一种连杆工字槽加工工艺及非标刀具的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种连杆工字槽加工工艺及非标刀具。

背景技术：

连杆组由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓(或螺钉)等组成。连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。车用发动机的连杆杆身大都采用工字形断面，其工字槽可以在刚度与强度都足够的情况下使质量最小，过去通过人工操作来加工连杆工字槽，产品尺寸的一致性较差，表面粗糙度合格率低，加工工艺较为繁琐。

因此，一种数字化控制过程、产品合格率高、成本较低的连杆工字槽加工工艺及非标刀具亟待出现。

技术实现要素：

本发明提供一种连杆工字槽加工工艺及非标刀具，用以解决现有技术中人工加工工字槽尺寸一致性差、粗糙度合格率低、成本高的技术问题。

本发明通过下述技术方案实现：一种连杆工字槽加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：准备，准备连杆半成品毛坯和非标刀具；

步骤二：编程，通过软件编写加工程序，设置加工参数，建立所述连杆半成品毛坯和非标刀具的三维模型，数字化模拟所述连杆半成品毛坯参数及所述非标刀具参数，进行三维仿真加工；

步骤三：仿真，通过所述软件仿真加工，模拟碰撞要求及校正；

步骤四：程序导入，通过外部介子将所述加工程序导入数控机床；

步骤五：毛坯固定，将所述连杆半成品毛坯限位并固定在专用夹具上；

步骤五：刀具安装，将所述非标刀具安装到所述数控机床主轴上，通过杠杆百分表检测所述非标刀具的刀摆s；

步骤七：试切、加工和检测。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述连杆半成品毛坯包括连杆大头、连杆小头和连杆杆身，所述连杆大头设有大孔、所述连杆小头设有小孔。

进一步地，为了更好的实现本发明，所述步骤二的编程包括在电脑上建立x、y、z绘图平面的坐标系，输入连杆长度、宽度和工字槽的深度尺寸，建立三维数模，输入所述非标刀具的加工参数。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述加工参数包括进给速度、刀具齿数和横向吃刀量。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述碰撞要求包括刀具干涉、夹具干涉和刀具过切。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述专用夹具包括基板、伸缩丝杆、第一定位轴、垫板和两个导向板，所述第一定位轴设置在所述基板的一端，两个所述导向板平行且间隔设置在所述基板的另一端，所述垫板设置在两个所述导向板之间，所述垫板上设有第二定位轴，所述第一定位轴与第二定位轴的连线与所述导向板的长度方向平行，所述伸缩丝杆一端与所述垫板连接以带动所述垫板横向位移，所述连杆半成品毛坯置于所述垫板上，所述第一定位轴与所述小孔连接，所述第二定位轴与所述大孔连接。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述刀摆s的范围为0mm～0.05mm。

进一步地，为了更好地实现本发明，包括刀具本体和刀粒，所述刀具本体包括刀柄和刀盘，所述刀柄和刀盘一体成形，所述刀盘外圆周面设有多个刀齿，每个刀齿上均设有安装孔，压紧螺钉穿过所述刀粒与所述安装孔螺紧以固定所述刀粒。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述刀粒的形状为圆台，所述安装孔为与所述刀粒配合的锥形孔。

进一步地，为了更好地实现本发明，所述刀粒为合金刀粒。

本发明相较于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供的连杆工字槽加工工艺包括以下步骤：

步骤一：准备，准备连杆半成品毛坯和非标刀具；

步骤二：编程，通过软件编写加工程序，设置加工参数，建立所述连杆半成品毛坯和非标刀具的三维模型，数字化模拟所述连杆半成品毛坯参数及所述非标刀具参数，进行三维仿真加工；

步骤三：仿真，通过所述软件仿真加工，模拟碰撞要求及校正；

步骤四：程序导入，通过外部介子将所述加工程序导入数控机床；

步骤五：毛坯固定，将所述连杆半成品毛坯限位并固定在专用夹具上；

步骤五：刀具安装，将所述非标刀具安装到所述数控机床主轴上，通过杠杆百分表检测所述非标刀具的刀摆s；

步骤七：试切、加工和检测。

通过软件编程录入连杆半成品毛坯及非标刀具尺寸建立三维模型并进行仿真加工，从而模拟出加工过程中可能出现的碰撞及干涉并进行校正，完全掌控尺寸控制，实际加工更加快捷方便，产品尺寸一致性良好，提高了合格率，降低了产品报废率，节约了成本，降低了工人劳动强度。

本发明还提供一种非标刀具，包括刀具本体和刀粒，刀具本体包括刀柄和刀盘，刀柄和刀盘一体成形，刀盘外圆周面设有多个刀齿，每个刀齿上均设有安装孔，压紧螺钉穿过刀粒与安装孔螺紧以固定刀粒，采用该结构，整体式的刀柄和刀盘结构降低了刀具的刀摆，减小了尺寸误差，降低了加工过过程因尺寸报废的废品率，提高了产品加工后的表面粗糙度，刀粒具有互换性，可更换，降低了刀具成本和人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明中的非标刀具的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是本发明中的专用夹具的结构示意图；

图4是本发明中的连杆半成品毛坯的示意图；

图5是本发明是专用夹具夹紧连杆半成品毛坯的装配示意图；

图6是本发明中的刀粒的结构示意图。

图中：

1-刀具本体；11-刀柄；12-刀盘；13-刀齿；14-安装孔；15-刀粒；16-压紧螺钉；

2-连杆半成品毛坯；21-连杆大头；211-大孔；22-连杆小头；221-小孔；23-连杆杆身；

3-专用夹具；31-基板；32-伸缩丝杆；33-第一定位轴；34-垫板；35-导向板；36-第二定位轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1：

本实施例中，一种连杆工字槽加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：准备，准备连杆半成品毛坯2和非标刀具；

步骤二：编程，通过软件编写加工程序，设置加工参数，建立上述连杆半成品毛坯2和非标刀具的三维模型，数字化模拟上述连杆半成品毛坯2参数及上述非标刀具参数，进行三维仿真加工；

步骤三：仿真，通过上述软件仿真加工，模拟碰撞要求及校正；

步骤四：程序导入，通过外部介子将上述加工程序导入数控机床；

步骤五：毛坯固定，将上述连杆半成品毛坯2限位并固定在专用夹具3上；

步骤五：刀具安装，将上述非标刀具安装到上述数控机床主轴上，通过杠杆百分表检测上述非标刀具的刀摆s；

步骤七：试切、加工和检测。

通过软件编程录入上述连杆半成品毛坯2及上述非标刀具的尺寸信息，建立上述连杆半成品毛坯2及上述非标刀具的三维模型并进行仿真加工，从而模拟出加工过程中可能出现的碰撞及干涉情况并进行校正，从而避免在实际加工中出现碰撞和干涉的情况，完全掌控尺寸控制，实际加工更加快捷方便，数字化控制加工出的产品尺寸一致性良好，提高了合格率，降低了产品报废率，节约了成本，降低了工人劳动强度。

本实施例中，如图4所示，上述连杆半成品毛坯2包括连杆大头21、连杆小头22和连杆杆身23，上述连杆大头21设有大孔211、上述连杆小头22设有小孔221。

具体的，上述步骤二的编程包括在电脑上建立x、y、z绘图平面的坐标系，输入上述非标刀具的长度、宽度和工字槽深度尺寸，从而建立上述非标刀具的三维数模，输入上述连杆半成品毛坯2的长度、宽度等尺寸参数，建立上述连杆半成品毛坯2的三维数模，继续录入上述非标刀具的加工参数，上述加工参数包括进给速度、刀具齿数和横向吃刀量，进而在坐标系上仿真出上述非标刀具的三维数模的运动轨迹，调入上述连杆半成品毛坯2的三维数模，模拟上述连杆半成品毛坯2与上述非标刀具的碰撞要求，上述碰撞要求包括刀具干涉、夹具干涉和刀具过切，得到仿真过程中的干涉结果，通过该结果反向优化并调整上述加工参数，对上述加工程序再次进行仿真加工，确认无误后生产上述加工程序，进而导出到外部介子，如u盘或tf卡，以导入到数控机床开始准备实际加工。

进一步的，准备用于夹紧固定上述连杆半成品毛坯2的专用夹具3，将上述连杆半成品毛坯2限位并固定在上述专用夹具3上，夹紧前先清洁上述专用夹具3的定位面及定位结构，再将上述非标刀具安装在上述数控机床的主轴上，并通过杠杆百分表检测上述非标刀具的刀摆s，调整以使上述非标刀具的刀摆s量控制在0mm～0.05mm的范围内，以免上述非标刀具受刀摆过大的影响而降低了加工精度和产品表面粗糙度。

试切，采用慢速度(快速定位调至f0，直线进给调至f1％)，外冷的方式(乳化液外冷)直喷上述非标刀具的刀尖，单段进给的方式，进行试切，试切合格开始正式加工。

加工完成及检验，首件进行去飞边、毛刺，清洁，按照工艺卡片和作业指导书要求的尺寸，对产品进行自检并交检，若合格，则可批量生产。

本实施例中，如图3和图5所示，上述专用夹具3包括基板31、伸缩丝杆32、第一定位轴33、垫板34和两个导向板35，上述第一定位轴33设置在上述基板31的一端，两个上述导向板35平行且间隔设置在上述基板31的另一端，上述垫板34设置在两个上述导向板35之间，上述垫板34上设有第二定位轴36，上述第一定位轴33与第二定位轴36的连线与上述导向板35的长度方向平行，上述伸缩丝杆32一端与上述垫板34连接以带动上述垫板34横向位移，上述连杆半成品毛坯2置于上述垫板34上，上述第一定位轴33与上述小孔221连接，上述第二定位轴36与上述大孔211连接，可伸缩的上述伸缩丝杆32带动上述垫板34移动，以满足加工不同长度规格大小的连杆，定位时，通过上述第一定位轴33和第二定位轴36分别穿过上述连杆半成品毛坯2的小孔221和大孔211进行x、y方向自由度的限位，再使用不同规格的开口垫圈加螺帽从z方向上紧定限位，其中，上述上述第一定位轴33和第二定位轴36的端部均设有外螺纹，上述垫板34作为定位面与上述连杆半成品毛坯2的大头平面贴合，上述第一定位轴33底部可设置垫块，上述垫块作为定位面与上述连杆半成品毛坯2的小头平面贴合，从而将上述连杆半成品毛坯2固定，加工时，上述非标刀具侧向加工其工字槽。

实施例2：

本实施例中，一种非标刀具，用于上述连杆工字槽加工工艺，如图1、图2和图6所示，包括刀具本体1和刀粒15，具体的，上述刀具本体1包括刀柄11和刀盘12，上述刀柄11和刀盘12一体成形，上述刀柄11为圆柱形结构，上述刀盘12为圆盘结构，上述刀盘12位于上述刀柄11一端，上述刀柄11另一端用于与上述数控机床刀轴连接，上述刀盘12外圆周面设有多个刀齿13，作为优选，上述刀齿13的数量为八个，八个上述刀齿13均匀设置在上述刀盘12的外圆周面上，每个上述刀齿13上均设有用于安装上述刀粒15的安装孔14，使用压紧螺钉16穿过上述刀粒15后与上述安装孔14螺紧以固定上述刀粒15，铣削时，上述刀粒15与代加工件接触，作为优化，上述刀粒15为合金刀粒15，上述刀粒15的形状为圆台，上述安装孔14为与上述刀粒15配合的锥形孔，上述刀粒15中心设有用于压紧螺钉16穿过的通过孔，安装固定后，上述刀粒15的大径端凸出于上述刀齿13的最大外径便于铣削，上述刀粒15磨损严重后可更换，从而延长了上述非标刀具的寿命，降低了成本。

本发明通过改进连杆工字槽的加工工艺以及非标刀具的优化设计，将原来的人工操作改为数字化控制，将原来的传统的高速钢刀具变更为整体式刀杆并配装合金刀粒15；通过数字化控制和非标刀具的设计，大大降低了人工成本和刀具成本，降低了员工的劳动强度；采用互换性的刀粒15，降低了加工过过程因为尺寸报废的废品率，提高了表面粗糙度；实现品质与成本的双赢，刀粒15的更换方便、快捷，数字化控制，对尺寸控制完全是受控的，整个方法构思巧妙，设计新颖，具有良好的应用前景，便于非标刀具以及加工工艺的广泛推广。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。