專利名稱：環(huán)形薄壁件加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于加工環(huán)形薄壁零件的加工工藝及其中所用的特制工藝裝備o技術(shù)背景當(dāng)前，機械產(chǎn)品的體積趨于小型化，零件也相應(yīng)朝著"小"、"薄"、"輕" 方向發(fā)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(huán)形薄壁套是薄壁零件中一個典型的零件。 由于零件自身的剛性不足，柔性有余，通過常規(guī)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(chǎn)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(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)形薄壁件加工工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述不 足。通過定制工藝裝備，將芯軸套套入環(huán)形薄壁套內(nèi)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(huán)形端面相接觸，使工件徑向不受外力。 這些都有效地保證環(huán)形薄壁零件加工的精度，提高工件加工合格率，并達到設(shè) 計尺寸要求。影響環(huán)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(dāng)?shù)难b夾方式能夠減小因機床自身的綜合性誤差和夾具本身的加工與安 裝誤差而復(fù)映至工件的變形，以及恰當(dāng)?shù)那邢髁δ軌驕p輕車床系統(tǒng)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(chǎn)生彈性變形。(2) 夾緊時工件發(fā)生偏移，改變了確定定位時應(yīng)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(fēng)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于一個保持剛度的動態(tài)平衡狀態(tài)中 都是加工工藝方案和工裝制備中所要考慮的主要因素。本發(fā)明的環(huán)形薄壁套加工工藝與工裝設(shè)計制作具體如下軟三爪的制作 材料軟三爪材料選用的是普通鋁，LY12。這種材料質(zhì)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。軟三爪原理及制作由于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 證工件處于同一中心位置。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，工件在套上芯軸后，比直接裝夾卡盤的中心位置準(zhǔn)確度來得高。此時芯 軸的圓跳動就是機床主軸的的圓跳動。因此軟三爪又可稱定位爪。本發(fā)明的工藝的工裝設(shè)計思路薄壁工件在加工中最容易出現(xiàn)的問題是變形。這里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。基于這種情況，在設(shè)計工 裝時避免直接對工件本身定位，而采用通過輔助工裝來對內(nèi)、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(chǎn)生的工件徑向尺寸變形。由于 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，多采用多工序小進刀量(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(fā)熱而導(dǎo)致工件變形，又可適當(dāng)延長刀刃加工時間，提高單位加工周期內(nèi)的效 率。在實際加工中，尤其是精加工時，多采用多工序小進刀量(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)，由于這種材料硬度低，摩 擦系數(shù)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(chǎn)生"粘"刀或"吃"刀現(xiàn)象。另外，銅屬于傳熱的良導(dǎo)體，散熱性能好。 工件在加工中所產(chǎn)生的熱量能得到及時地發(fā)散，使工件不易產(chǎn)生因機加工發(fā)熱 變而產(chǎn)生"發(fā)漲"現(xiàn)象。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種環(huán)形薄壁件加工工藝，其特征在于先將被加工的環(huán)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(huán)形端面相接觸鎖緊再進行車外徑及車內(nèi)徑的加工，具體步驟如下 第一步，車環(huán)形薄壁件外徑
將芯軸的一端根據(jù)工件的寬度及內(nèi)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(huán)形薄壁件套在芯軸套上；制作 一個在一端面車深2mm，在圓周上留一寬度約為lmm的圓環(huán)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(yīng)略比工件的外圓略低，小于工件外徑尺寸0.80 1.00ram，以蓋板上 的圓環(huán)帶部分"頂住"工件的外端圓，并用螺釘鎖緊，進行加工環(huán)形薄壁件的 外徑；
第二步，車環(huán)形薄壁件內(nèi)徑
將芯軸的一端根據(jù)工件的寬度及外徑尺寸加工一相同寬度及內(nèi)徑大于工件 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；制作 一個在一端面車成一凹面的，凹面上有一圓孔，圓孔的內(nèi)徑壁大于工件外徑尺 寸0. 80 1. OOmm的鎖緊蓋板，凹面的內(nèi)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(nèi)徑壁以此來定位加工工件的內(nèi)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(cè)視剖面圖
圖5外蓋板側(cè)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(cè)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(cè)視剖面圖
圖12車薄壁套內(nèi)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的制作 材料-
軟三爪材料選用的是普通鋁，LY12。這種材料質(zhì)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。
軟三爪原理及制作
由于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 證工件處于同一中心位置。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，工件在套上芯軸后，比直接裝夾卡盤的中心位置準(zhǔn)確度來得高。此時芯 軸的圓跳動就是機床主軸的的圓跳動。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，前后只有一次裝 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(zhǔn)較好(一刀鏜出)，因此在裝夾后，工件旋轉(zhuǎn)時的"抖動"的振幅也很小，既 保證工件內(nèi)外徑的同軸度，又保證車削表面粗糙度。如果環(huán)形工件一旦出現(xiàn)偏 心，車削時會產(chǎn)生有些切削區(qū)域吃刀量大，有些吃刀量小，在這樣情況下，在 同一面上產(chǎn)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(huán)形薄壁套加工
環(huán)形薄壁套如圖3、圖4所示 材料1Crl8Ni9Ti;外徑0 72mm;
內(nèi)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(chǎn)生裝夾變形。 因此，工裝的設(shè)計制作十分的關(guān)鍵。
工裝材料芯軸、芯軸套、外蓋板和鎖緊蓋用黃銅(H62)，由于這種材料
硬度低，摩擦系數(shù)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(chǎn)生"粘"刀或"吃"刀現(xiàn)象。
同時，銅屬于傳熱的良導(dǎo)體，散熱性能好。工件在加工中所產(chǎn)生的熱量能 得到及時地發(fā)散，使工件不易產(chǎn)生因機加工發(fā)熱變而產(chǎn)生"發(fā)漲"現(xiàn)象，使得 套在外徑上的環(huán)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，然后上軟三爪夾緊定位。根據(jù)工件的內(nèi)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. 制作外蓋板
制作外蓋板應(yīng)注意，在一端面車深2mm，在圓周上留一寬度約為lmm的圓環(huán) 帶(如下圖5、圖6所示)，即(OA-①B) /2=lmm。并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(huán)形薄壁件外徑
工裝定位時，如圖7所示。
以蓋板上的圓環(huán)帶部分"頂住"工件的外端圓，并用螺釘鎖緊，使得工件 在加工過程中處于中心位置，以此保證加工件的同軸度。
最后用內(nèi)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 受壓變形會使加工后的徑向尺寸偏小。
4. 套外圓車內(nèi)徑
第一步完成后，工件的外徑已加工至尺寸。以工裝的內(nèi)徑套工件的外徑尺 寸定位，加工內(nèi)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(nèi)徑略比工件外圓大0.01 0.015mm。同時注意工裝的內(nèi)徑面略低于工件的內(nèi)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。
在制作第二付工裝時應(yīng)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(nèi)徑壁以此來定位加 工。應(yīng)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后的徑向尺寸發(fā)生變化。原因 是所加工工件壁薄，將在整個環(huán)形面(工件兩端面) 一旦受較大力，工件在徑 向上產(chǎn)生因受擠壓的"張力"而"漲大"。這樣，徑向面向四周不規(guī)則地"鼓" 起來，在此情況下車削，盡管加工時已到尺寸， 一旦外力撤銷，在材料自身的
回復(fù)力的作用下，工件的外徑沿徑向向內(nèi)收縮，使外徑尺寸變小。據(jù)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。
工裝制作與裝夾中需注意如下的細節(jié)-
對第一付工裝，外蓋板和芯軸的凸圓面的外圓應(yīng)略比工件的外圓略低一些。 一般取小于工件外徑尺寸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(nèi)徑壁應(yīng)略高于工 件的內(nèi)徑壁。 一般取大于工件外徑尺寸0.80 1.00mm為宜。g口芯軸套與鎖緊 蓋板的內(nèi)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(yīng)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(yīng)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于平衡 穩(wěn)定，又能為下道工序的加工，預(yù)先消除前道工序加工時殘留下來的內(nèi)應(yīng)力， 保證尺寸公差和精度要求。
通過以上定制工裝，將芯軸套套入環(huán)形薄壁套內(nèi)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(huán)形端面相接觸，使工件徑向不受外力。 這些都有效地保證環(huán)形薄壁零件加工的精度，提高工件加工合格率，并達到設(shè) 計尺寸要求。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形薄壁件加工工藝，其特征在于先將被加工的環(huán)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(huán)形端面相接觸鎖緊再進行車外徑及車內(nèi)徑的加工，具體步驟如下第一步，車環(huán)形薄壁件外徑將芯軸的一端根據(jù)工件的寬度及內(nèi)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(huán)形薄壁件套在芯軸套上；制作一個在一端面車深2mm，在圓周上留一寬度約為1mm的圓環(huán)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(yīng)略比工件的外圓略低，小于工件外徑尺寸0.80～1.00mm，以蓋板上的圓環(huán)帶部分“頂住”工件的外端圓，并用螺釘鎖緊，進行加工環(huán)形薄壁件的外徑；第二步，車環(huán)形薄壁件內(nèi)徑將芯軸的一端根據(jù)工件的寬度及外徑尺寸加工一相同寬度及內(nèi)徑大于工件外徑尺寸0.80～1.00mm芯軸套，芯軸套外周上與外蓋板接合部分有螺紋；制作一個在一端面車成一凹面的，凹面上有一圓孔，圓孔的內(nèi)徑壁大于工件外徑尺寸0.80～1.00mm的鎖緊蓋板，凹面的內(nèi)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(nèi)徑壁以此來定位加工工件的內(nèi)徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)形薄壁件加工工藝，其特征在于使用自制 的軟三爪上有與卡爪螺紋孔相配的固定螺釘通孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)形薄壁件加工工藝，其特征在于軟三 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(huán)形薄壁件加工工藝，其特征在于先將被加工的環(huán)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(huán)形端面相接觸鎖緊再進行車外徑及車內(nèi)徑的加工，通過以上定制工裝，將芯軸套套入環(huán)形薄壁套內(nèi)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(huán)形端面相接觸，使工件徑向不受外力。這些都有效地保證環(huán)形薄壁零件加工的精度，提高工件加工合格率，并達到設(shè)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(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者季明浩 申請人:上海海事大學(xué)