CN114700505A - 一种超长超薄套类零件的加工方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械加工及夹具技术领域，具体地说是一种超长超薄套类零件的加工方法及装置。本发明采用车削加工方式，内孔终加工在立式数控车床完成，外圆终加工在卧式数控车床完成，加工顺序先孔后外圆，内孔加工采用开缝套筒装夹，外圆加工采用改变夹紧力方向的薄壁套专用装置装夹等技术方案，具体由粗车外圆、车内孔和精车外圆三个工序完成超长超薄套类零件的加工。薄壁套专用装置由安装芯轴、定位套、压板、垫圈和压紧螺母组成，将夹紧力方向由径向变为轴向。采用开缝套筒、薄壁套专用装置保证了超长超薄套类零件内孔和外圆的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求。其有益效果是：工艺方法简单，用一种加工方式就可完成，生产效率和加工质量高。

Description

一种超长超薄套类零件的加工方法及装置
技术领域
本发明涉及机械加工及夹具技术领域，是一种保证薄壁套类零件制造质量及生产效率的工艺方法，具体地说是一种超长超薄套类零件的加工方法及装置。
背景技术
现有一种套筒类零件，如图1所示，为某航飞机的风帽安装套管，材质为不锈钢，其制造精度在产品组装中起关键作用。该套筒类零件一端为台阶状，外圆直径Φ149.15mm，壁厚为0.525mm,深度达366mm，内外圆粗糙度0.8μm，圆度不大于0.05mm，内外圆对台阶内孔同轴度不大于0.03mm，因此该套管属于一种超长超薄套类零件，在薄壁的内孔、外圆表面不仅有尺寸、形状精度要求，还有较高的位置精度和较小的粗糙度值要求，常用薄壁套的加工方法，难以克服夹紧力、切削力及切削热等引起的变形，无法保证形位加工精度，由于是台阶孔也不能采取镗、磨等加工方法保证表面粗糙度。
发明内容
本发明的目的是提供一种超长超薄套类零件的加工方法及装置，以解决现有技术中存在的问题，保证超长超薄套类零件的形状、位置及表面加工精度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：加工方式选择车削加工，内孔终加工在立式数控车床完成，外圆终加工在卧式数控车床完成；加工顺序采用先终加工内孔，再以内孔定位加工外圆，即先孔后外圆顺序；加工内孔采用开缝套筒装夹，加工外圆采用改变夹紧力方向的薄壁套专用装置装夹。具体包括以下步骤：
a、粗车外圆：在数控立车装夹内孔，车外圆至Φ155，保证工件外圆长度方向的直线度、圆度和垂直度，做为车内孔时的基准；
b、车内孔：在立式数控车床上用三爪卡盘通过开缝套筒1装夹超长超薄套零件2的台阶处外圆，刀具使用高强度内孔车刀3，刀片采用小后角、大前角、圆角为R0.2～0.4的镀层刀片，切削转速为100r/min，切削深度为2mm，进给量为0.2mm/r，每切削一次，切削深度递减0.5mm，直至加工余量到0.5mm时，切削转速不变，切削深度变为0.1mm，进给量变为0.1～0.15mm/r，完成台阶内孔、薄壁内孔和端面的加工，控制薄壁内孔的加工公差范围即符合尺寸公差要求又与薄壁套专用装置的安装芯轴4定位外圆配合间隙为0～0.01mm。
c、精车外圆：将工件安装在薄壁套专用装置上，在卧式数控车床用三爪卡盘和顶尖装夹薄壁套专用装置，切削转速为350～400r/min，切削深度为0.5mm，进给量为0.1～0.15mm/r，在接近薄壁厚2mm时，切削转速不变，切削深度变为0.1～0.2mm，进给量为0.1mm/r，车削外圆至设计尺寸。
一种超长超薄套类零件的加工方法及装置使用的薄壁套专用装置由安装芯轴4、定位套5、压板6、垫圈7和压紧螺母8组成；安装芯轴4由装夹外圆9、定位外圆10、锥度外圆11、支撑外圆12和螺柱13组成，螺柱13右端设置中心孔，中心孔与各外圆的同轴度不大于0.02mm，定位外圆10与超长超薄套零件2的薄壁内孔配合间隙为0～0.01mm，长度距装夹外圆9右端面5mm，与之相连的锥度外圆11的锥度为1：1000，锥度外圆11长度比超长超薄套零件2的薄壁内孔深度小1mm，定位外圆10定位超长超薄套零件2的径向，锥度外圆11右端面定位超长超薄套零件2的轴向；定位套5的内孔与安装芯轴4的支撑外圆12配合，外圆与超长超薄套零件2的台阶内孔配合，厚度小于超长超薄套零件2的台阶内孔长度1-2mm，定位套5定位超长超薄套零件2的径向并使薄壁内孔与台阶内孔同轴；压板6、垫圈7和压紧螺母8安装在安装芯轴4的螺柱13上，并将超长超薄套零件2紧固在安装芯轴4上，使超长超薄套零件2的夹紧力方向由径向变为轴向夹紧。超长超薄套零件2加工完成后，拆卸压紧螺母8、垫圈7和压板6后，通过安装芯轴4的锥度外圆11，可轻松完成超长超薄套零件2在安装芯轴4上的装卸。
本发明的有益效果是：工艺方法简单，用一种加工方式就可完成，生产效率和加工质量高。采用开缝套筒装夹增大了夹紧面积，将局部夹紧力变为夹紧力机构，减少了夹紧变形，使超长超薄套零件2的薄壁内孔和台阶内孔在一次装夹后一次车削完成，保证了内孔的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求；采用薄壁套专用装置改变了夹紧力方向，将夹紧力方向由径向变为轴向，并将夹紧力设计在超长超薄套零件2的台阶孔两端面处，此处轴向刚度及强度最高，并使夹紧力均匀分布，由于超长超薄套零件2的薄壁内孔轴向处于自由状态，克服了夹紧力、切削力及切削热等引起的变形，确保车削外圆时工件直线不产生锥度和弹性变形，保证了加工外圆的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求。
附图说明
图1是一种超长超薄套类零件结构示意图
图2是超长超薄套类零件加工内孔的示意图
图3是超长超薄套类零件加工外圆及薄壁套专用装置结构示意图
图4是薄壁套专用装置的安装芯轴结构示意图
图中：1.开缝套筒，2.超长超薄套零件，3.高强度内孔车刀，4.安装芯轴，5.定位套，6.压板，7.垫圈，8.压紧螺母，9.装夹外圆，10.定位外圆，11.锥度外圆，12.支撑外圆，13螺柱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，超长超薄套类零件，在薄壁的内孔、外圆表面不仅有尺寸、形状精度要求，还有较高的位置精度和较小的粗糙度值要求，由于是台阶孔也不能采取镗、磨等加工方法保证表面粗糙度。因此加工方式选择车削加工，内孔终加工在立式数控车床完成，外圆终加工在卧式数控车床完成；加工顺序采用先终加工内孔，再以内孔定位加工外圆，即先孔后外圆顺序；加工内孔采用开缝套筒装夹，加工外圆采用改变夹紧力方向的薄壁套专用装置装夹。
具体包括以下步骤：
a、粗车外圆：在数控立车装夹内孔，车外圆至Φ155，保证工件外圆长度方向的直线度、圆度和垂直度，做为车内孔时的基准；
b、车内孔： 如图2所示，在立式数控车床上用三爪卡盘通过开缝套筒1装夹超长超薄套零件2的台阶处外圆，刀具使用高强度内孔车刀3，刀片采用小后角、大前角、圆角为R0.2～0.4的镀层刀片，切削转速为100r/min，切削深度为2mm，进给量为0.2mm/r，每切削一次，切削深度递减0.5mm，直至加工余量到0.5mm时，切削转速不变，切削深度变为0.1mm，进给量变为0.1～0.15mm/r，完成台阶内孔、薄壁内孔和端面的加工，控制薄壁内孔的加工公差范围即符合尺寸公差要求又与薄壁套专用装置的安装芯轴4定位外圆配合间隙为0～0.01mm。采用开缝套筒装夹增大了夹紧面积，将局部夹紧力变为均匀的夹紧力机构，减少了夹紧变形，使超长超薄套零件2的薄壁内孔和台阶内孔在一次装夹后一次车削完成，保证内孔的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求。
c、精车外圆：如图3所示，将工件安装在薄壁套专用装置上，在卧式数控车床用三爪卡盘和顶尖装夹薄壁套专用装置，切削转速为350～400r/min，切削深度为0.5mm，进给量为0.1～0.15mm/r，在接近薄壁厚2mm时，切削转速不变，切削深度变为0.1～0.2mm，进给量为0.1mm/r，车削外圆至设计尺寸。
如图3所示，一种超长超薄套类零件的加工方法及装置使用的薄壁套专用装置由安装芯轴4、定位套5、压板6、垫圈7和压紧螺母8组成；
如图4所示，安装芯轴4由装夹外圆9、定位外圆10、锥度外圆11、支撑外圆12和螺柱13组成，螺柱13右端设置中心孔，中心孔与各外圆的同轴度不大于0.02mm，定位外圆10与超长超薄套零件2的薄壁内孔配合间隙为0～0.01mm，长度距装夹外圆9右端面5mm，与之相连的锥度外圆11的锥度为1：1000，锥度外圆11长度比超长超薄套零件2的薄壁内孔深度小1mm，定位外圆10定位超长超薄套零件2的径向，锥度外圆11右端面定位超长超薄套零件2的轴向；定位套5的内孔与安装芯轴4的支撑外圆12配合，外圆与超长超薄套零件2的台阶内孔配合，厚度小于超长超薄套零件2的台阶内孔长度1-2mm，定位套5定位超长超薄套零件2的径向并使薄壁内孔与台阶内孔同轴；压板6、垫圈7和压紧螺母8安装在安装芯轴4的螺柱13上，并将超长超薄套零件2紧固在安装芯轴4上，使超长超薄套零件2的夹紧力方向由径向变为轴向夹紧。
超长超薄套零件2加工完成后，拆卸压紧螺母8、垫圈7和压板6后，通过安装芯轴4的锥度外圆11，可轻松完成超长超薄套零件2在安装芯轴4上的装卸。
薄壁套专用装置的功能改变了夹紧力方向，将夹紧力方向由径向变为轴向，并将夹紧力设计在超长超薄套零件2的台阶孔两端面，此处零件轴向刚度及强度最高，并使夹紧力均匀分布，由于超长超薄套零件2的薄壁内孔轴向处于自由状态，克服了夹紧力、切削力及切削热等引起的变形，确保车削外圆时工件直线不产生锥度和弹性变形，保证了加工外圆的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种超长超薄套类零件的加工方法及装置，其特征是：加工方式选择车削加工，内孔终加工在立式数控车床完成，外圆终加工在卧式数控车床完成；加工顺序采用先终加工内孔，再以内孔定位加工外圆，即先孔后外圆顺序；加工内孔采用开缝套筒装夹，加工外圆采用改变夹紧力方向的薄壁套专用装置装夹。
2.根据权利1所述的一种超长超薄套类零件的加工方法及装置，其特征是：具体包括以下步骤：
a、粗车外圆：在数控立车装夹内孔，车外圆至Φ155，保证工件外圆长度方向的直线度、圆度和垂直度，做为车内孔时的基准；
b、车内孔：在立式数控车床上用三爪卡盘通过开缝套筒（1）装夹超长超薄套零件（2）的台阶处外圆，刀具使用高强度内孔车刀（3），刀片采用小后角、大前角、圆角为R0.2～0.4的镀层刀片，切削转速为100r/min，切削深度为2mm，进给量为0.2mm/r，每切削一次，切削深度递减0.5mm，直至加工余量到0.5mm时，切削转速不变，切削深度变为0.1mm，进给量变为0.1～0.15mm/r，完成台阶内孔、薄壁内孔和端面的加工，控制薄壁内孔的加工公差范围即符合尺寸公差要求又与薄壁套专用装置的安装芯轴（4）定位外圆配合间隙为0～0.01mm;
c、精车外圆：将工件安装在薄壁套专用装置上，在卧式数控车床用三爪卡盘和顶尖装夹薄壁套专用装置，切削转速为350～400r/min，切削深度为0.5mm，进给量为0.1～0.15mm/r，在接近薄壁厚2mm时，切削转速不变，切削深度变为0.1～0.2mm，进给量为0.1mm/r，车削外圆至设计尺寸。
3.根据权利1所述的一种超长超薄套类零件的加工方法及装置，其特征是：薄壁套专用装置由安装芯轴（4）、定位套（5）、压板（6）、垫圈（7）和压紧螺母（8）组成；安装芯轴（4）由装夹外圆（9）、定位外圆（10）、锥度外圆（11）、支撑外圆（12）和螺柱（13）组成，螺柱（13）右端设置中心孔，中心孔与各外圆的同轴度不大于0.02mm，定位外圆（10）与超长超薄套零件（2）的薄壁内孔配合间隙为0～0.01mm，长度距装夹外圆（9）右端面5mm，与之相连的锥度外圆（11）的锥度为1：1000，锥度外圆（11）长度比超长超薄套零件（2）的薄壁内孔深度小1mm，定位外圆（10）定位超长超薄套零件（2）的径向，锥度外圆（11）右端面定位超长超薄套零件（2）的轴向；定位套（5）的内孔与安装芯轴（4）的支撑外圆（12）配合，外圆与超长超薄套零件（2）的台阶内孔配合，厚度小于超长超薄套零件（2）的台阶内孔长度1-2mm，定位套（5）定位超长超薄套零件（2）的径向并使薄壁内孔与台阶内孔同轴；压板（6）、垫圈（7）和压紧螺母（8）安装在安装芯轴（4）的螺柱（13）上，并将超长超薄套零件（2）紧固在安装芯轴（4）上，使超长超薄套零件（2）的夹紧力方向由径向变为轴向夹紧。
4.根据权利1所述的一种超长超薄套类零件的加工方法及装置，其特征是：超长超薄套零件（2）加工完成后，拆卸压紧螺母（8）、垫圈（7）和压板（6）后，通过安装芯轴（4）的锥度外圆（11），可轻松完成超长超薄套零件（2）在安装芯轴（4）上的装卸。
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