-4)及末尾段(1-5)所构成；其中的大活塞段(1-1)外径尺寸为16-20MM，长度尺寸为外径尺寸的1.4-1.6倍，小活塞段(1-2)外径尺寸比导向段(1-3)外径尺寸大1.2-1.5MM，其长度尺寸为导向段(1-3)外径尺寸的5-6倍，导向段(1-3)外径尺寸为4MM，或5MM及6MM，其长度尺寸为外径尺寸的12-15倍，外螺纹段(1-4)的螺纹外径与导向段(1-3)外径尺寸相同，长度为螺纹外径尺寸的5-6倍，末尾段(1-5)的外径小于导向段(1-3)外径尺寸0.8-1.2MM，其长度为导向段(1-3)外径尺寸6-8倍；在精密车削之前各段的外圆直径尺寸均留有为0.3-0.5MM的加工余量，其各段的长度尺寸均留有0.5-1.0MM的加工余量，并且在末尾段(1-5)的端面上有一顶针孔；其特征在于包括以下步骤：
步骤一：精车末尾段(1-5)及外螺纹段(1-4)外圆并半精车中部的导向段(1-3)和小活塞段(1-2)，是以卡盘夹持蓄冷器细长活塞杆(1)上的大活塞段(1-1)，以活顶尖(4)顶入蓄冷器细长活塞杆(1)上末尾段(1-5)的顶针孔，先对末尾段(1-5)、外螺纹段(1-4)外圆、及导向段(1-3)和小活塞段(1-2)的外圆进行半精车，并均留0.1-0.15MM的精加工余量；其所选切削深度为0.1-0.15MM，进给量为0.08-0.1MM/转，然后再精车末尾段(1-5)及外螺纹段(1-4)外圆到所要求尺寸；精车切削深度为0.02-0.05MM，进给量为0.05-0.08MM/转；
步骤二：精车螺纹段的外螺纹,是先以四爪卡盘夹持住专用弹性夹具(2)中的夹具基座(2-1)左端台阶外圆，将留有精加工余量的导向段(1-3)置入专用弹性夹具(2)的弹性套(2-3)内孔，弹性套(2-3)的内孔直径与导向段(1-3)的外圆直径相同；将弹性套(2-3)放入专用弹性夹具(2)中夹具基座(2-1)的锥孔，螺纹段的根部离开专用弹性夹具(2)上的螺帽(2-2)端面2MM-3MM，然后拧紧螺帽，再以直径方向0.05-0.1MM的进给量车削外螺纹段(1-4)的螺纹；
步骤三：利用固定辅助支撑装置精车中部的小活塞段和外圆导向段，是以四爪卡盘夹持并校正蓄冷器细长活塞杆(1)上的大活塞段(1-1)近端面3-4MM，以安装有固定辅助支撑装置(3)的活顶尖(4)顶入蓄冷器细长活塞杆(1)上末尾段(1-5)的顶针孔；固定支撑装置(3)的悬臂(3-3)顶端有两个互成90°的且规格相同的辅助支撑螺钉(3-1、3-2)，辅助支撑螺钉(3-1、 3-2)距离悬臂(3-3)端面的尺寸相同；调整固定支撑装置(3)的位置，使辅助支撑螺钉(3-1、 3-2)距离蓄冷器细长活塞杆(1)末尾段(1-5)根部5MM-6MM；再旋转固定辅助支撑装置(3)的安装角度，使辅助支撑螺钉(3-1)与水平面平行并处于车刀的对面，另一个辅助支撑螺钉(3-2)与水平面垂直；在拧紧螺钉(3-4)后，旋转两个辅助支撑螺钉，使他们与蓄冷器细长活塞杆(1)上末尾段(1-5)外圆接触，并以百分表检测，使两个辅助支撑螺钉与末尾段(1-5)外圆接触后轴的变形量在0.01MM之内；再以切削深度为0.02-0.04MM，进给量为0.05-0.08MM/转的切削参数，精车小活塞段(1-2)外圆至所要求的尺寸，精车导向段(1-3)并使其外圆留0.01-0.015MM的研磨余量；
步骤四：修磨导向段,是利用铸铁研磨套管是对蓄冷器细长活塞杆(1)上导向段(1-3)的外圆进行研磨，铸铁研磨套管在研磨前的内径尺寸大于导向段(1-3)的外圆尺寸0.01MM-0.015MM，铸铁研磨套管外径尺寸是其内径尺寸的2-4倍，长度为3-5倍，所用的研磨砂材质为碳化硅或金刚石，研磨砂的规格为1500粒-2000粒；具体操作方法为：将蓄冷器细长活塞杆(1)上的大活塞段(1-1)夹持于车床卡盘上，开启车床，使车床主轴的转速在80-100转/分，然后在导向段(1-3)的外圆表面均匀涂上研磨砂，再将铸铁研磨套管套入导向段(1-3)做往复运动，在研磨完成后，大活塞段(1-1)的外圆尺寸留有0.002-0.005mm的余量；最后使用2000粒-3000粒的砂纸对研磨表面进行手工打磨抛光，使导向段(1-3)的外圆达到所要求的尺寸精度及表面质量；
步骤五：精车大活塞段的端面及外圆，是先以四爪卡盘夹持住专用弹性夹具(2)中的夹具基座(2-1)左端台阶外圆，将完成精加工的小活塞段(1-2)置入专用弹性夹具(2)的弹性套(2-4)内孔，弹性套(2-4)的内孔直径与小活塞段(1-2)的外圆直径相同；将弹性套(2-4)放入专用弹性夹具(2)中夹具基座(2-1)的锥孔，再以0.05-0.1MM的进给量精车大活塞段的端面及外圆到所要求的尺寸。
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