一种双边切槽的触头加工方法与流程

1.本发明涉及真空灭弧室技术领域，具体涉及一种双边切槽的触头加工方法。


背景技术：

2.通常，为保证真空灭弧室开断能力，会采用杯状纵磁触头杯技术来控制电弧。为满足大开断电流大额定电流的工况下，需要增加杯状触头结构的转角从而提升纵向磁场。
3.目前杯状触头结构都是通过片铣刀加工，受限于目前的加工技术，通过片铣刀加工的杯状触头杯转角无法超过120度。其纵向磁场强度偏小，对电弧的控制能力偏弱，只能通过增大触头杯尺寸，增加电弧烧蚀面积，从而提升其开断电流能力。
4.通过立铣刀加工的杯状触头，可以实现240度及以上大转角，但是考虑立铣刀切削应力所需的长径比大于5:1，其切槽宽度至少5mm，对应的触头杯壁厚要25mm以上，触头杯尺寸太大，太厚。该种解决方案不利于触头小型化。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种双边切槽的触头加工方法，解决了现有触头杯纵向磁场强度偏小，对电弧的控制能力偏弱，或触头杯尺寸太大，太厚的问题。
6.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种双边切槽的触头加工方法，方法包括以下步骤：s1：采用片铣刀加工方法对待加工触头杯的一端进行切削加工，得到一端切槽转角为120度的单端触头杯；s2：采用片铣刀加工方法对单端触头杯的另一端进行切削加工，得到两端切槽转角均为120度的双端触头杯；其中，双端触头杯两端的切槽为非贯通设置，双端触头杯两端的切槽在竖直方向的投影相交设置；s3：采用车削加工方法对双端触头杯的另一端进行切削，切削的平面和双端触头杯的一端平面平行，得到切槽转角为240度的成品触头杯。
8.作为一种优选，步骤s1中，待加工触头杯为圆筒状纵磁触头杯，待加工触头杯具有封闭端和开口端，开口端为待加工触头杯的杯口，封闭端设有贯穿封闭端的中心孔。
9.作为一种优选，步骤s1中，待加工触头杯在进行切削加工之前，先进行以下预处理步骤，a1：通过螺栓穿过待加工触头杯的中心孔，用螺母锁紧待加工触头杯在螺栓上；b1：将待加工触头杯的杯口朝向片铣刀设置，调整待加工触头杯相对于片铣刀的倾斜角度用以确定片铣刀的进刀方向；c1：三爪卡盘安装在铣床上，螺栓通过三爪卡盘固定，从而使待加工触头杯固定，并确定待加工触头杯的切槽倾斜角度；d1：启动铣床，使片铣刀旋转运动，对待加工触头杯进行切削加工。
10.作为一种优选，待加工触头杯杯口的进刀点的数量为两个，两个进刀点的夹角为90度；在完成待加工触头杯的预处理步骤之后，片铣刀加工方法为：d11：片铣刀从待加工触头杯的一个进刀点进刀，沿待加工触头杯的轴线方向进刀进行切削，直至切削到切削终点后片铣刀沿进刀的反方向退刀；d12：将待加工触头杯旋转90度，从另一个进刀点进刀并重
复步骤d11的加工流程，完成对待加工触头杯的切削加工，得到一端切槽转角为120度的单端触头杯。
11.作为一种优选，步骤s2中，单端触头杯在进行切削加工之前，先进行以下预处理步骤，a2：通过螺栓穿过单端触头杯的中心孔，用螺母锁紧单端触头杯在螺栓上；b2：将单端触头杯的杯口背向片铣刀设置，调整单端触头杯相对于片铣刀的倾斜角度用以确定片铣刀的进刀方向；c2：三爪卡盘安装在铣床上，螺栓通过三爪卡盘固定，从而使单端触头杯固定，并确定单端触头杯的切槽倾斜角度；d2：启动铣床，使片铣刀旋转运动，对单端触头杯进行切削加工。
12.作为一种优选，单端触头杯封闭端进刀点的数量为两个，两个进刀点的夹角为90度；在完成单端触头杯的预处理步骤之后，片铣刀加工方法为：d21：片铣刀从单端触头杯的一个进刀点进刀，沿单端触头杯的轴线方向进刀进行切削，直至切削到切削终点后片铣刀沿进刀的反方向退刀；d22：将单端触头杯旋转90度，从另一个进刀点进刀并重复步骤d21的加工流程，完成对单端触头杯的切削加工，得到两端切槽转角均为120度的双端触头杯。
13.作为一种优选，步骤s3中，通过车床对双端触头杯的封闭端进行车削，车床沿双端触头杯的径向方向进行车削，得到切槽转角为240度的成品触头杯。
14.作为一种优选，以成品触头杯的中心为圆心，在竖直投影方向上每一个进刀点和其对应的切削终点的夹角为120度。
15.作为一种优选，切槽转角为240度的成品触头杯的壁厚不超过10mm，切槽的宽度不超过3mm。
16.作为一种优选，片铣刀的槽块厚度不超过3mm。
17.总的说来，本发明具有如下优点：
18.1、本发明的方法解决了片铣刀加工触头切槽的转角无法增大的难点，通过两端切槽的片铣刀加工方式，实现了立铣刀加工，才能达到的240度大转角切槽的效果，其磁场强度较120度转角有明显增强。
19.2、本发明的方法解决了触头的尺寸问题，通过两端片铣刀加工，既避开了立铣刀因切削应力所需的长径比大于5:1，实现了触头尺寸减小；又避开了切槽转角≤120
°
情况下，为满足开断能力的从而放大触头的尺寸，实现了触头尺寸的减小。同时加工效率高，切槽可以达到转角240度，所以综合下来该加工工艺更加经济实惠，也不会出现立铣刀夹刀、断刀等问题。
附图说明
20.图1为触头杯固定在三爪卡盘且杯口朝向片铣刀上的示意图。
21.图2为触头杯在进行片铣刀加工的示意图。
22.图3为触头杯固定在三爪卡盘且杯口背向片铣刀时的示意图。
23.图4为单端触头杯的主视图。
24.图5为单端触头杯的另一主视图。
25.图6为双端触头杯的主视图。
26.图7为成品触头杯的主视图。
27.图8为成品触头杯的立体图。
28.图9为在水平投影上切槽的距离和切槽根部之间的夹角的示意图。
29.图10为成品触头杯在转角120度磁场变化图。
30.图11为成品触头杯在转角240度，δy＝0度，δx＝3mm磁场变化图。
31.图12为成品触头杯在转角240度，δy＝45度，δx＝1mm磁场变化图。
32.图13为为成品触头杯在转角240度，δy＝45度，δx＝5mm磁场变化图。
33.其中，δx为在水平投影上切槽的距离，δy为切槽根部之间的夹角，即两条不连通的切槽，在xy方向的距离偏差，x指的是沿触头直径方向的坐标变化，y指的是纵相磁场强度(t)
34.1为触头杯，2为触头杯的杯口，3为触头杯的封闭端，4为斜槽，5为中心孔，a为切削终点，b为进刀点。
具体实施方式
35.下面将结合具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
36.一种双边切槽的触头加工方法，方法包括以下步骤：s1：采用片铣刀加工方法对待加工触头杯的一端进行切削加工，得到一端切槽转角为120度的单端触头杯；s2：采用片铣刀加工方法对单端触头杯的另一端进行切削加工，得到两端切槽转角均为120度的双端触头杯；其中，双端触头杯两端的切槽为非贯通设置，双端触头杯两端的切槽在竖直方向的投影相交设置；s3：采用车削加工方法对双端触头杯的另一端进行切削，切削的平面和双端触头杯的一端平面平行，得到切槽转角为240度的成品触头杯。
37.步骤s1中，待加工触头杯为圆筒状纵磁触头杯，待加工触头杯具有封闭端和开口端，开口端为待加工触头杯的杯口，封闭端设有贯穿封闭端的中心孔。
38.步骤s1中，待加工触头杯在进行切削加工之前，先进行以下预处理步骤，a1：通过螺栓穿过待加工触头杯的中心孔，用螺母锁紧待加工触头杯在螺栓上；b1：将待加工触头杯的杯口朝向片铣刀设置，调整待加工触头杯相对于片铣刀的倾斜角度用以确定片铣刀的进刀方向；c1：三爪卡盘安装在铣床上，螺栓通过三爪卡盘固定，从而使待加工触头杯固定，并确定待加工触头杯的切槽倾斜角度；d1：启动铣床，使片铣刀旋转运动，对待加工触头杯进行切削加工。
39.待加工触头杯杯口的进刀点的数量为两个，两个进刀点的夹角为90度；在完成待加工触头杯的预处理步骤之后，片铣刀加工方法为：d11：片铣刀从待加工触头杯的一个进刀点进刀，沿待加工触头杯的轴线方向进刀进行切削，直至切削到切削终点后片铣刀沿进刀的反方向退刀；d12：将待加工触头杯旋转90度，从另一个进刀点进刀并重复步骤d11的加工流程，完成对待加工触头杯的切削加工，得到一端切槽转角为120度的单端触头杯。
40.步骤s2中，单端触头杯在进行切削加工之前，先进行以下预处理步骤，a2：通过螺栓穿过单端触头杯的中心孔，用螺母锁紧单端触头杯在螺栓上；b2：将单端触头杯的杯口背向片铣刀设置，调整单端触头杯相对于片铣刀的倾斜角度用以确定片铣刀的进刀方向；c2：三爪卡盘安装在铣床上，螺栓通过三爪卡盘固定，从而使单端触头杯固定，并确定单端触头杯的切槽倾斜角度；d2：启动铣床，使片铣刀旋转运动，对单端触头杯进行切削加工。
41.单端触头杯封闭端进刀点的数量为两个，两个进刀点的夹角为90度；在完成单端触头杯的预处理步骤之后，片铣刀加工方法为：d21：片铣刀从单端触头杯的一个进刀点进
刀，沿单端触头杯的轴线方向进刀进行切削，直至切削到切削终点后片铣刀沿进刀的反方向退刀；d22：将单端触头杯旋转90度，从另一个进刀点进刀并重复步骤d21的加工流程，完成对单端触头杯的切削加工，得到两端切槽转角均为120度的双端触头杯。
42.步骤s3中，通过车床对双端触头杯的封闭端进行车削，车床沿双端触头杯的径向方向进行车削，得到切槽转角为240度的成品触头杯。
43.以成品触头杯的中心为圆心，在竖直投影方向上每一个进刀点和其对应的切削终点的夹角为120度。
44.切槽转角为240度的成品触头杯的壁厚不超过10mm，切槽的宽度不超过3mm。
45.片铣刀的槽块厚度不超过3mm。
46.本实施例中，一种双边切槽的触头加工方法具体应用如下：
47.1.采用片铣刀加工技术，首先在铣床上通过待加工触头杯中心孔的螺栓螺母夹持(如图1)固定待加工触头杯。
48.2.之后调整触头杯倾斜角度，确定进刀方向，之后固定三爪卡盘，从而可以确定切槽倾斜程度。准备启动铣床，使片铣刀旋转运动，开始切除零件(待加工触头杯)。
49.3.片铣刀从待加工触头杯的b点r/2处(进刀点)进刀，沿触头y轴线(图2虚线)方向，平行向内进刀(如图2箭头所示)进行切削，进刀过程中触头杯保持不动，片铣刀只保留y轴线方向的运动，其余方向的速度为0，进刀量为半径r，该片铣刀沿y轴线达到a点，切削片铣刀达到a点后沿着进刀的反方向退刀，最终ab与圆心形成的夹角即为120度，也叫做待加工触头杯的切槽转角为120度，完成上述方式后，将待加工触头杯旋转90度，再次重复再次该过程。从而加工出待加工触头杯杯口的第一个120度转角的切槽。
50.4.完成第一个120度转角的切槽后，将单端触头杯翻转，重复步骤1的装夹方式，仍然通过其中心孔，采用螺栓螺母固定，从而可以重复步骤三，切削单端触头杯的封闭端，再次切除一个120度转角的切槽，按照图3所示。
51.5.重复步骤4的加工方式，从b点进刀，沿触头轴线(图2虚线)方向向内进刀(如图2箭头所示)进行切削，切削片铣刀达到a点后沿着进刀的反方向退刀，最终ab与圆心形成的夹角即为120度。该切槽与步骤三的切槽相交，但是不贯通(具体请见图5-6)，从而保证切槽中间不悬空，同时保留一定无氧铜可以起到支撑的作用，大大改善了切削的力学性能，不会出现变形和断刀。切削正视图及左视图如图5、6所示。
52.6.加工完成后的如图5-6所示，触头杯两边均切槽，切槽转角均为120度，同时触头杯两端切槽不能贯通，保持中间有无氧铜材料，可以起到支撑的作用，避免悬空，有效改善强度和避免切削过程中的变形问题。
53.7.通过车削加工技术，沿图7中轴线方向，车削触头杯的封闭端部分，使触头杯获得一个新平面，同时满足触头杯转角240
°
的要求。
54.8.触头杯从两边切槽，各切120
°
(见图8)，从而解决触头杯的强度问题，不需要采用立铣刀加工其尺寸大小及结构可以与常规120
°
触头杯保持一致，无需单独增加尺寸。两个切槽根部连接处如图8所示，可以根据调整连接处的尺寸的大小，交叉的角度(见图9)从而在该触头杯下，实现电流的强制分流，实现大转角触头的功能。
55.如图10-图13所示，x坐标表示沿触头直径方向的坐标变化，y坐标表示纵向磁场的强度大小(单位:t)随着x坐标的变化，越靠近触头中心，纵向磁场的强度越大，越靠近触头
边缘纵向磁场强度越小，图10-13说明了双边切槽240度的情况触头中心纵向磁场的强度相对于转角120度的有明显增强。如转角120度磁场的情况；转角240度，δy＝0度，δx＝3mm磁场情况；转角240度，δy＝45度，δx＝1mm磁场的情况；转角240度，δy＝45度，δx＝5mm磁场的情况，具体如下表。
[0056][0057][0058]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。