一种内孔深槽的车削方法与流程

本发明属于金属加工技术领域，具体涉及一种内孔深槽的车削方法。

背景技术：

近年来，随着增压器、蒸汽压缩机等含叶轮机械产品的广泛应用。其内部涉及到对气体、油液进行封闭功能的关重零部件在生产加工中越来越多，这类零部件通常采用的都是在内孔车削多个深槽结构如图1所示来实现这一功能。然而这样的深槽在车削过程中却非常容易变形，变形后的零件失去其该有的封闭功能，对产品质量造成巨大影响，甚至无法使用导致报废，造成经济损失。

现有技术内孔深槽的加工，通常是分为粗车和精车两道工序进行加工，粗车时，按照实际尺寸在槽内留下均匀的0.5mm的精车余量如图2所示。

考虑到在加工上处于最后一道工序且零件在装夹时严格找正了平面与外圆，由此发明人判定其精度在很大程度上就只有靠程序编制的加工方法和走刀路径来保证。通过分析，程序对加工精度的影响主要体现在刀具的选取和走刀方式这两方面。

首先是刀具的选取，根据槽宽和槽深直接选取相适应的直槽刀，对直槽刀的刀具圆角没有进行严格意义上的划分；其次是车削方式的确定，这类深槽因为其中包含有圆角与斜度的关系，在结构上较为复杂，车削时通常采用的时如图3所示进刀方向顺序车削，整个精加工的走刀方式是从右向左的挨个完成。没有合理的根据深槽结构定义走刀方式。因此，发明人判定在传统的深槽车削中存在如下缺陷：

1、不同圆角的直槽刀对应不同的车削能力和耐磨性，在车削时给深槽两侧内壁带来不同的挤压应力，选用不合理圆角的直槽刀在车削时就会造成内壁的挤压变形；

2、单一的顺序进刀方式在车削时没有给零件的内壁预留足够的释放应力的时间，连续加工使同一内壁受到两次相同方向的挤压应力，给零件带来一定量不可恢复的塑性变形，从而影响其精度。

针对上述问题，发明人对深槽加工机理进行了深入的研究，创造性的提出了一套新的内孔深槽的加工方法，能助于克服上述不足。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种内孔深槽的车削方法，可显著降低变形量、提高产品的成品率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种内孔深槽的车削方法，包括粗车工序和精车工序，还包括粗车与精车之间的半精车工序，

对于无斜度的深槽：半精车余量为0.05mm-0.15mm；

对于带斜度的深槽：半精车及精车均先加工深槽的斜壁面，后加工深槽的直壁面；半精车余量为0.05mm-0.10mm；

对于软材料：半精车及精车的刀具圆角均为R0.2；

对于硬材料：半精车及精车的刀具圆角均为R0.4。

进一步，半精车余量为0.05mm-0.06mm。

进一步，所述软材料包括铝或铜。

进一步，所述硬材料包括钛合金或钢。

本发明的有益效果在于：

本发明通过增加半精车工序可以减少精加工的加工量，从而减少切削力对零件本身的作用力，有效降低变形量，提高加工精度；同时，还通过对带斜度的深槽优先加工深槽的斜壁面再加工直壁面的策略，强化斜壁面的强度，弱化其车削变形，并在车削对面直壁面的时候，刀具和内壁又会产生一个相反的挤压应力来恢复前面车斜壁时的形变，从而进一步提高整个深槽的车削质量和加工精度；另外，还通过针对不同材料的零件采取不同的刀具圆角值以提高加工精度。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为深槽结构图；

图2为现有技术精车余量图；

图3为顺序加工的示意图；

图4为气封的结构示意图；

图5为顺序加工的受力示意图；

图6为分步加工的受力示意图；

图7为变异气封的结构示意图；

图8为分步加工的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例一：

本实施例提供一种气封的车削方法，气封具体结构如图4所示，其中部贯通设置有一内孔，内孔中连续设置有多个深槽，且有带斜度的槽，其加工工序包括粗车工序和精车工序，其特征在于还包括半精车工序，将其设置在粗车工序与精车工序之间，可进一步减少精加工的加工量，从而减少切削力对零件本身的作用力，有效降低变形量和提高加工精度，具体的，在半精车及精车工序中，均采取分步加工的方法，即先加工深槽的斜壁面，后加工深槽的直壁面，如图8所示，该方法相对于顺序加工其加工变形减小，其理由在于：

图5为顺序加工的受力示意图，图6为分步加工的受力示意图，车削中的槽壁可以看成是一个悬壁梁。图5中，由于已加工了斜壁面同一槽壁的直壁面，其槽壁宽度b1应小于图6中的b2，其惯性矩也相对较小，即I 1要小于I 2，同时，在两种情况下，切削力F相同，因而其水平切削分力N是一致的，且弹性模量E相同，由△L＝FL³/3EI，可知本方法产生的扰度变形△L要小一些，由加工引起的塑性变形也会相对小一些；同时，之后加工同一槽壁直壁面的时候，刀具和内壁又会产生一个相反的挤压应力来恢复前面车斜壁时的形变，从而进一步提高整个深槽的车削质量和加工精度。另外，本实施例将半精车的余量设置为0.05mm-0.10mm，即精车的加工量为0.05mm-0.10mm，这样可进一步减少切削变形，并保证更佳的加工效果。

由于车刀切削力的存在，其引起的变形也应始终存在，但变形量的多少与水平切削分力相关，因此，半精车余量越少，水平切削分力也就越小，对深槽的精度影响也就越小，反过来，产品精度要求越高，其半精车余量就应越少。但在实际操作中，加工量过少，也存在其加工量与扰度变形相同或甚至更小时，导致无法切削加工的现象，因此，本实施例为进一步提高产品精度且保证不空切，因而将精车的加工量进一步减小为0.05mm-0.06mm。

另外，由于刀具越锋利在切入物体时对切口两边的挤压应力就会越小。针对铝件、铜件这类易加工但是却非常容易变形的零件的内孔深槽，在加工时就应该选用更锋利的直槽刀，即选用圆角较小的直槽刀；而对于钛合金以及钢类零件因为其强度较高，加工不易变形，车削时刀具圆角的对其的影响就何以忽略不记，相应的，在加工这类高强度材料的零件时适当的选用较大圆角的直槽刀则更能保证加工的顺利。因为刀具圆角越大，其刀具本身的强度耐磨性就越好，选用这类刀具加工时能减少由刀具磨损或者断裂引起的换刀。

根据上述分析，气封材料为铝或铜时，本实施例将半精车及精车的刀具圆角均优化为0.2，使刀具更锋利，有利于减小切削力对加工精度的影响；气封材料为合金或钢时，可将半精车及精车的刀具圆角均优化为0.4，使刀具的切削力强、耐磨性好，有利于提高刀具使用寿命。

实施例二：

本实施例提供一种变异气封的车削方法，其具体结构如图7所示，与实施例一不同的是多个深槽均为直槽，其加工不同的是：本实施例采取顺序加工的方式，且将半精车的余量设置为0.05mm-0.15mm。

本发明通过程序对整个深槽的加工进行了细致的划分，统一了车削方式，形成了一条深槽车削加工的系统方式，将车削时刀具与内壁之间的挤压变形最小化，保证了深槽内壁的精度，解决了易变性材料的这种深槽精度加工不达标的问题。避免了在以往加工中出现的刀具选取与车削方式的不合理所带来的产品精度不达标的情况，将随机性的变形问题通过简单的方式进行避免，更进一步的，对加工合格的产品来说，这样的加工方式能进一步提高其精度，使产品质量上一个新的台阶。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。