CN114871710A - 一种细长轴状定心结构件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，公开了一种细长轴状定心结构件加工方法，包括以下步骤：定位套加工；芯轴加工；装配定心结构件；加工定心结构件；对芯轴定位装夹，分别车削各定位套上定位凸起的外轮廓面至设计尺寸。本发明加工方法中将定心结构件进行拆分，分别对芯轴和定位套进行单独加工，通过采用将各定心结构件拆分后组合加工的加工思路，并调整加工过程中的加工步骤，不仅加工更加方便，对加工设备的要求不高，而且能够很好地保证定心结构件的加工精度。

Description

一种细长轴状定心结构件加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种细长轴状定心结构件加工方法。

背景技术

参照图1，为一种可用于对多个工件同时进行定心操作的定心工装，该定心工装用于弹体固定装置的加工，对弹体固定装置在加工过程中进行辅助定位，以保证弹体固定装置上用于固定弹体的各个工件之间具有良好的同轴度。该定心工装包括芯轴和沿芯轴轴向方向设置的多个定位部件，定位部件在芯轴上呈等距或不等距间隔设置。这种定心工装的结构特点是在定位部件上沿其圆周方向设置有多个凸起，同一定位部件上多个凸起的外轮廓要求均位于与芯轴同心的同一圆周上，通过定位部件上设置的凸起与待定位工件配合，对工件进行定心操作。而要同时对多个工件进行定位，使多个工件的功能部的轴心均与芯轴的轴心之间重合，实现对多个工件的同时定心操作，这就要求芯轴上的各个定位部件之间，其凸起的外轮廓面所在的圆周的轴心均与芯轴的轴心之间重合。

该定心工装中在采用定心部件对多个工件进行定位的同时，为了在将工件固定装配完成后方便对定心工装的拆卸，需要在定位部件上的凸起之间形成用于让位的凹槽。由于弹体固定装置结构长度上的要求，这种定心工装的长度通常在3m以上，定心工装整体呈细长轴状结构。针对上述定心工装的结构特点及加工精度的要求，采用现有的加工方式往往需要采用专门加工中心进行加工，并且需要设计专用的加工工装，不仅加工成本高，加工效率低，且难以保证加工精度的要求。

发明内容

本发明针对上述这种呈细长杆状结构的定心结构件在加工过程中存在的加工难度大、加工精度难以保证的问题，提供一种细长轴状定心结构件加工方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种细长轴状定心结构件加工方法，包括以下步骤：

定位套加工；选取短管件，将短管件内径加工到设计尺寸，并在短管件外表面上加工多个沿圆周方向分布的凹槽，此时短管件上在相邻的凹槽之间形成多个沿短管件圆周方向分布的多个定位凸起，所述定位凸起沿定位套轴向方向设置；

芯轴加工；选取长管件，长管件的长度大于短管件的长度，将长管件外径加工到设计尺寸得到芯轴，加工得到的芯轴的外径与定位套的内径相配合；

装配定心结构件；将多个在定位套加工步骤中加工成型的定位套分别套设安装到芯轴上的对应位置处，多个定位套在芯轴上呈间隔设置，然后将定位套固定连接到芯轴上；

加工定心结构件；对芯轴进行定位装夹，分别车削各定位套上定位凸起的外轮廓面至设计尺寸。

作为对上述技术方案的进一步改进，定位套加工的步骤中， 采用切割加工在短管件外表面上切割掉多个余块，在短管件上形成多个凹槽。

作为对上述技术方案的进一步改进，采用线切割方式对短管件进行切割加工，得到与凹槽配合的呈整体结构的余块。

作为对上述技术方案的进一步改进，在加工定心结构件的步骤之前，将切割掉的余块对应配合安装到凹槽内，并将余块固定连接到定位套上；在加工定心结构件的步骤中完成对定位凸起的外轮廓面的加工后，将余块从定位套上拆除。

作为对上述技术方案的进一步改进，在定位套加工的步骤中，在切掉余块后将余块固定连接到定位套上。

作为对上述技术方案的进一步改进，采用焊接方式将余块固定连接到定位套上，两者之间的焊接位置位于定位套任意一端或两端的端面。

作为对上述技术方案的进一步改进，在将余块从定位套上拆除后，对定位套上的凹槽进行打磨。

作为对上述技术方案的进一步改进，在加工定心结构件的步骤中，先车削定位套上定位凸起的外轮廓面，然后对定位凸起外轮廓面进行磨削加工至设计尺寸。

作为对上述技术方案的进一步改进，在装配定心结构件步骤中，采用焊接方式将定位套固定连接到芯轴上。

该定心结构件中芯轴为细长杆件结构，芯轴的长度通常在3m以上，在芯轴上还同时间隔设置有多个类齿轮结构的定位套，在定心操作时需要通过定位套上定位凸起的外轮廓面对多个工件进行同时定心，对各个定位套上定位凸起外轮廓面与芯轴之间的同轴度有着很高的要求，给定心结构件的加工带来了很大的难度。

为了达到上述加工精度要求，通常会选择采用整体加工方法，即在芯轴上直接加工出多个定位套；但由于芯轴长度较大，而且定位套在芯轴上间隔设置以及定位套为同时设置有凸起和凹槽的类齿轮结构，在加工时需要采用车削和铣削相结合的方式，加工过程中存在断续车削、铣削的情况，导致整个定心结构件在装夹加工过程中的外圆尺寸跳动很不稳定，难以保证定心结构件的最终尺寸精度要求；并且由于芯轴长度较大，在对定位套上的凹槽进行铣削加工时，需要采用加工中心进行加工，对设备要求高，加工成本高，加工操作不方便。

针对上述问题，本发明加工方法中将定心结构件进行拆分为芯轴和定位套两个部分，分别对芯轴和定位套进行单独加工，此时就需要对加工方法进行优化，以减小将其分为两个部分进行加工时所引入的定位、加工、装配误差对整个结构件最终成型精度的影响。

本发明在加工过程中，在对定位套进行加工时，采用先仅仅在定位套上加工成型出定位凸起，而不对定位凸起的外轮廓面进行加工；在将定位套安装到芯轴上后，再以芯轴的轴心为基准对定位套上定位凸起的外轮廓面进行加工的方式，以此来保证定心结构件的整体加工精度。通过采用将各定心结构件拆分后组合加工的加工思路，并调整加工过程中的加工步骤，不仅加工更加方便，对加工设备的要求不高，而且能够很好地保证定心结构件整体的加工精度。

本发明方法中由于采用了将定心结构件拆分后组合加工的方式，在对定位套进行加工时，直接采用线切割的方式即可在定位套上加工成型出定位凸起和凹槽结构，相比现有整体加工成型时所采用的铣削加工方式更加方便。并且，配合线切割的加工特点，能够完整地切割掉相应的余块，这样可以在完成余块的切割后还能够将余块完整地固定焊接到定位套上对应的位置处，使定位套能够保持为完整的圆管结构。这一操作步骤也是本发明方法的另一创新之处，其所带来的好处是：

首先由于定位套此时呈现为完整圆管结构，在对芯轴上安装的定位套的定位凸起外表面进行车削加工时，由于此时定位套外表面为整体连续表面，这样加工更加方便，能够避免定位套上的凹槽结构所导致的打刀问题，更好地保证在对定位凸起外轮廓面进行车削加工时，定位凸起外轮廓面的加工精度。同时，由于定位套呈现为完整圆管结构，在将定位套安装到芯轴上后，不会因为各定位套上定位凸起在轴向上的位置偏差而在车削过程中对芯轴的外圆跳动造成影响，加工过程更加稳定，从而能够进一步保证定心结构件的加工精度。

同时，本发明方法中由于采用了将定心结构件拆分后组合加工的方法，由于是对芯轴独立进行加工，能够很好地保证芯轴外圆面的整体加工精度，这样在后续对定心结构件进行加工时能够在一定程度上抵消由于芯轴细长杆本身大长径比对车削加工过程中外圆跳动的影响，加工过程更加稳定，并且在定心结构件的加工时，定心结构件的装夹更加灵活，这些都能够很好地保证定心结构件最终的加工精度。

本发明方法能够广泛适用于在长度尺寸较大且具有大长径比的细长杆上间隔设置多个类齿形结构的这类类似工件的加工，加工操作方便，对加工设备要求不高，加工精度能够得到保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明中定心结构件的结构示意图。

图2为本发明定心结构件中加工成型的定位套结构主视图。

图3为本发明定型结构件中加工成型的定位套结构右视图。

图4为本发明细长轴状定心结构件加工方法中定位套加工步骤中余块在短管件上的切割位置示意图。

图5为本发明细长轴状定心结构件加工方法中定位套加工步骤中切除余块后的定位套结构示意图。

图中：10、芯轴，20、定位套，21、定位凸起，22、余块，23、凹槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本实施例中所要加工的定心结构件参照图1、图2和图3所示，包括一个大长径比的芯轴10和在芯轴上以不同距离间隔分布设置的多个定位套20，定位套20上沿其圆周方向分布设置有多个定位凸起和凹槽形成类齿轮结构。

该定心结构件通过在芯轴上设置的多个定位套同时对多个工件进行定心操作，使各个工件位于同一轴心上；因此要求定心结构件上各个定位套上定位凸起的外轮廓面具有一定精度等级的同轴度，加工精度要求高，加工难度较大。

本发明中采用将定心结构件中芯轴与定位套先分开加工，然后将其装配后一起加工的加工方式；本实施例中针对上述定心结构件所采用的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：定位套加工；

选取合适规格的管件，采用型材切割机或火焰切割机切取一定长度的短管件，对短管件内径、两侧端面进行车削加工，将其内径和两侧端面加工到定位套的设计尺寸，对应的加工尺寸可留有一定的加工冗余量。

在短管件外表面上加工形成沿其圆周方向分布的多个定位凸起21，如图5所示，定位凸起21分别沿定位套轴向方向设置；该步骤中，在短管件上加工形成定位凸台所采用的方法为：

如图4所示，在短管件外表面沿其圆周方向切割多个余块22，此时在短管件上形成沿其圆周方向分布的多个凹槽23，此时短管件上在位于相邻的凹槽23之间形成所述定位凸起21。这里对余块的切割，为了保证余块的完整性和切割加工的质量，采用线切割方式进行切割加工，得到与凹槽配合的呈整体结构的余块。

该步骤中，将切割掉的余块22对应配合安装到凹槽23内，并采用焊接方式将余块焊接固定到定位套上，使定位套呈整体圆管结构，如图4所示。为了不影响后面的工序中对定位套外端面的加工，在对余块进行焊接时，余块与定位套之间的焊接位置位于定位套两侧的端面上，沿余块与定位套之间的结合轮廓线将余块在定位套上原位点固固定。

在对定位套进行加工时，直接采用线切割方式在定位套上加工出凹槽，加工方便；并且线切割得到的余块具有很好的整体性，余块与凹槽之间的加工面具有较好的表面质量，这样在将余块重新安装并焊接到定位套的凹槽内时，余块与定位套之间能够保证较好的安装配合质量。这样能够保证后序在对定位凸起外轮廓面加工时，对外轮廓面的整体加工精度。

步骤2：芯轴加工；

选取一定规格的管件切割得到指定长度的长管件，该长管件的长度通常为3-5m，对长管件外径、两侧端面进行车削加工，将其外径和端面加工到芯轴的设计尺寸，使加工得到的芯轴的外径与定位套的内径相配合。

该步骤中只需要采用常规的设备和工装对长管件进行定位装夹加工，就能够很好地保证芯轴外圆面的整体加工精度，并且加工操作方便。

步骤3：装配定心结构件；

将步骤1中加工成型的定位套20分别套设安装到芯轴10上的对应位置处，并将定位套20分别焊接固定到芯轴10上。

此时，只需要保证在加工定心套、芯轴时，两者之间的配合尺寸精度，就能够很好地保证两者之间的装配连接精度。

步骤4：加工定心结构件；

采用V型块支撑芯轴10并将芯轴在车床上定位装夹，先对各个定位套上定位凸起的外轮廓面进行车削加工，车削加工时留有一定的磨削余量，然后对定位凸起外轮廓面进行磨削加工至设计尺寸。

该步骤中，由于定位套整体呈圆管结构，芯轴上各位置处上的定位套之间的差异较小，在芯轴加工时能够在一定程度上减小其对芯轴跳动所造成的影响，从而保证定位凸起外轮廓面的表面加工质量和同轴度。

在整个车削加工过程中，可采用沿设置顺序依次对各个定位套上定位凸起的外轮廓面进行车削的加工方式，或采用分别先对称地对位于外侧的定位凸起进行车削，然后对位于中间的定位凸起进行车削的加工方式，以进一步减小车削加工过程中芯轴外圆跳动对加工造成的影响。

此时，通过整体加工得到的各个定位套上定位凸起外轮廓面能够与芯轴之间具有很好的同轴度精度。

在完成对定位凸起的外轮廓面的加工后，剔除定位套与余块之间的焊点，将余块从定位套上拆除，对定位套上的凹槽进行打磨，得到定心结构件。

本实施例中步骤1和步骤2并没有明确的先后顺序，可以同时进行或采用任意的顺序进行操作。

在本发明的描述中，需要说明的是，所采用的术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

此外，本发明的描述中若出现“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

定位套加工；选取短管件，将短管件内径加工到设计尺寸，并在短管件外表面上加工多个沿圆周方向分布的凹槽，此时短管件上在相邻的凹槽之间形成多个沿短管件圆周方向分布的多个定位凸起，所述定位凸起沿定位套轴向方向设置；

芯轴加工；选取长管件，长管件的长度大于短管件的长度，将长管件外径加工到设计尺寸得到芯轴，加工得到的芯轴的外径与定位套的内径相配合；

装配定心结构件；将多个在定位套加工步骤中加工成型的定位套分别套设安装到芯轴上的对应位置处，多个定位套在芯轴上呈间隔设置，然后将定位套固定连接到芯轴上；

加工定心结构件；对芯轴进行定位装夹，分别车削各定位套上定位凸起的外轮廓面至设计尺寸。

2.根据权利要求1所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，定位套加工的步骤中， 采用切割加工在短管件外表面上切割掉多个余块，在短管件上形成多个凹槽。

3.根据权利要求2所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，采用线切割方式对短管件进行切割加工，得到与凹槽配合的呈整体结构的余块。

4.根据权利要求2或3所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，在加工定心结构件的步骤之前，将切割掉的余块对应配合安装到凹槽内，并将余块固定连接到定位套上；在加工定心结构件的步骤中完成对定位凸起的外轮廓面的加工后，将余块从定位套上拆除。

5.根据权利要求4所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，在定位套加工的步骤中，在切掉余块后将余块固定连接到定位套上。

6.根据权利要求4所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，采用焊接方式将余块固定连接到定位套上，两者之间的焊接位置位于定位套任意一端或两端的端面。

7.根据权利要求4所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，在将余块从定位套上拆除后，对定位套上的凹槽进行打磨。

8.根据权利要求1所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，在加工定心结构件的步骤中，先车削定位套上定位凸起的外轮廓面，然后对定位凸起外轮廓面进行磨削加工至设计尺寸。

9.根据权利要求1所述的细长轴状定心结构件加工方法，其特征在于，在装配定心结构件步骤中，采用焊接方式将定位套固定连接到芯轴上。

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