一种异形通槽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，尤其涉及一种异形通槽的加工夹具及加工方法。

背景技术：

目前，随着制造业的发展，再航空航天工业领域广泛使用很多对加工精度要求很高的小型零部件，这类零件往往具有某些特殊用途，因而在这类零件上需要设计和加工一些异形通槽，而在加工这类零件上的异形通槽时，由于设计要求加工精度较高，其表面粗糙度要求为ra1.6，造成制造加工困难，若采用常规的插铣、磨削、铣削等加工方法都难以满足加工精度的要求，例如，当使用铣削加工方法时，需要使用专用的铣刀垂直于异形通槽的方向进行插铣，这种方式容易使工件在切削力的作用下产生形变，造成通槽的加工精度和位置精度均较低，通槽的表面粗糙度不符合设计要求，加工过程中，铣刀刀具的损耗很大，专用成形铣刀成本高昂，某些专用成形铣刀尚且无法投入实际应用阶段，无法适应大批量的工业生产需要；现有技术中，若使用快走丝线切割或中走丝线切割技术加工这类异形通槽，则通槽四周表面粗糙度约为ra2.0，若再使用湿吹砂处理方法，由于湿吹砂机抛光零件的尺寸变化较大,则会使零件通槽表面产生较大的形变，使通槽端面产生较大的锥度，使加工精度难以保证，且使用湿吹砂机抛光零件所需要的抛光时间很长，影响了零件的加工效率，加工结果产生废品率较多，生产成本高昂。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种异形通槽的加工夹具及加工方法。

本发明提供了一种异形通槽的加工夹具，所述加工夹具包括底盘、定位盘、盖板，定位盘使用螺钉a和定位销与底盘上端面连接，底盘中心轴线处设有芯轴，定位盘上端面设有凹槽，盖板套装于芯轴上，使用螺钉b穿过定位盘将盖板与底盘连接为一体，所述夹具上设有贯穿底盘、定位盘和盖板的磨料通孔。

其特征在于：所述加工夹具还包括自锁键，所述底盘外侧、定位盘外侧和盖板外侧分别设有与自锁键相配的槽口，自锁键容纳于槽口内并通过螺钉c与所述底盘外侧连接。

所述定位销是圆柱销，所述定位销以所述底盘中心轴线为旋转中心按照圆周阵列均匀布置于所述磨料通孔外侧。

本发明还提供了一种异形通槽的加工方法，包括以下步骤:

步骤一:提供多件毛坯，分别在各件毛坯上划出待加工区域，使用线切割粗加工待加工区域，并预留0.01mm至0.05mm的加工余量；

步骤二：将毛坯装夹在如权利要求1所述的一种异形通槽的加工夹具上；

步骤三：将步骤二装夹完成的加工夹具及毛坯安装到磨粒流机床上，使用磨粒流机床精加工待加工区域；

步骤四:将完成步骤三之后的加工夹具及毛坯从磨粒流机床上卸下，将毛坯从如权利要求1所述的一种异形通槽的加工夹具中卸下，对毛坯进行清洗后，检验入库。

所述步骤一中所述使用线切割粗加工待加工区域的步骤包括以下步骤：

步骤1：使用钻床在所述待加工区域钻削出工艺孔；

步骤2：使线切割机床上电极丝穿过步骤1中所述工艺孔，使电极丝以10m/s以上的走丝速度切割所述待加工区域。

所述步骤1中所述工艺孔直径是1毫米。

所述步骤2中所述电极丝是钨钼合金丝。

所述步骤三中使用磨粒流机床精加工待加工区域的步骤包括以下步骤：

步骤1：根据步骤一中所述加工余量除以0.005得到磨料介质循环次数值n；

步骤2：使磨料介质以恒定速度自下而上、自上而下往复循环运动n次，去除所述加工余量。

本发明的有益效果在于：

采用本发明所提供的异形通槽零件的加工方法及夹具，所述加工夹具包括底盘、定位盘、盖板，定位盘使用螺钉a和定位销与底盘上端面连接，底盘中心轴线处设有芯轴，定位盘上端面设有凹槽，盖板套装于芯轴上，使用螺钉b穿过定位盘将盖板与底盘连接为一体，所述夹具上设有贯穿底盘、定位盘和盖板的磨料通孔；所述加工方法包括先使用线切割加工方式将异形通槽外形加工成形，预留加工余量是0.01毫米至0.05毫米；然后将毛坯装夹至夹具上；再次将毛坯和夹具整体安装到磨粒流机床上，使用磨粒流机床对毛坯精加工；最后将毛坯和加工夹具从磨粒流机床上卸下，对加工成形后的毛坯进行清洗后，检验入库；使用本发明提供的技术方案，使用较快的线切割走丝速度与磨粒流磨削加工相结合的加工方法，先使用较快的线切割走丝速度线切割去除毛坯上大部分材料，粗加工成形，余量加工余量为0.01mm～0.05mm，再用磨粒介质磨削精加工成形，大大提高了异形通槽四周的表面粗糙度，减少了加工成本，提高了加工精度和加工质量。

附图说明

图1是本发明加工夹具的轴向剖视图；

图2是本发明加工夹具的俯视图；

图3是本发明加工夹具在磨粒流设备上的安装示意图；

图4是本发明定位盘的结构示意图。

图中：1-底盘，2-定位盘，3-盖板，4-螺钉a，5-定位销，6-芯轴，21-凹槽，7-螺钉b，8-磨料通孔，9-自锁键，10-螺钉c，11-槽口，12-下磨料通道，13-上磨料通道，14-磨粒流设备。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述；

本发明提供了一种异形通槽的加工夹具及加工方法，如图1、图2、图4所示，加工夹具包括底盘1、定位盘2、盖板3，定位盘2使用螺钉a4和定位销5与底盘1上端面连接，底盘1中心轴线处设有芯轴6，定位盘2上端面设有凹槽21，盖板3套装于芯轴6上，使用螺钉b7穿过定位盘2将盖板3与底盘1连接为一体，夹具上设有贯穿底盘1、定位盘2和盖板3的磨料通孔8。使用本发明提供的技术方案，夹具上各零件结构简单，制造方便，异形通槽零件盖合于凹槽21内，磨料通孔8的大小与异形通槽相配的，螺钉a4优选为4个内六角螺钉，定位销5优选为2个，螺钉b7优选为4个内六角螺栓，从而在满足结构强度的条件下，使作用在异形通槽零件端面上的作用力更加均匀，而芯轴6的设置，使夹具整理的安装和拆卸十分方便，避免了在加工过程中需要对对零件进行找正等操作，节省了劳动力，提高了劳动效率，进一步地，优选将异形通槽零件以底盘中心轴线为中心圆周阵列均匀布置，从而在一次装夹即可完成对多个异形通槽零件的加工。

加工夹具还包括自锁键9，底盘1外侧、定位盘2外侧和盖板3外侧分别设有与自锁键9相配的槽口11，自锁键9容纳于槽口11内并通过螺钉c10与底盘1外侧连接。使用本发明提供的技术方案，异形通槽零件容纳于槽口11，有利于使异形通槽零件的端面与定位盘端面完全贴合平整，防止了在加工过程中异形通槽零件产生的形变，因而，提高了加工精度。

定位销5是圆柱销，定位销5以底盘1中心轴线为旋转中心按照圆周阵列均匀布置于磨料通孔8外侧。使用本发明提供的技术方案，定位销5优选为圆柱销，有利于使异形通槽零件的端面与定位盘端面完全贴合平整，防止了在加工过程中异形通槽零件产生的形变，使异形通槽零件在夹具中的装夹受力更加均匀，而圆柱销的使用从整体上提高了夹具的结构强度，延长了夹具的使用寿命，因而，该夹具适用于异形通槽零件的大批量工业化生产，提高了生产效率。

加工方法包括以下步骤:

步骤一:提供多件毛坯，分别在各件毛坯上划出待加工区域，使用线切割粗加工待加工区域，并预留0.01mm至0.05mm的加工余量；使用本发明提供的技术方案，使用快走丝线切割可获得较低的加工精度，因此可以适当预留较多的加工余量，具体地，可根据零件异形通槽零件的大小和形状确定。

步骤二：将毛坯装夹在如权利要求1的一种异形通槽的加工夹具上；使用本发明提供的技术方案，将异形通槽零件装夹在夹具上进行加工时，夹具的设计制造要根据磨粒流设备磨料通道直径的大小和被加工零件尺寸大小、精度确定，并尽可能使用通用夹具元件设计和制造，以方便零件的装卸；

如图3所示，步骤三：将步骤二装夹完成的加工夹具及毛坯安装到磨粒流机床上，使用磨粒流机床精加工待加工区域；使用本发明提供的技术方案，进一步地，磨料介质使用由有机载体与磨料混合而成的粘状物，具有弹性和可塑性，在压力下能够流动，有机载体优选为乙烯基硅橡胶、变压器油和油酸等，磨料优选为氧化铝、碳化硅、碳化硼和金刚砂等，磨料最大流量优选为56l/min，以进一步提高本发明的生产效率。

步骤四:将完成步骤三之后的加工夹具及毛坯从磨粒流机床上卸下，将毛坯从的加工夹具中卸下，对毛坯进行清洗后，检验入库。使用本发明提供的技术方案，使用快走丝线切割与磨粒流磨削加工相结合的加工方法，先使用快走丝线切割去除大部分加工余量，粗加工成型，留有0.01mm～0.05mm的加工余量，再用磨粒介质磨削方式加工成形，大大提高了异形通槽四周的表面粗糙度，减少了加工成本，提高了加工精度和加工质量。

步骤一中使用线切割粗加工待加工区域的步骤包括以下步骤：

步骤1：使用钻床在待加工区域钻削直径为1毫米的工艺孔；使用本发明提供的技术方案，线切割加工工艺通孔的主要作用是用于后续线切割工序加工前的穿丝操作，若被加工零件异形通槽是封闭槽则必须钻削线切割加工工艺通孔，若被加工零件异形通槽是非封闭槽则可跳过这步工序，进一步地，优选线切割加工工艺通孔直径为1毫米，可满足绝大多数现有零件的线切割加工需求；

步骤2：使线切割机床上电极丝穿过步骤1中工艺孔，使电极丝以10m/s以上的走丝速度切割待加工区域。使用本发明提供的技术方案，快走丝的丝速通常在10m/s左右，切割速度一般约60平方毫米/分，最高速度有达到200多平方毫米/分的；有利于提高线切割加工速度，提高了生产效率。

进一步地，步骤2中电极丝是钨钼合金丝。

步骤三中使用磨粒流机床精加工待加工区域包括以下步骤：

步骤1：根据步骤一中的加工余量除以0.005得到磨料介质循环次数值n；使用本发明提供的技术方案，进一步地，为提高加工进度，需要对步骤一加工后的加工余量的实际值进行测量，以所获得的加工余量测量值来计算磨料介质的循环次数值；

步骤2：使磨料介质匀速地自下而上、自上而下往复循环运动n次，去除待加工区域的加工余量。使用本发明提供的技术方案，使用磨粒流加工方法时，磨料介质相当于一种无形的加工刀具，加工时磨料介质每循环被加工零件异形通槽1次，一般去除材料0.005毫米，计算出磨料介质的循环次数，则可方便地控制磨料介质在夹具中的加工循环次数，因此，该参数的设置对于磨粒流加工方法十分重要，例如，当所有异形通槽中设计精度要求最小的尺寸设计值是6.8毫米时，实际测量记录值为6.77毫米，则磨料介质循环次数可确定为：6.8-6.77/0.005＝6次。