CN111113707B - 一种石墨涂层薄壁零件夹具及在该夹具夹持下的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种石墨涂层薄壁零件夹具包括夹具座(1)，其上端面中心位置设置有底座凹槽(12)，其上端面边缘和侧面之间设置有一圆形台阶(16)；连接座(2)，具有一圆台，所述圆台上部的上表面上设置有一螺栓杆，所述圆台下部设置在所述底座凹槽(12)里并与其固连；压板(3)，边缘具有向一侧设置的压边(31)；外封气圈(7)和所述压板(3)先后穿过所述螺栓杆后，所述外封气圈(7)的气圈通孔(73)与所述圆形台阶(16)配合；所述压边(31)压在所述外封气圈(7)的底部，所述压板通孔(32)与所述凸台配合。在该夹具夹持下切削其石墨涂层，石墨涂层加工质量好。
Description
技术领域
本发明属于工装夹具技术领域，特别是指一种石墨涂层薄壁零件夹具及在该夹具夹持下的加工方法。
背景技术
如图3所示的石墨涂层薄壁类的外封气圈7，是航空发动机行业常采用的封气结构，在其钢基体71的内圆周面上涂有一层起到封气的作用的石墨涂层，所以对石墨涂层的尺寸及其跳动要求非常高。而该类外封气圈7薄壁刚性差，加工容易变形；其次石墨涂层主要由石墨、石棉和铝粉油漆组成，在涂层车削过程中，极易造成涂层崩块或石棉扯裂涂层等现象。传统的加工方式为反复修正基准和涂补石墨层来保证加工质量，加工工序繁琐，周期长，效率低下。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种石墨涂层薄壁零件夹具及在该夹具夹持下加工方法，夹持外封气圈稳固。
本发明一种石墨涂层薄壁零件夹具包括
夹具座，其上表面边缘和其侧面之间设置有下凹的与石墨涂层薄壁零件的底面上的中心孔相匹配的台阶；
压板，压在所述石墨涂层薄壁零件的底面上，所述石墨涂层薄壁零件置于所述夹具座上；
所述压板与夹具座可拆卸的固连。
由上，夹具座的台阶与石墨涂层薄壁零件的底面上的中心孔配合，限制了石墨涂层薄壁零件的径向位移，压板3将石墨涂层薄壁零件的底面压在压板和夹具座之间，限制了石墨涂层薄壁零件的轴向位移，该夹具夹持石墨涂层薄壁零件稳定，切削石墨涂层时，石墨涂层加工质量好。
较佳的，所述夹具座的上表面中心位置设置有底座凹槽；
所述压板的中心设置有压板通孔；
还包括：
连接座，具有一圆台，所述圆台的下部设置在所述底座凹槽里并与所述夹具座可拆卸的固连，所述圆台的上部与所述压板通孔小间隙配合，所述连接座与所述压板可拆卸的固连。
由上，连接座的下部与夹具座固连，连接座的上部与所述压板通孔小间隙配合，限制了压板的径向位移，使压板压向石墨涂层薄壁零件更稳定。
较佳的，所述圆台上部的上表面上设置有连为一体的螺栓杆，所述螺栓杆穿过所述压板通孔并伸出设置；
还包括一螺母，所述螺母设置在所述压板上并与所述螺栓杆螺接。
由上，螺栓杆与连接座的圆台为一体设置，通过螺母与螺栓杆螺接，使压板和夹具座夹紧石墨涂层薄壁零件7。
较佳的，所述压板的边缘具有向一侧设置的压边，所述压边压在所述石墨涂层薄壁零件的底面上。
由上，压板的边缘上向一侧设置有压边，在压向石墨涂层薄壁零件的底面时，减少与石墨涂层薄壁零件的接触面积，从而减少压板与石墨涂层薄壁零件接触的加工面。
较佳的，还包括一垫块，其上设置有垫块通孔，所述通孔穿过所述螺栓杆后置于所述螺母和所述压板之间。
由上，在所述螺母和所述压板之间设置一垫块，以增加夹紧力。
一种在以上任一所述的石墨涂层薄壁零件夹具夹持下切削石墨涂层的方法其包括：
步骤a1，将外封气圈装和外封气圈装夹具装夹在机床上；
步骤a2，优化刀具参数；
步骤a3，对所述石墨涂层薄壁零件的石墨涂层半精加工；
步骤a4，对所述石墨涂层薄壁零件的石墨涂层精加工；
步骤a5，拧下螺母，取下垫块和所述压板，取下所述石墨涂层薄壁零件送检，检验合格，所述石墨涂层薄壁零件的加工结束；
步骤a6，成品验收。
较佳的，步骤a2中优化的刀具参数为前角α为18°～22°，后角β为18°～22°，刀具为YG8材质的合金刀具。
较佳的，步骤a3中对所述石墨涂层薄壁零件的石墨涂层半精加工的切削参数是：
机床切削线速度为50～100m/min，切削进给速度为0.02-0.1mm/r，切削深度为1～3mm，留出精加工余量单边0.2～0.5mm。
较佳的，步骤a4中对所述石墨涂层薄壁零件7的石墨涂层精加工的方法是：
首先松动所述螺母，使得所述石墨涂层薄壁零件充分释放变形，然后用杠杆百分表找正所述石墨涂层薄壁零件的台阶的外侧面，最后紧固所述螺母来夹紧所述石墨涂层薄壁零件；
机床切削的线速度为50～80m/min，切削进给速度为0.02-0.06mm/r，切削深度为0.2～0.5mm。
附图说明
图1为石墨涂层薄壁零件夹具与外封气圈的装配主视剖面图；
图2为石墨涂层薄壁零件夹具与外封气圈的装配俯视图；
图3为外封气圈的剖视图；
图4为刀具的结构图。
具体实施方式
如图1所示，石墨涂层薄壁零件夹具以外封气圈夹具为例进行说明，包括夹具座1、连接座2和压板3，外封气圈7夹在夹具座1和压板3之间，同时连接座2设置在夹具座1里，外封气圈7又夹在连接座2和压板3之间，通过两者将其固紧。
外封气圈7为具有底部的薄壁筒71，在薄壁筒71的内表面上涂覆有石墨涂层72，在其底部中心设置有气圈通孔73(中心孔)。
夹具座1设置成圆形，便于在夹持外封气圈切削时没有偏心力，在该夹具座1的中心设置有支座通孔11、在支座通孔11的外周均布6个支座螺纹孔12；夹具座1的上表面的中心设置有一直径大于支座通孔11且与支座通孔11同心且连通的底座凹槽12，在底座凹槽12的底面上均布3个第一螺钉孔14，以及两个对置的定位用的第一销孔15；在夹具座1的上表面边缘和其外侧面之间设置有一圆形台阶16，气圈通孔73与其配合限制外封气圈的径向位移；在所述底座凹槽12外侧的所述夹具座1上均布6个贯穿其上、下表面的支座通孔13。
连接座2具有一圆台，圆台的下部设置在底座凹槽12里，在圆台的下部均布3个贯穿其上下表面的第二螺钉孔21、以及两个对置的第二销孔22。在该圆台上部的上表面上还设置一与该圆台为一体的螺栓杆。
压板3为一圆盖，其边缘具有向其一侧设置的压边31，压边31于薄壁筒71内与外封气圈7的底部接触；压板3的中心设置有压板通孔32，压板通孔32外侧的圆盖上还设置5个减重孔33。
连接座2与夹具座1连接时，圆台的下部设置在底座凹槽12里，第一、二销孔15、22分别对齐后用圆柱销定位，第一、二螺钉孔14、21对齐后用螺钉连接夹具座1和连接座2。
然后将外封气圈7放置在夹具座1上，气圈通孔73与圆形台阶16配合，不仅支撑了外封气圈7，而且限制了外封气圈7的径向位移；然后将压板3穿过螺栓杆后压板通孔32与圆台的上部配合，限制了压板的径向位移；同时压板3的压边31压在外封气圈7的底部，螺栓杆穿过压板通孔32后向外伸出，通过螺母5将压板3与连接座2固连，从而限制了外封气圈7的上下位移。
另外在压板3和螺母5之间还设置有一圆形垫块4，用于增加压紧力，圆形垫块4的中心设置有垫块通孔41，垫块通孔41穿过螺栓杆后，用螺母5拧紧，将圆形垫块4紧压在压板3上。
一种在石墨涂层薄壁零件夹具的夹持下加工外封气圈7石墨涂层的方法：
步骤a1，将外封气圈和外封气圈夹具装夹在机床上；
首先将夹具座1装夹到机床上，并找正夹具座1的圆形台阶外圆；
衬套6与夹具座1的支座通孔11过盈配合，将衬套6安装在机床主轴上进行定位，然后通过螺栓穿过3个均布的支座螺纹孔12与机床固连，并用百分表找正圆形台阶16。
然后将外封气圈装夹在夹具座1和压板3之间；
首先连接座2装配在夹具座1上；
将连接座2的圆台的下部置于底座凹槽12里，第一、二销孔15、22分别对齐后用圆柱销定位，第一、二螺钉孔14、21对齐后用螺钉连接夹具座1和连接座2。
然后将外封气圈7置于夹具座1上，用圆形台阶16限定气圈通孔73，使外封气圈7相对夹具座1不能左右移动；然后将压板3穿过螺栓杆后压板通孔32与圆台上部配合，同时压板3的压边31压在外封气圈7的底部，螺栓杆穿过压板通孔32后向外伸出；
将圆形垫块41穿过螺栓杆，带紧螺母5，再用杠杆百分表找正外封气圈7后，紧固螺母5从而夹紧外封气圈7。
步骤a2，优化刀具参数，采用前角α为18°～22°，后角β为18°～22°的YG8材质的合金刀具切削石墨涂层，刀具图如图4所示；
优化刀具参数后的刀具切削石墨涂层，有效的切断了石墨涂层中的石棉条，避免的石墨层脱落现象，保证了石墨层的加工质量；另外极大的降低了刀具的磨损，由原每把刀具2-3件零件提升到了每把刀具加工20件左右。
步骤a3，对外封气圈的石墨涂层半精加工；
对外封气圈7的圆环内表面石墨层进行切削，切削线速度为50～100m/min，切削进给速度为0.02-0.1mm/r，切削深度为1～3mm；对石墨层进行半精加工，留出精加工余量单边0.2～0.5mm。
步骤a4，对外封气圈的石墨涂层精加工；
将螺母5松动，使得外封气圈7充分释放变形，再拧紧螺母5,接着用杠杆百分表找正外封气圈7后，紧固螺母5固定外封气圈7；对外封气圈7的石墨涂层切削的线速度为50～80m/min，切削进给速度为0.02-0.06mm/r，切削深度为0.2～0.5mm。
该步骤采用二次装夹消除零件切削变形，提高了表面加工质量。另外采用半精加工和精加工的方式，并优化切削参数，选用合适的线速度、进给速度和切削深度以及用优化后的刀具切削，减少刀具的耗损，极大的提高了加工表面质量和加工效率，且该加工工艺简单，减少了传统工艺反复修基准带来的工艺流程长，加工繁琐等问题。提高了石墨涂层薄壁零件的加工质量，降低了生产周期和加工成本，适合大规模的生产加工。
步骤a5，拧下螺母5，依次取下垫块4、压板3和外封气圈7，将外封气圈7送检，检验合格，该外封气圈7的加工结束；
步骤a6，成品验收。
以上只是石墨涂层薄壁零件的一个实施例，除了外封气圈外，还可以是其他形状的石墨涂层薄壁零件，比如方形或其他形状，对应的夹具座上的凹槽的形状也就不一定是圆形，但一定是与石墨涂层薄壁零件的中心孔相匹配的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种在石墨涂层薄壁零件夹具夹持下切削石墨涂层的方法，其特征在于，所述石墨涂层薄壁零件夹具包括：
夹具座(1)，其上表面边缘和其侧面之间设置有下凹的与石墨涂层薄壁零件(7)的底面上的中心孔(73)相匹配的台阶(16)；
压板(3)，压在所述石墨涂层薄壁零件(7)的底面上，所述石墨涂层薄壁零件置于所述夹具座上；
所述压板(3)与夹具座(1)可拆卸的固连，
所述夹具座(1)的上表面中心位置设置有底座凹槽(12)；
所述压板(3)的中心设置有压板通孔(32)；
所述石墨涂层薄壁零件夹具还包括：
连接座(2)，具有一圆台，所述圆台的下部设置在所述底座凹槽(12)里并与所述夹具座(1)可拆卸的固连，所述圆台的上部与所述压板通孔(32)小间隙配合，所述连接座(2)与所述压板(3)可拆卸的固连，
所述圆台上部的上表面上设置有连为一体的螺栓杆，所述螺栓杆穿过所述压板通孔(32)并伸出设置；
所述石墨涂层薄壁零件夹具还包括一螺母(5)，所述螺母(5)设置在所述压板(3)上并与所述螺栓杆螺接，
所述方法包括：
步骤a1，将石墨涂层薄壁零件(7)和石墨涂层薄壁零件夹具装夹在机床上，其中，所述螺母(5)被拧紧；
步骤a2，优化刀具参数，优化的刀具参数为前角α为18°～22°，后角β为18°～22°，刀具为YG8材质的合金刀具；
步骤a3，对所述石墨涂层薄壁零件(7)的石墨涂层半精加工；
步骤a4，松动所述螺母(5)，使得所述石墨涂层薄壁零件(7)充分释放变形，然后用杠杆百分表找正所述石墨涂层薄壁零件(7)的台阶(16)的外侧面，最后紧固所述螺母(5)来夹紧所述石墨涂层薄壁零件(7)，对所述石墨涂层薄壁零件(7)的石墨涂层精加工；
步骤a5，拧下螺母(5)，依次取下垫块(4)、所述压板(3)和所述石墨涂层薄壁零件(7)，将所述石墨涂层薄壁零件(7)送检，检验合格，所述石墨涂层薄壁零件(7)的加工结束；
步骤a6，成品验收。
2.根据权利要求1所述的切削石墨涂层的方法，其特征在于，
步骤a3中对所述石墨涂层薄壁零件(7)的石墨涂层半精加工的切削参数是：
机床切削线速度为50～100m/min，切削进给速度为0.02-0.1mm/r，切削深度为1～3mm，留出精加工余量单边0.2～0.5mm。
3.根据权利要求1所述的切削石墨涂层的方法，其特征在于，
步骤a4中对所述石墨涂层薄壁零件(7)的石墨涂层精加工的方法是：
机床切削的线速度为50～80m/min，切削进给速度为0.02-0.06mm/r，切削深度为0.2～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的切削石墨涂层的方法，其特征在于，
所述压板(3)的边缘具有向一侧设置的压边(31)，所述压边(31)压在所述石墨涂层薄壁零件(7)的底面上。
5.根据权利要求1所述的切削石墨涂层的方法，其特征在于，所述石墨涂层薄壁零件夹具还包括一垫块(4)，其上设置有垫块通孔(41)，所述垫块 通孔(41)穿过所述螺栓杆后置于所述螺母(5)和所述压板(3)之间。
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