一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法技術

一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法，確定工藝方案：因為工件屬于薄壁件，在開始制定工藝路線時就必須考慮控制變形，控制精車時機加應力對工件變形的影響；確定防變形夾具結構：研究確定工件裝夾方式，改進夾具裝夾方案，精車內外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防變形的專用夾具，解決工件加工時引起的變形問題；大端面為整個工件的軸向基準，精度要求高；小端面對大端面有較高的技術條件要求。本發(fā)明專利技術的優(yōu)點：解決了高溫合金薄壁筒軸變形的技術難題。最終加工出合格工件，突破了高溫合金薄壁筒軸變形的技術瓶頸，保證了工件設計要求，可在同類工件中推廣使用，為類似工件加工提供了寶貴的經驗。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及機械加工
，特別涉及了一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法。
技術介紹
在機械加工技術中，特別是在高精度高溫合金薄壁筒軸工件的加工制造中，變形問題一直是一大技術難點，嚴重影響工件的合格率。此類工件在以前從未加工過，是首次接觸，沒有類似可借鑒的加工工藝。高溫合金筒軸工件是重要件，尺寸精度較高，技術條件要求多且極為嚴格，整個型面壁厚僅1.8-2mm，工件材料為高溫合金，屬難加工材料，按照以往的加工方式加工，筒軸工件總存在很大的變形，甚至已經嚴重影響到工件的合格交付，控制筒軸工件變形已經成為一個亟待解決的技術瓶頸，急需研發(fā)一種高精度高溫合金薄壁筒軸變形的控制方法。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的是為了控制高精度高溫合金薄壁筒軸變形，特提供了一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法。本專利技術提供了一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法是：1)確定工藝方案：因為工件屬于薄壁件，在開始制定工藝路線時就必須考慮控制變形；工件材料為高溫合金，加工時候切削力大，容易累積較大的機加應力，為了最大限度減小機加應力對工件變形的影響，工藝路線安排了兩次消除應力熱處理：經過車超聲波面、粗車后，工件每邊剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累積機加應力大，此時進行第一次消除應力熱處理，消除前幾道工序累積的應力；當半精車后，各邊余量嚴格控制在1mm，再進行一次消除應力熱處理，釋放工件中所累積的機加應力，控制精車時機加應力對工件變形的影響；因為工件壁厚1.8-2mm，為保證該尺寸的加工精度，將內外型面在同一工序中加工，減少重復裝夾對各尺寸精度的影響；同時由于是一次加工完成內外型面，相關的技術條件也得到了保證；2)確定防變形夾具結構：研究確定工件裝夾方式，改進夾具裝夾方案，精車內外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防變形的專用夾具，解決工件加工時引起的變形問題；精車內外型面時一般夾具采用內外倒壓板或壓蓋進行，由于此工件壁厚太薄，剛性差，加工時易產生振紋，工件也易變形，很多精度要求較高尺寸及技術條件無法保證；設計了一套專用車加工型面夾具，帶有可拆卸的外圓支撐，一組可拆卸的內支撐，錐面支撐，以減少零件裝夾變形；專用夾具有定位部分、夾緊裝置、壓緊裝置，還有支撐裝置；夾具有4組壓板，4個獨立的可拆卸的外圓支撐，一組可拆卸的內支撐，錐面支撐，端面壓蓋等，主要采用壓板壓緊，再配合內外圓輔助支撐，以保證裝夾質量，減少工件振動，控制工件變形；采用該套夾具加工工件，工件做到充分支撐，變形得到了有效控制；大端面為整個工件的軸向基準，精度要求高；在加工大端面時，刀具鉆削力使工件大端易變形，無法滿足大端面高精度要求，夾具，減少工件變形；夾具以大端內端面為支撐，小端內圓為止口，壓緊大端端面；支撐座內側小孔用于鉆鏜大端面孔工序，防止鉆孔時，鉆傷夾具，外側有一處缺口，用于銑大端外圓缺口工序，壓蓋上有對應的缺口，用于銑大端面槽工序；夾具滿足三個工序使用要求；小端面對大端面有較高的技術條件要求；加工小端面時，由于加工余量大，且既有鉆鏜加工，又有銑加工，小端面易變形，很難保證與大端面的相對要求；因此需要對小端進行充分支撐，以較少振刀，控制工件變形；該夾具上端支撐面為兩個可拆卸的半環(huán)型結構，將工件放入夾具內后，再調整支撐面支撐工件小端下端面，并用螺釘將支撐面固定在夾具上；在鉆鏜小端端面孔和小端內端端面孔時，用特制壓板壓緊小端端面；在加工小端端面槽、小端外圓花邊、小端內端面內側花邊時，用螺釘通過小端端面孔將工件壓緊在夾具上，拆掉特制的壓板，開始加工；夾具滿足五個工序使用要求；3)優(yōu)化切削刀具、加工參數(shù)；刀具半徑過小，切削深度對應也很小，切削效率不高，并且因為材料很硬的原因非常廢刀片，刀具半徑過大，切削接觸面大，切削力也很大，容易引起薄壁件的變形；根據(jù)工件狀態(tài)，結合實際情況，最終適合的刀具；轉速高，進給量大，雖然可以提高切削效率，但是在單位時間內切除的材料多，工件熱傳導不充分，累積的機加應力也大，很容易導致薄壁件變形；切削深度受刀具半徑制約，并且切削深度將直接影響工件受到的切削力，因為選用的刀具半徑僅為0.4mm，且為了減少切削力對薄壁件的影響，切削深度也不宜過大；在滿足加工精度的前提下，選擇合適的切削參數(shù)；4)進行試驗件試驗，摸索加工規(guī)律：通過加工試驗解決了精車內外型面、加工大小端后對工件產生變形的影響；采用新結構夾具解決了加工振顫的問題；通過加工試驗選擇刀具的可行性，切削參數(shù)的合理性；在加工大端和小端時，因工件壁薄剛性差，按照正常銑加工工件端面有變形，為了進一步控制切削力對工件變形的影響，因此采用多次擴孔加工和分層加工；經檢測尺寸和技術條件均符合圖紙要求；5)試驗件試驗合格后，再正式加工后續(xù)工件，采用與試驗件同樣的工藝路線、裝夾方式，加工刀具，切削參數(shù)；正式工件加工后，經用三坐標檢測檢查合格，突破了高溫合金薄壁筒軸工件變形的技術瓶頸。本專利技術的優(yōu)點：本專利技術所述的高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法，解決了高溫合金薄壁筒軸變形的技術難題。薄壁筒軸工件，壁薄，工件各尺寸精度要求高，技術條件要求嚴，很多技術條件都在0.015～0.025mm之間。中段壁厚為2mm，大端錐面壁厚僅1.8mm，大端均布有XX個ΦXX小孔，小端均布有XX個ΦXX小孔，大小端孔位置度均為0.04mm，小端內端面均布有XX個ΦX小孔，小端外圓和小端內端面內圓對應分布有XX處花邊，小端端面有XX處槽。還有動平衡等技術要求，精度要求高，加工很難保證。而且該工件屬于薄壁件，整個型面厚度僅1.8-2mm，結構剛性差；工件材料為高溫合金,該材料硬度高，可切削性差，無直接可借鑒經驗，這些都為保證該工件加工質量帶來困難。在實際加工中，制定了合理的加工路線，設計了一套車床夾具，兩套同時用于鏜床和銑床的夾具以減少工件變形，選擇合適的刀具，并優(yōu)化切削參數(shù)，采用低轉速小進給加工，最終加工出合格工件，突破了高溫合金薄壁筒軸變形的技術瓶頸，保證了工件設計要求，可在同類工件中推廣使用，為類似工件加工提供了寶貴的經驗，對制造技術水平的提升，具有深遠的意義和一定的經濟效益。附圖說明下面結合附圖及實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明：圖1為修復小端基準加工示意圖；圖2為精車內外型面加工部分示意圖；圖3為加工大端面夾具示意圖；圖4為加工小端面夾具示意圖；圖5為加工大端面示意圖；圖6為加工小端面示意圖。具體實施方式實施例1本實施例提供了一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法是：1)確定工藝方案：因為工件屬于薄壁件，在開始制定工藝路線時就必須考慮控制變形；工件材料為高溫合金，加工時候切削力大，容易累積較大的機加應力，為了最大限度減小機加應力對工件變形的影響，工藝路線安排了兩次消除應力熱處理：經過車超聲波面、粗車后，工件每邊剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累積機加應力大，此時進行第一次消除應力熱處理，消除前幾道工序累積的應力；當半精車后，各邊余量嚴格控制在1mm，再進行一次消除應力熱處理，釋放工件中所累積的機加應力，控制精車時機加應力對工件變形的影響；因為工件壁厚1.8-2mm，為保證該尺寸的加工精度，將內外型面在同一工序中加工，減本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法是：1)確定工藝方案：因為工件屬于薄壁件，在開始制定工藝路線時就必須考慮控制變形；工件材料為高溫合金，加工時候切削力大，容易累積較大的機加應力，為了最大限度減小機加應力對工件變形的影響，工藝路線安排了兩次消除應力熱處理：經過車超聲波面、粗車后，工件每邊剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累積機加應力大，此時進行第一次消除應力熱處理，消除前幾道工序累積的應力；當半精車后，各邊余量嚴格控制在1mm，再進行一次消除應力熱處理，釋放工件中所累積的機加應力，控制精車時機加應力對工件變形的影響；因為工件壁厚1.8?2mm，為保證該尺寸的加工精度，將內外型面在同一工序中加工，減少重復裝夾對各尺寸精度的影響；同時由于是一次加工完成內外型面，相關的技術條件也得到了保證；2)確定防變形夾具結構：研究確定工件裝夾方式，改進夾具裝夾方案，精車內外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防變形的專用夾具，解決工件加工時引起的變形問題；精車內外型面時一般夾具采用內外倒壓板或壓蓋進行，由于此工件壁厚太薄，剛性差，加工時易產生振紋，工件也易變形，很多精度要求較高尺寸及技術條件無法保證；設計了一套專用車加工型面夾具，帶有可拆卸的外圓支撐，一組可拆卸的內支撐，錐面支撐，以減少零件裝夾變形；專用夾具有定位部分、夾緊裝置、壓緊裝置，還有支撐裝置；夾具有4組壓板，4個獨立的可拆卸的外圓支撐，一組可拆卸的內支撐，錐面支撐，端面壓蓋等，主要采用壓板壓緊，再配合內外圓輔助支撐，以保證裝夾質量，減少工件振動，控制工件變形；采用該套夾具加工工件，工件做到充分支撐，變形得到了有效控制；大端面為整個工件的軸向基準，精度要求高；在加工大端面時，刀具鉆削力使工件大端易變形，無法滿足大端面高精度要求，夾具，減少工件變形；夾具以大端內端面為支撐，小端內圓為止口，壓緊大端端面；支撐座內側小孔用于鉆鏜大端面孔工序，防止鉆孔時，鉆傷夾具，外側有一處缺口，用于銑大端外圓缺口工序，壓蓋上有對應的缺口，用于銑大端面槽工序；夾具滿足三個工序使用要求；小端面對大端面有較高的技術條件要求；加工小端面時，由于加工余量大，且既有鉆鏜加工，又有銑加工，小端面易變形，很難保證與大端面的相對要求；因此需要對小端進行充分支撐，以較少振刀，控制工件變形；該夾具上端支撐面為兩個可拆卸的半環(huán)型結構，將工件放入夾具內后，再調整支撐面支撐工件小端下端面，并用螺釘將支撐面固定在夾具上；在鉆鏜小端端面孔和小端內端端面孔時，用特制壓板壓緊小端端面；在加工小端端面槽、小端外圓花邊、小端內端面內側花邊時，用螺釘通過小端端面孔將工件壓緊在夾具上，拆掉特制的壓板，開始加工；夾具滿足五個工序使用要求；3)優(yōu)化切削刀具、加工參數(shù)；刀具半徑過小，切削深度對應也很小，切削效率不高，并且因為材料很硬的原因非常廢刀片，刀具半徑過大，切削接觸面大，切削力也很大，容易引起薄壁件的變形；根據(jù)工件狀態(tài)，結合實際情況，最終適合的刀具；轉速高，進給量大，雖然可以提高切削效率，但是在單位時間內切除的材料多，工件熱傳導不充分，累積的機加應力也大，很容易導致薄壁件變形；切削深度受刀具半徑制約，并且切削深度將直接影響工件受到的切削力，因為選用的刀具半徑僅為0.4mm，且為了減少切削力對薄壁件的影響，切削深度也不宜過大；在滿足加工精度的前提下，選擇合適的切削參數(shù)；4)進行試驗件試驗，摸索加工規(guī)律：通過加工試驗解決了精車內外型面、加工大小端后對工件產生變形的影響；采用新結構夾具解決了加工振顫的問題；通過加工試驗選擇刀具的可行性，切削參數(shù)的合理性；在加工大端和小端時，因工件壁薄剛性差，按照正常銑加工工件端面有變形，為了進一步控制切削力對工件變形的影響，因此采用多次擴孔加工和分層加工；經檢測尺寸和技術條件均符合圖紙要求；5)試驗件試驗合格后，再正式加工后續(xù)工件，采用與試驗件同樣的工藝路線、裝夾方式，加工刀具，切削參數(shù)。...

【技術特征摘要】
1.一種高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒軸控制變形的加工方法是：1)確定工藝方案：因為工件屬于薄壁件，在開始制定工藝路線時就必須考慮控制變形；工件材料為高溫合金，加工時候切削力大，容易累積較大的機加應力，為了最大限度減小機加應力對工件變形的影響，工藝路線安排了兩次消除應力熱處理：經過車超聲波面、粗車后，工件每邊剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累積機加應力大，此時進行第一次消除應力熱處理，消除前幾道工序累積的應力；當半精車后，各邊余量嚴格控制在1mm，再進行一次消除應力熱處理，釋放工件中所累積的機加應力，控制精車時機加應力對工件變形的影響；因為工件壁厚1.8-2mm，為保證該尺寸的加工精度，將內外型面在同一工序中加工，減少重復裝夾對各尺寸精度的影響；同時由于是一次加工完成內外型面，相關的技術條件也得到了保證；2)確定防變形夾具結構：研究確定工件裝夾方式，改進夾具裝夾方案，精車內外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防變形的專用夾具，解決工件加工時引起的變形問題；精車內外型面時一般夾具采用內外倒壓板或壓蓋進行，由于此工件壁厚太薄，剛性差，加工時易產生振紋，工件也易變形，很多精度要求較高尺寸及技術條件無法保證；設計了一套專用車加工型面夾具，帶有可拆卸的外圓支撐，一組可拆卸的內支撐，錐面支撐，以減少零件裝夾變形；專用夾具有定位部分、夾緊裝置、壓緊裝置，還有支撐裝置；夾具有4組壓板，4個獨立的可拆卸的外圓支撐，一組可拆卸的內支撐，錐面支撐，端面壓蓋等，主要采用壓板壓緊，再配合內外圓輔助支撐，以保證裝夾質量，減少工件振動，控制工件變形；采用該套夾具加工工件，工件做到充分支撐，變形得到了有效控制；大端面為整個工件的軸向基準，精度要求高；在加工大端面時，刀具鉆削力使工件大端易變形，無法滿足大端面高精度要求，夾具，減少工件變形；夾具以大端內端面為支撐，小端內圓為止口，壓緊大端端面；支撐座內側小孔用于鉆鏜大端...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：鄭琪然，姜雪梅，文國軍，鄧昶，
申請(專利權)人：沈陽黎明航空發(fā)動機集團有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21