一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法技术

一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法，确定工艺方案：因为工件属于薄壁件，在开始制定工艺路线时就必须考虑控制变形，控制精车时机加应力对工件变形的影响；确定防变形夹具结构：研究确定工件装夹方式，改进夹具装夹方案，精车内外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防变形的专用夹具，解决工件加工时引起的变形问题；大端面为整个工件的轴向基准，精度要求高；小端面对大端面有较高的技术条件要求。本发明专利技术的优点：解决了高温合金薄壁筒轴变形的技术难题。最终加工出合格工件，突破了高温合金薄壁筒轴变形的技术瓶颈，保证了工件设计要求，可在同类工件中推广使用，为类似工件加工提供了宝贵的经验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械加工
，特别涉及了一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法。
技术介绍
在机械加工技术中，特别是在高精度高温合金薄壁筒轴工件的加工制造中，变形问题一直是一大技术难点，严重影响工件的合格率。此类工件在以前从未加工过，是首次接触，没有类似可借鉴的加工工艺。高温合金筒轴工件是重要件，尺寸精度较高，技术条件要求多且极为严格，整个型面壁厚仅1.8-2mm，工件材料为高温合金，属难加工材料，按照以往的加工方式加工，筒轴工件总存在很大的变形，甚至已经严重影响到工件的合格交付，控制筒轴工件变形已经成为一个亟待解决的技术瓶颈，急需研发一种高精度高温合金薄壁筒轴变形的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了控制高精度高温合金薄壁筒轴变形，特提供了一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法。本专利技术提供了一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法是：1)确定工艺方案：因为工件属于薄壁件，在开始制定工艺路线时就必须考虑控制变形；工件材料为高温合金，加工时候切削力大，容易累积较大的机加应力，为了最大限度减小机加应力对工件变形的影响，工艺路线安排了两次消除应力热处理：经过车超声波面、粗车后，工件每边剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累积机加应力大，此时进行第一次消除应力热处理，消除前几道工序累积的应力；当半精车后，各边余量严格控制在1mm，再进行一次消除应力热处理，释放工件中所累积的机加应力，控制精车时机加应力对工件变形的影响；因为工件壁厚1.8-2mm，为保证该尺寸的加工精度，将内外型面在同一工序中加工，减少重复装夹对各尺寸精度的影响；同时由于是一次加工完成内外型面，相关的技术条件也得到了保证；2)确定防变形夹具结构：研究确定工件装夹方式，改进夹具装夹方案，精车内外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防变形的专用夹具，解决工件加工时引起的变形问题；精车内外型面时一般夹具采用内外倒压板或压盖进行，由于此工件壁厚太薄，刚性差，加工时易产生振纹，工件也易变形，很多精度要求较高尺寸及技术条件无法保证；设计了一套专用车加工型面夹具，带有可拆卸的外圆支撑，一组可拆卸的内支撑，锥面支撑，以减少零件装夹变形；专用夹具有定位部分、夹紧装置、压紧装置，还有支撑装置；夹具有4组压板，4个独立的可拆卸的外圆支撑，一组可拆卸的内支撑，锥面支撑，端面压盖等，主要采用压板压紧，再配合内外圆辅助支撑，以保证装夹质量，减少工件振动，控制工件变形；采用该套夹具加工工件，工件做到充分支撑，变形得到了有效控制；大端面为整个工件的轴向基准，精度要求高；在加工大端面时，刀具钻削力使工件大端易变形，无法满足大端面高精度要求，夹具，减少工件变形；夹具以大端内端面为支撑，小端内圆为止口，压紧大端端面；支撑座内侧小孔用于钻镗大端面孔工序，防止钻孔时，钻伤夹具，外侧有一处缺口，用于铣大端外圆缺口工序，压盖上有对应的缺口，用于铣大端面槽工序；夹具满足三个工序使用要求；小端面对大端面有较高的技术条件要求；加工小端面时，由于加工余量大，且既有钻镗加工，又有铣加工，小端面易变形，很难保证与大端面的相对要求；因此需要对小端进行充分支撑，以较少振刀，控制工件变形；该夹具上端支撑面为两个可拆卸的半环型结构，将工件放入夹具内后，再调整支撑面支撑工件小端下端面，并用螺钉将支撑面固定在夹具上；在钻镗小端端面孔和小端内端端面孔时，用特制压板压紧小端端面；在加工小端端面槽、小端外圆花边、小端内端面内侧花边时，用螺钉通过小端端面孔将工件压紧在夹具上，拆掉特制的压板，开始加工；夹具满足五个工序使用要求；3)优化切削刀具、加工参数；刀具半径过小，切削深度对应也很小，切削效率不高，并且因为材料很硬的原因非常废刀片，刀具半径过大，切削接触面大，切削力也很大，容易引起薄壁件的变形；根据工件状态，结合实际情况，最终适合的刀具；转速高，进给量大，虽然可以提高切削效率，但是在单位时间内切除的材料多，工件热传导不充分，累积的机加应力也大，很容易导致薄壁件变形；切削深度受刀具半径制约，并且切削深度将直接影响工件受到的切削力，因为选用的刀具半径仅为0.4mm，且为了减少切削力对薄壁件的影响，切削深度也不宜过大；在满足加工精度的前提下，选择合适的切削参数；4)进行试验件试验，摸索加工规律：通过加工试验解决了精车内外型面、加工大小端后对工件产生变形的影响；采用新结构夹具解决了加工振颤的问题；通过加工试验选择刀具的可行性，切削参数的合理性；在加工大端和小端时，因工件壁薄刚性差，按照正常铣加工工件端面有变形，为了进一步控制切削力对工件变形的影响，因此采用多次扩孔加工和分层加工；经检测尺寸和技术条件均符合图纸要求；5)试验件试验合格后，再正式加工后续工件，采用与试验件同样的工艺路线、装夹方式，加工刀具，切削参数；正式工件加工后，经用三坐标检测检查合格，突破了高温合金薄壁筒轴工件变形的技术瓶颈。本专利技术的优点：本专利技术所述的高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法，解决了高温合金薄壁筒轴变形的技术难题。薄壁筒轴工件，壁薄，工件各尺寸精度要求高，技术条件要求严，很多技术条件都在0.015～0.025mm之间。中段壁厚为2mm，大端锥面壁厚仅1.8mm，大端均布有XX个ΦXX小孔，小端均布有XX个ΦXX小孔，大小端孔位置度均为0.04mm，小端内端面均布有XX个ΦX小孔，小端外圆和小端内端面内圆对应分布有XX处花边，小端端面有XX处槽。还有动平衡等技术要求，精度要求高，加工很难保证。而且该工件属于薄壁件，整个型面厚度仅1.8-2mm，结构刚性差；工件材料为高温合金,该材料硬度高，可切削性差，无直接可借鉴经验，这些都为保证该工件加工质量带来困难。在实际加工中，制定了合理的加工路线，设计了一套车床夹具，两套同时用于镗床和铣床的夹具以减少工件变形，选择合适的刀具，并优化切削参数，采用低转速小进给加工，最终加工出合格工件，突破了高温合金薄壁筒轴变形的技术瓶颈，保证了工件设计要求，可在同类工件中推广使用，为类似工件加工提供了宝贵的经验，对制造技术水平的提升，具有深远的意义和一定的经济效益。附图说明下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为修复小端基准加工示意图；图2为精车内外型面加工部分示意图；图3为加工大端面夹具示意图；图4为加工小端面夹具示意图；图5为加工大端面示意图；图6为加工小端面示意图。具体实施方式实施例1本实施例提供了一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法是：1)确定工艺方案：因为工件属于薄壁件，在开始制定工艺路线时就必须考虑控制变形；工件材料为高温合金，加工时候切削力大，容易累积较大的机加应力，为了最大限度减小机加应力对工件变形的影响，工艺路线安排了两次消除应力热处理：经过车超声波面、粗车后，工件每边剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累积机加应力大，此时进行第一次消除应力热处理，消除前几道工序累积的应力；当半精车后，各边余量严格控制在1mm，再进行一次消除应力热处理，释放工件中所累积的机加应力，控制精车时机加应力对工件变形的影响；因为工件壁厚1.8-2mm，为保证该尺寸的加工精度，将内外型面在同一工序中加工，减本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法是：1)确定工艺方案：因为工件属于薄壁件，在开始制定工艺路线时就必须考虑控制变形；工件材料为高温合金，加工时候切削力大，容易累积较大的机加应力，为了最大限度减小机加应力对工件变形的影响，工艺路线安排了两次消除应力热处理：经过车超声波面、粗车后，工件每边剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累积机加应力大，此时进行第一次消除应力热处理，消除前几道工序累积的应力；当半精车后，各边余量严格控制在1mm，再进行一次消除应力热处理，释放工件中所累积的机加应力，控制精车时机加应力对工件变形的影响；因为工件壁厚1.8‑2mm，为保证该尺寸的加工精度，将内外型面在同一工序中加工，减少重复装夹对各尺寸精度的影响；同时由于是一次加工完成内外型面，相关的技术条件也得到了保证；2)确定防变形夹具结构：研究确定工件装夹方式，改进夹具装夹方案，精车内外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防变形的专用夹具，解决工件加工时引起的变形问题；精车内外型面时一般夹具采用内外倒压板或压盖进行，由于此工件壁厚太薄，刚性差，加工时易产生振纹，工件也易变形，很多精度要求较高尺寸及技术条件无法保证；设计了一套专用车加工型面夹具，带有可拆卸的外圆支撑，一组可拆卸的内支撑，锥面支撑，以减少零件装夹变形；专用夹具有定位部分、夹紧装置、压紧装置，还有支撑装置；夹具有4组压板，4个独立的可拆卸的外圆支撑，一组可拆卸的内支撑，锥面支撑，端面压盖等，主要采用压板压紧，再配合内外圆辅助支撑，以保证装夹质量，减少工件振动，控制工件变形；采用该套夹具加工工件，工件做到充分支撑，变形得到了有效控制；大端面为整个工件的轴向基准，精度要求高；在加工大端面时，刀具钻削力使工件大端易变形，无法满足大端面高精度要求，夹具，减少工件变形；夹具以大端内端面为支撑，小端内圆为止口，压紧大端端面；支撑座内侧小孔用于钻镗大端面孔工序，防止钻孔时，钻伤夹具，外侧有一处缺口，用于铣大端外圆缺口工序，压盖上有对应的缺口，用于铣大端面槽工序；夹具满足三个工序使用要求；小端面对大端面有较高的技术条件要求；加工小端面时，由于加工余量大，且既有钻镗加工，又有铣加工，小端面易变形，很难保证与大端面的相对要求；因此需要对小端进行充分支撑，以较少振刀，控制工件变形；该夹具上端支撑面为两个可拆卸的半环型结构，将工件放入夹具内后，再调整支撑面支撑工件小端下端面，并用螺钉将支撑面固定在夹具上；在钻镗小端端面孔和小端内端端面孔时，用特制压板压紧小端端面；在加工小端端面槽、小端外圆花边、小端内端面内侧花边时，用螺钉通过小端端面孔将工件压紧在夹具上，拆掉特制的压板，开始加工；夹具满足五个工序使用要求；3)优化切削刀具、加工参数；刀具半径过小，切削深度对应也很小，切削效率不高，并且因为材料很硬的原因非常废刀片，刀具半径过大，切削接触面大，切削力也很大，容易引起薄壁件的变形；根据工件状态，结合实际情况，最终适合的刀具；转速高，进给量大，虽然可以提高切削效率，但是在单位时间内切除的材料多，工件热传导不充分，累积的机加应力也大，很容易导致薄壁件变形；切削深度受刀具半径制约，并且切削深度将直接影响工件受到的切削力，因为选用的刀具半径仅为0.4mm，且为了减少切削力对薄壁件的影响，切削深度也不宜过大；在满足加工精度的前提下，选择合适的切削参数；4)进行试验件试验，摸索加工规律：通过加工试验解决了精车内外型面、加工大小端后对工件产生变形的影响；采用新结构夹具解决了加工振颤的问题；通过加工试验选择刀具的可行性，切削参数的合理性；在加工大端和小端时，因工件壁薄刚性差，按照正常铣加工工件端面有变形，为了进一步控制切削力对工件变形的影响，因此采用多次扩孔加工和分层加工；经检测尺寸和技术条件均符合图纸要求；5)试验件试验合格后，再正式加工后续工件，采用与试验件同样的工艺路线、装夹方式，加工刀具，切削参数。...

【技术特征摘要】
1.一种高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法，其特征在于：所述的高精度薄壁筒轴控制变形的加工方法是：1)确定工艺方案：因为工件属于薄壁件，在开始制定工艺路线时就必须考虑控制变形；工件材料为高温合金，加工时候切削力大，容易累积较大的机加应力，为了最大限度减小机加应力对工件变形的影响，工艺路线安排了两次消除应力热处理：经过车超声波面、粗车后，工件每边剩余2～3mm余量，工件去除材料多，累积机加应力大，此时进行第一次消除应力热处理，消除前几道工序累积的应力；当半精车后，各边余量严格控制在1mm，再进行一次消除应力热处理，释放工件中所累积的机加应力，控制精车时机加应力对工件变形的影响；因为工件壁厚1.8-2mm，为保证该尺寸的加工精度，将内外型面在同一工序中加工，减少重复装夹对各尺寸精度的影响；同时由于是一次加工完成内外型面，相关的技术条件也得到了保证；2)确定防变形夹具结构：研究确定工件装夹方式，改进夹具装夹方案，精车内外型面、加工大端面孔槽、加工小端面孔槽采用防变形的专用夹具，解决工件加工时引起的变形问题；精车内外型面时一般夹具采用内外倒压板或压盖进行，由于此工件壁厚太薄，刚性差，加工时易产生振纹，工件也易变形，很多精度要求较高尺寸及技术条件无法保证；设计了一套专用车加工型面夹具，带有可拆卸的外圆支撑，一组可拆卸的内支撑，锥面支撑，以减少零件装夹变形；专用夹具有定位部分、夹紧装置、压紧装置，还有支撑装置；夹具有4组压板，4个独立的可拆卸的外圆支撑，一组可拆卸的内支撑，锥面支撑，端面压盖等，主要采用压板压紧，再配合内外圆辅助支撑，以保证装夹质量，减少工件振动，控制工件变形；采用该套夹具加工工件，工件做到充分支撑，变形得到了有效控制；大端面为整个工件的轴向基准，精度要求高；在加工大端面时，刀具钻削力使工件大端易变形，无法满足大端面高精度要求，夹具，减少工件变形；夹具以大端内端面为支撑，小端内圆为止口，压紧大端端面；支撑座内侧小孔用于钻镗大端...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琪然，姜雪梅，文国军，邓昶，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21