CN115464172A - 一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，包括备料，加工工件的内孔和前端面，加工工件的外圆和后端面和质检四个步骤；本发明工艺简单，装夹合理的数控车床加工长大型薄壁工件的方法，通过合理的装夹，提高了产品的加工的稳定性，提高加工质量；同时合理的设计收缩变径夹具和膨胀变径夹具，让产品在高速旋转不产生径向窜动，产品装夹不牢靠，影响产品质量不稳定，严重产品报废或三爪卡盘基座拉裂，保护主轴精度以及防止加工过程装夹不牢靠产生主轴与刀塔相撞，保护人员和设备安全，防止安全事故发生。

Description

一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体讲是一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法。

背景技术

数控车床工装夹具要满足加工使用过程中工件定位的稳定性和可靠性，满足装夹过程中的简单与快速操作，满足夹具在装夹拆卸，更换过程中重复定位的稳定性；一个明显特征是产品转型快，研发周期短。而任何机械加工，都离不开夹具。而专用夹具则是保证机械加工质量、提高生产效率、减轻劳动强度、降低对工人技术的过高要求、实现生产过程自动化不可或缺的重要工艺装备之一，夹具是直接影响产品质量好坏和生产周期长短的重要环节。避免结构复杂成本高，遵从手动，液压依次优先选用原则。以现有技术应用数控车床工装夹具存在操作繁琐，对于产品装夹定位使用不精准且使用装夹功能单一；特别是在加长大型薄壁产品时，前期由多设备与多个操作人员完成加工工序复杂且加工周期长，装夹复杂，加工质量不稳定，变形大。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种工艺简单，装夹合理的数控车床加工长大型薄壁工件的方法，通过合理的装夹，提高了产品的加工的稳定性，提高加工质量；同时合理的设计收缩变径夹具和膨胀变径夹具，让产品在高速旋转不产生径向窜动，产品装夹不牢靠，影响产品质量不稳定，严重产品报废或三爪卡盘基座拉裂，保护主轴精度以及防止加工过程装夹不牢靠产生主轴与刀塔相撞，保护人员和设备安全，防止安全事故发生。

具体的，一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，包括如下步骤：

S1、备料；

S2、加工工件的内孔和前端面；

S3、加工工件的外圆和后端面；

S4、质检。

进一步的，所述步骤S2的具体方法如下：

S21、在数控车床上安装收缩变径夹具；

S22、通过收缩变径夹具装夹工件；

S23、向数控车床中输入加工内孔和前端面的程序，并执行，直至内孔和前端面加工完成；

S24、拆卸工件和收缩变径夹具。

进一步的，所述步骤S3的具体方法如下：

S31、在数控车床上安装膨胀变径夹具；

S32、将工件换向，并通过膨胀变径夹具装夹该工件；

S33、向数控车床中输入加工外圆和后端面的程序，并执行，直至外圆和后端面加工完成；

S34、拆卸工件和收缩变径夹具。

进一步的，在步骤S21中所述收缩变径夹具，包括固定外套和收缩径向套，

所述固定外套固定连接于主轴，并在内部设置有内缩径锥面，

所述收缩径向套安装于所述固定外套内并与工作活动液压连接，该收缩径向套的外端设置有与内缩径锥面匹配的外缩径锥面；

在所述收缩径向套内形成直径可变的装夹区。

进一步的，所述固定外套的连接端具有连接环，该连接环通过销钉和螺栓分别与机床主轴和固定外套连接。通过该方式让固定外套的安装和拆卸更加方便。

进一步的，所述收缩径向套设置有数个轴向的变径缝，利用该变径缝能够让收缩径向套内缩或恢复形变性能更好，也能避免由于挤压而破坏收缩径向套。

进一步的，所述收缩径向套的连接端固定设置有连接部，在该连接部设置有与工作活动液压连接的内螺纹。

进一步的，通过收缩变径夹具装夹工件的具体方法如下：

将工件放置于收缩径向套内，通过主轴左右移动，带动收缩径向套和固定外套具有相对移动，在内缩径锥面与外缩径锥面的配合下，缩小收缩径向套的内径，完成工件的装夹。

进一步的，在步骤S31中所述膨胀变径夹具包括胀紧环、外套和拉杆，

所述外套前端具有正胀紧锥面，并与机床主轴固定连接；

所述拉杆与工作活动液压连接，外套与该拉杆具有相对运动，该拉杆包括杆体和位于杆体前端的胀紧块，所述杆体贯穿于所述外套，所述胀紧块相对布置于正胀紧锥面的前端，并具有与正胀紧锥面相对的反胀紧锥面；

所述胀紧环前端套于所述反胀紧锥面，而后端套于所述正胀紧锥面，并在该胀紧环上开设有数个条轴向的变径缝。

所述变径缝能够让胀紧环外径变化更容易，更好的完成装夹。

进一步的，所述外套通过中间连接环和连接安装环与机床主轴端面连接；

所述中间连接环通过螺钉和销钉与外套连接，并且在端面设置有与外套匹配的锥面定位环；

所述连接安装环的前后两端分别通过螺栓与中间连接环和机床主轴端面连接。铜鼓设置锥面定位环能够提高外套与中间连接环的装配精度，提高同轴度，保证加工质量。

进一步的，所述拉杆通过连接拉环与工作活动液压连接；

所述拉杆通过螺纹与连接拉环连接，该连接拉环通过螺纹与工作活动液压连接。通过螺纹连接的方式让安装和拆卸更加方便，所述工作活动液压保证外套与拉杆具有相对移动，从而改变反胀紧锥面和正胀紧锥面的间距，以实现张紧套的变径。

进一步的，所述连接拉环具有与连接安装环匹配的定位锥面，此设置让连接拉环与连接安装环的同轴度更高，定位快速方便，装配精度更高，保证加工质量。

进一步的，所述步骤S32中通过膨胀变径夹具装夹该工件的具体方法如下：

将工件安装于胀紧环，通过机床主轴左右移动推拉力，使反胀紧锥面和正胀紧锥面间距的缩短，实现胀紧环外径缩小，利用张紧环外径胀大实现工件的夹紧，完成装夹。

进一步的，所述步骤S1中备料的方式是通过锯床将圆柱形管状件切割为指定大小，并且保留足够的加工余量。

进一步的，所述步骤S4中质检方式为，工作人员在通过游标卡尺或千分尺或其他检具进行检查，将检测的数据与图纸的数据对比，判断加工的产品是否合格，若合格在进入合格区，若不合格在进入不合格区。

发明具有如下优点：

本发明工艺步骤简单，通过合理的装夹，提高了产品的加工的稳定性，提高加工质量；同时合理的设计收缩变径夹具和膨胀变径夹具，让产品在高速旋转不产生径向窜动，产品装夹不牢靠，影响产品质量不稳定，严重产品报废或三爪卡盘基座拉裂，保护主轴精度以及防止加工过程装夹不牢靠产生主轴与刀塔相撞，保护人员和设备安全，防止安全事故发生。同时收缩变径夹具和膨胀变径夹具采用装夹，形成360度无死角，内撑内腔以及包裹产品外表面加工各特征；膨胀变径套和收缩变径夹套通过，现有设备主轴特殊结构设计管螺纹相连接固定部件，通过左右移动使其内锥面与外锥面贴合，达到想要的变大变小装夹产品，达到不影响产品受力变形，能承受相应的强度，提高制品的效率，这种结构解决制品变形严重和影响加工效率的问题。

合理的设计胀紧套，该胀紧套与具有正胀紧锥面的外套和具有反胀紧锥面的胀紧块配合使用，通过胀紧的方式实现管状件的装夹，该设置定位精度高，安装和拆卸方便，让加工质量更加稳定可靠。同时能够缩短机加工周期（主要是装夹的工时），使用同一设备一个操作人员完成多设备和多个操作人员，装夹定位要简单牢固，质量稳定，效率高。

合理的设计收缩径向套，完成对工件的安装，并利用两个锥面的贴合，改变收缩径向套的内径，从而完成对工件的装夹，该装夹稳定可靠，工件不容易变形，受理均匀。

合理的采用两个锥面贴合，能够提高收缩径向套和固定外套的安装精度，并且该安装方式同轴度更好，加工的质量更加稳定可靠。

所述膨胀变径夹具和收缩变径夹具相较于传统的三爪卡盘装夹更加稳定可靠，并且产品受力更加均匀，提高了装夹的精度，保证加长大型薄壁工件不会变形；也能够保护产品在高速旋转不产生径向窜动，避免产品装夹不牢靠，影响产品质量不稳定，克服严重产品报废或三爪卡盘基座拉裂的问题，保护主轴精度以及防止加工过程装夹不牢靠产生主轴与刀塔相撞，保护人员和设备安全，防止安全事故发生。

附图说明

图1是本发明的流程示意图；

图2是本实用新的拆封状态示意图；

图3是本发明所述收缩径向套的立体示意图；

图4是本发明所述收缩径向套的测试示意图；

图5是图4中A-A的剖视示意图；

图6是本发明所述固定外套的立体示意图；

图7是本发明所述固定外套的另一视角立体示意图；

图8是本发明所述固定外套的侧视图；

图9是图8中B-B的剖视图；

图10是本发明的立体示意图；

图11是本发明的装配示意图；

图12和图13是本发明的爆炸示意图；

图14是本发明爆炸状态的主视示意图；

图15是本发明所述外套的立体示意图；

图16是本发明所述拉杆的立体示意图；

图17是本发明所述连接拉环的立体示意图；

图18是本发明所述中间连接环的立体示意图；

图中：101、连接拉环；1011、定位锥面；102、连接安装环；103、中间连接环；1031、锥面定位环；104、外套；1041、正胀紧锥面；105、胀紧环；1051、变径缝；106、拉杆；1061、杆体；1062、胀紧块；1063、反胀紧锥面；107、工件；201、固定外套；2011、内缩径锥面；2012、连接环；202、收缩径向套；2021、外缩径锥面；2022、连接部；2023、内螺纹；300、工件。

具体实施方式

下面将结合附图1-图18对本发明进行详细说明，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。

如图1所示，一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，包括如下步骤：

S1、备料，通过锯床将圆柱形管状件切割为指定大小，并且保留足够的加工余量；

S2、加工工件的内孔和前端面；

S3、加工工件的外圆和后端面；

S4、质检，工作人员在通过游标卡尺或千分尺或其他检具进行检查，将检测的数据与图纸的数据对比，判断加工的产品是否合格，若合格在进入合格区，若不合格在进入不合格区。

在该实施例中，所述步骤S2的具体方法如下：

S21、在数控车床上安装收缩变径夹具；

S22、通过收缩变径夹具装夹工件；

S23、向数控车床中输入加工内孔和前端面的程序，并执行，直至内孔和前端面加工完成；

S24、拆卸工件和收缩变径夹具。

在该实施例中，所述步骤S3的具体方法如下：

S31、在数控车床上安装膨胀变径夹具；

S32、将工件换向，并通过膨胀变径夹具装夹该工件；

S33、向数控车床中输入加工外圆和后端面的程序，并执行，直至外圆和后端面加工完成；

S34、拆卸工件和收缩变径夹具。

如图2-图9，在该实施例中，在步骤S21中所述收缩变径夹具，包括固定外套201和收缩径向套202，

所述固定外套201固定连接于主轴，并在内部设置有内缩径锥面2011，

所述收缩径向套202安装于所述固定外套内并与工作活动液压连接，该收缩径向套202的外端设置有与内缩径锥面2011匹配的外缩径锥面2021；

在所述收缩径向套202内形成直径可变的装夹区。

在该实施例中，所述固定外套201的连接端具有连接环2012，该连接环2012通过销钉和螺栓分别与机床主轴和固定外套201连接。

进一步的，所述收缩径向套202设置有数个轴向的变径缝2024。

进一步的，所述收缩径向套202的连接端固定设置有连接部2022，在该连接部2022设置有与工作活动液压连接的内螺纹2023。

在该实施例中，通过收缩变径夹具装夹工件的具体方法如下：

将工件300放置于收缩径向套202内，通过主轴左右移动，带动收缩径向套202和固定外套201具有相对移动，在内缩径锥面2011与外缩径锥面2021的配合下，缩小收缩径向套202的内径，完成工件300的装夹。

如图10-图18所示，在该实施例中，在步骤S31中所述膨胀变径夹具，包括胀紧环105、外套104和拉杆106，

所述外套104前端具有正胀紧锥面1041，并与机床主轴固定连接；

所述拉杆106与工作活动液压连接，外套与该拉杆具有相对运动，该拉杆包括杆体1061和位于杆体1061前端的胀紧块1062，所述杆体106贯穿于所述外套104，所述胀紧块1062相对布置于正胀紧锥面1041的前端，并具有与正胀紧锥面1041相对的反胀紧锥面1063；

所述胀紧环105前端套于所述反胀紧锥面，而后端套于所述正胀紧锥面，并在该胀紧环上开设有数个条轴向的变径缝1051。

进一步的，所述外套104通过中间连接环103和连接安装环102与机床主轴端面连接；

所述中间连接环103通过螺钉和销钉与外套104连接，并且在端面设置有与外套104匹配的锥面定位环1031；

所述连接安装环102的前后两端分别通过螺栓与中间连接环103和机床主轴端面连接。

进一步的，所述拉杆106通过连接拉环101与工作活动液压连接；

所述拉杆106通过螺纹与连接拉环101连接，该连接拉环101通过螺纹与工作活动液压连接。

进一步的，所述连接拉环101具有与连接安装环102匹配的定位锥面1011

在该实施例中，所述步骤S32中通过膨胀变径夹具装夹该工件的具体方法如下：

将工件300安装于胀紧环，通过机床主轴左右移动推拉力，使反胀紧锥面和正胀紧锥面间距的缩短，实现胀紧环外径缩小，利用张紧环外径胀大实现工件的夹紧，完成装夹。

在该实施例中，所述步骤S4中质检方式为，工作人员在通过游标卡尺或千分尺或其他检具进行检查，将检测的数据与图纸的数据对比，判断加工的产品是否合格，若合格在进入合格区，若不合格在进入不合格区。

在该实施例中，步骤S23的具体方法是，根据结构先粗后精、先里后外、先主次后其它等原则，，包裹开粗后毛坯外表面加工内孔以及端面特征，结合CAM软件编程，并处理车削中心NC加工程序输入加工设备，调试加工产品；

在该实施例中，步骤S3的具体方法是，结合CAM软件编程，并处理车削中心NC加工程序输入加工设备，调试加工产品；

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、备料；

S2、加工工件的内孔和前端面；

S3、加工工件的外圆和后端面；

S4、质检。

2.根据权利要求1所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体方法如下：

S21、在数控车床上安装收缩变径夹具；

S22、通过收缩变径夹具装夹工件；

S23、向数控车床中输入加工内孔和前端面的程序，并执行，直至内孔和前端面加工完成；

S24、拆卸工件和收缩变径夹具。

3.根据权利要求2所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法如下：

S31、在数控车床上安装膨胀变径夹具；

S32、将工件换向，并通过膨胀变径夹具装夹该工件；

S33、向数控车床中输入加工外圆和后端面的程序，并执行，直至外圆和后端面加工完成；

S34、拆卸工件和收缩变径夹具。

4.根据权利要求2所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，在步骤S21中所述收缩变径夹具，包括固定外套（201）和收缩径向套（202），

所述固定外套（201）固定连接于主轴，并在内部设置有内缩径锥面（2011），

所述收缩径向套（202）安装于所述固定外套内并与工作活动液压连接，该收缩径向套（202）的外端设置有与内缩径锥面（2011）匹配的外缩径锥面（2021）；

在所述收缩径向套（202）内形成直径可变的装夹区。

5.根据权利要求4所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，所述固定外套（201）的连接端具有连接环（2012），该连接环（2012）通过销钉和螺栓分别与机床主轴和固定外套（201）连接。

6.根据权利要求5所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，通过收缩变径夹具装夹工件的具体方法如下：

将工件（300）放置于收缩径向套（202）内，通过主轴左右移动，带动收缩径向套（202）和固定外套（201）具有相对移动，在内缩径锥面（2011）与外缩径锥面（2021）的配合下，缩小收缩径向套（202）的内径，完成工件（300）的装夹。

7.根据权利要求2所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，在步骤S31中所述膨胀变径夹具包括胀紧环（105）、外套（104）和拉杆（106），

所述外套（104）前端具有正胀紧锥面（1041），并与机床主轴固定连接；

所述拉杆（106）与工作活动液压连接，外套与该拉杆具有相对运动，该拉杆包括杆体（1061）和位于杆体（1061）前端的胀紧块（1062），所述杆体（106）贯穿于所述外套（104），所述胀紧块（1062）相对布置于正胀紧锥面（1041）的前端，并具有与正胀紧锥面（1041）相对的反胀紧锥面（1063）；

所述胀紧环（105）前端套于所述反胀紧锥面，而后端套于所述正胀紧锥面，并在该胀紧环上开设有数个条轴向的变径缝（1051）。

8.根据权利要求7所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，所述外套（104）通过中间连接环（103）和连接安装环（102）与机床主轴端面连接；

所述中间连接环（103）通过螺钉和销钉与外套（104）连接，并且在端面设置有与外套（104）匹配的锥面定位环（1031）；

所述连接安装环（102）的前后两端分别通过螺栓与中间连接环（103）和机床主轴端面连接。

9.根据权利要求7所述一种数控车床加工长大型薄壁工件的方法，其特征在于，所述步骤S32中通过膨胀变径夹具装夹该工件的具体方法如下：

将工件（300）安装于胀紧环，通过机床主轴左右移动推拉力，使反胀紧锥面和正胀紧锥面间距的缩短，实现胀紧环外径缩小，利用张紧环外径胀大实现工件的夹紧，完成装夹。

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