轴类工件外圆锥面加工方法与流程

本发明涉及轴类件加工领域，特别地，涉及一种轴类工件外圆锥面加工方法。

背景技术：

航空发动机上存在多种轴类工件，其中一种为精密螺栓类的轴类件，该工件长度一般在100-300mm之间，直径在φ8mm-φ20mm之间，工件存在着外圆锥面，在装配过程中通过锥面与螺栓孔配合，并且在轴向某一特定的长度位置对锥面外圆有较为严格的直径尺寸要求，给加工带来了较大难度且加工效率和加工合格率低。如图1所示，为其中一种工件，有两处锥面外圆101，锥度为1:48，在距离端面1.5±0.12mm的轴向位置上的外圆直径要求为φ15.77(+0.04，+0.01)mm，并在加工过程中要求将直径φ15.77(+0.04，+0.01)mm加工至3组不同的范围，每组公差为0.01mm，更加增大了加工难度。

技术实现要素：

本发明提供了一种轴类工件外圆锥面加工方法，以解决采用现有的加工方法在工件上加工外圆锥面时存在的加工效率低及加工合格率低的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种轴类工件外圆锥面加工方法，加工完成的成型工件为轴件，其外圆面上具有沿轴向延伸的第一圆锥面，第一圆锥面沿轴向呈多段布设且各第一圆锥面为锥形段的外圆面，成型工件的外圆面上还具有与第一圆锥面的大端相对间隔设置的基准面，第一圆锥面的大端与基准面间具有设置间距，加工方法包括以下步骤：根据第一圆锥面的锥度相应调整加工设备的加工锥度；采用加工设备试加工工件毛坯件以加工成调整工件，调整工件上具有圆锥段；对圆锥段外圆面上的外圆锥面进行着色以判断调整工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面的锥度是否相等，如两者不等，则重新调整加工锥度直至加工出的调整工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面的锥度相等，从而完成加工设备的调整；采用调整后的加工设备正式加工工件毛坯件以加工成加工工件，检测加工工件外圆锥面的大端距加工工件上基准面的检测间距是否在设置间距范围内，如检测间距大于设置间距，则继续加工加工工件的外圆锥面，直至检测间距在设置间距范围内后停止加工，加工工件加工成型为成型工件。

进一步地，在加工工件加工成型为成型工件后，还包括步骤：对成型工件的外圆锥面进行着色以判断成型工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面的成型锥度是否相等。

进一步地，对调整工件的外圆锥面进行着色或对成型工件的外圆锥面进行着色时采用着色量规进行着色，着色量规包括：着色环规，呈柱状，其内加工有沿长度方向延伸并贯通的第一内锥孔，第一内锥孔的第一内锥面的锥度与第一圆锥面的锥度相等，且第一内锥孔入端锥面内孔的直径与第一圆锥面大端锥面外圆的直径相等，第一内锥面沿轴向断开以与第一圆锥面一一对应，第一内锥面用于在调整工件插入第一内锥孔时与调整工件的外圆锥面贴合以对调整工件的外圆锥面进行着色，或在成型工件插入第一内锥孔时与成型工件的外圆锥面贴合以对成型工件的外圆锥面进行着色；着色塞规，呈杆状，其外圆面上设有沿轴向延伸并用于与第一内锥面贴合以对第一内锥面进行着色的第二圆锥面，第二圆锥面沿轴向断开以与第一内锥面一一对应，以在着色塞规插入第一内锥孔时对第一内锥面进行着色。

进一步地，第一内锥面沿轴向的长度比一一对应设置的第一圆锥面的长度长；第一内锥孔的进口和出口处均导有圆角；第一内锥孔上第一内锥面断开处内凹，以不与插入第一内锥孔的调整工件或成型工件干涉。

进一步地，着色塞规包括着色杆及与着色杆的端部相连的把手；着色杆的外圆面上加工有第二圆锥面，第二圆锥面大端锥面外圆的直径大于第一内锥面入端锥面内孔的直径；第二圆锥面沿轴向的长度比一一对应设置的第一内锥面的长度长。

进一步地，采用着色量规对调整工件的外圆锥面进行着色或对成型工件的外圆锥面进行着色以判断外圆锥面的锥度是否合格时，包括如下操作步骤：将涂料涂满着色塞规的第二圆锥面；将着色塞规插入着色环规的第一内锥孔中，使第二圆锥面与第一内锥面完全接触，再匀速转动着色塞规，保证第一内锥面全部涂上涂料后抽出着色塞规；将调整工件或成型工件插入第一内锥孔，使调整工件或成型工件的外圆锥面与第一内锥面完全接触，再匀速转动调整工件或成型工件；取出调整工件或成型工件，检查外圆锥面的着色情况，若着色沿外圆锥面圆周连续不间断，且着色面积达到85％以上，则认为外圆锥面的锥度合格，反之，则不合格。

进一步地，检测加工工件外圆锥面的大端距加工工件上基准面的检测间距是否在设置间距范围内时采用分组量规进行检测，分组量规包括：分组量环，呈柱状，其内加工有沿长度方向延伸并贯通的第二内锥孔，第二内锥孔的第二内锥面的锥度与第一圆锥面的锥度相等，且第二内锥孔入端锥面内孔的直径与第一圆锥面大端锥面外圆的直径相等，第二内锥面沿轴向断开以与第一圆锥面一一对应；长度量规，呈杆状，具有对应设置的通端和止端，通端的宽度尺寸为设置间距在公差范围内的最小值，止端的宽度尺寸为设置间距在公差范围内的最大值。

进一步地，第二内锥面沿轴向的长度比一一对应设置的第一圆锥面的长度长；第二内锥孔的进口和出口处各导有圆角；第二内锥孔上第二内锥面断开处内凹，以不与插入第二内锥孔的加工工件干涉。

进一步地，长度量规包括位于其两端的通端和止端，及连接通端和止端的连接段；通端和止端沿轴向的长度相等或不相等；连接段的外径尺寸小于通端的宽度尺寸。

进一步地，采用分组量规检测加工工件上外圆锥面的大端距加工工件上基准面的检测间距是否在设置间距范围内时，包括如下操作步骤：将加工工件插入分组量环的第二内锥孔中至不可插入为止；使用长度量规检测加工工件上外圆锥面的大端与加工工件上基准面之间的间隙，如通端可通过间隙，且止端不可通过间隙，则加工工件合格，如通端和止端均不可通过间隙，则继续加工加工工件，直至通端可通过间隙且止端不可通过间隙时停止。

本发明具有以下有益效果：

本发明的轴类工件外圆锥面加工方法中，首先采用加工设备试加工出调整工件，然后再利用调整工件外圆锥面的着色情况判断加工设备的加工锥度是否调整到位，如加工设备的加工锥度没有调整到位，则进一步微调加工锥度，反复多次加工及调整，直至加工设备的加工锥度满足由其加工出的调整工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面的锥度相等，则表明加工设备的加工锥度满足工件锥度加工要求，从而确保由加工设备加工出的成型工件外圆锥面的锥度满足设计要求，进而提高成型工件加工的合格率；另一方面，将工件毛坯件加工成型为成型工件的过程中，不断检测加工工件外圆锥面大端距其基准面间的检测间距，由于外圆锥面上某一特定长度位置处锥面外圆的直径与该处锥面外圆至基准面间的间距唯一对应，故而当检测间距在设置间距的范围内时，则表明加工工件外圆锥面大端的锥面外圆的直径满足设计要求，该种通过锥面外圆至基准面间的间距反应锥面外圆的直径是否满足设计要求的方式，相比加工过程中直接测量锥面外圆的直径是否满足设计要求的方式更简单、且容易操作，并且检测效率高、外圆锥面加工的合格率高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是待加工成型的成型工件的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的着色量规组合时的结构示意图；

图3是图2中着色环规的剖视结构示意图；

图4是图2中着色塞规的剖视结构示意图；

图5是本发明优选实施例的分组量规检测加工工件时的状态示意图；

图6是图5中分组量环的剖视结构示意图；

图7是图5中长度量规的剖视结构示意图。

图例说明

10、成型工件；101、第一圆锥面；102、基准面；20、着色量规；21、着色环规；211、第一内锥孔；212、第一内锥面；22、着色塞规；220、第二圆锥面；221、着色杆；222、把手；30、分组量规；31、分组量环；311、第二内锥孔；312、第二内锥面；32、长度量规；321、通端；322、止端；323、连接段。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种轴类工件外圆锥面加工方法，加工完成的成型工件10为轴件，其外圆面上具有沿轴向延伸的第一圆锥面101，第一圆锥面101沿轴向呈多段布设且各第一圆锥面101为锥形段的外圆面，成型工件10的外圆面上还具有与第一圆锥面101的大端相对间隔设置的基准面102，第一圆锥面101的大端与基准面102间具有设置间距，加工方法包括以下步骤：

根据第一圆锥面101的锥度相应调整加工设备的加工锥度。

采用加工设备试加工工件毛坯件以加工成调整工件，调整工件上具有圆锥段。

对圆锥段外圆面上的外圆锥面进行着色以判断调整工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面101的锥度是否相等，如两者不等，则重新调整加工锥度直至加工出的调整工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面101的锥度相等，从而完成加工设备的调整。

采用调整后的加工设备正式加工工件毛坯件以加工成加工工件，检测加工工件外圆锥面的大端距加工工件上基准面的检测间距是否在设置间距范围内，如检测间距大于设置间距，则继续加工加工工件的外圆锥面，直至检测间距在设置间距范围内后停止加工，加工工件加工成型为成型工件10。

具体地，第一圆锥面101的大端与基准面102间的设置间距具有公差，即设置间距为带公差的范围值。工件毛坯件的外形与成型工件的外形类似，以降低工件毛坯件所需加工的量，进而提高加工效率及加工质量。重新调整加工锥度直至加工出的调整工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面101的锥度相等时，重新调整加工设备的加工锥度后再加工的对象为新的工件毛坯件。加工加工工件时，每加工千分之2-4毫米时，测量加工工件上外圆锥面的大端距其基准面间的检测间距，直至该检测间距在设置间距的范围内时停止加工，这时，加工工件加工成型为成型工件10。

本发明的轴类工件外圆锥面加工方法中，首先采用加工设备试加工出调整工件，然后再利用调整工件外圆锥面的着色情况判断加工设备的加工锥度是否调整到位，如加工设备的加工锥度没有调整到位，则进一步微调加工锥度，反复多次加工及调整，直至加工设备的加工锥度满足由其加工出的调整工件外圆锥面的锥度与第一圆锥面101的锥度相等，则表明加工设备的加工锥度满足工件锥度加工要求，从而确保由加工设备加工出的成型工件外圆锥面的锥度满足设计要求，进而提高成型工件加工的合格率；另一方面，将工件毛坯件加工成型为成型工件的过程中，不断检测加工工件外圆锥面大端距其基准面间的检测间距，由于外圆锥面上某一特定长度位置处锥面外圆的直径与该处锥面外圆至基准面间的间距唯一对应，故而当检测间距在设置间距的范围内时，则表明加工工件外圆锥面大端的锥面外圆的直径满足设计要求，该种通过锥面外圆至基准面间的间距反应锥面外圆的直径是否满足设计要求的方式，相比加工过程中直接测量锥面外圆的直径是否满足设计要求的方式更简单、且容易操作，并且检测效率高、外圆锥面加工的合格率高。

可选地，在加工工件加工成型为成型工件10后，还包括步骤：对成型工件10的外圆锥面进行着色以判断成型工件10外圆锥面的锥度与第一圆锥面101的成型锥度是否相等，以提高投入组装的成型工件为合格件的概率。

可选地，如图2至图4所示，对调整工件的外圆锥面进行着色或对成型工件10的外圆锥面进行着色时采用着色量规20进行着色，着色量规20包括：着色环规21，呈柱状，其内加工有沿长度方向延伸并贯通的第一内锥孔211，第一内锥孔211的第一内锥面212的锥度与第一圆锥面101的锥度相等，且第一内锥孔211入端锥面内孔的直径与第一圆锥面101大端锥面外圆的直径相等，第一内锥面212沿轴向断开以与第一圆锥面101一一对应，第一内锥面212用于在调整工件插入第一内锥孔211时与调整工件的外圆锥面贴合以对调整工件的外圆锥面进行着色，或在成型工件10插入第一内锥孔211时与成型工件10的外圆锥面贴合以对成型工件10的外圆锥面进行着色。还包括着色塞规22，呈杆状，其外圆面上设有沿轴向延伸并用于与第一内锥面212贴合以对第一内锥面212进行着色的第二圆锥面220，第二圆锥面220沿轴向断开以与第一内锥面212一一对应，以在着色塞规22插入第一内锥孔211时对第一内锥面212进行着色。

本发明具体实施例中，如图3所示，第一内锥面212沿轴向的长度比一一对应设置的第一圆锥面101的长度长。第一圆锥面101包括沿轴向依次间隔设置的多段，第一内锥面212包括沿轴向依次间隔设置且与各段第一圆锥面101一一对应的多段，每段第一内锥面212沿轴向的长度比对应设置的第一圆锥面101的长度长，以保证对调整工件或成型工件的外圆锥面上色时全覆盖外圆锥面。第一内锥孔211入端锥面内孔的直径与第一圆锥面101大端锥面外圆的直径相等。第一内锥孔211的进口和出口处均导有圆角，防止调整工件或成型工件插入第一内锥孔211时被划伤。第一内锥孔211上第一内锥面212断开处内凹，以不与插入第一内锥孔211的调整工件或成型工件10干涉。着色环规21的外圆面上加工有滚花，方便着色环规21的使用。

本发明具体实施例中，如图4所示，着色塞规22包括着色杆221及与着色杆221的端部相连的把手222。着色杆221的外圆面上加工有第二圆锥面220，第二圆锥面220大端锥面外圆的直径大于第一内锥面212入端锥面内孔的直径，确保着色杆221不完全插入第一内锥孔211中。第二圆锥面220沿轴向的长度比一一对应设置的第一内锥面212的长度长。第一内锥面212包括沿轴向依次间隔设置的多段，第二圆锥面220包括沿轴向依次间隔设置且与各段第一内锥面212一一对应的多段，每段第二圆锥面220沿轴向的长度比对应设置的第一内锥面212的长度长，以保证着色塞规22对第一内锥面212上色时，第一内锥面212均被覆盖，避免因局部位置无涂料而引起着色结果的偏差。着色塞规22的外圆面上加工有滚花，方便着色塞规22的使用。

可选地，如图1至图4所示，采用如上述的着色量规20对调整工件的外圆锥面进行着色或对成型工件10的外圆锥面进行着色以判断外圆锥面的锥度是否合格时，包括如下操作步骤：

将涂料涂满着色塞规22的第二圆锥面220。

将着色塞规22插入着色环规21的第一内锥孔211中，使第二圆锥面220与第一内锥面212完全接触，再匀速转动着色塞规22，保证第一内锥面212全部涂上涂料后抽出着色塞规22。

将调整工件或成型工件10插入第一内锥孔211，使调整工件或成型工件10的外圆锥面与第一内锥面212完全接触，再匀速转动调整工件或成型工件10。

取出调整工件或成型工件10，检查外圆锥面的着色情况，若着色沿外圆锥面圆周连续不间断，且着色面积达到85％以上，则认为外圆锥面的锥度合格，反之，则不合格。

采用本发明的着色量规20对调整工件的外圆锥面进行着色或对成型工件10的外圆锥面进行着色以判断外圆锥面的锥度是否合格时，只需首先采用着色塞规22对着色环规21的第一内锥面212着色，然后再将工件插入第一内锥孔211中以使第一内锥面212对工件的外圆锥面进行着色，着色完成后取出工件，并根据工件外圆锥面着色情况判断工件外圆锥面的锥度是否合格，操作过程简单、容易实施，且对工件外圆锥面的锥度是否合格的检测准确性好、检测效率高。

可选地，如图5至图7所示，检测加工工件外圆锥面的大端距加工工件上基准面的检测间距是否在设置间距范围内时采用分组量规30进行检测，分组量规30包括：分组量环31，呈柱状，其内加工有沿长度方向延伸并贯通的第二内锥孔311，第二内锥孔311的第二内锥面312的锥度与第一圆锥面101的锥度相等，且第二内锥孔311入端锥面内孔的直径与第一圆锥面101大端锥面外圆的直径相等，第二内锥面312沿轴向断开以与第一圆锥面101一一对应。还包括长度量规32，呈杆状，具有对应设置的通端321和止端322，通端321的宽度尺寸为设置间距在公差范围内的最小值，止端322的宽度尺寸为设置间距在公差范围内的最大值。

本发明具体实施例中，如图6所示，第二内锥面312沿轴向的长度比一一对应设置的第一圆锥面101的长度长。第一圆锥面101包括沿轴向依次间隔设置的多段，第二内锥面312包括沿轴向依次间隔设置且与各段第一圆锥面101一一对应的多段，每段第二内锥面312沿轴向的长度比对应设置的第一圆锥面101的长度长，以使成型工件插入检测时稳定。第二内锥孔311入端锥面内孔的直径与第一圆锥面101大端锥面外圆的直径相等。第二内锥孔311的进口和出口处各导有圆角，防止成型工件插入第二内锥孔311时被划伤。第二内锥孔311上第二内锥面312断开处内凹，以不与插入第二内锥孔311的加工工件干涉。分组量环31的外圆面上加工有滚花，方便分组量环31的使用。分组量环31的材料为crmn，热处理硬度为hrc56-64，较耐磨。分组量环31上位于第二内锥孔311入端的端面为使用端面，第二内锥孔311的锥孔中心对使用端面的垂直度应小于0.005，可减小测量误差。

本发明具体实施例中，如图7所示，长度量规32包括位于其两端的通端321和止端322，及连接通端321和止端322的连接段323。通端321和止端322沿轴向的长度相等或不相等。连接段323的外径尺寸小于通端321的宽度尺寸，使连接段323不影响通端321或止端322对间隙的测量。

可选地，采用如上述的分组量规30检测加工工件上外圆锥面的大端距加工工件上基准面的检测间距是否在设置间距范围内时，包括如下操作步骤：

将加工工件插入分组量环31的第二内锥孔311中至不可插入为止。

使用长度量规32检测加工工件上外圆锥面的大端与加工工件上基准面之间的间隙，如通端321可通过间隙，且止端322不可通过间隙，则加工工件合格，如通端321和止端322均不可通过间隙，则继续加工加工工件，直至通端321可通过间隙且止端322不可通过间隙时停止。

实际操作时，根据工件上外圆锥面的锥度可计算出外圆锥面上任一直径的锥面外圆距工件上设定的基准面间的距离，考虑到制造误差，外圆锥面上任一直径的锥面外圆带有公差，则该锥面外圆至基准面的间距为范围值。故需检测外圆锥面上某一特定直径处的锥面外圆是否加工到位时，首先根据该处锥面外圆的直径及带有的公差计算出该锥面外圆距基准面的最短间距和最长间距，然后设置长度量规32，使通端的宽度尺寸为计算出的最短间距，止端的宽度尺寸为计算出的最长间距，实际设计时，还应考虑加工精度，检测时，首先将需检测的工件插入分组量环31的第二内锥孔311中至不可插入，然后再采用长度量规32的通端321和止端322分别试插入分组量环31的检测端与基准面间的间隙，如工件外圆锥面加工到位，则通端可通过间隙，而止端不可通过间隙。采用本发明的分组量规30检测加工工件上外圆锥面是否加工到位时，操作简单、容易实施，且检测效率和检测精度高。

实例说明：采用本发明的加工方法加工出背景技术中如图1所示的工件时，所有尺寸均为mm单位，具体参数设计、计算过程如下：

(1)、首先根据加工要求将外圆φ15.77(+0.04，+0.01)分为3组进行讨论，即φ15.77(+0.02，+0.01)、φ15.7(+0.03，+0.02)和φ15.77(+0.04，+0.03)；然后再结合锥度计算出每组锥面外圆对应的到基准面的距离；

(2)、接着设置着色环规21的参数：着色环规21的外型尺寸为150×φ36，第一内锥孔211两端的第一内锥面212分别长25mm、35mm，第一内锥孔211起始直径为φ15.77(+0.005,0)，锥度为1:48；设置着色塞规22的参数：第二圆锥面220两处长度分别为31mm、39mm，第二圆锥面220起始部位直径为φ15.895，锥度为1:48；设置分组量环31的参数：外型尺寸为148mm×φ36mm，第二内锥孔311两端的第二内锥面312分别长18mm、20mm，第二内锥孔311起始直径为φ15.77(+0.003,0)，锥度为1:48；

(3)、根据工件尺寸，直径φ15.77mm部位到端面的距离应为1.5±0.12mm，直径分为3个组别，分别为φ15.77(+0.02，+0.01)、φ15.7(+0.03，+0.02)和φ15.77(+0.04，+0.03)，根据锥度1:48可计算出对应设置间距分别为1.86mm-2.34mm、2.34mm-2.82mm和2.82mm-3.54mm，计算过程为：

设距基准面长1.5(+c，-d)部位的工件直径为φ15.77(+a，+b)，直径锥度为1:48，则可计算出φ15.77的截面至基准面的距离l，计算方法如下：

①由上述条件可知，距离基准面为1.5(+c，-d)部位直径尺寸最大为(15.77+a)，对应的φ15.77截面至基准面距离为：1.5(+c，-d)+a×48，最长为1.5+c+a×48；

②由上述条件可知，距离基准面为1.5(+c，-d)部位直径尺寸最小为(15.77+b)，对应的φ15.77截面至基准面距离为：1.5(+c，-d)+b×48，最小为1.5-d+b×48；

由①、②的计算结果可知，当直径为φ15.77(+a，+b)，对应的φ15.77的截面至基准面的距离l为lmin＝1.5-d+b×48，lmax＝1.5+c+a×48；

当φ15.77(+a，+b)平均分为n个组别时，对应的距离l也可以分为n组：

第1个组别的l值应为l＝lmax至[lmax-(lmax-lmin)/n]

第2个组别的l值应为l＝[lmax-(lmax-lmin)/n]至[lmax-(lmax-lmin)2/n]

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第m个组别的l值应为l＝[lmax-(lmax-lmin)(m-1)/n]至[lmax-(lmax-lmin)m/n]；

(4)、根据三组设置间距，算出每组设置间距对应长度量规32的通端和止端尺寸，分别为：

(5)、最后采用三组长度量规32分别测量即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。