CN107932215B - 一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法 - Google Patents

一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法 Download PDF

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Abstract

一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法,其特征在于,其用于对加工完内孔的薄壁细长轴类零件的顶尖孔进行修磨,所述零件包括第一端面和第二端面和内孔,所述零件在靠近所述第一端面和所述第二端面的位置均设置有基准外圆面,所述方法包括如下步骤:步骤A,确定修正值和修正方向,步骤B,修磨所述第一端面的顶尖孔。步骤C,按照步骤A和步骤B的方法对所述第二端面的顶尖孔进行修磨。本发明所提供的薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法,高效、精确,一次加工就能使顶尖孔达到工艺要求,减少了工人的劳动强度,提高了生产效率,本发明还提供了上述方法使用的夹具。

Description

一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域,特别涉及一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法及其使用的夹具。
背景技术
薄壁细长轴类零件是航空发动机的核心转动部件,其壁厚通常为1-3.5mm,图1为一种薄壁细长轴类零件的结构示意图,参见图1所示,该薄壁细长轴类零件1包括第一端面11和第二端面12和内孔2,对所述零件1的壁厚差要求高,也就是说,所述零件1的外圆中轴线100和内孔轴线200需要重合。
图2为图1的零件的内孔加工后的结构原理示意图,参见图2所示,所述内孔2通常采用深孔钻镗工艺加工,由于所述零件1细长,因此在所述内孔2加工成型后,所述内孔轴线200与所述外圆中轴线100往往不同轴,存在一个偏转角,在后继加工过程中,只有修正了所述内孔轴线200与所述外圆中轴线100的同轴度后才能有效保证所述零件1的壁厚差要求。通常按以下步骤进行修正:
首先,修磨顶尖孔,使所述零件1的所述第一端面11和所述第二端面12的顶尖孔的公共轴线与所述内孔轴线200同轴。加工过程为,首先将所述零件1竖直放在中心孔磨床的顶尖上,也就是使中心孔磨床的顶尖从所述第二端面12顶入所述内孔2,所述第一端面11朝上,并用V型块支撑住所述第一端面11外圆。然后以所述第一端面11的所述内孔2为基准,修磨出所述第一端面11的顶尖孔。重复上述方法,修磨所述第二端面12的顶尖孔。
然后,顶住修磨后的顶尖孔磨削所述零件1的外圆,使内外圆同轴,也就是使所述内孔轴线200与所述外圆中轴线100同轴。
上述步骤中修磨顶尖孔最为重要,现有的上述加工方法需要操作者基于个人经验将零件基准内孔轴线调整到与基准外圆轴线重合,打表找(内)外圆对应的跳动值进行顶尖孔的加工。由于缺乏必要的工具和精确的方法,很难将基准内孔的轴线调整到理想位置,因而修磨后的顶尖孔质量不稳定,往往需要多次返工才能符合工艺要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法及其使用的夹具,以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题,本发明提出了一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法,其用于对加工完内孔的薄壁细长轴类零件的顶尖孔进行修磨,所述零件包括第一端面和第二端面和内孔,所述零件在靠近所述第一端面和所述第二端面的位置均设置有基准外圆面,所述方法包括如下步骤:
步骤A,确定修正值和修正方向,在所述第一端面上以基准外圆面建立平面坐标系,所述基准外圆面的圆心为坐标原点。在所述基准外圆面的圆周上标记不少于八个均布点,这些均布点中任意对称的两点之间连成直线,所有连成的直线与所述内孔的圆周会相交形成多个交点。计量所述内孔的圆周上所有点的相对于所述基准外圆面的圆心的距离数值,同一直线上的两点数值相减并取绝对值,得出的所有绝对值中最大的绝对值即为修正值,修正值对应的所述内孔的两点所在的直线中起点指向终点的方向为修正方向,且这两点中所处壁厚值较大的点为起点。
步骤B,提供一个夹具,所述夹具包括一个圆柱状结构的外环,所述外环的壁厚为所述零件壁厚的3-5倍,所述外环的两侧,在离端面距离为5-10mm的圆周均匀设置有不少于四个螺钉孔,对应每个所述螺钉孔设置有可拆卸的螺钉,在中心孔磨床上装夹所述零件,使所述第一端面朝上,将所述夹具固定在所述第一端面一侧的所述基准外圆面上,并将任意一个所述螺钉孔的螺钉对应在步骤A确定的修正方向上,调整螺钉,找正所述第一端面一侧的所述基准外圆面以及所述外环的外圆,然后调整所述修正方向上的螺钉,使所述基准外圆面的跳动值等于步骤A确定的修正值,且在修正方向上并靠近终点的所述基准外圆面上的点为跳动低点,然后修磨所述第一端面的顶尖孔。
步骤C,在步骤B完成所述第一端面的顶尖孔修磨后,按照步骤A和步骤B的方法对所述第二端面的顶尖孔进行修磨,至此完成所述零件的顶尖孔修磨。
优选地,在步骤B中,在调整螺钉的过程中,可调整使得在修正方向两侧对称的点的跳动值相等。
优选地,在步骤B中,所述夹具进一步包括一个设置在所述外环内的内环,所述内环也为圆柱状结构,侧壁设置有与轴线平行的缺口。
优选地,所述内环和所述外环的同轴度不大于0.05,所述缺口的宽度设置为4mm。
本发明还提供了用于上述方法的夹具,其包括一个圆柱状结构的外环,所述外环的两侧,在离端面距离为5-10mm的圆周均匀设置有不少于四个螺钉孔,对应每个所述螺钉孔设置有可拆卸的螺钉。
优选地,所述夹具进一步包括一个设置在所述外环内的内环,所述内环也为圆柱状结构,侧壁设置有与轴线平行的缺口。
优选地,所述内环和所述外环的同轴度不大于0.05,所述缺口的宽度设置为4mm。
本发明所提供的薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法,高效、精确,一次加工就能使顶尖孔达到工艺要求,减少了工人的劳动强度,提高了生产效率,且为零件壁厚差的控制提供了较好的技术基础。本发明还提供了用于上述方法的夹具,,其结构简单、使用方便,可在零件上快速安装及拆卸,且通过对所述工装的螺钉调节后,能将基准孔轴线调整到准确的位置,调试简单,加工及安装效率高。
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为一种薄壁细长轴类零件的结构示意图;
图2为图1的零件的内孔加工后的结构原理示意图;
图3为图2的俯视结构示意图;
图4为根据本发明的一个具体实施例的一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法所使用的夹具的剖视结构原理示意图;
图5为图4的外环的轴向剖视结构示意图;
图6为图4的外环的径向剖视结构示意图;
图7为图4的内环的轴向剖视结构示意图;
图8为图7的内环的俯视结构示意图。
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。
图1为一种薄壁细长轴类零件的结构示意图;图2为图1的零件的内孔加工后的结构原理示意图;图3为图2的俯视结构示意图;图4为根据本发明的一个具体实施例的一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法所使用的夹具的剖视结构原理示意图;图5为图4的外环的轴向剖视结构示意图;图6为图4的外环的径向剖视结构示意图;图7为图4的内环的轴向剖视结构示意图;图8为图7的内环的俯视结构示意图。本发明提供了一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法,其用于对加工完内孔2的薄壁细长轴类零件1的顶尖孔进行修磨,所述零件1包括第一端面11和第二端面12和内孔2,所述零件1在靠近所述第一端面11和所述第二端面12的位置均设置有基准外圆面3,所述方法包括如下步骤:
步骤A,确定修正值和修正方向,在所述第一端面11上以基准外圆面3建立平面坐标系x-y,所述基准外圆面3的圆心为坐标原点。在所述基准外圆面3的圆周上标记不少于八个均布点,这些均布点中任意对称的两点之间连成直线,所有连成的直线与所述内孔2的圆周会相交形成多个交点。计量所述内孔2的圆周上所有点的相对于所述基准外圆面3的圆心的距离数值,同一直线上的两点数值相减并取绝对值,得出的所有绝对值中最大的绝对值即为修正值,修正值对应的所述内孔2的两点所在的直线中起点指向终点的方向为修正方向Z1,且这两点中所处壁厚值较大的点为起点。
具体来说,参见图3所示,可在所述第一端面11上以基准外圆面3建立平面坐标系x-y,所述基准外圆面3的圆心为坐标原点。在所述基准外圆面3的圆周上标记八个均布点,可逆时针以字母a至h标注,这八个均布点中任意对称的两点(以所述基准外圆面3的圆心为对称中心)之间连成直线,所有连成的直线与所述内孔2的圆周会相交形成八个点。计量所述内孔2的圆周上所有点的相对于所述基准外圆面3的圆心的距离数值,同一直线上的两点数值相减并取绝对值,得出的所有绝对值中最大的绝对值即为修正值,图3中点f、点b连成直线与所述内孔2相交形成的两个点相减绝对值最大,该绝对值即为本实施例中的修正值,修正值对应的所述内孔2的两点所在的直线中起点指向终点的方向为修正方向Z1,且这两点中所处壁厚值较大的点为起点。也就是说图3中fb连线与所述内孔2相交的靠近f的点为起点,靠近b的点为终点,f-b所指的方向即为修正方向Z1。
步骤B,提供一个夹具,所述夹具包括一个圆柱状结构的外环4,所述外环4的壁厚t1为所述零件1壁厚的3-5倍,所述外环4的两侧,在离端面距离L1为5-10mm的圆周均匀设置有不少于四个螺钉孔41,对应每个所述螺钉孔41设置有可拆卸的螺钉42,在中心孔磨床上装夹所述零件1,使所述第一端面11朝上,将所述夹具固定在所述第一端面11一侧的所述基准外圆面3上,并将任意一个所述螺钉孔41的螺钉42对应在步骤A确定的修正方向Z1上,调整所述螺钉42,找正所述第一端面11一侧的所述基准外圆面3以及所述外环4的外圆,然后调整所述修正方向Z1上的螺钉42,使所述基准外圆面3的跳动值等于步骤A确定的修正值,且在修正方向Z1上并靠近终点的所述基准外圆面3上的点为跳动低点,然后修磨所述第一端面11的顶尖孔。
由于所述零件1为薄壁零件,参见背景技术所述,其壁厚通常为1-3.5mm,因此通过调整所述螺钉42,可压迫所述基准外圆面3产生变形,从而可使得在所述第一端面11一侧的调整后的所述基准外圆面3的轴线接近所述内孔2的轴线甚至与所述内孔2的轴线重合。这时通过修磨向内突出的壁厚余量后获得的顶尖孔的轴线即可接近或者与所述内孔2在所述第一端面11一侧的轴线重合。
参见图5、6所示,所述外环4的壁厚t1为所述零件1壁厚的3-5倍,这样可保障调整螺钉42的过程中,所述外环4不会发生变形。
为了在调整螺钉42的过程中使得所述基准外圆面3的变形更加均衡,所述夹具还可进一步包括一个设置在所述外环4内的内环5,参见图7、8所示,所述内环5也为圆柱状结构,侧壁设置有与轴线平行的缺口51。当所述外环4的螺钉42向内施压时,所述缺口51可保障所述内环5的侧壁整体发生位移,从而均衡的压迫所述基准外圆面3。
所述内环5与所述外环4可通过间隙配合,所述内环5和所述外环4的同轴度可保障不大于0.05,所述缺口51的宽度L2可设置为4mm。
为了尽可能使调整后的所述基准外圆面3的轴线与所述内孔2的轴线重合,在调整螺钉42的过程中,可调整使得在修正方向两侧对称的点的跳动值相等,例如图3中的d点和h点、c点和a点。
所述外环4上均布的所述螺钉孔41越多,也就意味着调整能够越精确,例如,外环4的两侧可分别均匀设置八个螺钉孔41。当然,从优化工序和保障质量的角度综合考虑,且通过实践验证,如图5所示,均布的四个螺钉孔41已能满足要求。
步骤C,在步骤B完成所述第一端面11的顶尖孔修磨后,按照步骤A和步骤B的方法对所述第二端面12的顶尖孔进行修磨,至此完成所述零件1的顶尖孔修磨。
本发明还提供了用于上述方法的夹具,其包括一个圆柱状结构的外环4,所述外环4的壁厚t1为所述零件1壁厚的3-5倍,所述外环4的两侧,在离端面距离,L1为5-10mm的圆周均匀设置有不少于四个螺钉孔41,对应每个所述螺钉孔41设置有可拆卸的螺钉42。
为了在调整螺钉42的过程中使得所述基准外圆面3的变形更加均衡,所述夹具还可进一步包括一个设置在所述外环4内的内环5,所述内环5也为圆柱状结构,侧壁设置有与轴线平行的缺口51。
所述内环5与所述外环4可通过间隙配合,所述内环5和所述外环4的同轴度可保障不大于0.05,所述缺口51的宽度L2可设置为4mm。
本发明所提供的薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法,高效、精确,一次加工就能使顶尖孔达到工艺要求,减少了工人的劳动强度,提高了生产效率,且为零件壁厚差的控制提供了较好的技术基础。本发明还提供了用于上述方法的夹具,,其结构简单、使用方便,可在零件上快速安装及拆卸,且通过对所述工装的螺钉调节后,能将基准孔轴线调整到准确的位置,调试简单,加工及安装效率高。
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 (4)

1.一种薄壁细长轴类零件顶尖孔的加工方法,其特征在于,其用于对加工完内孔的薄壁细长轴类零件的顶尖孔进行修磨,所述零件包括第一端面和第二端面和内孔,所述零件在靠近所述第一端面和所述第二端面的位置均设置有基准外圆面,所述方法包括如下步骤:
步骤A,确定修正值和修正方向,在所述第一端面上以基准外圆面建立平面坐标系,所述基准外圆面的圆心为坐标原点,在所述基准外圆面的圆周上标记不少于八个均布点,这些均布点中任意对称的两点之间连成直线,所有连成的直线与所述内孔的圆周会相交形成多个交点,计量所述内孔的圆周上所有点的相对于所述基准外圆面的圆心的距离数值,同一直线上的两点数值相减并取绝对值,得出的所有绝对值中最大的绝对值即为修正值,修正值对应的所述内孔的两点所在的直线中起点指向终点的方向为修正方向,且这两点中所处壁厚值较大的点为起点,
步骤B,提供一个夹具,所述夹具包括一个圆柱状结构的外环,所述外环的壁厚为所述零件壁厚的3-5倍,所述外环的两侧,在离端面距离为5-10mm的圆周均匀设置有不少于四个螺钉孔,对应每个所述螺钉孔设置有可拆卸的螺钉,在中心孔磨床上装夹所述零件,使所述第一端面朝上,将所述夹具固定在所述第一端面一侧的所述基准外圆面上,并将任意一个所述螺钉孔的螺钉对应在步骤A确定的修正方向上,调整螺钉,找正所述第一端面一侧的所述基准外圆面以及所述外环的外圆,然后调整所述修正方向上的螺钉,使所述基准外圆面的跳动值等于步骤A确定的修正值,且在修正方向上并靠近终点的所述基准外圆面上的点为跳动低点,然后修磨所述第一端面的顶尖孔,
步骤C,在步骤B完成所述第一端面的顶尖孔修磨后,按照步骤A和步骤B的方法对所述第二端面的顶尖孔进行修磨,至此完成所述零件的顶尖孔修磨。
2.一种如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤B中,在调整螺钉的过程中,可调整使得在修正方向两侧对称的点的跳动值相等。
3.一种如权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤B中,所述夹具进一步包括一个设置在所述外环内的内环,所述内环也为圆柱状结构,侧壁设置有与轴线平行的缺口。
4.一种如权利要求3所述的方法,其特征在于,所述内环和所述外环的同轴度不大于0.05,所述缺口的宽度设置为4mm。
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