[发明专利]一种加工小角度斜圆柱类薄壁零件的方法及辅助工装

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体的讲涉及一种加工小角度斜圆柱类薄壁零件的方法及辅助工装。

背景技术

在航天、航空、石油钻探等行业的机械零件中存在为数不少的小角度斜圆柱类薄壁零件，如图1所示。这类零件的特点是：内壁为半径为R的弧形圆面，外圆用铣削加工且一端带斜度X°，带斜度一端的台阶相应地也带斜度X°。根据所处的工作条件不一样，这类零件的材料具有多样性，从高温合金到非金属都有。目前，对这类零件的加工一般采用铣削或电火花加工，但电火花加工仅限于金属。

由于该类零件一端面带有斜度，其台阶和斜面的相交形成椭圆线，用铣削加工时，要做好清角，还得避免加工应力过大，就必须选小直径的铣刀，而且刀具还要走三维路径。这样一来小刀具的金属去除率就降低了，加工时间长，车床的利用效率低，同时还增加了刀具的费用。

仅限于金属的电火花加工是通过放电来熔化金属，加工效率更低，生产成本更高，通常还有放电产生的重熔层和热裂纹现象发生，影响了加工质量。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种操作简便、生产效率高的加工小角度斜圆柱类薄壁零件的方法及工装，特别适用于斜度比较小的斜圆柱类薄壁零件。

本发明采用的技术方案是这样的：

一种加工小角度斜圆柱类薄壁零件的方法，包括以下步骤：

第一步，将待加工的小角度斜圆柱类薄壁零件分成直圆筒段、斜度为X°的斜圆筒段和台阶三部分；

第二步，加工直圆筒段外表面、端面以及整个小角度斜圆柱类薄壁零件的内孔；

第三步，加工台阶端面；

第四步，将内孔定位芯轴插入小角度斜圆柱类薄壁零件的内孔中并将二者固定；

第五步，将内孔定位芯轴倾斜X°插入车床上的夹具体中并固定，使小角度斜圆柱类薄壁零件的台阶端面紧贴夹具体端面且两端面的中心重合；

第六步，开动机床，转动夹具体，用车刀车削小角度斜圆柱类薄壁零件的斜圆筒段表面。

上述方案的改进点主要有以下三点：

1、将待加工的小角度斜圆柱类薄壁零件外表面分成直圆筒段和斜圆筒段两部分，然后分开进行加工。

现有技术对这种形状的零件都是进行整体加工，加工过程非常复杂。以铣刀铣削为例，在加工过程中，零件不动，铣刀平行着斜面一圈一圈地进行加工，在这样的运动过程中刀具做四种运动，即绕着自身轴心转动、绕着待加工零件的中心进行圆周运动、在待加工零件轴向反复运动、在待加工零件的径向上运动。由于刀具的运动如此复杂，耗时也就非常长，加工效率非常低。而本发明中，经过这种划分之后，在对直圆筒段和斜圆筒段分开加工时，待加工小角度斜圆柱类薄壁零件均可高速旋转，加工时间大大缩短，加工效率得到很大提高。由于这样的加工方式在现有技术里面是没有出现过的，也不属于本技术领域的常规手段，因此是非显而易见的，具有突出的实质性特点。

2、将小角度斜圆柱类薄壁零件倾斜着安装在夹具体上，改变了零件的加工旋转中心，将椭圆形斜面变成可用车床加工的回转体，在加工斜圆筒段时零件可以进行高速旋转。

3、采用车刀进行车削加工。车削可以节省大量的加工时间，减少刀具磨损和刀具成本。

在本发明中，用车削的方式相比用铣削的方式具有非常明显的效果，可以大大减少加工的时间。下面举例来详细说明用车削而不用铣削的好处。

例：

假设有一小角度斜圆柱类薄壁零件，材质为高温合金，硬度为HRC30-40，外圆80mm，壁厚最厚处为3mm，台阶为2mm，斜圆柱端最长处为4mm，斜度为3°。只考虑加工斜圆筒段的时间，因为其他部分的加工都和现有加工手段一样，没有改进。

如果采用数控铣床加工，选用直径2mm的铣刀，查询加工手册可选取材料的机加线速度Vc=30mm/分钟，然后计算出铣刀的转速n=30*1000/3.14/2=4777转/分钟。假设零件的加工余量在半径方向为2mm，每刀加工0.5mm，铣刀则需要围绕80mm的直径走4圈。因刀具较小，零件又是薄壁件，加工时只能小进给，查询手册取进给率F=100mm/分钟，然后计算得到加工斜圆筒段的时间为T=4*80*3.14/100=10分钟。