CN110757105A - 一种薄壁套筒类零件的加工方法 - Google Patents

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张玉环
周晓卫
王旭科
秦会群
穆谦
辛飞
吴春利
魏正军
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Abstract

本发明公开了一种薄壁套筒类零件的加工方法，先粗车外圆和钻镗内孔，粗车外圆和粗镗内孔至预留加工余量后，半精车薄壁套筒类零件的外圆，得到薄壁套筒类零件的半成品并从棒料上切下；将半成品装在数控车床上对其内圆和外圆进行精密车加工至设定加工余量，进行半切断，并对切断端零件外圆加工倒角后，半切断时保留设定厚度，再次对外圆进行精密车加工至设计尺寸；将加工完成的薄壁套筒类零件从半成品上彻底切断；本发明的工艺方法简单可行，不增加工序，使零件加工过程中变形大大减小，能保证外圆尺寸公差符合工艺设计的技术要求，产品合格率显著提高，采用一种切削方式便可完成，生产周期短，无需配置造价高的辅助夹具。

Description

一种薄壁套筒类零件的加工方法
技术领域
本发明属于零件机械加工领域，具体涉及一种薄壁套筒类零件的加工方法。
背景技术
现有一种套筒类零件，如图1所示，安装于某低压油滤管组件上，其外圆形状精度对于该组件通过压力为1.9MPa煤油的密封性能试验中组件密封性起关键作用。
针对具有特殊性能要求的管组件上的套筒类零件，其壁厚为1.6～1.9mm，外圆公差0.015～0.025mm，直径为Φ40～Φ60mm，原工艺加工方案是：第一步骤：在普通车床上对棒料毛料先进行粗钻孔加工及切断加工，如图2所示；第二步骤：在精密数控车床上对粗加工后的零件再进行精密车加工，车外圆、车槽、镗内孔，待将设计图纸上所有尺寸全部保证后切断，最终完成零件加工。但按上述工艺方法加工的零件总是出现零件外圆局部椭圆超差的现象，零件一次交检合格率仅达到50％，外圆椭圆超差将对组件密封性能有较大影响，将会造成组件的胶层出现粘接间隙，从而导致当组件内部通过压力油时，胶接表面出现渗漏现象。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种薄壁套筒类零件的加工方法，通过降低机床液压系统夹头压力、改变装夹方式、改进刀具、改变切削加工参数等多种工艺方法，达到增加零件刚性、减小零件变形，解决具有精密外圆尺寸薄壁短套管零件外圆局部椭圆超差，合格率较低的质量问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：薄壁套筒类零件的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，对棒料毛料粗车外圆和钻镗内孔，粗车外圆和粗镗内孔后，半精车棒料的外圆至预留加工余量，得到薄壁套筒类零件的半成品，将所述半成品从棒料上切下；
步骤2，将步骤1得到的半成品装在数控车床上对其内圆和外圆进行精密车加工至成品的设定加工余量，进行半切断，半切断时保留设定壁厚，再次对外圆进行精密车加工至设计尺寸；
步骤3，将步骤2精密车加工完成的薄壁套筒类零件从半成品上彻底切断。
步骤1中，粗钻镗内孔后，半成品件外圆按成品件外圆设计尺寸留加工余量1.5mm～1.8mm，半成品的壁厚4.5mm～7.5mm。
步骤1中，所述外圆公差不超过0.15mm。
步骤2中，采用软包爪夹紧薄壁套筒类零件。
步骤2中，数控车床液压夹紧系统夹头压力到6-8Kgf/cm2。
步骤2中，精密车加工时转速为700～800r/min，进给量为0.05～0.06mm/r。
步骤2中，半切断前精车加工后，外圆保留0.02～0.03mm的加工余量。
步骤2中，半切断时，在退刀的同时对薄壁套筒类零件切断端外圆进行倒角。
步骤2和步骤3中，切断时所采用的车刀宽度为1.1mm～1.3mm。
步骤2中，半成品件伸出卡爪的长度为L+5mm，L为薄壁套筒类零件设计长度。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明首先将薄壁套筒类零件粗加工的内孔尺寸设计在相对较小的范围内，提高零件加过程中的刚性，在精加工过程中，对零件初步切断，保留设定壁厚，不进行完全切断，继续精加工直至零件外圆尺寸符合设计要求，再最终切断，使零件加工过程中变形大大减小，能保证精密外圆尺寸公差符合设计的要求，本发明的工艺方法简单可行，不增加工序，一次加工合格率达到100％，采用一种切削方式便可完成，生产周期短，无需配置造价高的辅助夹具，对于中等直径尺寸且外圆要求精密的薄壁套筒类零件来说，采用本发明所述工艺实施效果和经济效果尤为显著。
进一步的，降低夹紧力，减小零件夹紧变形。
进一步的，采用软包爪夹紧零件，增大夹紧面积，减小夹紧力，减小零件夹紧变形。
进一步的，切断刀的宽度为1.1～1.3mm，减小切断阻力，减小零件受力变形。
进一步的，精密车加工中减小切削进给量，精密车加工分为半精密车加工和精密车加工两个阶段，减小半精密车加工切削进给量，使两个阶段的进给量均按精密车加工进给量进行，即进给量为0.05～0.06mm/r，能确保减小切削阻力，进而减小零件受力变形。
附图说明
图1为一种套筒类零件示意图。
图2为薄壁套筒零件现有技术状态下半成品加工示意图。
图3为现有技术下半成品示意图(图3a)与本发明技术下的半成品(图3b)对比示意图。
图4为薄壁套筒零件加工完成后从母料上切断示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细阐述。
薄壁套筒类零件的加工方法，包括以下步骤：
步骤1，对棒料毛料粗车外圆和钻镗内孔，粗车外圆和粗镗内孔后，半精车薄壁套筒类零件的外圆至预留加工余量，得到薄壁套筒类零件的半成品；将所述半成品从棒料上切下；粗钻镗内孔后，半成品的壁厚4.5mm～7.5mm，外圆加工余量1.5mm～1.8mm；所述外圆公差不超过为0.15mm；半成品的长度至少可加工四件成品，既能实现方便地加工本零件，有效减少重复工序，对于加工效率与经济性为最佳；
步骤2，将步骤1得到的半成品装在数控车床上对其内圆和外圆进行精密车加工至成品的设定加工余量，进行半切断，半切断时保留设定厚度，再次对外圆进行精密车加工至设计尺寸；采用软包爪夹紧薄壁套筒类零件增大夹紧面积，减小夹紧力，减小零件夹紧变形；数控车床液压夹紧系统夹头压力到6-8Kgf/cm2，降低夹紧力，减小零件夹紧变形；
精密车加工时转速为700～800r/min，进给量为0.05～0.06mm/r；半切断前精车加工时，外圆留0.02～0.03mm的加工余量；半切断时，在退刀的同时对薄壁套筒类零件待切断端外圆进行倒角；
半成品件伸出卡爪的长度为L+5mm，L为薄壁套筒类零件设计长度。
步骤3，将步骤2精密车加工完成的薄壁套筒类零件从半成品上彻底切断。
步骤2和步骤3中，切断时所采用的车刀宽度为1.1mm～1.3mm，降低切断阻力，减小零件受力变形；
切断零件实际分两阶段进行，第一阶段是半切断，第二阶段是最终切断，同时在两段切断工步之间精车外圆，避免零件最终尺寸加工完成后由于切断余量过大，导致零件受力变形影响最终尺寸。
实施例
采用本发明所述方法对某航空发动机钢套的加工步骤如下：
(一)在普通车床上三爪夹紧棒料外圆进行粗车加工，
(11)车端面，粗车外圆，钻镗内孔，如图3b所示；外圆按尺寸
Figure BDA0002272166940000041
内孔按尺寸
Figure BDA0002272166940000042
步骤(1)中，内孔尺寸由原来的Φ40减小到Φ35，如图3a和图3b所示，步骤1中，半精车外圆能消除三爪夹紧毛料外圆产生的夹紧力不均匀造成的零件变形；减小粗镗内孔尺寸，目的是增加零件刚性，减小零件变形。
(12)从棒料上切下零件半成品，所述零件半成品总长为120±2mm；
(二)将步骤(一)切下的零件半成品在数控车床上进行精密车加工，
(21)调整数控车床液压夹紧系统夹头压力到6-8Kgf/cm2；其中，数控车床采用软包爪装夹零件，半成品件伸出卡爪的长度为L+5mm，L为薄壁套筒类零件设计长度；装夹零件前镗制软爪，软爪夹持零件部位内孔直径与步骤(一)半精车后零件外圆直径
Figure BDA0002272166940000052
保持一致，镗制完成后，用软包爪夹紧步骤(一)所得零件半成品的一端外圆；半精车内、外圆去余量时车刀进给量始终控制在0.05～0.06mm/r之间；
(22)在数控车床上对零件半成品内圆和外圆进行精密车加工，精密车加工零件内孔零件内孔及孔口倒角、外圆上槽部尺寸全部加工到图纸要求尺寸，精密外圆
Figure BDA0002272166940000051
留0.02～0.03mm加工余量；用切刀半切断零件，至零件壁厚为0.05～0.07mm时，将切刀退出，切刀退出过程中对零件切断端外圆按照设计尺寸进行倒角；再次对零件外圆精密车加工，直至设计尺寸；如图4所示，用刀宽在1.1～1.3mm之间的切刀对零件彻底切断至零件脱离母料，得到最终成品零件。

Claims (10)

1.一种薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对棒料毛料粗车外圆和钻镗内孔，粗车外圆和粗镗内孔后，半精车棒料的外圆至预留加工余量，得到薄壁套筒类零件的半成品，将所述半成品从棒料上切下；
步骤2，将步骤1得到的半成品装在数控车床上对其内圆和外圆进行精密车加工至成品的设定加工余量，进行半切断，半切断时保留设定壁厚，再次对外圆进行精密车加工至设计尺寸；
步骤3，将步骤2精密车加工完成的薄壁套筒类零件从半成品上彻底切断。
2.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤1中，粗钻镗内孔后，半成品件外圆按成品件外圆设计尺寸留加工余量1.5mm～1.8mm，半成品的壁厚4.5mm～7.5mm。
3.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤1中，所述外圆公差不超过0.15mm。
4.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤2中，采用软包爪夹紧薄壁套筒类零件。
5.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤2中，数控车床液压夹紧系统夹头压力到6-8Kgf/cm2。
6.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤2中，精密车加工时转速为700～800r/min，进给量为0.05～0.06mm/r。
7.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤2中，半切断前精车加工后，外圆保留0.02～0.03mm的加工余量。
8.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤2中，半切断时，在退刀的同时对薄壁套筒类零件切断端外圆进行倒角。
9.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤2和步骤3中，切断时所采用的车刀宽度为1.1mm～1.3mm。
10.根据权利要求1所述的薄壁套筒类零件的加工方法，其特征在于，步骤2中，半成品件伸出卡爪的长度为L+5mm，L为薄壁套筒类零件设计长度。
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