CN110181232A - 一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及加速器电磁铁加工制造技术领域，尤其涉及一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法，其通过：在长方体铝料上加工半圆筒骨架内壁、加工定位燕尾槽及顶尖孔、加工与之配对的半圆筒骨架内壁、燕尾槽及顶尖孔、将两个半圆筒骨架进行装配、装配后加工外壁面及加工弯曲斜螺旋线槽等步骤。采用新工艺制造出的弯曲斜螺旋线骨架外形尺寸及形状误差小、易实现，给电磁铁导线提供了精确的绕线路径，同时为整个磁体提供一定的支撑作用，保证了线圈整体的强度，避免了线圈弯曲和变形，提高了整个电磁铁的性能。

Description

一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法
技术领域
本发明主要涉及加速器电磁铁加工制造技术领域，尤其涉及一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法。
背景技术
电磁铁线圈骨架是固定磁体导线的元件，骨架表面有加工成型的导线槽，导线沿着导线槽绕制在骨架上，形成磁铁线圈，因此，骨架的加工质量直接影响线圈绕制质量，进而影响磁体的性能。现有的骨架加工方法难度大、成本高，加工精度无法保证，制约着磁体的加工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种易实现、精度高的弯曲斜螺旋线骨架的加工方法。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：根据骨架（1-1）的尺寸，选择两块长方体铝合金材料；对所述两块长方体铝合金材料进行粗加工，分别对应形成第一半圆筒骨架（2-1）的内壁面和第二半圆筒骨架（2-2）的内壁面，并在两块长方体铝合金材料上开设若干螺栓孔；S2：将第一半圆筒骨架（2-1）的内壁面和第二半圆筒骨架（2-2）的内壁面进行贴合，并用螺栓将两块长方体铝合金材料进行固定；S3：将固定后的两块长方体铝合金材料整体装夹到四轴数控机床上，先用直角立铣刀粗加工形成骨架（1-1）的外壁面，然后用球头刀对外壁面进行半精加工，最后用合金球头刀沿轴向往复对外壁面进行精加工；S4：利用四轴数控机床，驱动刀具以弯曲斜螺旋线曲线方程作为驱动轨迹在骨架（1-1）的外壁面上连续加工螺旋线槽；S5：用四轴数控机床和线切割设备对骨架（1-1）的两端面进行加工。
进一步的，步骤S1中，所述第一半圆筒骨架（2-1）和所述第二半圆筒骨架（2-2）的两侧端面上均开设有能够配对的燕尾槽。
进一步的，步骤S1中，两块长方体铝合金材料在开设内壁面侧的端面上均开设有顶尖半圆孔。
进一步的，步骤S3中，将固定后的两块长方体铝合金材料整体装夹到四轴数控机床之前，增加一个向由两个顶尖半圆孔构成的顶尖孔内进行石膏填充和固化的步骤。
进一步的，所述弯曲斜螺旋线曲线方程为：
Φ为中间变量。
本发明的有益效果：（1）本发明将弯曲斜螺旋线骨架的加工拆分成第一半圆筒骨架的加工和第二半圆筒骨架的加工两个部分，然后将第一半圆筒骨架和第二半圆筒骨架通过螺栓固定后装夹到四轴数控机床上进行加工，实现了弯曲斜螺旋线骨架加工的便利化，降低了加工成本；（2）第一半圆筒骨架和所述第二半圆筒骨架的两侧端面上均开设有能够配对的燕尾槽，通过燕尾槽的配合能够快速精确地找准第一半圆筒骨架的内壁面和第二半圆筒骨架的内壁面的贴合位置。（3）两块长方体铝合金材料在开设内壁面侧的端面上均开设有顶尖半圆孔，当两块长方体合金材料固定在一起后，通过向由两个顶尖半圆孔构成的顶尖孔内注入石膏，将由第一半圆筒骨架的内壁面和第二半圆筒骨架的内壁面围成的空腔进行填充，待石膏固化后可以有效防止在加工骨架外筒壁面时发生的应力变形，保障加工精度。
附图说明
图1为弯曲斜螺旋线骨架示意图。
图2为第一半圆筒骨架或第二半圆筒骨架的加工主视图。
图3为第一半圆筒骨架或第二半圆筒骨架的加工左视图。
图4为第一半圆筒骨架或第二半圆筒骨架的加工俯视图。
图5为骨架加工横截面示意图。
图6为图5的局部放大图。
图7为第一半圆筒骨架或第二半圆筒骨架的固定结构主视图。
图8为图7中A-A的剖视图。
图9为图7的俯视图。
图10为图9中B-B的剖视图。
图11为第一半圆筒骨架或第二半圆筒骨架固定后在四轴的数控机床上装夹示意图。
图12为弯曲斜螺旋线空间坐标系。
图中：1-1. 骨架；2-1. 第一半圆筒骨架；2-2. 第二半圆筒骨架；3.球头刀；4.螺栓孔；5.顶尖半圆孔；6.燕尾槽；7.三爪卡盘；8.顶尖；9、螺旋线槽。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的实施方式进行更详细的说明。
针对有特定弯曲半径的如图1所示的弯曲斜螺旋线骨架的设计，其骨架1-1的材料为铝合金，加工方法如下所示。
步骤一：根据骨架1-1的尺寸，选择两块适当的长方体铝合金材料；步骤二，如图2、图3和图4所示，利用数控机床的球头刀3在步骤1的两块长方体材料上加工特定尺寸要求的第一半圆筒骨架2-1的内壁面和第二半圆筒骨架2-2的内壁面，并在两块长方体铝合金材料上开设若干螺栓孔4，并且保证光洁度高于3.2；如图5所示，为了使得第一半圆筒骨架2-1的内壁面和第二半圆筒骨架2-2的内壁面紧密结合成如图1 所示的弯曲斜螺旋线骨架，如图5和图6所示，需要在第一半圆筒骨架2-1和所述第二半圆筒骨架2-2的两侧端面上均开设有能够配对的燕尾槽6；步骤三，按照图7、图8、图9和图10所示，调整第一半圆筒骨架2-1和所述第二半圆筒骨架2-2的结合位置，将第一半圆筒骨架2-1的内壁面和第二半圆筒骨架2-2的内壁面进行贴合，并用螺栓将第一半圆筒骨架2-1和所述第二半圆筒骨架2-2进行固定，为了防止在加工骨架外筒壁面时发生变形，通过向预先加工好由顶尖半圆孔组成的顶尖孔内进行石膏泥的填充，使得第一半圆筒骨架的内壁面和第二半圆筒骨架的内壁面围成的空腔内注满石膏泥，并充分固化；步骤四，如图11所示，在四轴的数控机床上调整三爪卡盘7和顶尖8，将固定后的第一半圆筒骨架2-1和第二半圆筒骨架2-2整体装夹在四轴的数控机床上，并用基准芯轴找正，使其跳动度小于0.03mm后固定，先用直角立铣刀粗加工出骨架1-1的外壁面，然后用球头刀进行半精加工，最后用R6 mm的合金球头刀、沿轴向往复进行外壁面的精加工，保证光洁度高于3.2；步骤五，按照图12建立弯曲斜螺旋线空间坐标系，其中弯曲斜螺旋线方程为：
Φ为中间变量。利用四轴数控机床，以该曲线方程驱动刀具在加工的骨架1-1外壁面上连续加工出螺旋线槽9；步骤六，用四轴定位的方式加工骨架1-1两端面，并且在中心位置留10 mm余量以保持支撑，然后在线切割上按数控加工的角度继续进行加工，最后在卧式加工中心将两端面精加工到尺寸；受到机床行程的限制，可将骨架1-1进行周期性叠片处理，使其可以分段加工。
骨架加工完成后会进行线圈的绕制、固化、装配以及磁体的组装，整机完成后进行测试以验证是否具备产品性能。

Claims (5)

1.一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据骨架（1-1）的尺寸，选择两块长方体铝合金材料；对所述两块长方体铝合金材料进行粗加工，分别对应形成第一半圆筒骨架（2-1）的内壁面和第二半圆筒骨架（2-2）的内壁面，并在两块长方体铝合金材料上开设若干螺栓孔；
S2：将第一半圆筒骨架（2-1）的内壁面和第二半圆筒骨架（2-2）的内壁面进行贴合，并用螺栓将两块长方体铝合金材料进行固定；
S3：将固定后的两块长方体铝合金材料整体装夹到四轴数控机床上，先用直角立铣刀粗加工形成骨架（1-1）的外壁面，然后用球头刀对外壁面进行半精加工，最后用合金球头刀沿轴向往复对外壁面进行精加工；
S4：利用四轴数控机床，驱动刀具以弯曲斜螺旋线曲线方程作为驱动轨迹在骨架（1-1）的外壁面上连续加工螺旋线槽；
S5：用四轴数控机床和线切割设备对骨架（1-1）的两端面进行加工。
2.根据权利要求1所述的一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一半圆筒骨架（2-1）和所述第二半圆筒骨架（2-2）的两侧端面上均开设有能够配对的燕尾槽。
3.根据权利要求1所述的一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法，其特征在于，步骤S1中，两块长方体铝合金材料在开设内壁面侧的端面上还开设有顶尖半圆孔。
4.根据权利要求3所述的一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法，其特征在于，步骤S3中，将固定后的两块长方体铝合金材料整体装夹到四轴数控机床之前，增加一个向由两个顶尖半圆孔构成的顶尖孔内进行石膏填充并对石膏进行固化的步骤。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种弯曲斜螺旋线骨架的加工方法，其特征在于，所述弯曲斜螺旋线曲线方程为：
Φ为中间变量。
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