一种轴类零件并行多向切削加工方法

本发明涉及机械制造领域，特别是涉及轴类零件加工方法。

背景技术：

1、轴类零件广泛存在于机械制造业中，在许多设备和机器中都有各种轴类零件，如芯轴、变速箱传动轴、电动机转子轴、螺栓、拉杆、销钉等。而大部分的轴类加工都需要经过切削加工这一环节，因此切削加工在机械制造业中占据着重要位置。然而，当前的切削加工能源利用率低，根据调查统计，有近70％的电能在加工过程中被浪费掉，大量的电能消耗对大气环境造成了严重影响，同时阻碍了资源的可持续发展，因此提高切削加工过程的能源使用效率十分必要。近年来研究人员针对车床进行了大量研究，发明专利(201780073209.2)“车床以及用于切削工件的方法”提供了一种具有第一主轴和第二主轴的cnc车床，能够实现高效地加工工件或半成品。发明专利(201910747922.1)“切削加工方法及使用该方法的机床”提供了一种能够容易地抑制切削加工时颤振的发生，并且生产效率高的方法。但是，当前的切削加工大多采用单向切削，缺少多刀多向切削，单向切削在刀具退刀的过程中，刀具是空载的，即没有去除金属材料，但是此时车床也在消耗能源，同时也在消耗加工时间，因此这部分的能源也被浪费掉了，降低了能源的使用效率。

2、此外，使用传统的切削方式加工时，刀具长期使用同一切削刃进行加工，切削温度的升高容易造成刀具磨损，进而造成刀具崩刃，降低表面质量，因此应该避免加工过程长期对刀具同一切削刃的使用。

技术实现思路

1、为了克服上述技术的不足，本发明提供了一种能够提高能源使用效率，降低生产成本，减缓刀具磨损，同时可以保证零件加工质量和精度的并行多向切削加工方法。

2、本发明的并行多向切削加工方法，包括以下几个方面：

3、刀具可同时加工工件相同特征或者不同特征，这些特征包括外圆、端面和斜面等，加工不同特征即一把刀具加工端面，另一把刀具加工外圆，操作者也可根据工艺需求实现多个特征加工组合。

4、同向切削按照运动方向可分为正向同向切削与反向同向切削，对向切削即一把刀具正向加工而另一把刀具反向加工，正向定义为刀具运动面向卡盘方向，反向即刀具运动背离卡盘方向。

5、同向切削根据刀具加工表面相同与否分为切削共享表面和切削非共享表面，当加工表面相同时为切削共享表面，当加工表面不相同时为切削非共享表面。

6、当加工多特征零件时，双车刀可以根据工艺需求实现双刀多向切削组合，包括加工同一特征和不同特征，同向切削与对向切削，切削共享表面和切削非共享表面。

7、针对单刀单向切削低效与刀具磨损等问题，提出了新的切削加工方法，即并行多向切削加工方法，该方法的意义在于，机床多增加一座刀塔，提供了新的刀具进行去除材料，以反向切削代替空载回程，增加了刀具反向去除材料行程，刀具可以在正向走刀过程切除材料，在反向回程时也可以切除材料，因此减少了传统单向单刀切削中刀具空载回程的能源和时间浪费，同时避免了对刀具单一切削刃的长期使用。该方法将能够提高切削加工的能源使用效率，缩短加工时长，减缓刀具磨损，同时双刀协同作用有利于提高加工稳定性。

8、针对传统切削加工过程存在的切屑缠绕和“挤屑”问题，引入了反向切削，反向加工过程中能够将累积的切屑有效的切断，避免了切屑长时间的堆积，减少加工过程机床停机。

9、本发明的技术效果在于：本发明提供的并行多向切削加工方法，通过增加切削刀塔，并增加刀具去除材料行程，有效解决了目前单向单刀切削存在的空载能耗、刀具磨损与缠屑等问题，使得生产效率和经济效益得到提高。

技术特征：

1.一种轴类零件并行多向切削加工方法，其特征在于以下几个方面。

2.车床主轴对称安装两座刀塔，刀塔上分别安装支撑刀架，每个支撑刀架可装持多把刀具，刀具在对向安装过程中，两把刀具刀尖中心与主轴中心等高，刀具在z轴安装方向相反，保证工件速度面向刀具前刀面。

3.刀具可同时加工工件相同特征或者不同特征，这些特征包括外圆、端面和斜面等，一把刀具加工端面，另一把刀具加工外圆即属于加工工件不同特征，操作者也可根据工件实际加工需求实现多个特征加工组合。

4.当加工同一特征时，可分为同向切削和对向切削，同向切削按照刀具运动方向可分为正向同向切削与反向同向切削，对向切削即一把刀具正向加工而另一把刀具反向加工，正向定义为刀具运动面向卡盘方向，反向即刀具运动背离卡盘方向。

5.同向切削根据刀具加工表面相同与否分为切削共享表面和切削非共享表面，当加工表面相同时为切削共享表面，加工表面不同时为切削非共享表面。

6.当加工多特征零件时，双车刀可以根据工艺需求实现双刀多向切削组合，包括加工同一特征和不同特征，同向切削与对向切削，切削共享表面和切削非共享表面，进而实现工件的稳定高效加工。

7.根据权利1所述的一种轴类零件并行多向切削加工方法，其特征在于，在实行切削时，双向切削不是必要的，可以根据路径最优原则选择多个方向切削的组合。

技术总结
本发明涉及切削加工领域，提供了一种轴类零件并行多向切削加工方法，包括以下几个方面，参考图1，刀具可同时加工工件相同特征或者加工不同特征，这些特征一般包括外圆、端面和斜面等。并行多向切削可分为多种切削模式，(1)当加工工件同一特征时，可分为同向切削和对向切削，同向切削即两把刀具运动方向相同，对向切削即两把刀具运动方向相反，(2)同向切削按照运动方向可分为正向同向切削与反向同向切削，正向定义为面向卡盘方向，反向即背离卡盘方向，(3)同向切削当切削相同表面时为切削共享表面，切削不同表面时为切削非共享表面。本发明提供的并行多向切削加工方法与传统的单刀单向切削相比，多增加了一座刀塔，并增加刀具反向去除材料行程，能够减少传统单刀单向切削的退刀空载能源消耗与加工时间，提高材料去除效率，同时双刀具的协同加工能够提高稳定性。

技术研发人员：蔡维,张元慧,李丽,何彦,徐韶华,李顺江,贾顺
受保护的技术使用者：西南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14