CN112621115A - 一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备及方法 - Google Patents

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Abstract

一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备及方法，设备包括底座，底座左支撑面内侧固定有左液压夹头，左液压夹头及右液压夹头夹持薄壁细长轴类零件，右液压夹头安装在传感器连接件上，传感器连接件经安装拉压传感器和液压缸连接，液压缸固定在底座右支撑面上；底座左右支撑面之间连接有滚珠丝杠和从动轴，滚珠丝杠和从动轴上连接有电机固定座，电机固定座上安装有盘式电机，盘式电机转动盘上均布安装有和薄壁细长轴类零件相接触的车削刀具、第一支撑滚轮和第二支撑滚轮，两个支撑滚轮头部球体能够自由旋转，通过螺纹实现径向进给；方法采用预拉伸—粗加工—预拉伸—半精加工—预拉伸—精加工的路线；本发明改善了切削性能，有效防止了加工变形。

Description

一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备及方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备及方法。
背景技术
随着航空发动机材料与制造技术向着复合化、轻量化、整体化、高效率和低成本的方向发展，发动机部件质量越来越轻，由于零件多为薄壁细长轴类零件，一方面由于零件细长，刚性较差，加工时径向切削力易造成零件弯曲变形并引起振动，影响加工精度和粗糙度；另一方面因壁厚很薄，刚性差，在夹紧力和径向切削力的作用下，容易产生变形，导致吃刀深度不均匀和让刀现象。如何能够更好的提高零件刚性，有效的避免在加工中产生加工变形和壁厚差不合格的问题是目前薄壁细长轴类零件加工的重要难点。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备及方法，不仅改善了切削性能，而且有效防止了加工变形。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案得以实现：
一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备，包括底座1，底座1左支撑面内侧固定有左液压夹头2，左液压夹头2及右液压夹头11夹持薄壁细长轴类零件3，右液压夹头11安装在传感器连接件12左侧，传感器连接件12右侧安装拉压传感器13，拉压传感器13连接在液压缸14头部，液压缸14底部固定在底座1右支撑面上，通过液压缸14的直线运动实现薄壁细长轴零件3的轴向拉伸；
底座1左右支撑面之间连接有滚珠丝杠9和从动轴10，滚珠丝杠9和从动轴10上连接有电机固定座4，电机固定座4底部和底座1滑轨配合，电机固定座4上安装有盘式电机5，盘式电机5转动盘上均布安装有车削刀具6、第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2，车削刀具6、第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2和薄壁细长轴类零件3相接触；第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2头部球体能够自由旋转，通过螺纹实现径向进给。
所述的底座1上部的左右支撑面之间连接有第一立柱8-1、第二立柱8-2和第三立柱8-3。
基于一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备的加工方法，包括以下步骤：
步骤A、下料，并将薄壁细长轴类零件3的内孔按要求加工到位；
步骤B、第一次预拉伸，将加工好内孔的薄壁细长轴类零件3安装到设备上进行轴向拉伸，通过拉压传感器13控制拉伸力大小；
步骤C、预应力粗加工，保持预应力，按要求初步加工薄壁细长轴类零件3的外形结构；
步骤D、第二次预拉伸，将薄壁细长轴类零件3进行轴向拉伸，通过拉压传感器13控制拉伸力大小；
步骤E、预应力半精加工，保持预应力，按要求进一步加工薄薄壁细长轴类零件3的外形结构；
步骤F、第三次预拉伸，将薄壁细长轴类零件3进行轴向拉伸，通过拉压传感器13控制拉伸力大小；
步骤G、预应力精加工，保持预应力，按要求精加工薄壁细长轴类零件3的外形结构。
所述的步骤B、C、E、G中预拉伸力或预应力F满足以下公式：
F＝α·Q·A
其中，α为预拉伸或预应力系数；Q为薄壁细长轴类零件材料屈服强度；A为薄壁细长轴类零件截面面积。
本发明的有益效果为：加工过程中车削刀具及支撑滚轮同时支撑薄壁细长轴类零件，加强薄壁细长轴类零件的刚性，减小了径向切削力造成的薄壁细长轴类零件加工变形，提高加工产品质量；同时加工过程中保持预应力，采用预拉伸—粗加工—预拉伸—半精加工—预拉伸—精加工的工艺方法，在保持薄壁细长轴类零件工艺状态的情况下，改善了残余应力分布情况，从而改善了切削性能，而且有效防止了加工变形。
附图说明
图1是本发明设备一个方向上的等轴测视图。
图2是本发明设备另一个方向上的等轴测视图。
图3是本发明设备盘式电机安装示意图。
图4是本发明方法预拉伸力加载示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1、图2所示，一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备，包括底座1，底座1上部的左右支撑面之间连接有第一立柱8-1、第二立柱8-2和第三立柱8-3，三根立柱加强设备刚度；左支撑面内侧通过螺栓固定有左液压夹头2，左液压夹头2及右液压夹头11夹持薄壁细长轴类零件3，右液压夹头11安装在传感器连接件12左侧，传感器连接件12右侧安装拉压传感器13，拉压传感器13连接在液压缸14头部，液压缸14底部通过螺栓固定在底座1右支撑面上，通过液压缸14的直线运动实现薄壁细长轴零件3的轴向拉伸；
底座1上部的左右支撑面之间连接有滚珠丝杠9和从动轴10，滚珠丝杠9和从动轴10上连接有电机固定座4，电机固定座4底部和底座1滑轨配合，电机固定座4通过滚珠丝杠9和从动轴10实现在底座1滑轨上的轴向运动；电机固定座4上安装有盘式电机5，如图3所示，盘式电机5转动盘上均布安装有车削刀具6、第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2，车削刀具6、第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2和薄壁细长轴类零件3相接触；第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2头部球体能够自由旋转，通过螺纹实现径向进给，通过盘式电机5转动带动车削刀具6及第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2转动，从而完成车削加工，加工过程中由于第一支撑滚轮7-1和第二支撑滚轮7-2的存在减小了径向切削力造成的薄壁细长轴类零件3加工变形。
参照图4，基于一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备的加工方法，包括以下步骤：
步骤A、下料，并将薄壁细长轴类零件3的内孔按要求加工到位；
步骤B、第一次预拉伸，将加工好内孔的薄壁细长轴类零件3安装到设备上进行轴向拉伸，预拉伸系数取0.06，通过拉压传感器13控制拉伸力大小；
步骤C、预应力粗加工，保持预应力，预应力系数取0.02，盘式电机5带动车削刀具6旋转运动，滚珠丝杠9带动盘式电机5轴向运动，从而实现薄壁细长轴类零件3的加工，加工过程中第一支撑滚轮7-1、第二支撑滚轮7-2支撑住薄壁细长轴类零件3，按要求初步加工薄壁细长轴类零件3的外形结构；
步骤D、第二次预拉伸，将薄壁细长轴类零件3进行轴向拉伸，预拉伸系数取0.04，通过拉压传感器13控制拉伸力大小；
步骤E、预应力半精加工，保持预应力，预应力系数取0.02，按要求进一步加工薄薄壁细长轴类零件3的外形结构；
步骤F、第三次预拉伸，将薄壁细长轴类零件3进行轴向拉伸，预拉伸系数取0.04，通过拉压传感器13控制拉伸力大小；
步骤G、预应力精加工，保持预应力，预应力系数取0.01，按要求精加工薄壁细长轴类零件3的外形结构。
所述的步骤B、C、E、G中预拉伸力或预应力F满足以下公式：
F＝α·Q·A
其中，α为预拉伸或预应力系数；Q为薄壁细长轴类零件材料屈服强度；A为薄壁细长轴类零件截面面积。
加工过程中使用支撑滚轮支撑薄壁细长轴类零件，加强薄壁细长轴类零件的刚性，减小了径向切削力造成的加工变形，整体提高了加工性能；采用预拉伸—粗加工—预拉伸—半精加工—预拉伸—精加工的工艺方法，在保持薄壁细长轴类零件工艺状态的情况下，改善了残余应力分布情况，从而改善了切削性能，而且有效防止了加工变形。

Claims (4)

1.一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备，包括底座(1)，其特征在于：底座(1)左支撑面内侧固定有左液压夹头(2)，左液压夹头(2)及右液压夹头(11)夹持薄壁细长轴类零件(3)，右液压夹头(11)安装在传感器连接件(12)左侧，传感器连接件(12)右侧安装拉压传感器(13)，拉压传感器(13)连接在液压缸(14)头部，液压缸(14)底部固定在底座(1)右支撑面上，通过液压缸(14)的直线运动实现薄壁细长轴零件(3)的轴向拉伸；
底座(1)上部的左右支撑面之间连接有滚珠丝杠(9)和从动轴(10)，滚珠丝杠(9)和从动轴(10)上连接有电机固定座(4)，电机固定座(4)底部和底座(1)滑轨配合，电机固定座(4)上安装有盘式电机(5)，盘式电机(5)转动盘上均布安装有车削刀具(6)、第一支撑滚轮(7-1)和第二支撑滚轮(7-2)，车削刀具(6)、第一支撑滚轮(7-1)、第二支撑滚轮(7-2)与薄壁细长轴类零件(3)相接触；第一支撑滚轮(7-1)和第二支撑滚轮(7-2)头部球体能够自由旋转，通过螺纹实现径向进给。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备，其特征在于：所述的底座(1)上部的左右支撑面之间连接有第一立柱(8-1)、第二立柱(8-2)和第三立柱(8-3)。
3.基于权利要求1所述的一种薄壁细长轴类零件轴向拉伸加工设备的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A、下料，并将薄壁细长轴类零件(3)的内孔按要求加工到位；
步骤B、第一次预拉伸，将加工好内孔的薄壁细长轴类零件(3)安装到设备上进行轴向拉伸，通过拉压传感器(13)控制拉伸力大小；
步骤C、预应力粗加工，保持预应力，按要求初步加工薄壁细长轴类零件(3)的外形结构；
步骤D、第二次预拉伸，将薄壁细长轴类零件(3)进行轴向拉伸，通过拉压传感器(13)控制拉伸力大小；
步骤E、预应力半精加工，保持预应力，按要求进一步加工薄薄壁细长轴类零件(3)的外形结构；
步骤F、第三次预拉伸，将薄壁细长轴类零件(3)进行轴向拉伸，通过拉压传感器(13)控制拉伸力大小；
步骤G、预应力精加工，保持预应力，按要求精加工薄壁细长轴类零件(3)的外形结构。
4.根据权利要求3所述的的加工方法，其特征在于：所述的步骤B、C、E、G中预拉伸力或预应力F满足以下公式：
F＝α·Q·A
其中，α为预拉伸或预应力系数；Q为薄壁细长轴类零件材料屈服强度；A为薄壁细长轴类零件截面面积。
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