一种运用斜楔式内撑机构加工薄壁套筒类零件的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机加工技术领域，特别涉及一种运用斜楔式内撑机构加工薄壁套筒类零件的方法。
【背景技术】
[0002]目前航天制造行业中，零件结构向质量轻、精度高的方向发展，薄壁套筒类零件是其中的典型结构。由于壁厚偏薄，薄壁套筒类零件在机械加工过程中普遍存在让刀、零件颤动、壁厚不均匀、零件变形等现象。
[0003]薄壁套筒零件加工特征具有以下特点:1、薄壁套筒零件本身直径大、壁薄、外圆面上开口多、刚性差，易产生变形；2、零件刚性差，加工后零件表面易产生有颤纹，表面粗糙度达不到设计的要求；3、零件加工过程中，存在装夹变形，装夹变形导致精加工尺寸难以控制，达不到设计指标；4、零件表面的开口加工后，变形严重；
[0004]现有薄壁套筒零件的加工方法存在以下问题:由于零件的刚性差，用两个堵头从两端顶紧精加工外圆时，会产生弯曲变形，外圆加工后容易出现直径尺寸两端大中间小的现象，而且采用两个堵头从两端顶紧零件，车削加工过程中可能会出现顶不紧、零件松动的不安全现象；并且，由于精加工时，零件表面开口已加工完毕，如果在车外圆的过程中开口处无任何支承，薄壁件在断续切削条件下，势必会在外圆表面留下颤纹。因而，按此方法加工出的外圆尺寸精度差、表面有颤纹，这种状态的外圆表面作为后续精车内孔的基准存在定位不准确、装夹变形的隐患，最终影响零件内孔尺寸精度及壁厚的均匀性。
【发明内容】
[0005]本发明提供了一种运用斜楔式内撑机构加工薄壁套筒类零件的方法，解决了或部分解决了现有技术中零件加工变形大，加工后零件表面有颤纹，装夹变形导致后续精加工尺寸难以控制的技术问题，实现了避免车削外圆时存在的颤动、让刀、壁厚不均匀、变形等现象，零件合格率从70 %提高到了 97 %以上的技术效果。
[0006]本发明提供的一种运用斜楔式内撑机构加工薄壁套筒类零件的方法，包括以下步骤:
[0007]粗加工所述套筒类零件的外圆面、内圆面及端面；
[0008]对粗加工后的所述套筒类零件进行热处理，将所述套筒类零件的圆度变形控制在2mm以内；
[0009]半精加工所述套筒类零件的外形面、内形面及端面；其中，所述套筒类零件的外圆与内孔的同轴度控制在Φ0.5mm以内；
[0010]加工所述套筒类零件的开口 ；
[0011]精加工所述套筒类零件的外形面、内形面及端面至设计尺寸；
[0012]其中，精加工所述套筒类零件的外形面时，所述套筒类零件的内孔中穿设斜楔式内撑机构；所述套筒类零件的端部设置限位装置，所述限位装置将所述套筒类零件与所述斜楔式内撑机构固定起来，限制轴向的相对位移。
[0013]作为优选，所述套筒类零件的外圆面、内圆面及端面通过机床完成所述粗加工；所述外圆面及内圆面加工完成后留有4_余量；
[0014]所述套筒类零件的外形面、内形面及端面通过机床完成所述半精加工；所述外形面及内形面加工完成后留有Imm余量；
[0015]粗加工所述外圆面和半精加工所述外形面时，先将所述套筒类零件的两端面清理干净，通过所述机床的卡爪夹紧所述套筒类零件的前端，顶尖顶紧所述套筒类零件的后堵头;
[0016]粗加工所述内圆面和半精加工所述内形面时，采用软爪装夹所述套筒类零件的外圆，所述软爪的夹持点位于所述套筒类零件的中部。
[0017]作为优选，所述套筒类零件的外形面、内形面及端面通过机床完成所述精加工；
[0018]精车所述套筒类零件的外形面时，通过所述机床的卡爪夹紧所述斜楔式内撑机构的前端，顶尖顶紧所述斜楔式内撑机构的后端，找正所述套筒类零件外圆的圆度在0.03以内；
[0019]精车所述套筒类零件的内形面时，采用软爪装夹所述套筒类零件的外圆，找正所述套筒类零件的外圆跳动在0.05以内；所述软爪的夹持点位于所述套筒类零件的中部。
[0020]作为优选，所述套筒类零件的内孔中平行设置有两条环形筋；
[0021]所述斜楔式内撑机构包括:锥面芯轴及分瓣式胀紧套；所述分瓣式胀紧套套设在所述锥面芯轴外；所述锥面芯轴使所述分瓣式胀紧套与所述套筒类零件的内壁紧贴固定；
[0022]所述分瓣式胀紧套的外圆直径与所述套筒类零件的内径相同；
[0023]所述分瓣式胀紧套的长度与两条所述环形筋的间距相同。
[0024]作为优选，通过机床车削加工所述套筒类零件，刀具采用YG8硬质合金刀具；
[0025]粗加工所述套筒类零件时；所述机床主轴的转速控制为100?150r/min，进给0.20 ?0.50mm/r ；
[0026]半精加工或精加工所述套筒类零件时；所述机床主轴的转速控制为120?185r/min,进给 0.10 ?0.15mm/r ;
[0027]镗削所述套筒类零件的开口时，所述机床主轴的转速控制为100?135r/min，进给 0.10 ?0.20mm/ro
[0028]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0029]由于采用了粗加工、半精加工和精加工的工序，合理分配工艺余量，根据零件变形量对切削余量进行合理分配控制，并在最后工序中留Imm修正量以保证壁厚尺寸，通过斜楔式内撑机构对套筒类零件进行装夹，减少装夹变形；这样，有效解决了现有技术中零件加工变形大，加工后零件表面有颤纹，装夹变形导致后续精加工尺寸难以控制的技术问题，实现了避免车削外圆时存在的颤动、让刀、壁厚不均匀、变形等现象，零件合格率从70%提高到了 97%以上的技术效果。
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例提供的运用斜楔式内撑机构加工薄壁套筒类零件的方法的流程图；
[0031]图2为本发明实施例提供的薄壁套筒类零件的结构示图；
[0032]图3为本发明实施例提供的斜楔式内撑机构与限位装置的装配图；
[0033]图4为本发明实施例提供的斜楔式内撑机构的结构示图。
[0034](其中，图示中各标号代表的部件依次为:I套筒类零件、2斜楔式内撑机构、3限位装置、4分瓣式胀紧套、5锥面芯轴、6卡爪、7顶尖)
【具体实施方式】
[0035]本申请实施例提供了一种运用斜楔式内撑机构加工薄壁套筒类零件的方法，解决了或部分解决了现有技术中零件加工变形大，加工后零件表面有颤纹，装夹变形导致后续精加工尺寸难以控制的技术问题，实现了避免车削外圆时存在的颤动、让刀、壁厚不均匀、变形等现象，零件合格率从70 %提高到了 97 %以上的技术效果。
[0036]参见附图1，本申请实施例提供的一种运用斜楔式内撑机构加工薄壁套筒类零件的方法，包括以下步骤:
[0037]S1:粗加工套筒类零件I的外圆面、内圆面及端面。
[0038]S2:对粗加工后的套筒类零件I进行热处理，将套筒类零件I的圆度变形控制在2mm以内。
[0039]S3:半精加工套筒类零件I的外形面、内形面及端面；其中，套筒类零件I的外圆与内孔的同轴度控制在Φ0.5mm以内。
[0040]S4:加工套筒类零件I的开口。
[0041]S5:精加工套筒类零件I的外形面、内形面及端面至设计尺寸。
[0042]进一步的，套筒类零件I的外圆面、内圆面及端面通过机床完成粗加工；外圆面及内圆面加工完成后留有4mm余量；套筒类零件I的外形面、内形面及端面通过机床完成半精加工；外形面及内形面加工完成后留有Imm余量；其中，半精加工完成后，套筒类零件I材料的去除量不小于80%。
[0043]粗加工外圆面和半精加工外形面时，先将套筒类零件I的两端面清理干净，通过机床的卡爪6夹紧套筒类零件I的前端，顶尖7顶紧套筒类零件I的后堵头，将套筒类零件I固定好后，再加工端面和外圆面；粗加工内圆面和半精加工内形面时，采用软爪装夹套筒类零件I的外圆，软爪的夹持点位于套筒类零件I的中部。
[0044]进一步的，套筒类零件I的外形面、内形面及端面通过机床完成精加工；精车套筒类零件I的外形面时，参见附图3，套筒类零件I的内孔中穿设斜楔式内撑机构2 ;套筒类零件I的端部设置有限位装置3，限位装置3将套筒类零件I与斜楔式内撑机构2固定起来，限制轴向的相对位移；通过机床的卡爪6夹紧斜楔式内撑机构2的前端，顶尖7顶紧斜楔式内撑机构2的后端，找正套筒类零件I外圆的圆度在0.03以内。
[0045]在精加工外形面时，套筒类零件I已经完成表面开口，此时零件的刚度比较差，在无任何支撑的情况下，会产生较大形变或在外表面留下颤纹；因此，采用斜楔式内撑机构2，利用分瓣式胀紧套4内锥面、锥面芯轴5外锥面的配合实现定心夹紧功能，从内表面将零件胀紧同时提高了车削外圆时零件的刚度；在分瓣式胀紧套4的端面固定有限位装置3，保证胀紧状态的稳定性，避免零件胀紧后的变形。
[0046]精车套筒类零件I的内形面时，采用软爪装夹套筒类零件I的外圆，找正套筒类零件I的外圆跳动在0.05以内；软爪的夹持点位于套筒类零件I的中部。采用软爪装夹能避免零件局部变形。
[0047]进一步的，套筒类零件I的内孔中平行设置有两条环形筋；参见附图4，斜楔式内撑机构2包括:锥面芯轴5及分瓣式胀紧套4 ;分瓣式胀紧套4套设在锥面芯轴5外；分瓣式胀紧套4内锥面与锥面芯轴5外锥面的配合实现定心夹紧功能，锥面芯轴5使分瓣式胀紧套4的外壁与套筒类零件I的内壁紧密贴合并固定；分瓣式胀紧套4的外圆直径与套筒类零件I的内径相同；分瓣式胀紧套4的长度与两条环形筋的间距相同。