CN111318859A - 一种函数曲线型腔的加工方法 - Google Patents

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黄国权
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Abstract

本发明公开了一种函数曲线型腔的加工方法，包括：一，粗加工，将铸件毛坯通过车削、磨削粗加工出环形状态；二，平面磨削，保证半精加工平面基准；三，加工甩油槽和外型面；四，精加工基准平面；五，精加工外径；六，编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序，设计装夹具装夹型腔、找正内孔，调整机床的参数，然后采用慢走丝的工艺方法加工定子函数曲线型腔和键槽；七，平面磨削，保证要求指标；八，振动抛光，均匀去毛刺，保证要求指标。本发明利用慢走丝的加工复杂函数曲线型腔来替代高精度数控成型磨床加工函数曲线型腔，可有效降低加工成本，并且增加加工精度，提高加工效率。

Description

一种函数曲线型腔的加工方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，涉及一种加工方法，尤其涉及一种函数曲线型腔的加工方法，解决复杂函数曲线型腔的加工精度问题。
背景技术
高精度旋板叶片泵的定子型腔一般由4段曲线连接而成，2段圆弧和2段函数曲线组成，曲线是以中心线为对称轴的对称曲线，连续光滑，无畸变点。原型机该内腔为磨削加工，对于一条函数曲线的定子型腔的加工，国内有采用磨削加工的范例，但是对于函数曲线与圆弧圆滑连接的复杂的高精度要求的型腔，使用磨削的方法加工国内设备在精度上无法满足要求，需要采购国外高精度数控成型磨床，磨床费用大约80万欧元，成本高。并且在技术上，国内的成型磨削技术相对落后，属于技术瓶颈。目前，在国内没有披露采用慢走丝加工此类曲线型腔的加工方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种函数曲线型腔的加工方法，能够在无成型磨床的情况下完成定子函数曲线型腔的加工。
一种函数曲线型腔的加工方法，包括以下步骤：
步骤一，粗加工，将铸件毛坯通过车削、磨削粗加工出环形状态；
步骤二，平面磨削，保证半精加工平面基准；
步骤三，加工甩油槽和外型面；
步骤四，精加工基准平面；
步骤五，精加工外径；
步骤六，采用慢走丝的工艺方法加工定子函数曲线型腔和键槽；
步骤七，平面磨削，保证要求指标；
步骤八，振动抛光，均匀去毛刺，保证要求指标。
进一步的，步骤六中，采用慢走丝的工艺方法加工定子函数曲线型腔和键槽前，编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序，设计装夹具装夹型腔、找正内孔，调整机床的参数。
进一步的，编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序具体为，对曲线方程r＝17+3.525cos[1.8(A-37)/106]求解，计算出不同角度时的r值，x＝A，y＝r，利用上述方程求解型腔内部各角度的坐标值，然后绘制函数曲线，导入慢走丝编辑器中，生成加工程序。
进一步的，编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序还包括，将曲线求解后坐标数据导入CAD软件，绘制函数曲线，将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接，形成定子型腔曲线，将型腔曲线导入慢走丝编辑器中编辑加工路线，路线形成后，生成加工程序。
进一步的，上述将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接后，还将曲线与型腔数模进行对比，消除畸变点，然后再形成定子型腔曲线。
进一步的，设计的装夹具以型腔下端面定位，定位精度0.001-0.002，以上端面压紧，压紧点与零件支撑点保证在同一轴线上，避免产生力矩差；由于型腔侧壁有甩油槽，型腔侧壁较薄，加工过程中易变形，难以保证型腔精度要求0.005，因此需要专用夹具保证定位准确。
进一步的，找正内孔具体是采用千分表找正内孔，精度在0.002以内；找正内孔后可提高型腔加工的一致性，保证型腔不同截面的差别在0.005之内；型腔固定后，加工精度即可由精度保证。
进一步的，调整机床的参数具体根据不同的零件材料形成不同的机床切削参数，控制加工电流，结合机床运行环境条件调整机床的TEC参数，确定刀具补偿。因为型腔产品的最终精度受慢走丝的丝径影响，存在一定的刀具补偿误差，另外机床受零件材料、加工电流、纯净水的纯度以及运行过程中的冷却程度影响，不同条件下加工的型腔产品的表面质量不同，所以需要对机床参数进行针对性调整。
本发明的优点是：利用慢走丝的加工复杂函数曲线型腔来替代高精度数控成型磨床加工函数曲线型腔，可有效降低加工成本，并且增加加工精度，提高加工效率。
附图说明
图1是本发明绘制型腔示意图；
图2是本发明慢走丝加工要求示意图。
具体实施方式
本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。
一种函数曲线型腔的加工方法，包括以下步骤：
步骤一，粗加工，将铸件毛坯通过车削、磨削粗加工出环形状态；
步骤二，平面磨削，保证半精加工平面基准；
步骤三，加工甩油槽和外型面；
步骤四，精加工基准平面；
步骤五，精加工外径；
步骤六，编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序，设计装夹具装夹型腔、找正内孔，调整机床的参数，然后采用慢走丝的工艺方法加工定子函数曲线型腔和键槽；
步骤七，平面磨削，保证要求指标；
步骤八，振动抛光，均匀去毛刺，保证要求指标。
上述编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序具体为，对曲线方程r＝17+3.525cos[1.8(A-37)/106]求解，计算出不同角度时的r值，x＝A，y＝r，利用上述方程求解型腔内部各角度的坐标值，然后绘制函数曲线，导入慢走丝编辑器中，将曲线求解后坐标数据导入CAD软件，绘制函数曲线，将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接，形成定子型腔曲线，将型腔曲线导入慢走丝编辑器中编辑加工路线，路线形成后，生成加工程序。
上述将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接后，还将曲线与型腔数模进行对比，消除畸变点，然后再形成定子型腔曲线。
步骤六的设计的装夹具以型腔下端面定位，定位精度0.001-0.002，以上端面压紧，压紧点与零件支撑点保证在同一轴线上，避免产生力矩差；由于型腔侧壁有甩油槽，型腔侧壁较薄，加工过程中易变形，难以保证型腔精度要求0.005，因此需要专用夹具保证定位准确。
步骤六的找正内孔具体是采用千分表找正内孔，精度在0.002以内；找正内孔后可提高型腔加工的一致性，保证型腔不同截面的差别在0.005之内；型腔固定后，加工精度即可由精度保证。
步骤六的调整机床的参数具体根据不同的零件材料形成不同的机床切削参数，控制加工电流，结合机床运行环境条件调整机床的TEC参数，确定刀具补偿。因为型腔产品的最终精度受慢走丝的丝径影响，存在一定的刀具补偿误差，另外机床受零件材料、加工电流、纯净水的纯度以及运行过程中的冷却程度影响，不同条件下加工的型腔产品的表面质量不同，所以需要对机床参数进行针对性调整。
下面结合附图说明本发明的另一个实施例。
本发明通过慢走丝加工的方法代替了成型磨削，完成了对复杂函数曲线型腔的加工。
(1)求解曲线：
对曲线方程r＝17+3.525cos[1.8(A-37)/106]求解，计算出不同角度时的r值，x＝A,y＝r。(编程主要是利用该方程，求解型腔内部各角度的坐标值)
(2)导入数据，绘制曲线
将曲线求解后坐标数据导入CAD(利用CAD得出的最终曲线精度较高、离散点较少)中，绘制函数曲线，将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接，形成定子型腔。将型腔曲线导入慢走丝编辑器中编辑加工路线进行加工。
(3)通过专用夹具(难点在于型腔精度要求0.005，由于型腔侧壁有甩油槽，型腔侧壁较薄，加工过程中易变形，因此需要专用夹具保证其定位准确；该专用夹具以型腔下端面定位，定位精度0.001-0.002，以上端面压紧，压紧点与零件支撑点保证在同一轴线上，避免产生力矩差)，以端面定位，找正内孔(为提高型腔加工的一致性，保证型腔不同截面的差别在0.005之内，采用千分表找正内孔在0.002以内，型腔固定后，加工精度即可由精度保证)，压紧甩油槽，使用慢走丝加工出合格产品。
(4)机床TEC参数调整，对切削参数进行校正，确定刀具补偿，完成程序编制。因为型腔产品的最终精度受慢走丝的丝径影响，存在一定的刀具补偿误差，另外机床受零件材料、加工电流、纯净水的纯度以及运行过程中的冷却程度影响，不同条件下加工的型腔产品的表面质量不同，所以需要对机床参数进行针对性调整。该调整根据不同的零件材料形成不同的机床切削参数，控制加工电流，结合机床运行环境条件调整机床的TEC参数。
(1)将零件的外径、内孔和端面进行粗加工，分别保留0.4mm、1.5-3mm和0.3mm余量，粗加工时，每次切深不大于0.2mm；
(2)平面磨削，端面余量0.2mm，保证定位平面平面度0.005；
(3)铣削甩油槽和外形，以磨削后平面定位，内孔定心，键槽定角向按照五轴加工中心程序加工，将甩油槽和外形加工至最终尺寸；
(4)精加工基准平面，两端面均匀去余量0.1mm,保证平面度和平行度0.005；
(5)精加工外径，将外径加工至最终尺寸，内径和内孔同轴度0.005；
(6)慢走丝加工型腔和键槽，将其加工至最终尺寸；
a.求解曲线：
利用EXCEL软件建立方程对曲线方程r＝17+3.525cos【1.8(A-37)/106】求解，计算出不同角度时的r值，x＝A,y＝r。
b.导入数据，绘制曲线
将曲线求解后坐标数据导入CAD中，绘制函数曲线，将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接，形成定子型腔。将型腔曲线导入慢走丝编辑器中编辑加工路线进行加工。
c.机床TEC参数调整，对切削参数进行校正，确定刀具补偿，完成程序编制。
d.通过专用夹具，以端面定位，利用千分表找正内孔在0.005以内,压紧甩油槽，使用慢走丝加工出合格产品。
平面磨削，将厚度尺寸加工至最终要求；
振动抛光，均匀去毛刺，保证要求指标；
最终检验。
定子是高精度旋板叶片泵的重要零件，型腔的尺寸、粗糙度和形位要求对旋板叶片泵的性能有重要的影响。国外采用成型磨技术加工，机床昂贵，成本高，国内没有披露使用慢走丝代替成型磨加工的先例。我们利用了EXCEL软件公式编辑的功能，对慢走丝机床切削进行了深入的研究，使用慢走丝的加工方法完成了定子复杂函数曲线型面的加工，并在加工过程中，不断解决关键问题，稳定的加工出质量合格产品，同时为加工同类零件发明了一个新的工艺方法。

Claims (8)

1.一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，粗加工，将铸件毛坯通过车削、磨削粗加工出环形状态；
步骤二，平面磨削，保证半精加工平面基准；
步骤三，加工甩油槽和外型面；
步骤四，精加工基准平面；
步骤五，精加工外径；
步骤六，采用慢走丝的工艺方法加工定子函数曲线型腔和键槽；
步骤七，平面磨削，保证要求指标；
步骤八，振动抛光，均匀去毛刺，保证要求指标。
2.根据权利要求1所述的一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，所述的步骤六中，采用慢走丝的工艺方法加工定子函数曲线型腔和键槽前，先编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序，设计装夹具装夹型腔、找正内孔，调整机床的参数。
3.根据权利要求2所述的一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序具体为，对曲线方程r＝17+3.525cos[1.8(A-37)/106]求解，计算出不同角度时的r值，x＝A，y＝r，利用上述方程求解型腔内部各角度的坐标值，然后绘制函数曲线，导入慢走丝编辑器中，生成加工程序。
4.根据权利要求3所述的一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，编辑慢走丝用于复杂型腔的加工的程序还包括，将曲线求解后坐标数据导入CAD软件，绘制函数曲线，将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接，形成定子型腔曲线，将型腔曲线导入慢走丝编辑器中编辑加工路线，路线形成后，生成加工程序。
5.根据权利要求4所述的一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，将相互对称的函数曲线与圆弧光滑连接后，还将曲线与型腔数模进行对比，消除畸变点，然后再形成定子型腔曲线。
6.根据权利要求2所述的一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，设计装夹具以型腔下端面定位，定位精度0.001-0.002，以上端面压紧，压紧点与零件支撑点保证在同一轴线上。
7.根据权利要求2所述的一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，找正内孔具体是采用千分表找正内孔，精度在0.002以内。
8.根据权利要求2所述的一种函数曲线型腔的加工方法，其特征在于，调整机床的参数具体根据不同的零件材料形成不同的机床切削参数，控制加工电流，结合机床运行环境条件调整机床的TEC参数，确定刀具补偿。
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