一种带精密槽的大直径卡箍加工方法技术

本发明专利技术提供了一种带精密槽的大直径卡箍加工方法，包括以下步骤：(S1)粗车上下端面及内外圆，将原材料加工成横截面为矩形的环形件；(S2)粗车环形件的包络轮廓，在该环形件的底部留出装夹工艺台；(S3)粗铣环形件的外侧面，并在该环形件的外侧面上留出测量工艺台；(S4)精车该环形件的外圆和内侧精密V型槽；(S5)精铣环形件的外弧面，并加工卡箍端头；(S6)轴向切断，将该环形件套装在胎具上，铣下底面；(S7)周向切断，局部装夹端头，并加工环形件的卡箍端头及端头孔。本发明专利技术所述的带精密槽的大直径卡箍加工方法，通过合理布置切断在整个零件加工制造过程中的位置，最大限度的利用了余料区强度，保证了加工精度。

A Machining Method of Large Diameter Clamp with Precision Groove

【技术实现步骤摘要】
一种带精密槽的大直径卡箍加工方法
本专利技术属于柔性零件机械加工
，尤其是涉及一种带精密槽的大直径卡箍加工方法。
技术介绍
大直径小截面C型卡箍类零件，用于为被连接件提供一定强度的连接力，并可以在必要时解除该连接力。该零件存在以下加工难点：1)变截面，且小截面弧段占主要部分，因此无法采用以车削为主的加工方式；2)该零件通过V型槽将被连接件连接在一起，对V型槽加工精度提出了极高要求；3)该零件为C型开口零件，且直径大，截面小，刚性极差。与该零件功能类似的产品是一种组件，实现连接功能的零件与实现箍紧功能的零件通过紧固件组合在一起，其整体精度不仅取决于零件加工精度，同时受限于装配精度，而其箍紧后的强度受限于相关紧固件。相比较而言，整体式大直径小截面C型卡箍类零件一致性好、强度大、性能稳定。由于产品结构复杂，结构刚性极差，尺寸精度要求高，加工中存在车削、铣削等工序的多次转换，加工中存在较大的技术难度。精密V型槽为带有底角的梯形槽，由于尺寸较小，需要分别使用切断刀的两个刀尖点和切断刃加工不同的槽面，存在加工刃不断变换和易干涉、易干磨的技术难点。目前在中国航天制造领域尚无同类型、规格整体零件的加工案例。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种带精密槽的大直径卡箍加工方法，以解决该类零件结构复杂、结构刚性极差、尺寸精度要求高带来的挑战，弥补了大直径小截面带精密V型槽的C型卡箍类铝合金零件制造领域的空白。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种带精密槽的大直径卡箍，包括C型卡箍主体和卡箍端头，所述C型卡箍主体的内侧面上沿该C型卡箍主体的周向设有V型槽，所述卡箍端头有一对，相对固定在所述C型卡箍主体开口处的两侧，该对卡箍端头上相对设有一对端头孔。进一步的，所述C型卡箍主体的直径与该C型卡箍主体的侧面高度之比大于30。进一步的，所述精密V型槽为带有底角的梯形槽。一种基于上述带精密槽的大直径卡箍的加工方法，包括以下步骤：(S1)粗车上下端面及内外圆，将原材料加工成横截面为矩形的环形件；(S2)粗车环形件的包络轮廓，在该环形件的底部留出装夹工艺台；(S3)粗铣环形件的外侧面，并在该环形件的外侧面上留出测量工艺台；(S4)精车该环形件的外圆和内侧精密V型槽；(S5)精铣环形件的外弧面，并加工卡箍端头；(S6)轴向切断，将该环形件套装在胎具上，铣下底面；(S7)周向切断，局部装夹端头，并加工环形件的卡箍端头及端头孔。进一步的，所述步骤(S4)中，通过层剥的方式精车该环形件的内侧精密V型槽，该精车过程包括：(Ⅰ)粗开矩形槽；(Ⅱ)粗车V型槽；(Ⅲ)精车V型槽。步骤(Ⅰ)粗开矩形槽尺寸的确定，可以使步骤(Ⅱ)粗车V型槽的分层数量降低到最少。进一步的，所述精密V型槽为带有底角的梯形槽。进一步的，所述步骤(Ⅰ)中粗车矩形槽时，当刀尖轨迹正好处于轨迹轴线时，从刀尖包络形成的槽面底角边缘向目标轮廓引直线，该直线与目标轮廓底角的交点，即为粗开矩形槽的顶点。进一步的，所述步骤(S4)中在通过层剥方式精车环形件内侧精密V型槽时，引入参数，将加工精密V型槽时的两侧切槽刀中的一侧刀尖点轨迹转换为另外一侧刀尖点轨迹，并将两侧刀尖点和切断刃的切削程序集合到一个程序中，使得两侧刀尖点及切断刃对精密V型槽的开槽切削始终相对槽轴线对称。进一步的，将加工精密V型槽时的两侧切槽刀中的一侧刀尖点轨迹转换为另外一侧刀尖点轨迹的具体过程为：以切槽刀下刀尖为对刀点，将上槽面程序向下偏置一个刀宽，可以将上槽面程序转换为以下刀尖为控制点的程序轨迹。进一步的，以层剥方式并始终相对槽轴线对称地切削精密V型槽的控制程序设定过程包括以下步骤：(S41)在程序中引入参数R1，R1代表刀宽，在执行上槽面程序前执行偏置语句TRANSZ＝-R1将上槽面程序转换为以下刀尖为控制点的程序轨迹，程序执行结束取消偏置；(S42)在程序中引入参数R3、R4，分别代表X向偏移量和Z向偏移量，在执行上槽面程序前执行偏置语句TRANSX＝R3Z＝R4，程序执行结束取消偏置；在执行下槽面程序前执行偏置语句TRANSX＝R3Z＝-R4，程序执行结束取消偏置；实现上下槽面轨迹始终相对于对称轴对称；(S43)将上述步骤(S41)和(S42)中的两项参数进行叠加，上槽面偏置语句变为TRANSX＝R3Z＝R4-R1，下槽面偏置语句不变，为TRANSX＝R3Z＝-R4；其中R1在加工前测量，初始赋值为正值，R3、R4初始赋值为负值；完成在同一程序中一次性进行上下槽面的加工，并保证精密V型槽槽面的对称性。在上述步骤(S43)中，设定刀宽R1和原点后，只需要更改X向余量、Z向余量的赋值，即可控制进刀量。进一步的，步骤(Ⅲ)精车V型槽过程中，通过计算X向、Z向单位进刀量下，槽面吃刀量与槽底面吃刀量的几何关系，合理控制X向、Z向的进给量，即在精密V型槽的夹角为α的情况下，设定切槽刀单位进刀量下，该切槽刀的X向进给量为ΔX，Z向进给量为ΔZ，则通过保证X向进给量和Z向进给量的关系为：实现槽面和槽底面吃刀量相同。进一步的，所述X向进给量和Z向进给量之间关系的计算方法包括以下步骤：(S4a)计算刀尖轨迹沿X向变化量与测量球加计测量方式中的总厚度H变化量之间的函数关系；设定刀尖轨迹沿X向变动量ΔX，则加测量球总高变化ΔHX＝HX-H0＝ΔX，精密V型槽槽底背吃刀量Δλ＝ΔX，精密V型槽槽面背吃刀量ΔδX＝ΔX×sin(α/2)；(S4b)计算刀尖轨迹沿Z向变化量与测量球加计测量方式中的总厚度H变化量之间的函数关系；设定刀尖轨迹沿Z向变动量ΔZ，即上槽面向下移动ΔZ，下槽面向上移动ΔZ，则加测量球总高变化ΔHZ＝HZ-H0＝ΔZ/tan(α/2)，精密V型槽槽底背吃刀量Δλ＝0，精密V型槽槽面背吃刀量ΔδZ＝ΔZ×cos(α/2)；(S4c)刀尖轨迹沿X向、Z向复合变化量与测量球加计测量方式中的总厚度H变化量之间的函数关系；设定刀尖轨迹沿X向变动ΔX的同时沿Z向变动ΔZ，则加测量球总高变化ΔHXZ＝ΔHX+ΔHZ，精密V型槽槽底背吃刀量Δλ＝ΔX，精密V型槽槽面背吃刀量Δδ＝ΔδX+ΔδZ。(S4d)设定精密V型槽3个面背吃刀量一致，亦即Δλ＝Δδ；由于，Δλ＝ΔXΔδ＝ΔδX+ΔδZΔδX＝ΔX×sin(α/2)ΔδZ＝ΔZ×cos(α/2)求得，即为切槽刀X向进给量和Z向进给量之间的关系公式。进一步的，所述步骤(Ⅱ)中粗车V型槽的第二阶段中粗车循环边界条件包括：1)每一分刀下，上、下槽面和底面的背吃刀量均大于0，(用以避免干磨)，小于某一定值，(用以避免应力过大，影响稳定性)，且同等条件下越均匀越好；2)某一侧刀尖进行对应槽面加工时，不能由于刀宽的原因产生干涉伤及对侧槽面，为了便于理解，进一步严格要求为刀尖轨迹不过轨迹轴线；该边界条件下，粗开矩形槽的最佳开槽尺寸确定过程即为粗开矩形槽的最佳开槽尺寸的顶点的确定，该过程包括以下步骤：(c1)设置粗车V型槽的轨迹模型；(c2)将刀尖轨迹处于轨迹模型的轨迹轴线时，从刀尖包络形成的槽面底角边缘向目标轮廓引直线，该直线与目标轮廓底角的交点，即为粗开矩形槽最佳开槽尺寸的顶点。进一步的，设定步骤(Ⅱ)粗车V型槽切削过程的背吃刀量小于某一特定值δC。在最佳开槽尺寸下，步骤(Ⅱ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带精密槽的大直径卡箍，其特征在于：包括C型卡箍主体和卡箍端头，所述C型卡箍主体的内侧面上沿该C型卡箍主体的周向设有V型槽，所述卡箍端头有一对，相对固定在所述C型卡箍主体开口处的两侧，该对卡箍端头上相对设有一对端头孔，所述精密V型槽为带有底角的梯形槽。

【技术特征摘要】
1.一种带精密槽的大直径卡箍，其特征在于：包括C型卡箍主体和卡箍端头，所述C型卡箍主体的内侧面上沿该C型卡箍主体的周向设有V型槽，所述卡箍端头有一对，相对固定在所述C型卡箍主体开口处的两侧，该对卡箍端头上相对设有一对端头孔，所述精密V型槽为带有底角的梯形槽。2.一种基于权利要求1所述的带精密槽的大直径卡箍的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：(S1)粗车上下端面及内外圆，将原材料加工成横截面为矩形的环形件；(S2)粗车环形件的包络轮廓，在该环形件的底部留出装夹工艺台；(S3)粗铣环形件的外侧面，并在该环形件的外侧面上留出测量工艺台；(S4)精车该环形件的外圆和内侧精密V型槽；(S5)精铣环形件的外弧面，并加工卡箍端头；(S6)轴向切断，将该环形件套装在胎具上，铣下底面；(S7)周向切断，局部装夹端头，并加工环形件的卡箍端头及端头孔。3.根据权利要求1所述的带精密槽的大直径卡箍加工方法，其特征在于：所述步骤(S4)中，通过层剥的方式精车该环形件的内侧精密V型槽，该精车过程包括：(Ⅰ)粗开矩形槽；(Ⅱ)粗车V型槽；(Ⅲ)精车V型槽。4.根据权利要求2所述的带精密槽的大直径卡箍加工方法，其特征在于：通过层剥方式精车环形件内侧精密V型槽时，引入参数，将加工精密V型槽时的两侧切槽刀中的一侧刀尖点轨迹转换为另外一侧刀尖点轨迹，并将两侧刀尖点和切断刃的切削程序集合到一个程序中，使得两侧刀尖点及切断刃对精密V型槽的开槽切削始终相对槽轴线对称。5.根据权利要求4所述的带精密槽的大直径卡箍加工方法，其特征在于：将加工精密V型槽时的两侧切槽刀中的一侧刀尖点轨迹转换为另外一侧刀尖点轨迹的具体过程为：以切槽刀下刀尖为对刀点，将上槽面程序向下偏置一个刀宽，可以将上槽面程序转换为以下刀尖为控制点的程序轨迹。6.根据权利要求5所述的带精密槽的大直径卡箍加工方法，其特征在于：以层剥方式并始终相对槽轴线对称地切削精密V型槽的控制程序设定过程包括以下步骤：(S41)在程序中引入参数R1，R1代表刀宽，在执行上槽面程序前执行偏置语句TRANSZ＝-R1将上槽面程序转换为以下刀尖为控制点的程序轨迹，程序执行结束取消偏置；(S42)在程序中引入参数R3、R4，分别代表X向偏移量和Z向偏移量，在执行上槽面程序前执行偏置语句TRANSX＝R3Z＝R4，程序执行结束取消偏置；在执行下槽面程序前执行偏置语句TRANSX＝R3Z＝-R4，程序执行结束取消偏置；实现上下槽面轨迹始终相对于对称轴对称；(S43)将上述步骤(S41)和(S42)中的两项参数进行叠加，上槽面偏置语句变为TRANSX＝R3Z＝R4-R1，下槽面偏置语句不变，为TRANSX＝R3Z＝-R4；其中R1在加工前测量，初始赋值为正值，R3、R4初始赋值为负值；完成在同一程序中一次性进行上下槽面的加工，并保证精密V型槽槽面的对称性。在上述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑骥，陈乃玉，姚辉，崔鑫，葛佳，冯叶素，杜正勇，张玥，郭东亮，赵怡，
申请(专利权)人：天津航天长征火箭制造有限公司，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：天津,12