一种两体加工的真空灭弧室触头加工方法与流程

1.本发明涉及真空灭弧室技术领域，具体涉及一种两体加工的真空灭弧室触头加工方法。


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：提供一种两体加工的真空灭弧室触头加工方法，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：
7.一种两体加工的真空灭弧室触头加工方法，方法包括以下步骤：s1：采用片铣刀加工方法分别对两个触头杯进行切削加工，得到两个斜槽转角为120度的触头杯；s2：采用钎焊加工方法对两个斜槽转角为120度的触头杯进行钎焊加工，得到组合触头杯；s3：对组合触头杯进行车削加工，得到240度斜槽转角触头杯。
8.作为一种优选，步骤s1中，触头杯为圆筒状纵磁触头杯，触头杯具有封闭端和开口端，开口端为触头杯的杯口，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，触头杯在进行切削加工之前，先进行以下预处理步骤，a：通过螺栓穿过触头杯的中心孔，用螺母锁紧触头杯在螺栓上；b：将触头杯的杯口朝向片铣刀设置，调整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；c：三爪卡盘安装在铣床上，螺栓通过三爪卡盘固定，从而使触头杯固定，并确定触头杯的斜槽倾斜角度；d：启动铣床，使片铣刀旋转运动，对触头杯进行切削加工。
10.作为一种优选，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：d1：片铣刀从触头杯的一个进刀点进刀，沿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；d2：将触头杯旋转90度，从另一个进刀点进刀并重复步骤d1的加工流程，完成对触头杯的切削加工，得到斜槽转角为120度的触头杯。
11.作为一种优选，以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。
12.作为一种优选，步骤s2中，钎焊加工方法的步骤为：e：将两个触头杯的杯口正对设置并相互接触，两个触头杯的杯口之间放置一片焊料片完成初步装配；f：将步骤e中初步装配好的两个触头杯放入真空钎焊炉，使焊料片融化，得到组合触头杯。
13.作为一种优选，焊料片为银铜28焊料片。
14.作为一种优选，步骤s3中，通过车床对组合触头杯的封闭端进行车削，车床沿组合触头杯的径向方向进行车削，直至车削到切削终点所在的横截面，得到240度斜槽转角触头杯。
15.作为一种优选，240度斜槽转角触头杯的壁厚不超过10mm，斜槽的宽度不超过3mm。
16.作为一种优选，片铣刀的厚度不超过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杯转角无法增大的难点，通过片铣刀加工、钎焊加工、车削加工、连续的三种方式，实现了立铣刀加工才能达到的240度大转角效果。有效提高了触头杯的纵向磁场磁场强度(由图4可知，电流峰值时刻四槽杯纵向磁场强度随转角α增加，此处转角α为斜槽转角的角度；触头杯斜槽转角越大，电流路径越长，纵向磁场强度越大。)
19.2、本发明的方法解决了触头杯的尺寸问题，通过片铣刀加工、钎焊加工、车削加工，巧妙避开了立铣刀因切削应力所需的长径比大于5:1，触头杯的斜槽槽宽可以和片铣刀2-3mm尺寸相同，触头杯的壁厚可以做到10mm甚至更小，无需像立铣刀加工触头，触头杯的斜槽槽宽要5mm，触头杯壁厚需要做到25mm以上，在满足开断能力的前提下，从而有效实现了触头尺寸减小。
附图说明
20.图1为240度斜槽转角触头杯的立体图。
21.图2为组合触头杯的主视图。
22.图3为触头杯的俯视图。
23.图4为斜槽转角的角度对应纵向磁场强度的曲线图。
24.图5为现有技术中片铣刀加工的触头杯的俯视图。
25.图6为现有技术中立铣刀加工的触头杯的立体图。
26.其中，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
27.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。
28.一种两体加工的真空灭弧室触头加工方法，方法包括以下步骤：s1：采用片铣刀加工方法分别对两个触头杯进行切削加工，得到两个斜槽转角为120度的触头杯；s2：采用钎焊加工方法对两个斜槽转角为120度的触头杯进行钎焊加工，得到组合触头杯；s3：对组合触头杯进行车削加工，得到240度斜槽转角触头杯。
29.步骤s1中，触头杯为圆筒状纵磁触头杯，触头杯具有封闭端和开口端，开口端为触
头杯的杯口，封闭端设有贯穿封闭端的中心孔。
30.步骤s1中，触头杯在进行切削加工之前，先进行以下预处理步骤，a：通过螺栓穿过触头杯的中心孔，用螺母锁紧触头杯在螺栓上；b：将触头杯的杯口朝向片铣刀设置，调整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；c：三爪卡盘安装在铣床上，螺栓通过三爪卡盘固定，从而使触头杯固定，并确定触头杯的斜槽倾斜角度；d：启动铣床，使片铣刀旋转运动，对触头杯进行切削加工。
31.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：d1：片铣刀从触头杯的一个进刀点b点r/2处进刀，沿图3中触头杯的y轴线方向进刀进行切削，片铣刀相对于触头杯倾斜，进刀切削量为r，直至切削到切削终点a后，斜槽转角的角度刚好为120度，片铣刀沿进刀的反方向退刀；d2：将触头杯旋转90度，此处旋转90度是相对于上述步骤c中触头杯的固定位置再旋转90度，从另一个进刀点进刀并重复步骤d1的加工流程重复步骤d1的加工流程，完成对触头杯的切削加工，得到斜槽转角为120度的触头杯。
32.以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。
33.步骤s2中，钎焊加工方法的步骤为：e：将两个斜槽转角为120度的触头杯的杯口正对设置并相互接触(保持斜槽在杯口对齐无错位，即两个触头杯的斜槽相互连通)，两个斜槽转角为120度的触头杯的杯口之间放置一片焊料片完成初步装配；f：将步骤e中初步装配好的两个触头杯放入真空钎焊炉，使焊料片融化，得到组合触头杯。
34.焊料片为银铜28焊料片。
35.钎焊加工方法的原理：因为真空炉钎焊对于低于焊料熔化温度的杂质敏感，需要对零件进行表面处理，其抛光技术是建立在等离子化学及电化学的基础之上，并且该工艺是一项集抛光、去油污、去氧化皮等领先的等离子加工方法，可以有效地降低金属零件的表面粗糙度，提高零件表面光亮度，使零件的耐腐蚀性能得到提高。宏观上来讲：抛光开始阶段，随着抛光液与工件表面的接触，抛光液首先被电解，阳极反应为：
36.4oh
‑→
2h2o+o2+4e-；
37.生成的氧气附着在工件表面，隔绝工件与抛光液，在气层两端形成高电压，在等离子体的存在条件下，形成电子束，撞击阳极工件凸凹部分，使零件表面达到镜面效果，表面处理完成后，将两个斜槽转角为120度的触头杯进行装配，两个触头杯所接触的位置需要放置一片银铜28焊料片，该焊料在高温下会熔化，与铜钎焊后形成牢固的金相组织，从而完成真空焊接。完成装配之后，将上述零件送入真空钎焊炉，真空炉可以将零件加热升温达到银铜28焊料片熔化，使得上下两个触头杯端面钎焊在一起，从而形成一个组合触头杯。
38.步骤s3中，通过车床对组合触头杯的封闭端进行车削，车床沿组合触头杯的径向方向进行车削，直至车削到切削终点所在的横截面，得到240度斜槽转角触头杯。
39.240度斜槽转角触头杯的壁厚不超过10mm，斜槽的宽度不超过3mm。
40.片铣刀的厚度不超过3mm。
41.本实施例中，如图1-图4所示，方法的具体流程如下：
42.1.如图3片铣刀从单个触头杯b点r/2处(进刀点)进刀，沿触头y轴线(图3虚线)方向，平行向内进刀(如图3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(切削终点)后沿着进刀的反方向退刀，最终ab两点与圆心形成的夹角即为120度，也叫做该触头杯的斜槽转角为120度，完成上述方式后，将触头杯旋转90度，再次重复该过程。从而加工出一个斜槽转角为120度的触头杯。
43.2.完成第一个触头杯加工之后，用相同的胚料重复1的加工工艺，最终实现加工两个完全一致的极限斜槽转角为120度的触头杯的片铣刀加工。
44.3.片铣刀加工完成后，将上述两个零件如图2所示进行装配，两个触头杯所接触的位置需要放置一片银铜28焊料片，该焊料在高温下会熔化，与铜钎焊后形成牢固的金相组织，从而完成真空焊接。完成装配之后，将上述零件送入真空钎焊炉，真空炉可以将该零件加热升温达到银铜28焊料片熔化，使得上下两个触头杯端面钎焊在一起，从而形成一个整体的触头杯。银铜28焊料片指的是28号银铜焊料片。
45.4.完成钎焊后，通过车削加工技术，沿图2中轴线方向，车削上半部分，使触头杯获得一个新平面，同时满足触头杯转角240
°
的要求。车削后整体240度大转角触头杯情况(见图1)。
46.由图4可知，电流峰值时刻四槽杯纵向磁场强度随转角α增加，此处转角α为斜槽转角的角度；触头杯斜槽转角越大，电流路径越长，纵向磁场强度越大。
47.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。