本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及一種曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具及其使用方法。
背景技術(shù):
在航空發(fā)動(dòng)機(jī)鼓筒類(lèi)零件加工制造中,為提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,滿足工作需求,單盤(pán)零件的輻板長(zhǎng)度較長(zhǎng),單件焊接后連接成鼓筒組件,輻板間形成了深腔結(jié)構(gòu)型面,需要進(jìn)行組合加工。由于內(nèi)腔型面屬于全封閉型腔結(jié)構(gòu),空間狹小,徑向輻板深度大,通常的平板式內(nèi)腔車(chē)削刀具無(wú)法放入到內(nèi)腔中,難以實(shí)現(xiàn)內(nèi)腔腔底型面的加工,成為困擾零件加工的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。
新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)鼓筒組件,是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵件,由三級(jí)單盤(pán)通過(guò)電子束焊焊接組合成的薄壁鼓筒式結(jié)構(gòu)零件,該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零件總高142mm,鼓筒外型壁厚2.5mm,輻板間距僅為20mm左右,輻板盤(pán)心最小直徑僅為Φ130mm,深腔型面到輻板內(nèi)孔距離157mm,為了保證車(chē)削刀具的強(qiáng)度,內(nèi)腔刀具厚度需要在10mm以上,通常使用的內(nèi)腔刀具一般為直板結(jié)構(gòu),但由于鼓筒組件的內(nèi)腔深度遠(yuǎn)大于盤(pán)心直徑,并且輻板間距太小,通常結(jié)構(gòu)的刀具手動(dòng)也無(wú)法放入到內(nèi)腔中,更無(wú)法實(shí)現(xiàn)車(chē)削加工,加工的難度極大,其型面加工按傳統(tǒng)的工藝方法難以實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題,本發(fā)明提供一種可以實(shí)現(xiàn)刀具到達(dá)內(nèi)腔中需車(chē)削部位進(jìn)行深腔加工,保證內(nèi)腔表面加工質(zhì)量的曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具及其使用方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具,用于加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)鼓筒內(nèi)腔,所述鼓筒內(nèi)壁朝向中心凸設(shè)有圓環(huán)狀的第一幅板和第二隔板,所述第二隔板位于所述第一幅板的兩側(cè)且與所述第一幅板間隔設(shè)置,第一幅板的內(nèi)環(huán)直徑大于所述第二幅板的內(nèi)環(huán)直徑,所述第二幅板具有連接于所述鼓筒內(nèi)壁的薄板及位于所述薄板一端的厚板,所述車(chē)削刀具包括刀柄,所述刀柄上安裝有曲面板狀刀具,所述曲面板狀刀具的端部安裝有菱形刀片,所述曲面板狀刀具具有曲形部和平直部,所述薄板與所述厚板之間通過(guò)曲面連接,所述曲面的弧度足以供所述曲形部與所述平直部交接的部位通過(guò),所述曲形部外側(cè)的傾斜面與所述平直部之間的夾角大于所述薄板和所述厚板之間的連接平面與所述薄板之間的夾角,所述曲面板狀刀具沿所述第二幅板直徑方向懸深大于所述第二幅板的徑向長(zhǎng)度,所述曲面板狀刀具的厚度大于10mm。
進(jìn)一步,所述平直部與所述曲形部之間設(shè)有連接部,所述連接部與所述平直部在所述第二幅板的厚度和圓周方向上錯(cuò)位。
進(jìn)一步,所述第一幅板內(nèi)環(huán)直徑為φ1,所述第二幅板內(nèi)環(huán)直徑為φ2,所述曲面板狀刀具的懸深L滿足:L>φ1,且1.2φ2<L<1.4φ2。
進(jìn)一步,所述曲面板狀刀具的頂部與所述刀柄的底部通過(guò)螺釘相固定。
進(jìn)一步,所述刀柄為Capto標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)刀柄,與數(shù)控立車(chē)上的Capto結(jié)構(gòu)刀夾相連。
一種基于上述曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具的使用方法,包括:
步驟一:將所述車(chē)削刀具組裝好,并通過(guò)所述刀柄安裝到數(shù)控立車(chē)的刀夾上固定;
步驟二:按照設(shè)定位置對(duì)刀,將刀具信息輸入數(shù)控程序中;
步驟三:將所述車(chē)削刀具自所述刀夾卸下;
步驟四:調(diào)用數(shù)控程序,使所述數(shù)控立車(chē)運(yùn)行,當(dāng)程序運(yùn)行至虛擬刀具到達(dá)設(shè)定的內(nèi)腔位置時(shí),暫停所述數(shù)控立車(chē),將所述車(chē)削刀具手動(dòng)旋轉(zhuǎn)放置到第一幅板與第二幅板之間的內(nèi)腔中,然后將所述車(chē)削刀具連接到所述刀夾上;
步驟五:?jiǎn)?dòng)所述數(shù)控立車(chē),繼續(xù)運(yùn)行數(shù)控程序,按照設(shè)定的刀具軌跡,加工深腔型面,加工后刀具運(yùn)行到設(shè)定的內(nèi)腔位置時(shí),數(shù)控程序運(yùn)行結(jié)束,所述數(shù)控立車(chē)停止;
步驟六:將所述車(chē)削刀具自所述刀夾卸下,手動(dòng)旋轉(zhuǎn)從所述內(nèi)腔中移出,完成所述鼓筒內(nèi)部深腔型面加工。
進(jìn)一步,步驟一中所述車(chē)削刀具的組裝是先將所述曲面板狀刀具固定到所述刀柄上,再將菱形刀片安裝到所述曲面板狀刀具的端部。
進(jìn)一步,步驟四中,暫停所述數(shù)控立車(chē)后手動(dòng)搖起所述數(shù)控立車(chē),當(dāng)所述車(chē)削刀具進(jìn)入所述內(nèi)腔后,搖動(dòng)所述數(shù)控立車(chē)使其向下移動(dòng),直至所述刀柄插入所述刀夾中。
進(jìn)一步,步驟五中加工所述深腔型面時(shí)采用兩刀加工。
進(jìn)一步,步驟五中所述車(chē)削刀具的切削轉(zhuǎn)速為35r/mm,進(jìn)給速度為0.1mm/r。
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具可以使刀具到達(dá)內(nèi)腔中需車(chē)削部位,實(shí)現(xiàn)深腔加工,保證內(nèi)腔表面加工質(zhì)量,解決了內(nèi)腔型面加工過(guò)程中的關(guān)鍵難題,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全性,主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)鼓筒類(lèi)零件特殊封閉深腔型面的加工技術(shù),解決了通常平板式內(nèi)腔刀具無(wú)法進(jìn)入深腔內(nèi)部,難以實(shí)現(xiàn)深腔型面加工的問(wèn)題,且裝夾定位準(zhǔn)確可靠,精度高,滿足零件在盲視狀態(tài)下的加工精度要求。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明航空發(fā)動(dòng)機(jī)鼓筒的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具旋轉(zhuǎn)放入鼓筒內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具到達(dá)車(chē)削位置時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖;
圖中,1—刀柄、2—曲面板狀刀具、3—菱形刀片、4—螺釘、5—曲形部、6—平直部、7—連接部、8—鼓筒、9—第一幅板、10—第二幅板、11—薄板、12—厚板、13—曲面。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例?;诒景l(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
如圖1及圖4,本發(fā)明提供一種曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具,用于加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)小直徑具有幅板的鼓筒8內(nèi)腔。鼓筒8內(nèi)壁朝向中心凸設(shè)有圓環(huán)狀的第一幅板9和第二幅板10,第二幅板10位于第一幅板9的兩側(cè)且與第一幅板9間隔設(shè)置,第一幅板9的內(nèi)環(huán)直徑大于第二幅板10的內(nèi)環(huán)直徑,在本實(shí)施例中,第一幅板9與第二幅板10的間距為20mm,第一幅板9內(nèi)環(huán)直徑φ1為164mm,第二幅板10內(nèi)環(huán)直徑φ2為130mm,第二幅板10沿其直徑方向的長(zhǎng)度為157mm。第二幅板10具有連接于鼓筒8內(nèi)壁的薄板11及位于薄板11一端的厚板12,薄板11與厚板12之間通過(guò)曲面13連接,薄板11與厚板12之間的連接平面與薄板11之間的夾角θ1為16°。
如圖2至圖4,曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具包括刀柄1,刀柄1為Capto標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)刀柄,與數(shù)控立車(chē)上的Capto結(jié)構(gòu)刀夾相連,采用Capto結(jié)構(gòu)刀柄1和刀夾進(jìn)行裝夾,定位可靠精度高,可以滿足零件在盲視狀態(tài)下的加工精度要求。刀柄1上安裝有曲面板狀刀具2,曲面板狀刀具2的頂部與刀柄1的底部通過(guò)螺釘4相固定,曲面板狀刀具2的端部安裝有菱形刀片3,菱形刀片3選用標(biāo)準(zhǔn)件,選用標(biāo)準(zhǔn)菱形刀片3能夠減少切削面積及切削力,降低切削振動(dòng),提高鼓筒8內(nèi)腔表面的加工質(zhì)量。
曲面板狀刀具2是根據(jù)鼓筒8內(nèi)腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的專(zhuān)用刀具,曲面板狀刀具2具有曲形部5和平直部6,平直部6與曲形部5之間設(shè)有連接部7,連接部7與平直部6在第二幅板10的厚度和圓周方向上錯(cuò)位。曲形部5外側(cè)的傾斜面與平直部3之間的夾角θ1為26°,大于薄板11和厚板12之間的連接平面與薄板11之間的夾角θ1,使得刀具在進(jìn)入第一幅板9與第二幅板10之間的腔體時(shí),曲形部5可以通過(guò)第二幅板10的曲面13處,曲面13的弧度足以供曲形部5與平直部6交接的部位通過(guò),且刀具不會(huì)碰觸到第二幅板10或第一幅板9。曲面板狀刀具2沿第二幅板10直徑方向的懸深大于第二幅板10的徑向長(zhǎng)度,且曲面板狀刀具2的懸深L應(yīng)滿足:L>φ1,且1.2φ2<L<1.4φ2,這樣才能既保證刀具能夠深入腔體內(nèi)加工深腔型面,又不會(huì)碰觸到第一幅板9或第二幅板10。在本實(shí)施例中,曲面板狀刀具2的懸深為167mm。為了保證刀具的加工強(qiáng)度,曲面板狀刀具2應(yīng)大于10mm,但由于第一幅板9與第二幅板10之間的間隙限制,故在本實(shí)施例中,曲面板狀刀具2的厚度為14mm,能夠滿足強(qiáng)度要求。
如圖3及圖4,本發(fā)明還提供一種上述曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具的使用方法,包括:
步驟一:將曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具組裝好,并通過(guò)刀柄1安裝到數(shù)控立車(chē)的刀夾上固定,具體為,先將曲面板狀刀具2通過(guò)螺栓4固定到刀柄1上,再將菱形刀片3安裝到曲面板狀刀具2的端部,最后將組裝好的車(chē)削刀具通過(guò)Capto結(jié)構(gòu)刀柄1安裝到數(shù)控立車(chē)的Capto刀夾上。
步驟二:按照設(shè)定位置對(duì)刀,將刀具信息輸入數(shù)控程序中。
步驟三:將車(chē)削刀具自刀夾卸下。
步驟四:調(diào)用數(shù)控程序,使數(shù)控立車(chē)運(yùn)行,當(dāng)程序運(yùn)行至虛擬刀具到達(dá)設(shè)定的內(nèi)腔位置時(shí),暫停數(shù)控立車(chē),將車(chē)削刀具手動(dòng)旋轉(zhuǎn)放置到第一幅板9與第二幅板10之間的內(nèi)腔中,然后將車(chē)削刀具連接到刀夾上。優(yōu)選的,暫停數(shù)控立車(chē)后先手動(dòng)搖起數(shù)控立車(chē),為車(chē)削刀具的安裝讓位,當(dāng)車(chē)削刀具進(jìn)入內(nèi)腔后,再搖動(dòng)數(shù)控立車(chē)使其向下移動(dòng),直至刀柄1插入刀夾中。
步驟五:?jiǎn)?dòng)數(shù)控立車(chē),繼續(xù)運(yùn)行數(shù)控程序,按照設(shè)定的刀具軌跡,加工深腔型面,加工時(shí)采用兩刀加工深腔型面,加工時(shí),車(chē)削刀具的切削轉(zhuǎn)速為35r/mm,進(jìn)給速度為0.1mm/r,加工后刀具運(yùn)行到設(shè)定的內(nèi)腔位置時(shí),數(shù)控程序運(yùn)行結(jié)束,數(shù)控立車(chē)停止。
步驟六:將車(chē)削刀具自刀夾卸下,手動(dòng)旋轉(zhuǎn)將車(chē)削刀具從鼓筒8內(nèi)腔移出,完成鼓筒8內(nèi)部深腔型面加工。
本發(fā)明曲面結(jié)構(gòu)深腔車(chē)削刀具在加工時(shí),通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)車(chē)削刀具進(jìn)入鼓筒8內(nèi)腔中,再結(jié)合數(shù)控立車(chē)的車(chē)削加工,兩者相結(jié)合不僅可以使刀具到達(dá)內(nèi)腔中需車(chē)削部位,實(shí)現(xiàn)深腔加工,還能夠保證加工的內(nèi)腔表面質(zhì)量,且刀具裝夾定位準(zhǔn)確可靠,精度高,滿足零件在盲視狀態(tài)下的加工精度要求。本發(fā)明解決了通常平板式內(nèi)腔刀具無(wú)法進(jìn)入深腔內(nèi)部,難以實(shí)現(xiàn)深腔型面加工的問(wèn)題,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用安全性,主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)鼓筒類(lèi)零件特殊封閉深腔型面的加工技術(shù)。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。