CN114406690A - 一种镁合金薄壁筒体的加工系统及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种镁合金薄壁筒体的加工系统，涉及镁合金筒体加工技术领域，解决了相关技术中镁合金薄壁筒体加工存在防火、散热要求、生产效率低、成本不低的技术问题。加工系统包括铣内孔，铣内孔包括支撑滚轮工装、冷却液输送机构和第一工装夹具，支撑滚轮工装的轮面开设有过液槽，支撑滚轮工装的轮体由非金属耐磨材质制成，支撑滚轮工装以支撑镁合金薄壁筒体的外筒面，冷却液输送机构以输送冷却液至过液槽，第一工装夹具以夹持镁合金薄壁筒体的小端。本系统解决了镁合金加工易燃的安全隐患，可以像加工铝合金材料一样，加工镁合金材料的壳体零件，效率及安全性大大提高，另一方面有利于成本控制。

Description

一种镁合金薄壁筒体的加工系统及加工方法
技术领域
本发明涉及镁合金筒体加工技术领域，尤其涉及一种镁合金薄壁筒体的加工系统及加工方法。
背景技术
镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，具有比强度和比刚度高、阻尼性好和易切削加工等优点，目前已开始应用于航天航空领域，但镁是一种活泼的金属元素，在空气中易氧化和燃烧，在加工过程中因散热不及时、加工温度升高过快等因素，更易因过热而燃烧，如镁粉在空气中超过40°时就有可能发生自燃，对加工设备、操作人员产生威胁。
目前在加工镁合金产品时，需要制定安全预案，配备各种安全消防措施以防着火发生安全事故，同时还需要操作者小心翼翼，采用小的进给加工，生产效率降低了，成本较高。
发明内容
本申请提供一种镁合金薄壁筒体的加工系统及加工方法，解决了相关技术中镁合金薄壁筒体加工存在防火、散热要求、生产效率低、成本不低的技术问题。
本申请提供一种镁合金薄壁筒体的加工系统，加工系统包括铣内孔，铣内孔包括支撑滚轮工装、冷却液输送机构和第一工装夹具，支撑滚轮工装的轮面开设有过液槽，支撑滚轮工装的轮体由非金属耐磨材质制成，支撑滚轮工装以支撑镁合金薄壁筒体的外筒面，冷却液输送机构以输送冷却液至过液槽，第一工装夹具以夹持镁合金薄壁筒体的小端。
可选地，铣内孔还包括：
刀具，以加工镁合金薄壁筒体的内筒面，冷却液输送机构还输送冷却液至刀具。
可选地，冷却液被配置为以点滴的形式输送至过液槽和刀具。
可选地，冷却液选型C20冷却液。
可选地，非金属耐磨材质包括聚四氟乙烯。
可选地，加工系统还包括车外圆，车外圆和铣内孔均包括刀具，刀具的刀尖R0.4±0.05mm。
可选地，刀具的前后角设为12°±20′。
可选地，车外圆包括：
第一工装夹具，以夹持镁合金薄壁筒体的小端；
第二工装夹具，以夹持镁合金薄壁筒体的大端；
刀具，以加工镁合金薄壁筒体的外筒面；以及
冷却液输送机构，以输送冷却液至刀具。
可选地，过液槽呈螺旋槽设于支撑滚轮工装的轮面，支撑滚轮工装的滚轮轴线与螺旋槽的螺旋中心轴线重合。
一种镁合金薄壁筒体的加工方法，加工方法采用上述的加工系统，加工方法包括依次进行：
粗车外圆，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度2.00～3.00mm，进给F0.20～0.35mm；
粗车内孔，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度1.50～2.00mm，进给F0.15mm～0.25mm；
精车外圆，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度1.00～1.50mm，进给F0.15～0.25mm；
精车内孔，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度0.50～1.00mm，进给F0.10～0.20；
粗铣内孔，采用数控转台加直角头伸入内部加工，转速1500r/min，切深2.00～4.00mm，切宽为刀具实际宽度50％；
精铣内孔，采用数控转台加直角头伸入内部加工，转速1800r/min，切深0.20～1.00mm，切宽为0.30～0.50mm。
本申请有益效果如下：本申请提供一种镁合金薄壁筒体的加工系统，本系统在对产品内腔加工时，外部通过支撑滚轮工装进行支撑，支撑滚轮工装的轮体由非金属耐磨材质制成，并且通过冷却液输送机构以输送冷却液至轮面的过液槽，从而降低轮面与镁合金薄壁筒体间的热量聚集，改善镁合金材料加工时极易因长时间回转摩擦产生热量而引起的着火安全隐患；镁合金薄壁筒体的小端通过第一工装夹具夹持住，随着筒体旋转，通过刀具进行加工；本系统解决了镁合金加工易燃的安全隐患，可以像加工铝合金材料一样，加工镁合金材料的壳体零件，效率及安全性大大提高，另一方面有利于成本控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
图1为本申请提供的一种镁合金薄壁筒体的结构示意图；
图2为本申请提供的一种加工系统中铣内孔的加工示意图；
图3为本申请提供的一种加工系统中车外圆的加工示意图；
图4为为图2中支撑滚轮工装的结构示意图；
图5为图4所示结构的另一视角示意图；
图6为本申请提供的加工系统中刀具的俯视图；
图7为本申请提供的加工系统中刀具的正视图；
图8为本申请提供的加工系统中刀具的侧视图。
附图标注：100-支撑滚轮工装，110-轮面，120-过液槽，200-冷却液输送机构，300-第一工装夹具，400-刀具，500-第二工装夹具，20-镁合金薄壁筒体，21-外筒面，22-内筒面，23-小端，24-大端。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种镁合金薄壁筒体的加工系统及加工方法，解决了相关技术中镁合金薄壁筒体加工存在防火、散热要求、生产效率低、成本不低的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种镁合金薄壁筒体的加工系统，加工系统包括铣内孔，铣内孔包括支撑滚轮工装、冷却液输送机构和第一工装夹具，支撑滚轮工装的轮面开设有过液槽，支撑滚轮工装的轮体由非金属耐磨材质制成，支撑滚轮工装以支撑镁合金薄壁筒体的外筒面，冷却液输送机构以输送冷却液至过液槽，第一工装夹具以夹持镁合金薄壁筒体的小端。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1
请参照图1展示有镁合金薄壁筒体20的结构，具体包括外筒面21、内筒面22、小端23和大端24。该零件两端有法兰设置，内壁中间设有加强筋，典型加工工艺流程为：备料-粗加工内外圆-超声波探伤-再粗加工内外圆-粗铣内腔-半精加工内外圆-精加工内腔-精加工内外圆-加工孔-尺寸检测-超声波探伤-表面处理-终检。
本实施例公开一种镁合金薄壁筒体20的加工系统，包括铣内孔，如图2所示，铣内孔包括支撑滚轮工装100、冷却液输送机构200和第一工装夹具300，支撑滚轮工装100的轮面110开设有过液槽120，支撑滚轮工装100的轮体由非金属耐磨材质制成，支撑滚轮工装100以支撑镁合金薄壁筒体20的外筒面21，冷却液输送机构200以输送冷却液至过液槽120，第一工装夹具300以夹持镁合金薄壁筒体20的小端23。
具体地，在铣内孔工序中，在对产品内腔加工时，外部通过支撑滚轮工装100进行支撑，支撑滚轮工装100的轮体由非金属耐磨材质制成，非金属耐磨材质能够减少与镁合金筒体摩擦生热，并具有耐磨性，例如非金属耐磨材质采用聚四氟乙烯；并且通过冷却液输送机构200以输送冷却液至轮面110的过液槽120，既减小摩擦又降低温度，从而降低轮面110与镁合金薄壁筒体20间的热量聚集，避免局部温度过高引起燃烧，改善镁合金材料加工时极易因长时间回转摩擦产生热量而引起的着火安全隐患。镁合金薄壁筒体20的小端23通过第一工装夹具300夹持住，随着筒体旋转，通过刀具400进行加工。
本系统解决了镁合金加工易燃的安全隐患，可以像加工铝合金材料一样，加工镁合金材料的壳体零件，效率及安全性大大提高，另一方面有利于成本控制。
请参照图4和图5，支撑滚轮工装100包括滚轮，滚轮具有轮面110，轮面110设置有过液槽120；相应地，支撑滚轮工装100还包括支撑体，滚轮可转动地安装于支撑体。
一种可实施方案中，过液槽120呈螺旋槽(图中未示意)设于支撑滚轮工装100的轮面110，支撑滚轮工装100的滚轮轴线与螺旋槽的螺旋中心轴线重合。该螺旋槽充分分布于轮面110，增加冷却液的流经路径，提高冷却液在支撑滚轮工装100与镁合金薄壁筒体20之间的作用效果。
铣内孔设置有刀具400，用以加工镁合金薄壁筒体20的内筒面22。可选地，如图2所示，在铣内孔工序中，冷却液输送机构200还输送冷却液至刀具400，降低工作过程中刀具400的温度。
如图2所示，一种可实施方案中，冷却液以点滴的形式输送至过液槽120和刀具400。点滴类似静脉输液的一次性输液器，包括点滴瓶和与点滴瓶连接的点滴管，点滴管另一端导向过液槽120、刀具400。通过以点滴的方式，既保证了减小摩擦、散热的效果，又节约了冷却液的用量，降低了生产成本。
发明人通过选取多个品牌，进行阻燃烧对比试验，取车加工镁丝、明火一点即燃；再将镁丝分别涂上冷却液，先涂上少许，再逐渐增多，最后浸泡，进行点燃试验；通过对比选型安美公司生产的C20冷却液，效果较佳。
请参照图1和图3，加工系统还包括车外圆，车外圆工序和铣内孔工序均通过刀具400进行加工。
关于刀具400，镁合金薄壁筒体20的加工以车、铣加工为主，对刀具400进行摸索试验，确定了镁合金零件车加工时，可以采用有色金属专用刀具400镶嵌刀片结构，刀体材质为优质高速工具钢。
请参照图6至图8，图8展示有刀具400的刀尖。本实施例中刀具400的刀尖R(如图8中的局部放大图示意刀尖)限制为0.4±0.05mm，优选0.4mm。
通过限定刀具400的刀尖，改善由于刀尖过尖而在加工过程中容易磨损，存在的需频繁更换刀片、且挤伤工件的问题；通过限定刀尖，改善刀尖R过大存在的加工时表面粗糙度难以保证的问题。
可选地，刀具400的前后角设为12°±20′，将刀片加工处较大的前后角，优选12°，配合刀尖R限定，保障薄壁件的内外圆粗糙度达到1.6以上。
可选地，请参照图1和图3，车外圆工序中包括第一工装夹具300、第二工装夹具500、刀具400和冷却液输送机构200，第一工装夹具300夹持镁合金薄壁筒体20的小端23，第二工装夹具500夹持镁合金薄壁筒体20的大端24，刀具400加工镁合金薄壁筒体20的外筒面21，冷却液输送机构200输送冷却液至刀具400。对镁合金薄壁筒体20的外圆车加工。
实施例2
基于实施例1提供的镁合金薄壁筒体20的加工系统，本实施例提供一种镁合金薄壁筒体20的加工方法，加工方法采用实施例1的加工系统，具体包括依次进行：
粗车外圆，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度2.00～3.00mm，进给F0.20～0.35mm；
粗车内孔，受刀具400刚性限制，应适当减小进给参数，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度1.50～2.00mm，进给F0.15mm～0.25mm；
精车外圆，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度1.00～1.50mm，进给F0.15～0.25mm；
精车内孔，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度0.50～1.00mm，进给F0.10～0.20；
粗铣内孔，采用数控转台加直角头伸入内部加工，转速1500r/min，切深2.00～4.00mm，切宽为刀具400实际宽度50％；
精铣内孔，采用数控转台加直角头伸入内部加工，转速1800r/min，切深0.20～1.00mm，切宽为0.30～0.50mm。
本实施例提供的加工方法中的详细工艺参数，属于车、铣加工过程中的较佳参数选取，配合实施例1的加工系统，适用于镁合金薄壁筒体20的加工。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种镁合金薄壁筒体的加工系统，其特征在于，所述加工系统包括铣内孔，所述铣内孔包括：
支撑滚轮工装，所述支撑滚轮工装的轮面开设有过液槽，所述支撑滚轮工装的轮体由非金属耐磨材质制成，所述支撑滚轮工装以支撑所述镁合金薄壁筒体的外筒面；
冷却液输送机构，以输送冷却液至所述过液槽；以及
第一工装夹具，以夹持所述镁合金薄壁筒体的小端。
2.如权利要求1所述的加工系统，其特征在于，所述铣内孔还包括：
刀具，以加工所述镁合金薄壁筒体的内筒面，所述冷却液输送机构还输送所述冷却液至所述刀具。
3.如权利要求2所述的加工系统，其特征在于，所述冷却液被配置为以点滴的形式输送至所述过液槽和所述刀具。
4.如权利要求1-3中任一项所述的加工系统，其特征在于，所述冷却液选型C20冷却液。
5.如权利要求1所述的加工系统，其特征在于，所述非金属耐磨材质包括聚四氟乙烯。
6.如权利要求2所述的加工系统，其特征在于，所述加工系统还包括车外圆，所述车外圆和所述铣内孔均包括所述刀具，所述刀具的刀尖R0.4±0.05mm。
7.如权利要求6所述的加工系统，其特征在于，所述刀具的前后角设为12°±20′。
8.如权利要求6所述的加工系统，其特征在于，所述车外圆包括：
第一工装夹具，以夹持所述镁合金薄壁筒体的小端；
第二工装夹具，以夹持所述镁合金薄壁筒体的大端；
所述刀具，以加工所述镁合金薄壁筒体的外筒面；以及
所述冷却液输送机构，以输送所述冷却液至所述刀具。
9.如权利要求1所述的加工系统，其特征在于，所述过液槽呈螺旋槽设于所述支撑滚轮工装的轮面，所述支撑滚轮工装的滚轮轴线与所述螺旋槽的螺旋中心轴线重合。
10.一种镁合金薄壁筒体的加工方法，其特征在于，所述加工方法采用权利要求1-9中任一项所述的加工系统，所述加工方法包括依次进行：
粗车外圆，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度2.00～3.00mm，进给F0.20～0.35mm；
粗车内孔，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度1.50～2.00mm，进给F0.15mm～0.25mm；
精车外圆，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度1.00～1.50mm，进给F0.15～0.25mm；
精车内孔，主轴转速60～80r/min，单面吃刀深度0.50～1.00mm，进给F0.10～0.20；
粗铣内孔，采用数控转台加直角头伸入内部加工，转速1500r/min，切深2.00～4.00mm，切宽为刀具实际宽度50％；
精铣内孔，采用数控转台加直角头伸入内部加工，转速1800r/min，切深0.20～1.00mm，切宽为0.30～0.50mm。
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