CN115383465A - 一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工方法及加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工方法及加工装置，加工装置包括连接板、支撑螺钉和支撑环，支撑环套接在细长安装座上，连接板通过自身开有的通孔和支撑螺钉紧固在套有支撑环的细长安装座上。加工细长安装座端面的螺孔时，将连接板安装在套有支撑环的细长安装座上，使得所有细长安装座形成一个整体，提高强度和刚性，安装过程中通过杠杆百分表确定细长安装座无过大变形，然后铣加工细长安装座的端面，接着在端面上钻螺纹底孔，最后采用小直径螺纹铣刀铣加工螺孔。本发明加工装置结构简单，解决了在数控机床上用小螺纹铣刀加工螺纹孔的震动问题，实现薄壁筒体细长安装座螺孔的自动化加工。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种薄壁筒体细长安装座螺孔加工装置及加工方法。
背景技术
航空发动机上很多大型薄壁筒体零件，在大型薄壁筒体零件上设计有一组或多组细长安装座螺纹孔(如图1所示)，细长安装座端面上的螺孔呈盲孔状。由于筒体的壁厚只有1～2毫米，零件刚性差，在数控机床上用小螺纹铣刀铣加工细长安装座螺纹孔时，在铣削加工中震动非常严重，螺纹铣刀磨损快，铣出的螺孔呈喇叭口形状，螺孔尺寸不合格，同时螺纹铣刀易崩刃，严重造成零件报废。
现有的细长安装座螺孔加工方法是采用手动攻丝，但是手动攻丝效率极低，工人劳动强度大，同时在手动攻丝时排屑不畅容易使丝锥折断而造成零件报废。随着生产任务的不断增多，手动攻丝已不适用于大批量加工。此外，细长安装座的加工还面临以下难题：
第一，由于薄壁筒体零件的内部安装有其它工装，导致无法从薄壁筒体内部对细长安装座进行强化和固定；
第二，并不是所有细长安装座的轴线都穿过薄壁筒体的回转中心线(点)，即部分细长安装座是偏心的，其轴线没有过所在截面(垂直于薄壁筒体回转中心线的截面)的中心，导致无法使用对称的强化结构提高刚性，例如沿着所在截面径向的支撑没有效果；
第三，单个细长安装座加工端面螺孔时容易发生晃动，导致加工后的细长安装座变形(歪斜)，后续安装其它组件时错位较大，无法正常安装。
基于上述原因，急需在数控机床上实现薄壁筒体细长安装座螺孔的自动化加工。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工方法及加工装置，加工装置的结构简单，操作容易，加工方法配合加工装置能够很好的解决薄壁筒体细长安装座螺孔在数控机床上用小螺纹铣刀加工螺纹孔的震动问题，实现薄壁筒体细长安装座螺孔的自动化加工，提高加工效率和加工质量。
本发明的基本思路是将多个相邻(靠近)的细长安装座组合捆绑在一起形成一个整体(组合)，从而提高单个细长安装座端面加工螺孔时的刚性，另一方面，同一组合内的多个细长安装座即使发生变形，其变形方向和大小也是趋于一致的，不会对后续的装配产生显著影响。
本发明采用了以下技术方案：
一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工装置，所述细长安装座的轴向长度与外径的比值远大于1，细长安装座的数量至少有两个，细长安装座的一端连接在薄壁筒体表面，另一端悬空，且在悬空端的端面上开有螺孔，螺孔为盲孔，加工装置包括，
连接板，所述连接板上开有多个贯穿连接板厚度方向的通孔，通孔的内径大于细长安装座的外径，且多个通孔满足以下条件：
当一个细长安装座插入连接板上的一个通孔内时，其余细长安装座也同时插入连接板上其余通孔内；
支撑环，所述支撑环活动插接在连接板的通孔内，且介于细长安装座的外表面与通孔内表面之间，支撑环上有一条开口槽，所述开口槽使得支撑环沿着周向呈现不闭合状态；
螺纹孔，所述螺纹孔与连接板上的通孔连通，且螺纹孔的轴线与通孔的轴线垂直；
支撑螺钉，所述支撑螺钉螺纹连接在螺纹孔中。
进一步，所述连接板为一个平面构成的单平面板材、多个平面构成的折线状板材或曲面板。
进一步，沿着所述连接板的外轮廓线上设置有多个由连接板内部向外侧延伸的扩展部，所述扩展部上开设有通孔，沿着所述扩展部的外轮廓表面开设有与通孔垂直且连通的螺纹孔。
作为一种选择，每一个所述扩展部的外轮廓表面开设有3个螺纹孔。
作为一种选择，所述支撑环的轴向长度大于连接板的厚度。
作为一种选择，所述支撑环为尼龙材料。
一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工方法，采用前述的加工装置且包括以下步骤，
步骤一，将支撑环套接在细长安装座外表面；
步骤二，将连接板上的多个通孔与多个表面套有支撑环的细长安装座对接，使得所有细长安装座通过一块连接板连接；
步骤三，在机床主轴上安装杠杆百分表，杠杆百分表测针压置在其中一个细长安装座上；
步骤四，将支撑螺钉拧入螺纹孔，然后拧动支撑螺钉，使支撑螺钉的末端压紧支撑环外表面，最终使得连接板与多个细长安装座连接紧固并形成整体；
步骤五，铣加工细长安装座的悬空端端面，然后在该端面上钻螺纹底孔，最后用小直径螺纹铣刀铣加工螺孔。
进一步，所述所步骤四中，在支撑螺钉压紧支撑环的过程中，杠杆百分表的数值变化小于等于0.02mm。
与现有技术相比，本发明具备以下特点：
(1)本发明的薄壁筒体细长安装座螺孔加工装置结构简单，操作调整方便、可靠，支撑效果好。
(2)本发明的薄壁筒体细长安装座螺孔加工装置大大提高了细长安装座的刚性，将多个细长安装座连接形成整体，在铣加工安装端面、钻螺纹底孔时可加大背吃刀量及进给量，提高加工效率，同时节约刀具成本。
(3)连接板的形状根据细长安装座的分布位置和数量进行调整，分别从一个平面构成的单平面板材、多个平面构成的折线状板材(多块平面板呈一定角度依次拼接)或曲面板(曲面板材)中选择，其原则是将所有细长安装座连接成一个整体，但又不干涉铣端面、钻孔和螺孔加工。
(4)本发明的螺孔加工方法有效解决了薄壁筒体细长安装座螺孔加工的震动问题，实现薄壁筒体细长安装座螺孔的自动化批量生产，加工质量稳定，加工效率高。
(5)支撑环的应用避免了螺钉挤伤零件细长安装座的外表面，同时能够实现对零件细长安装座的均匀施力，防止施力不均导致的零件细长安装座变形，支撑环上的开槽(口)结构使得支撑环具备外径可变的特点，用螺钉压紧支撑环时使支撑环缩小整体抱紧细长安装座表面，装夹更可靠。
附图说明
图1为大型薄壁筒体以及其表面的细长安装座螺孔示意图；
图2为薄壁筒体细长安装座螺孔加工装置示意图；
图3为连接板示意图；
图4为支撑环示意图。
其中，1、细长安装座；2、螺孔；3、连接板；4、支撑螺钉；5、支撑环；6、螺纹孔；7、开口槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
如图1所示，薄壁筒体上的外表面上有一组(4个)细长安装座1，细长安装座1的轴向长度与外径的比值远大于1，细长安装座1的一端连接在薄壁筒体外表面，另一端悬空，且在悬空端的端面上开有螺孔2，螺孔2为盲孔。
如图2和图3所示，为本发明设计的薄壁筒体细长安装座螺孔加工装置，装置包括连接板3、支撑螺钉4和支撑环5。
如图3，连接板3呈方形平面板，方形的四个转角处各有一个向往扩展的圆柱结构，连接板3上设有四个圆形通孔，四个圆形通孔分别与四个圆柱结构同轴，四个圆形通孔之间的孔距与薄壁筒体零件上4个细长安装座1之间的中心距相等，圆形通孔的内径大于细长安装座1的外径，每个圆柱结构侧壁周向(圆柱面上)设有三个螺纹孔6；
支撑螺钉4为内六角螺钉，支撑螺钉4与连接板3上的螺纹孔6螺纹连接；
如图4，支撑环5为圆柱环形结构，支撑环5沿轴向加工有一条开口槽7使得支撑环5的截面尺寸可以改变(类似开口弹性垫圈)，支撑环5的内圆柱面与细长安装座1的外表面接触，外圆柱面与支撑螺钉4的末端接触，通过调节支撑螺钉4实现细长安装座1的压紧支撑，确保在螺孔2的加工过程中不发生震动。优选的，支撑环5采用尼龙材料。
如图2所示，薄壁筒体细长安装座螺孔加工方法包括以下步骤：
1、在细长安装座1端面的螺孔2加工前，选取相应规格的支撑环5套在细长安装座1外表面；
2、将连接板3上的四个圆形通孔分别穿过支撑环5，在机床主轴上安装杠杆百分表，杠杆百分表测针压置在其中一个细长安装座1上；
3、向连接板3上的螺纹孔6中插入支撑螺钉4，依次拧动支撑螺钉4，使支撑螺钉4压紧支撑环5，从而使得连接板3固定在细长安装座1上，实现增强细长安装座1的强度，在支撑压紧过程中，杠杆百分表的数值变化不能超过0.02mm，确保细长安装座2的变形没有超过要求。
4、铣加工细长安装座1的悬空端面，然后在端面上钻螺纹底孔，最后采用小直径螺纹铣刀铣加工螺孔2。
本发明的说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
Claims (8)
1.一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工装置，所述细长安装座(1)的轴向长度与外径的比值远大于1，细长安装座(1)的数量至少有两个，细长安装座(1)的一端连接在薄壁筒体表面，另一端悬空，且在悬空端的端面上开有螺孔(2)，螺孔(2)为盲孔，其特征在于：加工装置包括，
连接板(3)，所述连接板(3)上开有多个贯穿连接板(3)厚度方向的通孔，通孔的内径大于细长安装座(1)的外径，且多个通孔满足以下条件：
当一个细长安装座(1)插入连接板(3)上的一个通孔内时，其余细长安装座(1)也同时插入连接板(3)上其余通孔内；
支撑环(5)，所述支撑环(5)活动插接在连接板(3)的通孔内，且介于细长安装座(1)的外表面与通孔内表面之间，支撑环(5)上有一条开口槽(7)，所述开口槽(7)使得支撑环(5)沿着周向呈现不闭合状态；
螺纹孔(6)，所述螺纹孔(6)与连接板(3)上的通孔连通，且螺纹孔(6)的轴线与通孔的轴线垂直；
支撑螺钉(4)，所述支撑螺钉(4)螺纹连接在螺纹孔(6)中。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工装置，其特征在于：所述连接板(3)为一个平面构成的单平面板材、多个平面构成的折线状板材或曲面板。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工装置，其特征在于：沿着所述连接板(3)的外轮廓线上设置有多个由连接板(3)内部向外侧延伸的扩展部，所述扩展部上开设有通孔，沿着所述扩展部的外轮廓表面开设有与通孔垂直且连通的螺纹孔(6)。
4.根据权利要求3所述的一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工装置，其特征在于：每一个所述扩展部的外轮廓表面开设有3个螺纹孔(6)。
5.根据权利要求1所述的一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工装置，其特征在于：所述支撑环(5)的轴向长度大于连接板(3)的厚度。
6.根据权利要求1所述的一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工装置，其特征在于：所述支撑环(5)为尼龙材料。
7.一种薄壁筒体上细长安装座螺孔加工方法，其特征在于：采用权利要求1所述的加工装置且包括以下步骤，
步骤一，将支撑环(5)套接在细长安装座(1)外表面；
步骤二，将连接板(3)上的多个通孔与多个表面套有支撑环(5)的细长安装座(1)对接，使得所有细长安装座(1)通过一块连接板(3)连接；
步骤三，在机床主轴上安装杠杆百分表，杠杆百分表测针压置在其中一个细长安装座(1)上；
步骤四，将支撑螺钉(4)拧入螺纹孔(6)，然后拧动支撑螺钉(4)，使支撑螺钉(4)的末端压紧支撑环(5)外表面，最终使得连接板(3)与多个细长安装座(1)连接紧固并形成整体；
步骤五，铣加工细长安装座(1)的悬空端端面，然后在该端面上钻螺纹底孔，最后用小直径螺纹铣刀铣加工螺孔(2)。
8.根据权利要求1所述的一种航空发动机零件的加工方法，其特征在于：所述所步骤四中，在支撑螺钉(4)压紧支撑环(5)的过程中，杠杆百分表的数值变化小于等于0.02mm。
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