CN115383142A - 一种非金属类薄垫片车削加工方法 - Google Patents

一种非金属类薄垫片车削加工方法 Download PDF

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徐龙超
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秦德林
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Abstract

本发明提供一种非金属类薄垫片车削加工方法，涉及机械加工技术领域。该非金属类薄垫片车削加工方法，采用粗车、半精车及精车的加工方式，在加工过程进行热处理工序，去除工件内应力，具体车削精加工步骤如下：步骤一、粗、精加工φ46mm内孔，粗、半精加工两端面，留适当精加工余量，15mm台阶面留适当精加工余量；步骤二、半精加工R17Omm外圆，留适当精加工余量；步骤三、调头半精加工小端端面、φ17mm外圆内孔及大端面；步骤四、精加工φ10mm内孔及15mm小台阶面；步骤五、精加工外形达尺寸要求。通过合理选择装夹方法，设计专用旋压装置工装及反车刀，最终保证了产品质量并提高了生产效率，为企业节省成本。

Description

一种非金属类薄垫片车削加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种非金属类薄垫片车削加工方法。
背景技术
非金属(有色金属)薄垫片类零件为回转体零件，其材料为铝青铜，牌号为QAL9-4，该零件为薄垫片类零件，工件厚度为2.89mm，刚性较差，精度要求较高。工件装夹不当时采用传统装夹工艺会导致加工过程工件产生变形，影响其尺寸精度和形状精度；加工过程产生的切削热也会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制；此外在切削力的作用下，特别是利用切断刀切断时，由于切断刀的几何形状的影响，加工时容易产生振动、变形，特别是两平面会出现一面凸、一面凹的形状，影响工件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度。
此类零件为有色金属，不能利用平面磨床上的磁力吸盘进行装夹加工，该零件几何精度要求很高，内孔φ44.96mm对外圆φ70mm的同轴度为0.002mm，两端面的平行度0.002mm及端面的平面度0.002mm是加工需要重点控制的要素。此零件为易损件，每批次加工件数为200件，由于该零件精度要求较高，且为薄壁件，极易产生变形。因此急需一种非金属类薄垫片车削加工方法，已解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种非金属类薄垫片车削加工方法，有效解决了工件的变形问题，保证了零件的形状精度和位置精度。针对非金属(有色金属)薄垫片类零件的加工，详细分析了薄垫片类零件的结构特征和加工难点。通过制定合理的工艺路线及加工装夹方案，优化切削参数及刀具切削路线，可提高零件的合格率和生产率，对提高产品质量有很大的推广意义。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种非金属类薄垫片车削加工方法，采用粗车、半精车及精车的加工方式，在加工过程进行热处理工序，去除工件内应力，具体车削精加工步骤如下：
步骤一、粗、精加工φ46mm内孔，粗、半精加工两端面，留适当精加工余量，15mm台阶面留适当精加工余量；
步骤二、半精加工R17Omm外圆，留适当精加工余量；
步骤三、调头半精加工小端端面、φ17mm外圆内孔及大端面；
步骤四、精加工φ10mm内孔及15mm小台阶面；
步骤五、精加工外形达尺寸要求。
优选的，所述工件为薄垫片类零件，材料为2A12铝合金，所述精加工采用高精度数控车床。
优选的，所述车削精加工步骤中，采用旋压装置工装，工装轴向和径向均设置通孔，工装轴向做两组端面槽，径向预留单边3mm的内腔；工件装夹后以工装φ46mm外圆及其左端面定位，工装φ46mm外圆与工件内孔配合车削，配合间隙控制在0.005mm以内。
优选的，所述旋压装置工装包括T型轴a、T型轴b、轴承、工装、卡爪、卡盘，所述卡盘上设置卡爪，所述卡爪的内侧安装有工装，所述工装的一侧设置有工件，所述工件的一侧与两个轴承连接，两个所述轴承分别固定在T型轴b的两端，所述T型轴b的中部固定在T型轴a的一端，所述T型轴a的另一端固定在旋压机的输出端。
优选的，所述车削精加工步骤中，采用专用反车刀加工工件小φ15mm内孔小台阶面以及加工内孔φ5mm小台阶面。
优选的，所述反车刀包括刀头和刀柄，所述刀头固定于刀柄的一端，并且所述刀头为图3所示形状，所述刀头的前刀面为3°，所述刀头的刀尖圆弧半径为0.3mm，所述刀头的主后刀面为5°。
本发明提供了一种非金属类薄垫片车削加工方法。具备以下有益效果：
1、本发明通过合理选择装夹方法，设计专用旋压装置工装及反车刀，最终保证了产品质量并提高了生产效率，为企业节省成本。
2、本发明通过采用粗车、半精车及精车的加工方式，在加工过程进行热处理工序，去除工件内应力，采用旋压装置工装进行工件的装夹，根据零件材料及特征，设计专用反车刀进行加工内孔φ5mm小台阶面，既保证加工时不会造成干涉，排屑顺畅的同时保证刀具锋利，足够的刚性变形，提高了零件的合格率和生产率，提高产品质量。
附图说明
图1为本发明的旋压装置工装剖面示意图；
图2为本发明的旋压装置工装立体示意图；
图3为本发明的反车刀示意图；
图4为本发明的方法流程示意图。
其中，1、T型轴a；2、轴承；3、T型轴b；4、工件；5、工装；6、卡爪；7、卡盘；8、车刀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-4所示，本发明实施例提供一种非金属类薄垫片车削加工方法，采用粗车、半精车及精车的加工方式，在加工过程进行热处理工序，去除工件内应力，具体车削精加工步骤如下：
步骤一、粗、精加工φ46mm内孔，粗、半精加工两端面，留适当精加工余量，15mm台阶面留适当精加工余量；
步骤二、半精加工R17Omm外圆，留适当精加工余量；
步骤三、调头半精加工小端端面、φ17mm外圆内孔及大端面；
步骤四、精加工φ10mm内孔及15mm小台阶面；
步骤五、精加工外形达尺寸要求。
有效解决了工件的变形问题，保证了零件的形状精度和位置精度，优化切削参数及刀具切削路线，可提高零件的合格率和生产率，对提高产品质量有很大的推广意义。
在一种具体实施方式中，工件为薄垫片类零件，材料为2A12铝合金，加工时根据零件特征及精度要求，精加工首选高精度数控车床。
工件2A12铝合金材料加工时受温度影响较大，用常规方法(如自定心卡盘、心轴等)装夹容易导致工件变形，装夹及加工不便，精度无法得到保证，采用旋压装置工装进行装夹，装夹受力小，装夹精度高，装卸方便。
在一种具体实施方式中，车削精加工步骤中，采用旋压装置工装进行工件的装夹，为保证工件在旋压装置前装夹牢靠，旋压装置工装必须有足够大的空间，工装轴向和径向均设置通孔，工装轴向做两组端面槽，径向预留单边3mm的内腔；工件装夹后以工装φ46mm外圆及其左端面定位，工装φ46mm外圆与工件内孔配合车削，配合间隙控制在0.005mm以内，以保证重复装夹定位准确和便于找正。
在一种具体实施方式中，参考图1-2所示，旋压装置工装包括T型轴a1、T型轴b3、轴承2、工装5、卡爪6、卡盘7，卡盘7上设置卡爪6，卡爪6的内侧安装有工装5，工装5的一侧设置有工件4，工件4的一侧与两个轴承2连接，两个轴承2分别固定在T型轴b3的两端，T型轴b3的中部固定在T型轴a1的一端，T型轴a1的另一端固定在旋压机的输出端。采用旋压装置工装进行装夹，装夹受力小，装夹精度高，装卸方便。
在一种具体实施方式中，由于工件几何精度要求极高，其两端面平行度为0.002mm且φ44.96mm内孔定位准确和便于找正。孔15mm小台阶面及R170mm外圆相对φ10mm内孔的跳动为0.002mm，且φ15mm内孔小台阶面与外圆及小端端面难题是：如果利用二次装夹则很难保证加工精度达到要求，一次装夹加工又没有合适的加工刀具来加工φ5mm内孔小台阶面。经过分析，只有在多次装夹下加工φ10mm内孔及所有外形，并设计专用反车刀加工小φ15mm内孔小台阶面，才是最合理的选择。根据零件材料及特征，设计专用反车刀进行加工内孔φ5mm小台阶面，如图3所示为反车刀，既要保证加工时不会造成干涉，排屑顺畅的同时保证刀具锋利，足够的刚性变形。
参考图3所示，车削精加工步骤中，采用专用反车刀加工工件小φ15mm内孔小台阶面以及加工内孔φ5mm小台阶面。
在一种具体实施方式中，反车刀包括刀头和刀柄，刀头固定于刀柄的一端，并且刀头为图3所示形状，刀头的前刀面为3°，刀头的刀尖圆弧半径为0.3mm，刀头的主后刀面为5°。
在一种具体实施方式中，选择前角大、刀尖半径小、较锋利的刀具及合理的切削用量进行精加工；精车φ46mm内孔时要保证零件尺寸一致性，以保证工件调头加工时孔与工装定位台阶配合间隙的一致性，以便于定位准确及装夹找正；工装顶紧力调整要适当，既保证工件装夹牢靠，又不致工件移动、跑偏。
针对非金属(有色金属)薄垫片类零件的加工，详细分析了薄垫片类零件的结构特征和加工难点，通过制定合理的工艺路线及加工装夹方案，优化切削参数及刀具切削路线，有效解决了工件的变形问题，保证了零件的形状精度和位置精度，可提高零件的合格率和生产率，对提高产品质量有很大的推广意义。
薄垫片类零件壁薄、刚性差且精度要求极高，且无法利用平面磨床上的磁力吸盘这些通用精密加工机床，这些都无疑加大了工件加工难度与制造成本，本发明经过合理选择装夹方法，设计专用旋压装置工装及反车刀，最终保证了产品质量并提高了生产效率，为企业节省成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种非金属类薄垫片车削加工方法，其特征在于：采用粗车、半精车及精车的加工方式，在加工过程进行热处理工序，去除工件内应力，具体车削精加工步骤如下：
步骤一、粗、精加工φ46mm内孔，粗、半精加工两端面，留适当精加工余量，15mm台阶面留适当精加工余量；
步骤二、半精加工R17Omm外圆，留适当精加工余量；
步骤三、调头半精加工小端端面、φ17mm外圆内孔及大端面；
步骤四、精加工φ10mm内孔及15mm小台阶面；
步骤五、精加工外形达尺寸要求。
2.根据权利要求1所述的一种非金属类薄垫片车削加工方法，其特征在于：所述工件为薄垫片类零件，材料为2A12铝合金，所述精加工采用高精度数控车床。
3.根据权利要求1所述的一种非金属类薄垫片车削加工方法，其特征在于：所述车削精加工步骤中，采用旋压装置工装，工装轴向和径向均设置通孔，工装轴向做两组端面槽，径向预留单边3mm的内腔；工件装夹后以工装φ46mm外圆及其左端面定位，工装φ46mm外圆与工件内孔配合车削，配合间隙控制在0.005mm以内。
4.根据权利要求3所述的一种非金属类薄垫片车削加工方法，其特征在于：所述旋压装置工装包括T型轴a、T型轴b、轴承、工装、卡爪、卡盘，所述卡盘上设置卡爪，所述卡爪的内侧安装有工装，所述工装的一侧设置有工件，所述工件的一侧与两个轴承连接，两个所述轴承分别固定在T型轴b的两端，所述T型轴b的中部固定在T型轴a的一端，所述T型轴a的另一端固定在旋压机的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种非金属类薄垫片车削加工方法，其特征在于：所述车削精加工步骤中，采用专用反车刀加工工件小φ15mm内孔小台阶面以及加工内孔φ5mm小台阶面。
6.根据权利要求5所述的一种非金属类薄垫片车削加工方法，其特征在于：所述反车刀包括刀头和刀柄，所述刀头固定于刀柄的一端，所述刀头的前刀面为3°，所述刀头的刀尖圆弧半径为0.3mm，所述刀头的主后刀面为5°。
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