CN110421368A - 一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装及方法,属于大型薄壁圆锥铝合金锻件加工领域。本发明使用的一种大型薄壁圆锥铝合金锻件的夹具使用撑板固定薄壁圆锥铝合金锻件外壁,控制加工过程中产生的加工变形,保证最终产品壁厚的一致性,提高加工效率,保证加工质量。通过替换撑板和垫块类型,解决了不同尺寸大小的薄壁圆锥铝合金锻件加工夹具不通用的问题,降低了加工成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装及方法,属于大型薄壁圆锥铝合金锻件加工领域,具体涉及一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法,大型是指圆锥铝合金件的内径为1500-4000mm,薄壁是指厚径比为0.01-0.001。
背景技术
常见的大型薄壁铝合金件其壁厚仅为直径的0.5%~0.3%,自身刚度较差,在整体车削过程中容易受切削力的作用发生振动,同时切削应力的释放导致零件发生变形,每刀切削深度不一致。在该双重作用的影响下,零件整体圆度变差,壁厚尺寸难以控制,不利于零件最终尺寸的保证。
目前加工该类型零件时为了保证零件不发生变形,立式车削中心常采用低的切削速度、低切削深度和小进给加工,严重影响加工效率,在加工过程中,零件变形无法控制,最终产品壁厚大小不一。国内外均无通用的装夹工具,需根据零件专门设计工装夹具。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术存在的不足,提出一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装及方法。
本发明的技术解决方案是:
一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,该工装包括撑板、压板、锁紧螺栓、外撑端框、端框立柱、垫块、底座、固定支架和固定螺栓;
所述的撑板为平板;
所述的垫块的上表面带有圆弧形台阶;
撑板贴合在待加工锻件的外表面;
撑板通过外撑端框进行周向定位,即外撑端框安装在撑板的外表面;
外撑端框通过端框立柱固定安装在底座上,即外撑端框通过压板固定安装在端框立柱的顶端,端框立柱的底端通过固定支架和固定螺栓固定安装在底座上;
锁紧螺栓穿过外撑端框后给撑板施加径向力,使得撑板贴紧待加工锻件的外表面;
垫块固定安装在底座上,待加工锻件的底端(小端)位于垫块上表面的圆弧形台阶内,使得垫块能够对待加工锻件施加径向定位。
底座与固定支架采用固定螺栓连接固定,固定支架之间插入端框立柱,并用固定螺栓限位;底座上放置垫块,并根据薄壁圆锥铝合金锻件小端尺寸车削相应圆弧台阶,并将加工工件放置垫块上。
撑板的数量根据待加工锻件的大端外径确定,每400mm弧长需要安装一块撑板;
底座为圆形锻环件。
一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法,该方法的步骤包括:
(1)将使用工装进行固定的待加工锻件放置于车床的工作台面上,且校正待加工锻件的外侧圆锥面的中心轴与车床回转中心轴重合;
(2)使用车床对待加工锻件的内表面按照尺寸要求进行车车削加工,且在车削加工过程中使用超声测厚仪测量壁厚,在车床的机床刀柄处安装激光测距仪测量待加工锻件已加工的内表面的圆度,以使得最终产品最薄处的厚度符合图纸要求;
若当前测量的壁厚小于当前工序的理论厚度,则减小锁紧螺栓的预紧力;
若待加工锻件已加工的内表面的圆度相差0.2mm以上,则减少切削深度。
所述的步骤(2)中,车削加工内侧壁时车床台面转速为10-20r/min,切削深度0.1mm~2mm,进给速率2-6mm/min,干式切削。
有益效果
本发明使用的一种大型薄壁圆锥铝合金锻件的夹具使用撑板固定薄壁圆锥铝合金锻件外壁,控制加工过程中产生的加工变形,保证最终产品壁厚的一致性,提高加工效率,保证加工质量。通过替换撑板和垫块类型,解决了不同尺寸大小的薄壁圆锥铝合金锻件加工夹具不通用的问题,降低了加工成本。
附图说明
图1为待加工锻件的结构示意图;
图2为本发明的工装结构示意图;
图3为本发明的底座连接示意图;
图4为本发明撑板和工件贴合示意图;
图中:1为撑板,2为大型薄壁圆锥铝合金锻件,3为压板,4为锁紧螺栓,5为外撑端框,6为端框立柱,7为垫块,8为底座,9为固定支架,10为固定螺栓。
具体实施方式
一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,该工装包括撑板1、压板3、锁紧螺栓4、外撑端框5、端框立柱6、垫块7、底座8、固定支架9和固定螺栓10;
所述的撑板1为平板;
所述的垫块7的上表面带有圆弧形台阶;
撑板1贴合在待加工锻件的外表面;
撑板1通过外撑端框5进行周向定位,即外撑端框5安装在撑板1的外表面;
外撑端框5通过端框立柱6固定安装在底座8上,即外撑端框5通过压板3固定安装在端框立柱6的顶端,端框立柱6的底端通过固定支架9和固定螺栓10固定安装在底座8上;
锁紧螺栓4穿过外撑端框5后给撑板1施加径向力,使得撑板1贴紧待加工锻件的外表面;
垫块7固定安装在底座8上,待加工锻件的底端(小端)位于垫块7上表面的圆弧形台阶内,使得垫块7能够对待加工锻件施加径向定位。
底座8与固定支架9采用固定螺栓10连接固定,固定支架9之间插入端框立柱6,并用固定螺栓10限位;底座8上放置垫块7,并根据薄壁圆锥铝合金锻件2小端尺寸车削相应圆弧台阶,并将加工工件放置垫块7上。
撑板1的数量根据待加工锻件的大端外径确定,每400弧长需要安装一块撑板1;
底座8为圆形锻环件。
一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法,该方法的步骤包括:
(1)将使用工装进行固定的待加工锻件放置于车床的工作台面上,且校正待加工锻件的外侧圆锥面的中心轴与车床回转中心轴重合;
(2)使用车床对待加工锻件的内表面按照尺寸要求进行车车削加工,且在车削加工过程中使用超声测厚仪测量壁厚,在车床的机床刀柄处安装激光测距仪测量待加工锻件已加工的内表面的圆度,以使得最终产品最薄处的厚度符合图纸要求;
若当前测量的壁厚小于当前工序的理论厚度,则减小锁紧螺栓4的预紧力;
若待加工锻件已加工的内表面的圆度相差0.2mm以上,则减少切削深度。
所述的步骤(2)中,车削加工内侧壁时车床台面转速为10-20r/min,切削深度0.1mm~2mm,进给速率2-6mm/min,干式切削。
实施例
本发明实施例所述撑板1与薄壁圆锥铝合金锻件2外侧表面紧密贴合;撑板1由一整块相同材料的板加工而成,内侧轮廓根据零件外侧壁轮廓加工而成,外侧壁预钻固定孔,用于螺栓支撑。
本发明提供了一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法。采用新的加工方式,满足不同尺寸大小的薄壁铝合金锻件,控制加工过程中零件变形,保证最终加工壁厚一致性。
为了达到上述发明目的,本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法包括:
步骤一、按零件小端尺寸在垫块表面车削基准底面和限位台阶圆弧面;
步骤二、大型薄壁圆锥铝合金锻件放置于已车削端面,校正外侧圆锥面,并使用压板固定至底座上;
步骤三、安装固定支架及端框立柱,并将带锁紧螺栓的外撑端框放置端框立柱上;
步骤四、定制柔性撑板,将柔性撑板内侧壁紧密贴合薄壁圆锥铝合金锻件外侧壁,并用外撑端框上的锁紧螺栓预紧;
步骤五、车削零件内表面并用超声测厚仪测量壁厚,在机床刀柄处安装激光测距仪并测量整体圆度。若壁厚小于理论厚度,减小壁厚较小区域的锁紧螺栓预紧力,保证整体壁厚一致性,若整体圆度相差0.2mm以上,则减少切削深度;
步骤六、重复步骤五,车削零件壁厚至图纸要求。
进一步,撑板的内表面紧密贴合薄壁圆锥铝合金锻件的外表面,撑板数量根据薄壁圆锥铝合金锻件确定;
进一步,撑板内侧壁轮廓与薄壁圆锥铝合金锻件外侧壁轮廓紧密贴合,由一整块相同材料的板加工而成,撑板外侧壁预钻固定孔,用于螺栓支撑;
进一步,所述车削加工内侧壁时转速为12r/min,切削深度0.1mm~2mm,进给速率3mm/min,干式切削。
进一步,夹具由底座、垫块、固定支架、端框立柱、外撑端框和撑板组成;
进一步,底座为圆形锻环件,垫块上表面存在圆弧台阶,圆弧尺寸根据不同的薄壁圆锥铝合金锻件小端外侧壁直径加工而成,并使用螺栓固定在底座上。
本发明涉及一种内径为1500mm~4000mm,厚径比在0.01~0.001的大型薄壁圆锥铝合金锻件车削加工方法包括:步骤一、按零件小端尺寸在垫块表面车削基准底面和限位台阶圆弧面;步骤二、大型薄壁圆锥铝合金锻件放置于已车削端面,校正外侧圆锥面,并使用压板固定至底座上;步骤三、安装固定支架及端框立柱,并将带锁紧螺栓的外撑端框放置端框立柱上;步骤四、定制柔性撑板,将柔性撑板内侧壁紧密贴合薄壁圆锥铝合金锻件外侧壁,并用外撑端框上的锁紧螺栓预紧;步骤五、车削零件内表面并用超声测厚仪测量壁厚,在机床刀柄处安装激光测距仪并测量整体圆度。若壁厚小于理论厚度,减小壁厚较小区域的锁紧螺栓预紧力,保证整体壁厚一致性,若整体圆度相差0.2mm以上,则减少切削深度;步骤六、重复步骤五车削零件壁厚至图纸要求。
垫块上表面存在圆弧台阶,圆弧尺寸根据不同的薄壁圆锥铝合金锻件小端外侧壁直径加工而成,并使用螺栓固定在底座上;撑板的内表面紧密贴合薄壁圆锥铝合金锻件的外表面,撑板数量根据薄壁圆锥铝合金锻件确定;
柔性撑板内侧壁轮廓与薄壁圆锥铝合金锻件外侧壁轮廓紧密贴合,由一整块相同材料的板加工而成,撑板外侧壁预钻固定孔,用于螺栓支撑;
所述车削加工内侧壁时转速为12r/min,切削深度0.1mm~2mm,进给速率3mm/min,干式切削;
夹具由底座、垫块、固定支架、端框立柱、外撑端框和撑板组成;
底座为圆形锻环件。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示,一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法包括以下步骤。
步骤一、将底座固定至机床台面,将垫块安装至底座,并按零件小端外径尺寸在垫块表面车削基准底面和限位台阶圆弧面,台阶高度为5mm,保证台阶圆弧与车床回转中心重合。
本发明实施例所述夹具,包括撑板1,压板3,锁紧螺栓4,外撑端框5,端框立柱6,垫块7,底座8,固定支架9,固定螺栓10;底座8与固定支架9采用螺栓连接固定,固定支架之间插入端框立柱,并用固定螺栓10限位;底座8上放置垫块7,并根据薄壁圆锥铝合金锻件2小端尺寸车削相应圆弧台阶,并将加工工件放置垫块7上。
步骤二、大型薄壁圆锥铝合金锻件2放置于已车削端面,校正外侧圆锥面与车床回转中心重合,并使用压板搭压方孔位置,并固定至底座上;
步骤三、安装固定支架9及端框立柱6,并将带锁紧螺栓4的外撑端框5放置端框立柱6上;
参考图3,本发明实施例所述外撑端框5放置于端框立柱6上,并用压板3固定。
步骤四、撑板1内侧壁紧密贴合薄壁圆锥铝合金锻件2外侧壁,并用外撑端框5上的锁紧螺栓4按一定力矩预紧;
步骤五、车削零件内表面并用超声测厚仪测量壁厚,在机床刀柄处安装激光测距仪并测量整体圆度。若壁厚小于理论厚度,减小壁厚较小区域的锁紧螺栓预紧力,保证整体壁厚一致性,若整体圆度相差0.2mm以上,则减少切削深度;
本发明实施例所述撑板1与薄壁圆锥铝合金锻件2外侧表面紧密贴合;撑板1由一整块相同材料的板加工而成,内侧轮廓根据零件外侧壁轮廓加工而成,外侧壁预钻固定孔,用于螺栓支撑。
步骤六、重复步骤五,车削零件壁厚至图纸要求,使用测厚仪测量壁厚均符合图纸尺寸要求。
本发明实施例所述车削加工内侧壁时转速为12r/min,切削深度0.1mm~2mm,进给速率3mm/min,干式切削。
本发明的优点包括使用的撑板固定薄壁圆锥铝合金锻件外壁,控制加工过程中产生的加工变形,保证最终产品壁厚的一致性,提高加工效率,保证加工质量。通过替换撑板和垫块类型,解决了不同尺寸大小的薄壁圆锥铝合金锻件加工夹具不通用的问题,降低了加工成本。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本发明,任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,其特征在于:该工装包括撑板、锁紧螺栓、外撑端框、端框立柱、垫块、底座;
所述的撑板为平板;
所述的垫块的上表面带有圆弧形台阶;
撑板贴合在待加工锻件的外表面;
撑板通过外撑端框进行周向定位;
外撑端框通过端框立柱固定安装在底座上;
锁紧螺栓穿过外撑端框后给撑板施加径向力,使得撑板贴紧待加工锻件的外表面;
垫块固定安装在底座上,待加工锻件的小端位于垫块上表面的圆弧形台阶内,使得垫块能够对待加工锻件施加径向定位。
2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,其特征在于:外撑端框安装在撑板的外表面。
3.根据权利要求1所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,其特征在于:外撑端框通过压板固定安装在端框立柱的顶端。
4.根据权利要求1所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,其特征在于:端框立柱的底端通过固定支架和固定螺栓固定安装在底座上。
5.根据权利要求1所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,其特征在于:撑板的数量根据待加工锻件的大端外径确定,每400mm弧长需要安装一块撑板。
6.根据权利要求1所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工工装,其特征在于:底座为圆形锻环件。
7.一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法,其特征在于该方法的步骤包括:
(1)将使用工装进行固定的待加工锻件放置于车床的工作台面上,且校正待加工锻件的外侧圆锥面的中心轴与车床回转中心轴重合;
(2)使用车床对待加工锻件的内表面按照尺寸要求进行车车削加工,得到产品。
8.根据权利要求7所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,在车削加工过程中使用超声测厚仪测量壁厚,在车床的机床刀柄处安装激光测距仪测量待加工锻件已加工的内表面的圆度,以使得最终产品最薄处的厚度符合图纸要求。
9.根据权利要求8所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法,其特征在于:若当前测量的壁厚小于当前工序的理论厚度,则减小锁紧螺栓的预紧力;
若待加工锻件已加工的内表面的圆度相差0.2mm以上,则减少切削深度。
10.根据权利要求9所述的一种大型薄壁圆锥铝合金件的车削加工方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,车削加工内侧壁时车床台面转速为10-20r/min,切削深度0.1mm~2mm,进给速率2-6mm/min,干式切削。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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