γ型材框焊接段等厚车削柔性机构及方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，具体地，涉及一种运载火箭贮箱箱底型材框焊接段等厚车削柔性机构及方法，尤其是一种γ型材框焊接段等厚车削柔性机构及方法。

背景技术：

在航天领域，运载火箭贮箱为贮存燃料容器，其贮箱结构为前、后箱底与多个筒段环向焊接而成，箱底结构为γ型材框、圆环、顶盖等组成，主体材料为铝合金，γ型材框为变厚度结构，为保证γ型材框与筒段的型面匹配性，在箱底与筒段对接前，经常需要对接区域(约25-30mm)γ型材框进行内型面加工，保证焊接区域厚度一致。

γ型材框为“γ”型结构，直径约2.9米至5米，壁厚一般在4-8mm，为大型薄壁结构件，由于其直径大、壁厚薄，圆度差异较大，采用车削加工，其圆度状态难以保证达到壁厚公差要求。为保证车削壁厚的均匀性，现主要采用了工装校形的方式，采用校圆工装，调整γ型材框车削工件的圆度，通过顶紧装置对局部进行校正，装配及操作过程复杂，工作效率较低，且圆度难以校正到完全正圆状态。

专利文献cn102672204a公开了一种搅拌筒校圆设备，包括车床部分和支架部分；车床部分包括刀架机构、动力系统、基座和导轨；支架部分包括动力系统、连轴器、轴向支架、工件支架。其中导轨、车床部分的动力系统、支架部分的动力系统、连轴器、轴向支架是彼此分开的，它们各自独立的设置在自己的水泥基座上。车床部分主要负责刀具的进给和左右平移，支架部分负责支撑起搅拌筒并围绕轴线旋转及进行车削，但该设备不适用于γ型材框的校正，结构设计不合理。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种γ型材框焊接段等厚车削柔性机构及方法。

根据本发明提供的一种γ型材框焊接段等厚车削柔性机构，包括几型滑杆、车削柔性机构、车刀以及压紧轮；

所述几型滑杆包括n型结构端以及支撑杆端；

所述压紧轮、车刀都安装在n型结构端上，所述车削柔性机构套装在支撑杆端上。

优选地，所述n型结构端包括连接横杆、第一竖杆以及第二竖杆；

所述第一竖杆、第二竖杆分别设置在连接横杆的两端；

所述支撑杆端安装在第二竖杆上；

所述车刀安装在第一竖杆上。

优选地，还包括轮轴以及刀架；

所述压紧轮通过轮轴安装在连接横杆上；

所述车削柔性机构安装在刀架上。

优选地，所述连接横杆、第一竖杆、第二竖杆共同形成方形空间，其中，所述车刀垂直安装在第一竖杆上且与连接横杆平行布置，所述车刀刀尖与连接横杆之间的距离不小于80㎜；

所述轮轴垂直安装在连接横杆上且与第一竖杆平行布置，所述轮轴与第一竖杆之间的距离不小于60㎜。

优选地，所述连接横杆安装车削柔性机构的一端为台阶结构；

所述连接横杆包括依次连接的导向段、弹簧安装段以及螺纹调节段。

优选地，所述车削柔性机构包括导向套、压缩弹簧、挡盖以及调节螺母；

所述导向套套装在连接横杆上，所述导向套与连接横杆上的弹簧安装段之间形成第一容纳空间，所述压缩弹簧套装在弹簧安装段上并安装在第一容纳空间中；

所述挡盖套装在螺纹调节段上且所述调节螺母从螺纹调节段的自由端匹配安装调节螺母，当所述柔性机构车削作业时，调节调节螺母使压缩弹簧处于压缩状态。

优选地，所述压缩弹簧可压缩量不小于40mm，弹簧刚度16-30n/mm。

优选地，还包括多个平键，所述导向段上沿周向均匀或非均匀设置有多个键槽，所述导向套的内部设置有多个滑槽，所述键槽和滑槽形成第二容纳空间；

所述平键安装在第二容纳空间中，在外力的作用下所述导向套能够在多个平键的引导下相对于连接横杆沿平键长度的方向滑动。

优选地，所述压紧轮的周向为圆弧面，所述圆弧面的半径为10-15㎜。

根据本发明提供的一种γ型材框焊接段等厚车削方法，采用所述的γ型材框焊接段等厚车削柔性机构，包括如下步骤：

步骤1：将待加工箱底连接到转接工装上，转接工装固定在车床平台上，γ型材框朝上，调整箱底中心与车床平台中心一致；

步骤2：将车刀安装到几型滑杆上并调整与滚轮外缘距离等于γ型材框车削厚度；

步骤3：车削柔性机构水平且紧固安装在刀架上；

步骤4：旋转车床，将压紧轮缓慢贴紧γ型材框外侧，向心移动刀架将柔性机构压缩弹簧预压10-20mm；

步骤5：按铝合金车削量参数，设置车削速度、进给量，采用立向进给对车削段进行加工。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过几型滑杆、车削柔性机构、车刀以及压紧轮连接结构，作业时车削柔性机构顶压在待加工型材框外表面，只对箱底进行较为简单的调中安装，无需对γ型材框进行圆度校正，能够实现车削加工出厚度均匀一致的型材框焊接段，且能够实现存在圆度偏差的γ型材框的等壁厚车削，由于滚轮与车刀刀尖距离恒定，且车削过程稳定可靠，加工精度高，提高了加工质量。

2、本发明中压紧轮最大外圆所在的平面与车刀车削点的高度距离为3-5mm，保证了γ型材框车削作业时的压紧轮与车刀配合的角度，提高了车削作业的质量。

3、本发明中连接横杆安装车削柔性机构的一端为台阶结构，并设置导向段、弹簧安装段以及螺纹调节段，并在弹簧安装段安装压缩弹簧，在导向段设置平键，实现了导向套弹性滑动，有效实现了柔性车削加工的加工质量。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明车削作业时的结构示意图；

图3为几型滑杆的侧面的结构示意图。

图中示出：

几型滑杆1刀架7车床平台13

导向套2轮轴8连接横杆14

平键3车刀9第一竖杆15

压缩弹簧4压紧轮10第二竖杆16

挡盖5γ型材框11

调节螺母6转接工装12

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种γ型材框焊接段等厚车削柔性机构，如图1、图2所示，包括几型滑杆1、车削柔性机构、刀架7、车刀9以及压紧轮10，所述几型滑杆1包括n型结构端以及支撑杆端，所述压紧轮10、车刀9都安装在n型结构端上，所述车削柔性机构套装在支撑杆端上且所述车削柔性机构安装在刀架7上，其中，轮轴8安装孔、车刀7的安装孔偏向设置，使压紧轮10压紧点与车刀7刀尖位置一致。在一个优选例中，导向套2上的刀架7夹持架构与几型滑杆1的n型结构端在同一面内且在支撑杆端的同一侧。

进一步地，如图1、图2所示，所述的车刀9与γ型材框11内表面形成车削点，压紧轮10与车削点对应外表面柔性压紧，车削点与压紧轮10之间距离为车削后γ型材框11剩余厚度，通过调节车刀9与车削点的距离保证。

具体地，如图1、图2、图3所示，所示，所述n型结构端包括连接横杆14、第一竖杆15以及第二竖杆16，所述第一竖杆15、第二竖杆16分别设置在连接横杆14的两端并形成n型结构，所述支撑杆端安装在第二竖杆16上，所述车刀9安装在第一竖杆15上。车刀9水平安装，刀尖位于下部。在一个优选例中，连接横杆14分别与第一竖杆15、第二竖杆16一体连接。

具体地，如图1、图2所示，还包括轮轴8，所述压紧轮10通过轮轴8安装在连接横杆14上，在一个优选例中，所述压紧轮10和轮轴8之间设置有轴承，所述轴承与压紧轮10过盈配合。

具体地，如图1、图2所示，所述连接横杆14、第一竖杆15、第二竖杆16共同形成方形空间，其中，所述车刀9垂直安装在第一竖杆15上且与连接横杆14平行布置，所述车刀9刀尖与连接横杆14之间的距离不小于80㎜，所述轮轴8垂直安装在连接横杆14上且与第一竖杆15平行布置，所述轮轴8与第一竖杆15之间的距离不小于60㎜。在一个优选例中，所述的压紧轮10最大外圆所在的平面与车刀9车削点的高度距离为3-5mm。

具体地，如图1、图2所示，所述连接横杆14安装车削柔性机构的一端为台阶结构，所述连接横杆14包括依次连接的导向段、弹簧安装段以及螺纹调节段。在一个优选例中，所述连接横杆14采用多个不同直径的圆柱形结构体同心布置的台阶结构；在一个变化例中，所述连接横杆14采用多个不同尺寸的棱柱结构体同心布置形成的台阶结构，结构灵活，形式多样，可以根据实际应用灵活设计，相应的，弹簧安装段的结构设置能够配合压缩弹簧4的压缩动作，保证车削柔性机构正常的滑动。

具体地，如图1、图2所示，所述车削柔性机构包括导向套2、压缩弹簧4、挡盖5以及调节螺母6，所述导向套2套装在连接横杆14上，所述导向套2与连接横杆14上的弹簧安装段之间形成第一容纳空间，所述压缩弹簧4套装在弹簧安装段上并安装在第一容纳空间中，所述挡盖5套装在螺纹调节段上且所述调节螺母6从螺纹调节段的自由端匹配安装调节螺母6，当所述柔性机构车削作业时，调节调节螺母6并沿螺纹调节段长度的方向旋进或旋出使压缩弹簧4处于压缩状态。在一个优选例中，如图1、图2所示，所述压缩弹簧4可压缩量不小于40mm，弹簧刚度16-30n/mm。

进一步地，所述几型滑杆1与导向套2配合装配，采用平键3限制转动并形成滑动副，挡盖5与导向套2螺钉连接，压缩弹簧4安装在几型滑杆1尾部，通过调节螺母6调整压缩弹簧量，形成柔性支撑，通过调节螺母6调节压紧轮10与车刀9的距离，适应不同的车削厚度，压紧轮10柔性支撑在型材框外部。

具体地，如图1、图2所示，还包括多个平键3，所述导向段上沿周向均匀或非均匀设置有多个键槽，所述导向套2的内部设置有多个滑槽，所述键槽和滑槽形成第二容纳空间，所述平键3安装在第二容纳空间中，在外力的作用下所述导向套2能够在多个平键3的引导下相对于连接横杆14沿平键3长度的方向滑动。

具体地，如图1、图2所示，所述压紧轮10的周向为圆弧面，所述圆弧面的半径为10-15㎜。

本发明提供了一种γ型材框焊接段等厚车削方法，采用γ型材框焊接段等厚车削柔性机构实现，具体的操作原理如下：

首先，将待加工箱底连接到转接工装12上，转接工装12固定在车床平台13上，γ型材框朝上，调整箱底中心与车床平台中心一致；其次，将车刀9安装到几型滑杆1上并调整与滚轮10外缘距离等于γ型材框车削厚度，再将车削柔性机构水平放置且紧固安装在刀架7上；再次，旋转车床，将压紧轮10缓慢贴紧γ型材框外侧，向心移动刀架7将柔性机构压缩弹簧4预压10-20mm；最后，按铝合金车削量参数，设置车削速度、进给量，采用立向进给对车削段进行加工。

本发明提出了一种铝合金γ型材框焊接段等厚车削柔性机构及车削方法，适用于运载火箭贮箱箱底大直径型材框焊接段等厚车削，车削柔性机构能够实现存在圆度偏差的型材框的等壁厚车削，采用固定工装将待车削的箱底固定在车床旋转台上，调整箱底中心位于旋转台中心并压紧固定，车削柔性机构顶压在待加工型材框外表面，通过车削柔性机构控制车刀9的运行轨迹，保证车削厚度的一致，车削柔性机构径向装配在刀架7上，车削柔性机构与“几”字型的几型滑杆1通过导向套2、平键3形成滑动连接，采用压缩弹簧4形成弹性撑紧。

本发明中车削柔性机构的压紧轮10能够一直保持余工件紧密贴合，采用较大的“几”字型滑杆，形成空间较大的排屑区，调整车刀9与压紧轮10之间的距离，保证稳定的厚度控制，采用柔性机构，降低了对工件圆度校正的要求，采用一般立式车床即可车削出壁厚均匀性一致的型材框焊接段。

实施例：

以加工直径为φ3800mmγ型材框11、焊接段30mm加工剩余壁厚8mm的箱底γ型材框为例，加工过程如下：

如图1、图2所示，将压紧轮10通过轮轴8安装在几型滑杆1n型结构端内，通过螺母锁紧固定；车刀9安装在几型滑杆1的第一竖杆15上且朝向n型结构端内，水平放置，调整刀尖到滚轮距离8mm，并通过紧定螺钉固定。在几型滑杆1上的支撑杆端安装平键3，平键3对准导向套2滑槽套入，夹持块与几型滑杆1的n型结构端在同一面内，几型滑杆1尾部安装压缩弹簧4，并安装挡盖5、调节螺母6。

进一步地，将待加工箱底连接到转接工装12上，转接工装12固定在车床平台13上，γ型材框朝上，调整箱底中心与车床平台13中心一致，车削柔性机构水平安装在刀架7上，保持车削柔性机构水平，用螺钉紧固；旋转车床平台，测量γ型材框距中心最小点，将压紧轮10缓慢贴紧γ型材框外侧，向心移动刀架7将车削柔性机构压缩弹簧4预压约15mm，这样压缩弹簧在整个车削过程中均保持一定的压紧力；启动车床平台，在压缩弹簧张力作用下，压紧轮10紧贴γ型材框外表面，车削柔性机构随着圆度变化而伸缩，按正常铝合金车削量参数，即车削速度、进给量等，对γ型材框内表面30mm焊接段进行加工。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。