一种薄壁衬套的加工夹具及加工方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是指一种薄壁衬套的加工夹具及加工方法。

背景技术：

中空柱状衬套是在各类机械设备或装置中广泛应用的零部件，现有技术中，对这类零件的加工方法一般采用车削加工的方法，在航空工业领域中，对这种零部件的加工质量和加工精度要求很高，例如某种衬套，其外径为φ33.552±0.003，衬套内径为φ30.215±0.003，内外径同轴度误差要求为0.02，针对这类壁厚小于2mm的零件的加工，现有加工技术一般采用车床对其毛坯的一端进行加工成型后，再切断至预定长度，现有的加工工艺存在以下缺陷，一是，加工过程中采用三爪卡盘夹持工件，在切断工序时，由于工件大部分材料已被切削去除，工件壁厚很薄，在切削力和切削热的作用下，以及在三爪卡盘的夹持力作用下，工件容易出现变形，影响最终加工成型的零件的加工质量，导致成品合格率较低。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种薄壁衬套的加工夹具及加工方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供了一种薄壁衬套的加工夹具，包括中空状支承座、中空状胀紧套、中空状胀紧杆、阶梯轴状螺柱和锁紧螺母a，所述支承座的一侧端面作为支承面，相对的另一侧端面作为工作面，所述螺柱由所述支承座中通孔穿出，所述螺柱的一端与所述支承面齐平并通过连接销与所述支承座连接在一起，所述螺柱的另一端设置有螺纹段，所述胀紧套中通孔包括连通在一起的直孔段和锥孔段，所述胀紧套套装于所述支承座中通孔以内并且所述锥孔段暴露于所述工作面外侧，所述胀紧杆外圆面包括连接在一起的直杆段和锥杆段，所述胀紧杆套装于所述胀紧套中通孔以内，并且所述锥杆段与所述锥孔段相贴合，所述锁紧螺母a通过螺纹副与所述螺柱螺纹段连接在一起并且与所述胀紧杆并紧。

所述薄壁衬套的加工夹具还包括压套、压板和锁紧螺母b，压套和压板依次套装于所述螺柱螺纹段之上，锁紧螺母b与所述螺柱螺纹段旋合并依次通过压板、压套将工件压靠在所述工作面之上。

所述薄壁衬套的加工夹具还包括固定销，固定销将所述胀紧套与所述支承座连接在一起。

所述薄壁衬套的加工夹具还包括固定销，所述直杆段上还设置有沿其中心轴线方向延伸的止转槽，固定销将所述胀紧套与所述支承座连接在一起并且伸入止转槽以内。

所述薄壁衬套的加工夹具还包括法兰片，所述胀紧杆外圆面还包括连接于所述锥杆段大端外侧的延伸段，所述锁紧螺母a将法兰片压贴于延伸段外端面，延伸段外端面上还设置有面向所述胀紧杆中心轴线的防脱钩，该法兰片至少有一部分容纳于防脱钩以内。

所述锁紧螺母a与所述法兰片是一体制造成形的。

此外，本发明还提供了一种薄壁衬套的加工方法，包括以下步骤：

步骤一：提供坯料，对坯料进行切削加工，切除坯料上大部分材料，获得圆环柱状工件，其中，工件外圆面上预留适量加工余量；

步骤二：使用如权利要求1至6任一项所述薄壁衬套的加工夹具，将所述支承座支承面所在一侧装夹于机床主轴上；

步骤三：测量装夹于机床主轴上的支承座外圆面的径向圆跳动值，当该值大于预设阈值时，调整所述螺柱外圆面与所述支承座中通孔之间的配合间隙，当该值小于预设阈值时，进行下一步；

步骤四：将工件套合在所述胀紧套外圆面上，旋合锁紧螺母a，使工件中通孔内壁与所述胀紧套外圆面紧贴；

步骤五：依次在所述螺柱螺纹段之上套装压套、压板，并在螺柱螺纹段上旋合锁紧螺母b，使压板、压套将工件压靠在所述工作面之上；

步骤六：启动机床，通过切削刀具切除工件外圆外表面上预留的加工余量，再将工件从所述薄壁衬套的加工夹具中取出，获得薄壁衬套。

步骤一中所述工件外圆面上预留加工余量为1mm。

步骤二中所述装夹于机床主轴上的支承座外圆面的径向圆跳动预设阈值为0.01mm。

本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，通过支承座和螺柱延伸了机床主轴的长度，并且支承座易于进行精加工制作，保证了螺柱与机床主轴之间的同轴度，为提高加工精度奠定了基础，再通过拧紧锁紧螺母a，将薄壁工件中通孔胀紧，在拧紧锁紧螺母a的过程中，锁紧螺母a每拧紧一个长度单位，则使薄壁工件中通孔沿其径向方向均匀地胀紧，从而有利于保证薄壁工件外圆面加工时各点保持一致，有效保证了薄壁工件加工时的圆度、同轴度精度误差，通过拧紧锁紧螺母b，使薄壁工件轴向固定，从而增加了薄壁工件的刚性，这样在对薄壁工件外圆面进行切削加工时，薄壁工件抵抗形变的能力大幅度提高，有效保证了切削加工成型的零件的加工精度，提高了产品合格率。

附图说明

图1是本发明薄壁衬套的加工夹具的结构示意图；

图2是本发明胀紧套的结构示意图；

图3是本发明胀紧杆的结构示意图；

图4是本发明的工艺流程图。

图中：1-支承座，2-胀紧套，3-胀紧杆，4-螺柱，5-锁紧螺母a，6-连接销，7-压套，8-压板，9-锁紧螺母b，10-固定销，11-工件，12-法兰片，101-支承面，102-工作面，201-直孔段，202-锥孔段，301-直杆段，302-锥杆段，303-止转槽，304-延伸段，305-防脱钩，401-螺纹段。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2、图3所示，本发明提供了一种薄壁衬套的加工夹具及加工方法，包括中空状支承座1、中空状胀紧套2、中空状胀紧杆3、阶梯轴状螺柱4和锁紧螺母a5，支承座1的一侧端面作为支承面101，相对的另一侧端面作为工作面102，螺柱4由支承座1中通孔穿出，螺柱4的一端与支承面101齐平并通过连接销6与支承座1连接在一起，螺柱4的另一端设置有螺纹段401，胀紧套2中通孔包括连通在一起的直孔段201和锥孔段202，胀紧套2套装于支承座1中通孔以内并且锥孔段202暴露于工作面102外侧，胀紧杆3外圆面包括连接在一起的直杆段301和锥杆段302，胀紧杆3套装于胀紧套2中通孔以内，并且锥杆段302与锥孔段202相贴合，锁紧螺母a5通过螺纹副与螺柱4螺纹段401连接在一起并且与胀紧杆3并紧。进一步地，优选螺柱4外圆面与支承座1中通孔内壁之间的配合间隙小于0.03mm，以提高加工夹具整体的同轴度。

采用本发明的技术方案，通过支承座和螺柱延伸了机床主轴的长度，并且支承座易于进行精加工制作，保证了螺柱与机床主轴之间的同轴度，为提高加工精度奠定了基础，再通过拧紧锁紧螺母a，将薄壁工件中通孔胀紧，在拧紧锁紧螺母a的过程中，锁紧螺母a每拧紧一个长度单位，则使薄壁工件中通孔沿其径向方向均匀地胀紧，从而有利于保证薄壁工件外圆面加工时各点保持一致，有效保证了薄壁工件加工时的圆度、同轴度精度误差，通过拧紧锁紧螺母b，使薄壁工件轴向固定，从而增加了薄壁工件的刚性，这样在对薄壁工件外圆面进行切削加工时，薄壁工件抵抗形变的能力大幅度提高，有效保证了切削加工成型的零件的加工精度，提高了产品合格率。

进一步地，薄壁衬套的加工夹具还包括压套7、压板8和锁紧螺母b9，压套7和压板8依次套装于螺柱4螺纹段401之上，锁紧螺母b9与螺柱4螺纹段401旋合并依次通过压板8、压套7将工件11压靠在工作面102之上。压套7和压板8套装于螺柱4螺纹段401之上时，其中通孔可与锁紧螺母a外表面之间保留适当的间隙。

进一步地，薄壁衬套的加工夹具还包括固定销10，固定销10将胀紧套2与支承座1连接在一起。薄壁衬套的加工夹具还包括固定销10，直杆段301上还设置有沿其中心轴线方向延伸的止转槽303，固定销10将胀紧套2与支承座1连接在一起并且伸入止转槽303以内。这样在切削加工过程中，通过止转槽303即可防止胀紧杆3相对于螺柱4转动，而只能在止转槽303以内适当的长度范围内沿轴向进行调节。

进一步地，薄壁衬套的加工夹具还包括法兰片12，胀紧杆3外圆面还包括连接于锥杆段302大端外侧的延伸段304，锁紧螺母a5将法兰片12压贴于延伸段304外端面，延伸段304外端面上还设置有面向胀紧杆3中心轴线的防脱钩305，该法兰片12至少有一部分容纳于防脱钩305以内。通过该法兰片12与防脱钩305之间的配合，可在完成对工件的切削加工之后，方便地将工件取出，即通过旋松锁紧螺母a，通过防脱钩305与法兰片12的接触，拉动胀紧杆同时拉出，以逸待劳，操作便捷。

进一步地，锁紧螺母a5与法兰片12是一体制造成形的。

此外，如图4所示，本发明还提供了一种薄壁衬套的加工夹具，包括以下步骤：

步骤一：提供坯料，对坯料进行切削加工，切除坯料上大部分材料，获得圆环柱状工件11，其中，工件11外圆面上预留适量加工余量；进一步地，工件11外圆面上预留加工余量为1mm。

步骤二：使用薄壁衬套的加工夹具，将支承座1支承面101所在一侧装夹于机床主轴上；

步骤三：测量装夹于机床主轴上的支承座1外圆面的径向圆跳动值，当该值大于预设阈值时，调整螺柱4外圆面与支承座1中通孔之间的配合间隙，当该值小于预设阈值时，进行下一步；进一步地，装夹于机床主轴上的支承座1外圆面的径向圆跳动预设阈值为0.01mm。采用本发明的技术方案，通过对支承座1外圆面的径向圆跳动的测量工作，在加工前就为减小工件的同轴度误差奠定了基础，有利于提高产品合格率。

步骤四：将工件11套合在胀紧套2外圆面上，旋合锁紧螺母a5，使工件11中通孔内壁与胀紧套2外圆面紧贴；

步骤五：依次在螺柱4螺纹段401之上套装压套7、压板8，并在螺柱4螺纹段401上旋合锁紧螺母b9，使压板8、压套7将工件11压靠在工作面102之上；

步骤六：启动机床，通过切削刀具切除工件11外圆外表面上预留的加工余量，再将工件11从薄壁衬套的加工夹具中取出，获得薄壁衬套。