一种内三角圆弧孔轴的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴类零件的加工方法，具体涉及一种内三角圆弧孔轴的加工方法。
【背景技术】
[0002]内三角圆弧孔轴(简称三角轴)是用于连接两个物体的部件(无键联接)，该连接特性具有较大的断面积和惯性矩，连接面上没有键槽，尖角等应力源，在传动中依靠接触传递扭矩，承载能力高，不会因应力集中而受到破坏，在保证相同的刚度和强度的条件下，尺寸较小，非常适合在重载或安装要求较为紧凑的条件下使用。然而由于形面复杂，加工，制造困难，特别是深长孔高精度内三角圆弧孔轴，更加难以生产。内三角圆弧孔轴的传统加工方法是用数控机床，用磨削加工，或者采用三轴数控机床铣削加工，但这些加工方法只能加工孔径较短的零件。随着产品功能的需求，内三角圆弧孔轴的长度达到了 350mm，孔直径达到了 220mm，这使得传统的磨削加工深孔内三角圆弧孔轴时，加工的内孔表面粗糙度和精度无法保证。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是要提供一种工艺简单、零件装卸方便，刀具刚性好，加工质量稳定的内三角圆弧孔轴的加工方法。
[0004]本发明的内三角圆弧孔轴的加工方法，加工步骤如下:
1、选定机床，要求安装刀具的机床主轴在X轴、Y轴和Z轴方向移动，机床的工作台上有转动盘，转动盘可连续旋转；
2、给定内三角圆弧孔轴的几何参数和材料特性，选择刀具；
3、给定内三角圆弧孔轴的内三角圆弧孔的形面与转动角度的函数关系，SP X=X⑴
Y=Y⑴
Z=Z⑴
式中t=0°?360 ° (t为转动角度)
4、依据形面与转动角度的函数关系，使用UG软件将给定的内三角圆弧孔的形面与转动角度的函数关系，生成内三角圆弧孔轴的三维模型；
5、给定内三角圆弧孔形面的型面轮廓度精度，供检验用；
6、依据生成的内三角圆弧孔轴的三维模型，确定刀具在X轴、Y轴和Z轴的进刀量与转动角度的函数关系:
X轴方向的进刀量为 XT=XT (t)
Y轴方向的进刀量为 YT=YT ⑴ Z轴方向的进刀量为 ZT=ZT ⑴
7、按进刀量关系，编制对应机床的UG加工程序，并输入机床控制器中，经过后置处理生成只有X轴、Y轴及Z轴与转动角度的函数关系的程序代码；
8、将试加工轴装夹在机床工作台的转动盘上，刀具装在机床主轴上，调整好机床主轴与转动盘的同心度，并将试加工轴固紧在机床工作台的转动盘上；
9、启动机床，试加工:
转动盘按加工程序设定的转速转动，机床主轴按加工程序设定的进刀量，沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，带动刀具对转动盘上的试加工轴进行铣削加工，完成试加工轴的内三角圆弧孔的加工；
10、试加工轴的检验:
卸下加工好的试加工轴，对内三角圆弧孔形面进行检测，使用要求精度的三坐标机床进行检测，通过触头对试加工轴的内三角圆弧孔形面扫描检测，得出试加工轴内三角圆弧孔形面的精度，符合轮廓度精度要求，进入下一步正式加工流程，否则回到第6步修改进刀量与转动角度的函数关系的加工程序；
11、将要加工的内三角圆弧孔轴的毛坯装夹在机床工作台的转动盘上，调整好机床主轴与转动盘的同心度，并将内三角圆弧孔轴的毛坯固紧在转动盘上；
12、启动机床，转动盘按加工程序设定的转速转动，刀具按加工程序设定的进刀量，沿X轴、Y轴和Z轴移动，对内三角圆弧孔轴的毛坯进行铣削加工，完成内三角圆弧孔轴的内孔加工；
13、卸下加工好的内三角圆弧孔轴，为确保加工的质量，与试加工轴一样，将内三角圆弧孔轴装在要求精度的三座标机床上，进行扫描检测，内三角圆弧孔形面与设计的形面对比，符合要求的形面轮廓度，加工结束。
[0005]本发明的加工方法具有车削加工和铣削加工的特点，即可加工内三角圆弧孔轴类零件，亦可加工多边形圆弧孔轴类零件，零件装卸方便，降低了零件装卸的劳动强度，安全性好，零件随转盘转动，刀具刚性好，加工内三角圆弧孔轴类零件的孔深可大350毫米以上，提高了形面轮廓度精度；本加工方法，工艺简单，操作容易，简化了加工流程，减少了零件装卸的时间，提高了批生产的效率和加工质量，加工质量稳定，产品一致性好；一次性完成内孔加工，降低了生产费用，经济性好。
【附图说明】
[0006]
图1为本发明的加工示意图。
[0007]图2为刀具走向示意图。
[0008]图3为内三角圆弧孔轴的三维模型图。
[0009]图中:1、机床主轴，2、刀具，3、内三角圆弧孔轴，4、转动盘，5、工作台，6、机床，7、三维模型，8、内三角圆弧孔，C、转动盘转动方向，XT、X轴方向进刀量，YT、Y轴方向进刀量，ZT、Z轴方向进刀量。【具体实施方式】
[0010]
内三角圆弧孔轴按如下步骤加工:
1、选定机床6，刀具2装在机床主轴I上，机床主轴I在X轴、Y轴和Z轴方向移动，机床工作台5有转动盘6，转动盘6可0°?360 °度连续旋转。
[0011]2、内三角圆弧孔轴3的孔长为350毫米，内孔最大直径为220毫米，形面与转动角度t的函数关系由3给出，选用刀具2为立铣车刀，并将立铣车刀固紧在机床主轴I上。
[0012]3、内三角圆弧孔的形面与转动角度t的函数关系是:
X=I11.02*cos(t)_8*cos(3*t)*cos(t)_24*sin(3*t)*sin(t)
Y=I11.02*sin (t)_8*cos(3*t)*sin(t)+24*sin(3*t)*cos(t)
式中t=0°?360°
4、依据形面与转动角度t的函数关系，使用UG软件将给定的内三角圆弧孔的形面与转动角度t的函数关系，生成内三角圆弧孔轴的三维模型。
[0013]5、内三角圆弧孔形面的内孔轮廓度精度要求为0.05。
[0014]6、依据生成的内三角圆弧孔轴3的三维模型，确定刀具2在X轴、Y轴和Z轴方向的进刀量与转动角度t的函数关系为:
X轴方向的进刀量为
XT=I11.02*cos(tt)_8*cos(3*tt)*cos(tt)_24*sin(3*tt)*sin(tt)
Y轴方向的进刀量为
YT= 111.02*sin(tt)_8*cos(3*tt)*sin(tt)+24*sin(3*tt)*cos(tt)
Z轴方向的进刀量为 ZT=0.14*(tt/360)
式中 tt=360*t t=00?360 °o
[0015]7、编制对应机床的UG加工程序，并输入机床控制器中，经过后置处理生成只有X轴、Y轴及Z轴与转动角度t的函数关系的程序代码。
[0016]8、将试加工轴装夹在机床6的工作台5的转动盘4上，刀具2装在机床主轴I上，调整好机床主轴I与转动盘4的同心度，并将试加工轴固紧在转动盘4上。
[0017]9、启动机床6，模拟试加工:
刀具2、转动盘4按设定的进刀量和转动速度，对试加工轴的内表面进行铣削加工，完成内三角圆弧孔8的加工。
[0018]9、试加工轴的检验:
卸下加工好的试加工轴，对内三角圆弧孔形面进行检测，使用要求精度的三座标机床进行检测，通过触头对试加工轴的内三角圆弧孔形面进行扫描检测，符合轮廓度精度要求，进入第下一步正式加工流程，否则回到第6步修改进刀量与转动角度t的函数关系的加工程序。
[0019]11、将内三角圆弧孔轴3的毛坯装夹在机床6的工作台5的转动盘4上，调整好机床主轴I与转动盘4的同心度，并将内三角圆弧孔轴3的毛坯固紧在转动盘4上。
[0020]12、启动机床6，转动盘4按加工程序设定的转速转动，刀具2沿X轴、Y轴和Z轴方向按加工程序设定的进刀量移动，完成内三角圆弧孔轴3的内三角圆弧孔8的铣削加工。
[0021]13、内三角圆弧孔形面检测，卸下加工好的内三角圆弧孔轴3，为确保加工的质量和精度，与试加工轴一样，将内三角圆弧孔轴3装在要求精度的三座标机床上进行扫描检测，通过触头对内三角圆弧孔轴3的内三角圆弧孔8形面的扫描检测，符合轮廓度精度要求，内三角圆弧孔轴3的加工结束。
[0022]第二根轴的加工从步骤11开始。
【主权项】
1.一种内三角圆弧孔轴的加工方法，加工步骤如下: a、选定机床，要求机床主轴(I)在X轴、Y轴和Z轴方向移动，机床(6)的工作台(5)上设有转动盘(4)，转动盘(4)可连续旋转； b、给定内三角圆弧孔轴(3)的几何参数和材料特性，选择刀具(2); c、给定内三角圆弧孔(8)的形面与转动角度(t)的函数关系式: X=X⑴ Y=Y⑴ Z=Z⑴ 式中t=0°?360 ° (t为转动角度) d、依据形面与转动角度(t)的函数关系，使用UG软件将给定的内三角圆弧孔(8)的形面与转动角度(t)的函数关系，生成内三角圆弧孔轴(3)的三维模型； e、给定内三角圆弧孔形面的型面轮廓度精度要求，供检测用； f、依据生成的内三角圆弧孔轴(3)的三维模型，确定刀具(2 )在X轴、Y轴和Z轴方向的进刀量与转动角度(t)的函数关系: X轴方向的进刀量为 XT=XT (t) Y轴方向的进刀量为 YT=YT ⑴ Z轴方向的进刀量为 ZT=ZT ⑴ g、编制对应机床的UG加工程序，并输入机床控制器中，经过后置处理生成只有X轴、Y轴及Z轴与转动角度(t)的函数关系的程序代码； h、将试加工轴装夹在机床(6)的工作台(5)的转动盘(4)上，刀具(2)装在机床主轴(I)上，调整好机床主轴(I)与转动盘(4)的同心度，并将试加工轴固紧在转动盘(4); 1、启动机床(6)，试加工: 转动盘(4)按加工程序设定的转速转动，机床主轴(I)按加工程序设定的进刀量，沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，带动刀具(2)对转动盘(4)上的试加工轴进行铣削加工，完成试加工轴的内三角圆弧孔(8)的加工；j、试加工轴的检验: 卸下试加工好的轴，对内三角圆弧孔形面进行检测，使用要求精度的三座标机床进行检测，通过触头对试加工轴内三角圆弧孔形面扫描检测，得出试加工轴的内三角圆弧孔内表面的加工精度，符合形面轮廓度精度要求，进入第下一步正式加工流程，否则回到第f步修改进刀量XT、YT和ZT与转动角度(t)的函数关系的加工程序； k、将内三角圆弧孔轴(3)的毛坯装夹在机床(6)的工作台(5)的转动盘(4)上，调整好机床主轴(I)与转动盘(4)的同心度，并将毛坯固紧在转动盘(4)上； 1、启动机床(6)，转动盘(4)按加工程序设定的转速转动，刀具(2)按加工程序设定的进刀量，沿X轴、Y轴和Z轴移动，对内三角圆弧孔轴(3)的毛坯进行铣削加工，完成内三角圆弧孔轴(3)的内孔加工； m、卸下加工好内三角圆弧孔轴(3)，为确保加工质量，与试加工轴一样，将内三角圆弧孔轴(3)置于要求精度的三座标机床上，通过触头对内三角圆弧孔轴(3)的内三角圆弧孔形面进行扫描检测，符合轮廓度精度要求，内三角圆弧孔轴(3)入库，加工结束。
【专利摘要】本发明涉及一种内三角圆弧孔轴的加工方法，该方法利用具有转动盘的四坐标数控机床，刀具装在机床主轴上，机床主轴带动刀具按程序设定的进刀量移动，转动盘带动零件按程序设定的速度转动，完成内三角圆弧孔轴类零件的加工。本加工方法，工艺简单，操作容易，该方法不仅能加工内三角圆弧深长孔轴类零件，易可加工多边形圆弧孔轴类零件,该加工方法改进了刀具的刚性，简化了加工流程，减少了零件装夹的时间和劳动强度，提高了批生产的效率和加工质量，加工质量稳定，产品一致性好；一次性完成内孔加工，降低了生产费用，经济性好。
【IPC分类】B23P15/00
【公开号】CN105081703
【申请号】CN201510584160
【发明人】李石顺, 黄巍, 李洲, 刘矗
【申请人】湖南南方宇航高精传动有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月15日