環形薄壁件加工工藝的製作方法

2023-06-02 20:51:11 3

專利名稱：環形薄壁件加工工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用於加工環形薄壁零件的加工工藝及其中所用的特製工藝裝備o技術背景當前，機械產品的體積趨於小型化，零件也相應朝著"小"、"薄"、"輕" 方向發展。因此薄壁件、薄形件等也越來越多在加工中遇到。薄壁零件是機械 加工中較難加工的一種零件。其中，環形薄壁套是薄壁零件中一個典型的零件。 由於零件自身的剛性不足，柔性有餘，通過常規的裝夾不僅不能滿足加工精度， 而且因夾緊力造成零件彈性變形致使產生形狀誤差，工件加工合格率低，因此 此類零件成為加工中的一個難點。 發明內容本發明的目的是提供一種環形薄壁件加工工藝，以克服現有技術中的上述不 足。通過定製工藝裝備，將芯軸套套入環形薄壁套內徑以提高薄壁套加工時的剛度(剛性)；鎖緊蓋板與被加工工件的環形端面相接觸，使工件徑向不受外力。 這些都有效地保證環形薄壁零件加工的精度，提高工件加工合格率，並達到設 計尺寸要求。影響環形薄壁套的加工主要有兩方面因素剛度和薄壁套的裝夾受力。1、 剛度適當的裝夾方式能夠減小因工具機自身的綜合性誤差和夾具本身的加工與安 裝誤差而復映至工件的變形，以及恰當的切削力能夠減輕車床系統和刀具(架) 的變形，有效提高薄壁工件的加工可靠性。2、 薄壁套的裝夾受力薄壁套零件受到卡爪在徑向的夾緊力作用，會引起三方面的誤差(1) 工件在夾緊時產生彈性變形。(2) 夾緊時工件發生偏移，改變了確定定位時應具有的位置。(3) 工件定位面與夾具(工裝)支撐面間的接觸變形。因此，薄壁套件在安裝、裝夾中的風險因素，在定位薄壁套件，減少夾緊誤差，使薄壁套件受力均勻；對被加工件的裝夾定位，受力點(面)的確定； 以及在切削過程中，使被加工件與刀具間處於一個保持剛度的動態平衡狀態中 都是加工工藝方案和工裝製備中所要考慮的主要因素。本發明的環形薄壁套加工工藝與工裝設計製作具體如下軟三爪的製作 材料軟三爪材料選用的是普通鋁，LY12。這種材料質量輕，價格便宜。車削時， 不易"吃刀"磨損切削刃口。尤其在高速切削，小進刀量時，較易獲得光潔表 面，是理想的工裝用料。軟三爪原理及製作由於普通三爪卡盤的卡爪夾持面不是一個面，在兩次裝夾過程中，不能保 證工件處於同一中心位置。因此，若工件直接夾在車床的三爪卡盤上，勢必會 影響其同軸度。軟三爪是通過螺釘固定在三爪卡盤上。車床加工出中心孔(夾持芯軸用)。 這樣，工件在套上芯軸後，比直接裝夾卡盤的中心位置準確度來得高。此時芯 軸的圓跳動就是工具機主軸的的圓跳動。因此軟三爪又可稱定位爪。本發明的工藝的工裝設計思路薄壁工件在加工中最容易出現的問題是變形。這裡的變形是指因卡盤定位 引起的尺寸變形以及進刀量過大而造成的受熱變形。基於這種情況，在設計工 裝時避免直接對工件本身定位，而採用通過輔助工裝來對內、外徑定位進行加 工，這樣有效地避免因工件受卡爪夾緊受力而產生的工件徑向尺寸變形。由於 被加工材料硬而又有"粘磨"性(即容易磨損刀具刃口)，因此在實際加工中， 尤其是精加工時，多採用多工序小進刀量(0.03mm左右)的車削加工方法。同時需控制進刀量，目的為的是既防止因進給量過大而使工件刀具和工件摩擦 發熱而導致工件變形，又可適當延長刀刃加工時間，提高單位加工周期內的效 率。在實際加工中，尤其是精加工時，多採用多工序小進刀量(0.03mm左右) 的車削加工方法。芯軸、芯軸套、外蓋板和鎖緊蓋用黃銅(H62)，由於這種材料硬度低，摩 擦係數也較小，特別是在高速加工時具有自潤滑性(即無需添加切削液也能車 削出較高表面精度)，適合車削加工。加工中即使進刀量大，切削速度較高時也 不易產生"粘"刀或"吃"刀現象。另外，銅屬於傳熱的良導體，散熱性能好。 工件在加工中所產生的熱量能得到及時地發散，使工件不易產生因機加工發熱 變而產生"發漲"現象。本發明的技術方案是 一種環形薄壁件加工工藝，其特徵在於先將被加工的環形薄壁件套在被裝夾在通過螺釘固定在三爪卡盤上的軟三爪的裝夾口中的由 芯軸加工成的芯軸套上，再以外蓋板或鎖緊蓋板與被加工工件的環形端面相接觸鎖緊再進行車外徑及車內徑的加工，具體步驟如下 第一步，車環形薄壁件外徑
將芯軸的一端根據工件的寬度及內徑尺寸及公差將芯軸的外徑尺寸縮小
0.01 0. 015mm加工成一個芯軸套，將被加工的環形薄壁件套在芯軸套上；製作 一個在一端面車深2mm，在圓周上留一寬度約為lmm的圓環帶的外蓋板，外蓋板 中心處打一通孔，孔徑大小使得鎖緊螺釘可以自然通過；外蓋板和芯軸的外圓 面的外圓應略比工件的外圓略低，小於工件外徑尺寸0.80 1.00ram，以蓋板上 的圓環帶部分"頂住"工件的外端圓，並用螺釘鎖緊，進行加工環形薄壁件的 外徑；
第二步，車環形薄壁件內徑
將芯軸的一端根據工件的寬度及外徑尺寸加工一相同寬度及內徑大於工件 外徑尺寸0.80 1.00mm芯軸套，芯軸套外周上與外蓋板接合部分有螺紋；製作 一個在一端面車成一凹面的，凹面上有一圓孔，圓孔的內徑壁大於工件外徑尺 寸0. 80 1. OOmm的鎖緊蓋板，凹面的內周上有與芯軸套外周上螺紋接合的螺紋; 外蓋板通過螺紋旋緊將工件緊貼在芯軸的內徑壁以此來定位加工工件的內徑。


圖1軟三爪示意圖
圖2軟三爪夾持芯軸示意圖
圖3薄壁套零件正視圖
圖4薄壁套零件側視剖面圖
圖5外蓋板側視剖面圖
圖6外蓋板正視圖
圖7車薄壁套外圓工裝定位示意8鎖緊蓋板側視剖面圖 圖9鎖緊蓋板正視圖
圖10芯軸套正視圖
圖11芯軸套側視剖面圖
圖12車薄壁套內圓工裝定位示意圖
圖中1軟三爪卡盤、2蕊軸、3薄壁件、4外蓋板、5鎖緊螺釘、6鎖緊蓋板、 7蕊軸套、8與蕊軸套相配螺紋、9與鎖緊蓋板相配螺紋、10與卡爪螺紋孔相配 的固定螺釘通孔。
具體實施例方式
實施例1.軟三爪1的製作 材料-
軟三爪材料選用的是普通鋁，LY12。這種材料質量輕，價格便宜。車削時， 不易"吃刀"磨損切削刃口。尤其在高速切削，小進刀量時，較易獲得光潔表 面，是理想的工裝用料。
軟三爪原理及製作
由於普通三爪卡盤的卡爪夾持面不是一個面，在兩次裝夾過程中，不能保 證工件處於同一中心位置。因此，若工件直接夾在車床的三爪卡盤上，勢必會 影響其同軸度。
軟三爪是通過螺釘固定在三爪卡盤上。車床加工出中心孔(夾持芯軸用)。 這樣，工件在套上芯軸後，比直接裝夾卡盤的中心位置準確度來得高。此時芯 軸的圓跳動就是工具機主軸的的圓跳動。因此軟三爪又可稱定位爪。
軟三爪的裝夾口是由車刀鏜出，芯軸是通過軟三爪裝夾，前後只有一次裝 夾定位，車加工至尺寸。這樣，工件通過芯軸定位，軟三爪本身的中心定位基 準較好(一刀鏜出)，因此在裝夾後，工件旋轉時的"抖動"的振幅也很小，既 保證工件內外徑的同軸度，又保證車削表面粗糙度。如果環形工件一旦出現偏 心，車削時會產生有些切削區域吃刀量大，有些吃刀量小，在這樣情況下，在 同一面上產生的加工熱也不一樣，容易"拉毛"，"碰傷"加工面，影響表面粗 糙度。
實施例2.環形薄壁套加工
環形薄壁套如圖3、圖4所示 材料1Crl8Ni9Ti;外徑0 72mm;
內徑cD68. 6 (+0.02/0) mm; 工件寬度8mm;
外徑與壁厚之比72/1. 7=42. 35; 同軸度0. 05mm。 加工步驟
1. 上芯軸車外徑
改變對工件直接定位，而通過工裝對工件定位，不使工件產生裝夾變形。 因此，工裝的設計製作十分的關鍵。
工裝材料芯軸、芯軸套、外蓋板和鎖緊蓋用黃銅(H62)，由於這種材料
硬度低，摩擦係數也較小，特別是在高速加工時具有自潤滑性(即無需添加切 削液也能車削出較高表面精度)，適合車削加工。加工中即使進刀量大，切削速 度較高時也不易產生"粘"刀或"吃"刀現象。
同時，銅屬於傳熱的良導體，散熱性能好。工件在加工中所產生的熱量能 得到及時地發散，使工件不易產生因機加工發熱變而產生"發漲"現象，使得 套在外徑上的環形擋圈"被動撐大"，影響最終的工件尺寸。
車去芯軸的毛坯外表皮，然後上軟三爪夾緊定位。根據工件的內徑尺寸及
公差將芯軸的外徑尺寸縮小0. 01 0. 015mm，讓工件在芯軸上有一個基本的中心 定位。
2. 製作外蓋板
製作外蓋板應注意，在一端面車深2mm，在圓周上留一寬度約為lmm的圓環 帶(如下圖5、圖6所示)，即(OA-①B) /2=lmm。並在外蓋板的中心處打一通 孔，孔徑大小使得鎖緊螺釘可以自然通過。
3. 加工車環形薄壁件外徑
工裝定位時，如圖7所示。
以蓋板上的圓環帶部分"頂住"工件的外端圓，並用螺釘鎖緊，使得工件 在加工過程中處於中心位置，以此保證加工件的同軸度。
最後用內六角螺釘鎖緊，注意不要用力，只需稍稍扳緊即可，因為工件在 受壓變形會使加工後的徑向尺寸偏小。
4. 套外圓車內徑
第一步完成後，工件的外徑已加工至尺寸。以工裝的內徑套工件的外徑尺 寸定位，加工內徑。
將工裝車成鎖緊蓋板、芯軸套，如圖8、圖9、圖IO、圖ll所示工裝的內徑略比工件外圓大0.01 0.015mm。同時注意工裝的內徑面略低於工件的內徑面， 刀具在加工精車時既能充分地車削表面，又不會"刮擦"到工裝表面。 具體裝夾如圖12所示。
在製作第二付工裝時應注意芯軸套7上(與鎖緊蓋板接合部分)需有螺 紋9，使得鎖緊蓋板6通過螺紋8旋緊將工件緊貼在芯軸的內徑壁以此來定位加 工。應注意不能將鎖緊蓋板旋得太緊以免工件受力變形。
我們在前面提及，工件在受壓變形會使加工後的徑向尺寸發生變化。原因 是所加工工件壁薄，將在整個環形面(工件兩端面) 一旦受較大力，工件在徑 向上產生因受擠壓的"張力"而"漲大"。這樣，徑向面向四周不規則地"鼓" 起來，在此情況下車削，儘管加工時已到尺寸， 一旦外力撤銷，在材料自身的
回復力的作用下，工件的外徑沿徑向向內收縮，使外徑尺寸變小。據檢測表明
尺寸回收0. 01 0. 02mm，即0>68. 58 ①68. 59 mm。此外，其圓柱度偏差也較 大。
工裝製作與裝夾中需注意如下的細節-
對第一付工裝，外蓋板和芯軸的凸圓面的外圓應略比工件的外圓略低一些。 一般取小於工件外徑尺寸0.80 1.00mm為宜，g卩外蓋板和芯軸的外徑為 071.00 071.20腿。對第二付工裝，芯軸套與鎖緊蓋板的內徑壁應略高於工 件的內徑壁。 一般取大於工件外徑尺寸0.80 1.00mm為宜。g口芯軸套與鎖緊 蓋板的內徑為①67.60 ①74.80mm。這樣，刀具在精車加工時既能充分地車削 表面，又不會"碰傷"工裝表面。
工件在上工裝時已屬精加工，每檔尺寸應分幾次車削，進刀量一般控制在 0.03 0.04mm左右。如果加工時間充裕的話，應在精加工工序間，安排自然時 效處理，以2至3天為一個時效周期。這樣，既可使材料的金相組織趨於平衡 穩定，又能為下道工序的加工，預先消除前道工序加工時殘留下來的內應力， 保證尺寸公差和精度要求。
通過以上定製工裝，將芯軸套套入環形薄壁套內徑以提高薄壁套加工時的 剛度(剛性)；鎖緊蓋板與被加工工件的環形端面相接觸，使工件徑向不受外力。 這些都有效地保證環形薄壁零件加工的精度，提高工件加工合格率，並達到設 計尺寸要求。
權利要求
1.一種環形薄壁件加工工藝，其特徵在於先將被加工的環形薄壁件套在被裝夾在通過螺釘固定在三爪卡盤上的軟三爪的裝夾口中的由芯軸加工成的芯軸套上，再以外蓋板或鎖緊蓋板與被加工工件的環形端面相接觸鎖緊再進行車外徑及車內徑的加工，具體步驟如下第一步，車環形薄壁件外徑將芯軸的一端根據工件的寬度及內徑尺寸及公差將芯軸的外徑尺寸縮小0.01～0.015mm加工成一個芯軸套，將被加工的環形薄壁件套在芯軸套上；製作一個在一端面車深2mm，在圓周上留一寬度約為1mm的圓環帶的外蓋板，外蓋板中心處打一通孔，孔徑大小使得鎖緊螺釘可以自然通過；外蓋板和芯軸的外圓面的外圓應略比工件的外圓略低，小於工件外徑尺寸0.80～1.00mm，以蓋板上的圓環帶部分「頂住」工件的外端圓，並用螺釘鎖緊，進行加工環形薄壁件的外徑；第二步，車環形薄壁件內徑將芯軸的一端根據工件的寬度及外徑尺寸加工一相同寬度及內徑大於工件外徑尺寸0.80～1.00mm芯軸套，芯軸套外周上與外蓋板接合部分有螺紋；製作一個在一端面車成一凹面的，凹面上有一圓孔，圓孔的內徑壁大於工件外徑尺寸0.80～1.00mm的鎖緊蓋板，凹面的內周上有與芯軸套外周上螺紋接合的螺紋；外蓋板通過螺紋旋緊將工件緊貼在芯軸的內徑壁以此來定位加工工件的內徑。
2. 根據權利要求1所述的一種環形薄壁件加工工藝，其特徵在於使用自製 的軟三爪上有與卡爪螺紋孔相配的固定螺釘通孔。
3. 根據權利要求1或2所述的一種環形薄壁件加工工藝，其特徵在於軟三 爪材料選用的是普通鋁，LY12;芯軸、芯軸套、外蓋板和鎖緊蓋選用黃銅，服2。
全文摘要
一種環形薄壁件加工工藝，其特徵在於先將被加工的環形薄壁件套在被裝夾在通過螺釘固定在三爪卡盤上的軟三爪的裝夾口中的由芯軸加工成的芯軸套上，再以外蓋板或鎖緊蓋板與被加工工件的環形端面相接觸鎖緊再進行車外徑及車內徑的加工，通過以上定製工裝，將芯軸套套入環形薄壁套內徑以提高薄壁套加工時的剛度(剛性)；鎖緊蓋板與被加工工件的環形端面相接觸，使工件徑向不受外力。這些都有效地保證環形薄壁零件加工的精度，提高工件加工合格率，並達到設計尺寸要求。
文檔編號B23Q3/00GK101332516SQ20071004255
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月25日 優先權日2007年6月25日
發明者季明浩 申請人:上海海事大學