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CN111745168B - 一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法及装置 - Google Patents

一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法，包括如下步骤：步骤A，提供一个心棒，所述心棒设置有螺旋凹槽，在所述螺旋凹槽内填充橡胶条，步骤B，将步骤A获得的所述心棒塞入所述薄壁空心细长轴零件，步骤C，将步骤B获得的所述薄壁空心细长轴零件安装在车床上，完成对所述薄壁空心细长轴零件的外圆面的车削加工。本发明所提供的薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法，可以一次性完成对零件外圆面的车削加工，从而大大提升了生产效率。本发明还提供了用于上述方法的装置。

Description

一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法及 装置
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种在对薄壁空心细长轴零件的外圆面进行车削加工时，控制变形的方法和装置。
背景技术
图1为一种用于航空发动机的薄壁空心细长轴零件的剖视结构原理示意图，参见图1所示，该薄壁空心细长轴零件100的长度L1大于800mm，轴身外圆直径D1为26mm，长径比超过30，轴身的壁厚不大于1.5mm，外圆的跳动要求不大于0.05。
对于图1所示的薄壁空心细长轴零件100，现有的生产过程中，轴身的外圆采用车削加工成形，由于所述薄壁空心细长轴零件100壁厚薄、刚性差，加工过程中，受力时极易产生弯曲变形，因此，为了保障外圆的跳动要求，现有的生产加工过程中，通常需要在轴身部位设置支撑装置，从而保障刚性，这样也就会造成加工需要分段进行，从而影响生产效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法及装置，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法，所述薄壁空心细长轴零件的长度大于800mm，轴身外圆直径为26mm，长径比超过30，轴身的壁厚不大于1.5mm，所述方法包括如下步骤：
步骤A，提供一个心棒，所述心棒的长度小于所述薄壁空心细长轴零件的长度，长度的差值为60-70mm，所述心棒的直径比所述薄壁空心细长轴零件的内孔直径小1.5-2mm，所述心棒设置有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽的长度不小于所述心棒的长度的7/8，在所述螺旋凹槽内填充橡胶条，将所述橡胶条与所述螺旋凹槽连接固定，确保装配后所述橡胶条高出所述螺旋凹槽边缘的部分不小于1.5mm，
步骤B，将步骤A获得的所述心棒塞入所述薄壁空心细长轴零件，然后在所述心棒外露的端面连接手柄，顺着所述螺旋凹槽的螺旋方向将所述心棒旋入所述薄壁空心细长轴零件，使得所述心棒的两个端面与对应的所述薄壁空心细长轴零件的端面的距离不小于30mm，之后取下所述连接手柄，
步骤C，将步骤B获得的所述薄壁空心细长轴零件安装在车床上，完成对所述薄壁空心细长轴零件的外圆面的车削加工。
优选地，在步骤A中，所述螺旋凹槽设置有与所述橡胶条半径相同的弧面，所述螺旋凹槽的弧面设置为不超过所述橡胶条的半圆面。
优选地，在步骤A中，所述螺旋凹槽的弧面的弧长设置为所述橡胶条的半圆面的弧长的6/7至13/14。
优选地，在步骤A中，所述橡胶条半径设置为1.5mm。
优选地，在步骤A中，所述橡胶条通过粘结剂与所述螺旋凹槽粘接。
优选地，在步骤A中，所述橡胶条在两端设置封闭圆环，同时，所述心棒在两端设置有与所述螺旋凹槽连接的环槽，所述封闭圆环之间的所述橡胶条的长度可以略小于所述螺旋凹槽在螺旋方向的螺旋轴线上的长度，在所述橡胶条装配入所述螺旋凹槽后，可以将所述封闭圆环套接在所述环槽内。
优选地，在步骤A中，所述螺旋凹槽的倾斜角α设置为30°。
优选地，在步骤B中，所述心棒的两端可设置有连接孔，所述手柄设置有与所述连接孔对应的连接部。
优选地，在步骤B中，所述连接孔和所述连接部的截面均设置为矩形。
本发明还提供了用于上述方法的装置，其包括心棒，所述心棒设置有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽内设置有橡胶条，所述心棒的端面可拆卸连接有手柄。
本发明所提供的薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法，通过在零件内孔中插入心棒，对零件形成支撑，从而增强工件的整体刚性，控制减小了车削变形，也就可以一次性完成对零件外圆面的车削加工，从而大大提升了生产效率。本发明还提供了用于上述方法的装置。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1为一种用于航空发动机的薄壁空心细长轴零件的剖视结构原理示意图；
图2为根据本发明的一个具体实施例的一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法所使用的装置的使用状态的结构原理示意图；
图3为图2的心棒的结构原理示意图；
图4为图2的胶条的立体结构原理示意图；
图5为图2的手柄的立体结构原理示意图；
图6为图3的心棒的螺旋凹槽在螺旋方向的轴线的截面方向上的局部剖面结构原理示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
图1为一种用于航空发动机的薄壁空心细长轴零件的剖视结构原理示意图；图2为根据本发明的一个具体实施例的一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法所使用的装置的使用状态的结构原理示意图；图3为图2的心棒的结构原理示意图；图4为图2的胶条的立体结构原理示意图；图5为图2的手柄的立体结构原理示意图。参见图1-5所示，本发明提供了一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法，所述薄壁空心细长轴零件100的长度L1大于800mm，轴身外圆直径D1为26mm，长径比超过30，轴身的壁厚不大于1.5mm，所述方法包括如下步骤：
步骤A，提供一个心棒2，所述心棒2的长度L2小于所述薄壁空心细长轴零件100的长度L1，长度的差值为60-70mm，所述心棒2的直径D2比所述薄壁空心细长轴零件100的内孔直径小1.5-2mm，所述心棒2设置有螺旋凹槽21，所述螺旋凹槽21的长度L3不小于所述心棒2的长度L2的7/8，在所述螺旋凹槽21内填充橡胶条3，将所述橡胶条3与所述螺旋凹槽21连接固定，确保装配后所述橡胶条3高出所述螺旋凹槽21边缘的部分不小于1.5mm，
步骤B，将步骤A获得的所述心棒2塞入所述薄壁空心细长轴零件100，然后在所述心棒2外露的端面连接手柄4，顺着所述螺旋凹槽21的螺旋方向将所述心棒2旋入所述薄壁空心细长轴零件100，使得所述心棒2的两个端面与对应的所述薄壁空心细长轴零件100的端面的距离不小于30mm，之后取下所述连接手柄4，
步骤C，将步骤B获得的所述薄壁空心细长轴零件100安装在车床上，完成对所述薄壁空心细长轴零件100的外圆面的车削加工。
本发明通过在所述薄壁空心细长轴零件100插入贯通的所述心棒2来提升所述薄壁空心细长轴零件100的刚性，具体来说，所述心棒2的直径D2比所述薄壁空心细长轴零件100的内孔直径小1.5-2mm，也就是说，所述心棒2在能够具备足够的刚性和强度的情况下，可以不对所述薄壁空心细长轴零件100造成刚性干涉，而且1.5-2mm的间隙可以减少所需的用于填充的所述橡胶条3的物料需求，且能确保所述橡胶条3在被挤压变形后局部足够的支撑强度和刚度。
所述心棒2的材料可以使用超硬铝合金7075-T6，热处理状态为固溶时效，经微弧氧化后表面硬度可以达到HRC60，采用该材料可以大幅减小所述心棒2的重量，且保障有很高的刚性；
图6为图3的心棒的螺旋凹槽在螺旋方向的轴线的截面方向上的局部剖面结构原理示意图，在图6中，还显示了对应的橡胶条3的剖面结构示意图，参见图6所示，所述螺旋凹槽21可以设置有与所述橡胶条3半径R相同的弧面，所述螺旋凹槽21的弧面过小则不能保证所述橡胶条3与所述螺旋凹槽21的贴合力，过大又不利于所述橡胶条3的装配，因此，所述螺旋凹槽21的弧面可设置为不超过所述橡胶条3的半圆面，且所述螺旋凹槽21的弧面的弧长可以设置为所述橡胶条3的半圆面的弧长的6/7至13/14。
在与所述心棒2的两个端面最近的1个或2个所述螺旋凹槽21的深度可以比其他的所述螺旋凹槽21深0.2mm，这样可利于装配过程中，连接了所述橡胶条3后的所述心棒2的头部可轻松进入。
所述橡胶条3半径R可以设置为1.5mm，这样即可确保所述橡胶条3与所述螺旋凹槽21紧密贴合后，装配后所述橡胶条3高出所述螺旋凹槽21边缘的部分不小于1.5mm，从而可确保所述心棒2装入所述薄壁空心细长轴零件100后，能够利用所述橡胶条3的弹性变形对所述薄壁空心细长轴零件100形成有效支撑。
所述橡胶条3可以通过粘结剂与所述螺旋凹槽21粘接。
如图3和图4所示，所述橡胶条3也可以是在两端设置封闭圆环31，同时，所述心棒2在两端设置有与所述螺旋凹槽21连接的环槽22，所述封闭圆环31之间的所述橡胶条3的长度可以略小于所述螺旋凹槽21在螺旋方向的螺旋轴线上的长度，这样，在所述橡胶条3装配入所述螺旋凹槽21后，就可以将所述封闭圆环31套接在所述环槽22内，利用拉伸变形保障所述橡胶条3与所述螺旋凹槽21的稳固连接。
所述螺旋凹槽21如果设置得太密，则过多的所述橡胶条3会增加插入所述心棒2的难度，如果设置得太稀疏，则不能很好的保障所述心棒2对所述薄壁空心细长轴零件100的支撑效果。发明人通过实践发现，当所述螺旋凹槽21的倾斜角α设置为30°时，可获得较好的实施效果。
参见图2、图3和图5所示，为了便于将所述心棒2塞入所述薄壁空心细长轴零件100，在所述心棒2的两端可设置有连接孔23，所述手柄4设置有与所述连接孔23对应的连接部41，所述连接孔23和所述连接部41的截面均可设置为矩形，这样可便于通过插拔的方式进行连接，利用所述手柄4，可顺着所述螺旋凹槽21的螺旋方向将所述心棒2旋入所述薄壁空心细长轴零件100，并使得所述心棒2的两个端面与对应的所述薄壁空心细长轴零件100的端面的距离不小于30mm，之后取下所述连接手柄4，即可完成装配。
当然所述连接孔23也可设置为螺纹孔，所述连接部41也可设置为螺杆，这样可使得所述连接部41和所述连接孔23之间的连接更加稳固。
装配完成后，即可将所述薄壁空心细长轴零件100安装在车床上，完成对所述薄壁空心细长轴零件100的外圆面的车削加工。
由于所述心棒2的两个端面与对应的所述薄壁空心细长轴零件100的端面的距离不小于30mm，因此在将所述薄壁空心细长轴零件100安装在车床上时，所述心棒2不会对车床上的顶尖造成干涉。
本发明还提供了用于上述方法的装置，其包括心棒2，所述心棒2设置有螺旋凹槽21，所述螺旋凹槽21内设置有橡胶条3，所述心棒2的端面可拆卸连接有手柄4。
本发明所提供的薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法，通过在零件内孔中插入心棒，对零件形成支撑，从而增强工件的整体刚性，控制减小了车削变形，也就可以一次性完成对零件外圆面的车削加工，从而大大提升了生产效率。本发明还提供了用于上述方法的装置。
本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法，所述薄壁空心细长轴零件的长度大于800mm，轴身外圆直径为26mm，长径比超过30，轴身的壁厚不大于1.5mm，所述方法包括如下步骤：
步骤A，提供一个心棒，所述心棒的长度小于所述薄壁空心细长轴零件的长度，长度的差值为60-70mm，所述心棒的直径比所述薄壁空心细长轴零件的内孔直径小1.5-2mm，所述心棒设置有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽的长度不小于所述心棒的长度的7/8，在所述螺旋凹槽内填充橡胶条，将所述橡胶条与所述螺旋凹槽连接固定，确保装配后所述橡胶条高出所述螺旋凹槽边缘的部分不小于1.5mm，
步骤B，将步骤A获得的所述心棒塞入所述薄壁空心细长轴零件，然后在所述心棒外露的端面连接手柄，顺着所述螺旋凹槽的螺旋方向将所述心棒旋入所述薄壁空心细长轴零件，使得所述心棒的两个端面与对应的所述薄壁空心细长轴零件的端面的距离不小于30mm，之后取下所述连接手柄，
步骤C，将步骤B获得的所述薄壁空心细长轴零件安装在车床上，完成对所述薄壁空心细长轴零件的外圆面的车削加工。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述螺旋凹槽设置有与所述橡胶条半径相同的弧面，所述螺旋凹槽的弧面设置为不超过所述橡胶条的半圆面。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述螺旋凹槽的弧面的弧长设置为所述橡胶条的半圆面的弧长的6/7至13/14。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述橡胶条半径设置为1.5mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述橡胶条通过粘结剂与所述螺旋凹槽粘接。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述橡胶条在两端设置封闭圆环，同时，所述心棒在两端设置有与所述螺旋凹槽连接的环槽，在所述橡胶条装配入所述螺旋凹槽后，将所述封闭圆环套接在所述环槽内。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤A中，所述螺旋凹槽的倾斜角α设置为30°。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述心棒的两端可设置有连接孔，所述手柄设置有与所述连接孔对应的连接部。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤B中，所述连接孔和所述连接部的截面均设置为矩形。
10.一种用于权利要求1所述的方法的装置，其特征在于，其包括心棒，所述心棒设置有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽内设置有橡胶条，所述心棒的端面可拆卸连接有手柄。
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