一种细长轴加工装置及加工方法与流程

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种细长轴加工装置及加工方法。

背景技术：

在机械、航空航天和军工等许多行业，细长轴类零件应用越来越广泛，并且直径较小、长径比较大的细长轴应用越来越多，如c919舱门转轴，长度为l773mm，直径为11.2mm，长径比约70，且这类轴的直线度及表面粗糙度要求较高，此舱门转轴的直线度为0.1mm，表面粗糙度ra为0.8µm，此类细长轴给传统加工方法带来了很大的挑战。

目前常用的加工方法有两种：

方法一：中心架支承细长轴加工

使用中心架支承细长轴，分段切削，装夹方式一般为一夹一顶。中心架直接支承在工件中间，如此支承细长轴长径比减少一半，工件刚性增大，车削完一段后，掉头车削另一段。

方法二：跟刀架支承细长轴加工

跟刀架固定在床鞍上，跟刀架跟随车刀移动，增加工件的刚度，减小变形，装夹方式一般为一夹一顶。由于工件本身受重力作用，车削时工件会因离心力作用瞬时离开支撑爪而产生振动。

以上方法在加工精度要求不高、长径比不大的细长轴时能够起到一定的作用，但在加工大长径比、高精度的细长轴时存在以下问题：

1、方法一采用中心架辅助车削，中心架虽然能提高工件的刚性，但分段切削，效率低，且分段车削会在工件表面出现接刀纹，且一夹一顶的装夹方式容易使工件产生弯曲变形，对于尺寸精度要求较高的细长轴不能采用。

2、方法二采用常规跟刀架辅助车削，在实际加工过程中，受切削力以及离心力作用，容易造成跟刀架支撑爪与工件外圆瞬时脱离，且一夹一顶的装夹方式容易使工件产生弯曲变形，难以保证尺寸精度与表面质量。

技术实现要素：

本发明所要解决的是现有细长轴加工精度不高，无法满足质量要求的技术问题，提供一种细长轴加工装置及加工方法，为了消除因装夹不当而产生的工件弯曲变形，采用一夹一拉装夹方式，跟刀架工装的一端采用三爪卡盘装夹，尾座采用专用工装拉紧工件，实现对于长径比大、精度要求高的细长轴零件的稳定、高效加工。

为了解决本发明的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种细长轴加工装置，包括跟刀架工装1和尾座工装2，所述跟刀架工装1包括水平导柱11、垂直导柱12、顶头体13、衬套14和底板15，所述水平导柱11和垂直导柱12相交，所述顶头体13过盈配合安装在水平导柱11和垂直导柱12相交处；所述水平导柱11一端设有调整螺钉ⅰ16，另一端设有定位螺钉ⅰ17，所述垂直导柱12一端设有调整螺钉ⅱ18，另一端设有定位螺钉ⅱ19，旋转所述调整螺钉ⅰ16、调整螺钉ⅱ18，使水平导柱11和垂直导柱12压紧所述顶头体13，垂直于顶头体13轴向孔的中心线上攻钻通孔，所述衬套14过盈装配至所述顶头体13的通孔中，所述定位螺钉ⅰ17、定位螺钉ⅱ19用于压紧所述衬套14；所述尾座工装2包括自动定心夹紧套21、套筒22和回转顶尖23，所述回转顶尖23安装在套筒22中，所述套筒22与所述回转顶尖23外圆过盈配合，所述套筒22的外锥度与所述自动定心夹紧套21配合。

一种细长轴加工装置的加工方法，包括以下步骤：

第一步：尾座工装2安装与找正：尾座工装2安装在车床尾座上，采用莫氏锥柄结构，将车床上尾座顶针卸下，换上尾座工装2并找正。

第二步：机床主轴与尾座同轴度调整：安装同心度校棒，利用千分表校正尾座与主轴同轴度，调整至加工可接受跳动内。

第三步：跟刀架工装安装与找正：利用水平导柱11，跟刀架工装1安装在车床上，安装后调整衬套14位置，保证衬套14与车床主轴同轴；定位螺钉ⅰ17与水平导柱11调整衬套14在水平方向的位置，垂直导柱12与调整螺钉ⅱ18调整衬套14在垂直方向的位置。

第四步：工件装夹：装夹工件采用一夹一拉的装夹方式，利用车床卡盘装夹零件一端，尾座工装2中自动定心夹紧套21装夹零件另一端，旋转定心夹紧套21，使尾座工装2对零件施加水平方向拉力，固定好零件。

第五步：工件加工：加工零件前打表校正零件装夹后跳动，利用车削加工加工零件。

与现有技术相比，本发明获得的有益效果是：

本发明公开的一种细长轴加工装置及加工方法，采用一夹一拉的装夹方式，消除由于切削过程中的温升及夹紧力引起的工件弯曲变形，大大提高加工精度和表面质量。

本发明公开的一种细长轴加工装置及加工方法，采用尾座工装实现了对工件的夹拉，能自动定心，定位精度高，加工效率高，适于批量生产。

本发明公开的一种细长轴加工装置及加工方法，采用跟刀架工装，增强细长轴刚性，通过顶头体与定位螺钉限制工件跳动，能有效地抑制工件切削振动。

本发明公开的一种细长轴加工装置及加工方法，整套工装结构简单，构思巧妙，便于制造，成本低，应用于加工长径比大于70，直径在10-15mm之间，直线度误差0.1mm，表面粗糙度ra小于0.8µm的细长轴。

附图说明

图1为跟刀架工装结构示意图。

图2为尾座工装结构示意图。

附图标记：1、跟刀架工装；11、水平导柱；12、垂直导柱；13、顶头体；14、衬套；15、底板；16、调整螺钉ⅰ；17、定位螺钉ⅰ；18、调整螺钉ⅱ；19、定位螺钉ⅱ；2、尾座工装；21、自动定心夹紧套；22、套筒；23、回转顶尖。

具体实施方式

下面结合附图，对实施例进行详细说明。

参见附图1和附图2，一种细长轴加工装置，包括跟刀架工装1和尾座工装2，所述跟刀架工装1包括水平导柱11、垂直导柱12、顶头体13、衬套14和底板15，所述水平导柱11和垂直导柱12相交，所述顶头体13过盈配合安装在水平导柱11和垂直导柱12相交处；所述水平导柱11一端设有调整螺钉ⅰ16，另一端设有定位螺钉ⅰ17，所述垂直导柱12一端设有调整螺钉ⅱ18，另一端设有定位螺钉ⅱ19，旋转所述调整螺钉ⅰ16、调整螺钉ⅱ18，使水平导柱11和垂直导柱12压紧所述顶头体13，垂直于顶头体13轴向孔的中心线上攻钻通孔，所述衬套14过盈装配至所述顶头体13的通孔中，所述定位螺钉ⅰ17、定位螺钉ⅱ19用于压紧所述衬套14；所述尾座工装2包括自动定心夹紧套21、套筒22和回转顶尖23，所述回转顶尖23安装在套筒22中，所述套筒22与所述回转顶尖23外圆过盈配合，所述套筒22的外锥度与所述自动定心夹紧套21配合。

一种细长轴加工装置的加工方法，包括以下步骤：

第一步：尾座工装2安装与找正：如附图图2所示，尾座工装2安装在车床尾座上，采用莫氏锥柄结构，将车床上尾座顶针卸下，换上尾座工装2并找正，采用尾座工装实现了对工件的夹拉，能自动定心，定位精度高，加工效率高，适于批量生产。

第二步：机床主轴与尾座同轴度调整：安装同心度校棒，利用千分表校正尾座与主轴同轴度，调整至加工可接受跳动内。

第三步：跟刀架工装安装与找正：如附图1所示，利用水平导柱11，跟刀架工装1安装在车床上，安装后调整衬套14位置，保证衬套14与车床主轴同轴；定位螺钉ⅰ17与水平导柱11调整衬套14在水平方向的位置，垂直导柱12与调整螺钉ⅱ18调整衬套14在垂直方向的位置；采用跟刀架工装，增强细长轴刚性，通过顶头体与定位螺钉限制工件跳动，能有效地抑制工件切削振动。

第四步：工件装夹：装夹工件采用一夹一拉的装夹方式，利用车床卡盘装夹零件一端，尾座工装2中自动定心夹紧套21装夹零件另一端，旋转定心夹紧套21，使尾座工装2对零件施加水平方向拉力，固定好零件；采用一夹一拉的装夹方式，消除由于切削过程中的温升及夹紧力引起的工件弯曲变形，大大提高加工精度和表面质量。

第五步：工件加工：加工零件前打表校正零件装夹后跳动，利用车削加工加工零件。

以上列举的仅是本发明的具体实施例之一。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多类似的改形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明所要保护的范围。