CN114453611A - 一种在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铜套内孔加工技术领域,具体涉及一种在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法。步骤1,将铜套两端装配铜套深孔用工装,并利用深孔机床卡爪夹持所述铜套深孔用工装,实现铜套在深孔钻镗床上的装夹;步骤2,安装镗头,并在镗头键槽内装配木键;步骤3,装配闭式中心架,并使闭式中心架的上滚轮与铜套外圆无挤压接触;步骤4,进行粗镗孔或半精镗孔;步骤5,进行精镗孔,包括先从一端分多次精镗铜套内孔至尺寸公差范围之内,然后调头,重复步骤1~3,从另一端开始镗进尺寸公差范围之内;步骤6,利用砂纸抛光。能有效消除超长铜套内孔加工时的“喇叭口”现象,保证铜套内孔的加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及铜套内孔加工技术领域,具体涉及一种在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法。
背景技术
铜套因为其耐腐蚀性、耐磨性和抗压性能好在船舶领域应用广泛。铜材料刚性差,热膨胀系数大,热膨胀、冷缩对尺寸的影响大,导致铜材料加工性能差。加工要解决装夹变形、尺寸难控制、振纹严重、形位公差难保证等问题。要完成铜套内孔高精度的加工要求,铜套加工类型中,较短的铜套,一般在车床上加工,较长一些的铜套,要在深孔钻镗床上装夹完成加工。
根据生产试验,3500mm长铜套一次装夹完成,精加工后内孔的圆柱度可在0.03~0.05mm范围内。如果铜套长度超过3500mm,深孔加工时一次装夹很难达到高精度需求。
以某船型螺旋桨轴红套用铜套为例,铜套总长4500mm,孔径φ545+0.07,孔壁厚33mm,孔的圆柱度≤0.05mm,要求较高,深孔精加工难度较大。在精镗铜套内孔过程中,发现热变形对尺寸和圆柱度的影响特别明显,如:前天下午5点半测量铜套内孔进、出口尺寸公差分别为+0.02、+0.04mm,第二天早晨8点再次检测同一位置进、出口处尺寸,进口尺寸公差+0.03mm,基本没变化,出口处尺寸公差则变为-0.02mm,即出口尺寸变化了0.06mm,变化量过大,内孔尺寸进口大,出口小,俗称的“喇叭口”。根据加工经验,3米左右铜套进、出口尺寸差,一般情况下,冬季铜套内孔尺寸的回缩量在0.06mm左右,夏季回缩量在0.03mm左右。
针对以上技术问题,需要一种能消除超长铜套内孔加工过程中出现“喇叭口”现象的加工方法。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的缺陷,提供一种在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,能有效消除超长铜套内孔加工时的“喇叭口”现象,保证铜套内孔的加工精度。
本发明一种在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其技术方案为,包括:
步骤1,将铜套两端装配铜套深孔用工装,并利用深孔机床卡爪夹持所述铜套深孔用工装,实现铜套在深孔钻镗床上的装夹;
步骤2,安装镗头,并在镗头键槽内装配木键;
步骤3,装配闭式中心架,并使闭式中心架的上滚轮与铜套外圆无挤压接触;
步骤4,进行粗镗孔或半精镗孔;
步骤5,进行精镗孔,包括先从一端分多次精镗铜套内孔至尺寸公差范围之内,然后调头,重复步骤1~3,从另一端开始镗进尺寸公差范围之内;
步骤6,利用砂纸抛光。
较为优选的,所述铜套深孔用工装为圆环状结构件,所述圆环状结构件内孔为台阶孔,其中,铜套端部外圆嵌入所述台阶孔中的大止孔内,并与所述大止孔间隙配合,所述铜套的端面与所述台阶孔的台阶面螺纹连接。
较为优选的,所述铜套两端设有用于连接所述铜套深孔用工装的工艺夹位,所述工艺夹位上设有环装的卸荷槽。
较为优选的,所述木健用于与铜套孔壁接触的一端为上窄下宽的梯形结构。
较为优选的,在加工过程中,实时观察闭式中心架的上盖滚轮和铜套外圆之间油膜产生的碾压痕迹,若油膜痕迹颜色变深,则上调闭式中心架的上盖。
较为优选的,在粗镗孔或半精镗孔时,镗头的尖刀孔装配一把剪刀,光刀孔装配一把光刀。
较为优选的,在粗镗孔或半精镗孔时,主轴转速为30~35mm/r,切削速度为12~18mm/min。
较为优选的,在进行粗镗孔或半精镗孔时,每隔一段指定长度设置一个测量带,当孔镗进深度超过第一个测量带深度时,用测厚仪测量第一测量带位置上的孔四个方向的壁厚差,并分别做好记录;
每隔一个测量带记录一次壁厚差测量数据,通过对各个测量数据进行比较的方式确定孔是否偏斜以及确定孔的偏斜方向,并根据所述偏斜方向进行加工调整。
较为优选的,进行所述精镗孔时,仅装配光刀,且当加工余量剩余单边1mm时进行精镗孔。
较为优选的,所述精镗孔的进给量通过冷却状态下铜套内孔的实际尺寸确定。
本发明的有益效果为:
1、本方案在精镗孔过程中,先从一端分多次精镗铜套内孔至尺寸公差范围之内,然后调头从另一端开始镗进尺寸公差范围之内,能够有效消除“喇叭口”现象,本方法加工4.5m长,壁厚33mm的铜套内孔,孔的进、出口尺寸差可控制在0.02mm,圆柱度达到0.05mm,具有较高的加工精度。
2、本方案在铜套两端设置工艺夹位,并设置与工艺夹位配合的铜套深孔用工装,卡爪不直接装夹铜套,而是夹持在铜套深孔用工装上,解决了机床夹持铜套产生的夹持变形问题。
3、木健与铜套孔壁接触的一端采用上窄下宽的梯形结构,在不影响木键支撑作用的前提条件下,缩短了木键与铜套内壁贴合面的接触,减少摩擦产生热量对铜套壁产生的不利影响。
4、在粗镗孔或半精镗孔时,主轴转速为30~35mm/r,切削速度为12~18mm/min,铜套镗孔时的振纹不再明显。
附图说明
图1为本发明铜套两端工艺夹位与铜套深孔用工装的连接示意图;
图2为本发明铜套轴向剖视图;
图3为本发明铜套侧视图;
图4为铜套深孔用工装轴向端面示意图;
图5为铜套深孔用工装侧视图;
图6为木健结构示意图;
图7为镗头结构示意图;
图8为铜套加工状态示意图。
图中:1-铜套,2-铜套深孔用工装,3-螺栓,4-塑料垫圈,5-尖刀孔,6-光刀孔,7-镗头,8-木键,9-镗杆,10-闭式中心架
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
实施例一
本实施例提供了一种在深孔钻镗床上精加工超长铜套1内孔的方法,具体步骤如下:
步骤1,如图1所示,将铜套1两端装配铜套深孔用工装2,并利用深孔机床卡爪夹持所述铜套深孔用工装2,实现铜套1在深孔钻镗床上的装夹。
如图2、3所示,铜套1包含三个部分:两端工艺夹位和中间铜套本体部分,铜套1两端的工艺夹位尺寸长约50mm,=工艺夹位上设有环装的卸荷槽,卸荷槽的目的是消除掉夹紧力对铜套1本体产生不利影响。
如图4、5所示,铜套深孔用工装2为圆环状结构件,所述圆环状结构件内孔为台阶孔,其中,铜套1端部外圆嵌入所述台阶孔中的大止孔内,并与所述大止孔间隙配合,配合间隙在0.2-0.3mm之间。台阶孔上分布8个或12个均布螺纹孔,螺纹孔中心位置与相配铜套1端面螺纹孔的中心位置相同。轴向方向上,铜套深孔用工装2用螺栓3通过塑料垫圈4和铜套1工艺夹位外端面紧密接触。塑料垫圈4的厚度约8mm,垫圈的材料为熟塑料而非生塑料。熟塑料较生塑料不易磨损,抗压效果好,相当于密封垫,使铜套深孔用工装2与铜套1贴合紧密。深孔钻镗床床头卡爪夹持在铜套深孔用工装2上,而不能夹持在铜套1上,解决机床夹持铜套1产生的夹持变形问题。
步骤2,如图7所示,在镗杆9上安装镗头7,并在镗头键槽内装配木键8。如图6所示,与常规木键8不同的是,本方案的木键8短,常规木键8长度约为200~250mm,本方案所用木键8仅为100mm;木健用于与铜套1孔壁接触的一端为上窄下宽的梯形结构,即木键8和铜套1孔壁接触的部位窄,接触面上有两个斜角,接触面占整个截面的40%即可,安装在镗头键槽内尺寸宽。木键8形状、大小的改变,是在不影响木键8支撑作用的前提条件下,缩短了木键8与铜套1内壁贴合面的接触,减少摩擦产生的热量对铜套1壁产生的不利影响。
步骤3,装配闭式中心架10,并使闭式中心架10的上滚轮与铜套1外圆无挤压接触。加工孔时支撑架位为带上盖的闭式中心架10,将装夹铜套1找正在0.1mm以内。与常规产品加工不同的是,铜套1在加工过程中容易发热致使变形,床头部分因为铜套1用工装与铜套1为间隙配合,留有的间隙满足铜套1发热的膨胀量。及时调整床尾闭式中心架10的上盖,根据观察到的上盖滚轮和铜套1外圆之间油膜所产生的碾压痕迹,判断铜套1的发热情况。铜套1发热后,油膜痕迹颜色变深,将闭式中心架10的上盖上调,调整至上滚轮和铜套1外圆刚刚接触,上滚轮被轻轻带动即可,具体装配后的位置关系如图8所示。
步骤4,进行粗镗孔或半精镗孔。镗头的尖刀孔5装一把尖刀,不建议装多把尖刀,减少切削热的产生,光刀孔6装一把光刀。开动深孔钻镗床,尖刀引孔,光刀引孔后,对准位,冷却液给出,开始镗孔。相较于较短铜套1的通孔,切削参数做了调整,普通镗孔时主轴转速为20~24mm/r,切削速度为10mm/min,改变为:主轴转速为30~35mm/r,切削速度为15mm/min。按上述2、3操作,且切削参数调整后,铜套1镗孔时的振纹一般不明显或不产生。
在进行粗镗孔或半精镗孔时,每500mm设一个测量带,当孔镗进深度超过第一个测量带深度时,用测厚仪测量第一测量带位置上的孔四个方向的壁厚差,并分别做好记录;每隔一个测量带记录一次壁厚差测量数据,对各个测量数据进行比较,以看出孔是否偏斜以及孔偏斜的方向。相较于细长深孔,铜套1内孔偏斜情况不太明显。
步骤5,进行精镗孔,包括先从一端分多次精镗铜套1内孔至尺寸公差范围之内,然后调头,重复步骤1~3,从另一端开始镗进尺寸公差范围之内。
本实施例中,精镗时镗头只装光刀。由于单边剩余余量小于1mm时,半精镗孔若产生的振纹过大,靠精镗孔很难去除,加工风险大。因此,本方案当加工余量剩余单边1mm时进行精镗孔,先从一端分多次精镗铜套1内孔至尺寸公差范围之内,然后调头,重新上述步骤1~3,找正,从另一端开始镗进尺寸公差范围之内。切削过程中不可避免的产生缺陷热,加上铜材料热膨胀系数大,热变化对铜套1内孔尺寸的影响很大。相对于3.5米长铜套1内孔精加工方式不同,4.5米长铜套1内孔精加工如果只从一端进给,镗杆9悬出太长,挠度增大,内孔振纹严重,加上切削热和摩擦热等热量的产生,出口尺寸始终无法消除掉变形影响的尺寸差,孔的圆柱度自然无法满足。如果只从一端进给,根据加工经验,3米长铜套1进、出口尺寸差,一般情况下,冬季铜套1内孔进、出口尺寸差在0.06mm左右,夏季进、出口尺寸差在0.03mm左右。本步骤先从一端分多次精镗铜套1内孔至尺寸公差范围之内,然后调头,从另一端开始镗进尺寸公差范围之内,能有效消除以上缺陷。
此外,铜套1内孔精光前要控制最终尺寸时需要保证:内孔尺寸要在冷却后分别测量进、出口尺寸以及中间部位的尺寸,否则就会出现进口大,出口小的情况,极易产生尺寸超差。只有测量出冷却状态下铜套1内孔的实际尺寸才可以确定精光内孔的加工余量。
步骤6,利用砂纸抛光。铜套1精镗孔后,孔的粗糙度可达Ra1.6,根据精镗孔情况和粗糙度要求,可留出抛磨量,选择合适型号的砂纸抛光。
应理解,上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后,各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定,而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于,包括:
步骤1,将铜套两端装配铜套深孔用工装,并利用深孔机床卡爪夹持所述铜套深孔用工装,实现铜套在深孔钻镗床上的装夹;
步骤2,安装镗头,并在镗头键槽内装配木键;
步骤3,装配闭式中心架,并使闭式中心架的上滚轮与铜套外圆无挤压接触;
步骤4,进行粗镗孔或半精镗孔;
步骤5,进行精镗孔,包括先从一端分多次精镗铜套内孔至尺寸公差范围之内,然后调头,重复步骤1~3,从另一端开始镗进尺寸公差范围之内;
步骤6,利用砂纸抛光。
2.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:所述铜套深孔用工装为圆环状结构件,所述圆环状结构件内孔为台阶孔,其中,铜套端部外圆嵌入所述台阶孔中的大止孔内,并与所述大止孔间隙配合,所述铜套的端面与所述台阶孔的台阶面螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:所述铜套两端设有用于连接所述铜套深孔用工装的工艺夹位,所述工艺夹位上设有环装的卸荷槽。
4.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:所述木健用于与铜套孔壁接触的一端为上窄下宽的梯形结构。
5.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:在加工过程中,实时观察闭式中心架的上盖滚轮和铜套外圆之间油膜产生的碾压痕迹,若油膜痕迹颜色变深,则上调闭式中心架的上盖。
6.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:在粗镗孔或半精镗孔时,镗头的尖刀孔装配一把剪刀,光刀孔装配一把光刀。
7.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:在粗镗孔或半精镗孔时,主轴转速为30~35mm/r,切削速度为12~18mm/min。
8.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:在进行粗镗孔或半精镗孔时,每隔一段指定长度设置一个测量带,当孔镗进深度超过第一个测量带深度时,用测厚仪测量第一测量带位置上的孔四个方向的壁厚差,并分别做好记录;
每隔一个测量带记录一次壁厚差测量数据,通过对各个测量数据进行比较的方式确定孔是否偏斜以及确定孔的偏斜方向,并根据所述偏斜方向进行加工调整。
9.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:进行所述精镗孔时,仅装配光刀,且当加工余量剩余单边1mm时进行精镗孔。
10.根据权利要求1所述的在深孔钻镗床上精加工超长铜套内孔的方法,其特征在于:所述精镗孔的进给量通过冷却状态下铜套内孔的实际尺寸确定。
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