一种大型薄壁工件的加工方法与流程

本发明涉及机加工领域，具体涉及一种大型薄壁工件的加工方法。

背景技术：

薄壁工件的加工，尤其是用于大孔径、高尺寸精度、结构偏重的薄壁复杂型腔，因为结构的限制，加工难度非常大。加工余量大、外形协调要求高、相对刚度较低，故加工工艺性差，实践表明，薄壁工件加工过程中突出的问题有三个：加工振动、局部让刀变形、整体加工变形。

本方案针对一种具有长度长、直径大、结构型面结构复杂、弧线曲率按照特殊规律变化较大、壁厚较薄等特点的工件，如图所示，包含两个a、b法兰面、带锥度的内壁以及外侧壁上的工件，其加工精度要求高，直径尺寸精度要求高，为满足这些要求，目前技术人员采用保守的小切削量多步切削加工的方式，解决设备配置，加工参数，刀具颤刀，抛光，尺寸控制等一系列技术难题，但其加工质量和加工效率一直得不到保证。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明结合相关领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，设计制造了一种大型薄壁工件的加工方法，来克服上述缺陷。

技术实现要素：

对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种大型薄壁工件的加工方法，能够避免加工振动、局部让刀变形以及整体加工变形，同时保证加工效率和加工质量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种大型薄壁工件的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：利用大型薄壁工件的a侧法兰将工件固定在工作台上；

步骤2：车大型薄壁工件内壁，大型薄壁工件内部中间位置车为直台，直台上方为带锥度的内壁；

步骤3：将大型薄壁工件翻转，同步骤1相同的方式利用大型薄壁工件的b侧法兰将工件固定在工作台上；

步骤4：车大型薄壁工件内壁，大型薄壁工件内部车为带锥度的内壁，并与步骤2中内壁重合。

优选的，步骤2之前，车加工b侧法兰端面并留余量，确定b侧法兰最终基准面，车大型薄壁工件内壁时，大型薄壁工件b侧法兰最终基准面与b侧法兰端面间车为直台，步骤2之后，车去b侧法兰端面余量，保证b侧法兰最终基准面位置；

在步骤4之前，车加工a侧法兰端面并留余量，确定a侧法兰最终基准面；车大型薄壁工件内壁，大型薄壁工件a侧法兰最终基准面与a侧法兰端面间车为直台，步骤4之后，车去a侧法兰端面余量，保证a侧法兰最终基准面位置。

优选的，利用加长车刀加工a侧和/或b侧的法兰端面。

优选的，在步骤1之后，按照理论计算数值将配重块预先固定在工作台上去平衡大型薄壁工件外侧壁上的结构，留取加工余量试车b侧法兰端面及大型薄壁工件外圆，测量外圆和b侧法兰端面的跳动值，调整配重块；

在步骤3中，留取加工余量试车a侧法兰端面及大型薄壁工件外圆，测量外圆的跳动，调整配重块。

优选的，通过打表测量外圆和/或b侧法兰端面的跳动。

优选的，步骤2和步骤4之后，切换专用抛光机，调整抛光片角度与内壁锥度匹配，对步骤2和步骤4带锥度内壁抛光。

优选的，步骤1和步骤3中所述大型薄壁工件的a、b侧法兰底部至少均布有3组等高块，所述a、b侧法兰上部设有杠杆压板。

优选的，a、b侧法兰端面和外圆跳动要求小于0.01mm。

优选的，a、b侧法兰端面留余量为4-10mm。

优选的，步骤2和步骤4中车大型薄壁工件带锥度的内壁时的加工参数为：进给量：0.20-0.35mm，转速：20-30r/min，吃刀量：0.20-0.30mm。

优选的，抛光参数为：进给量：1.5-2.5mm，机床转速：20-30r/min，抛光机转速：2000-3000r/min，挤压量：0.05mm-0.50mm。

优选的，车法兰端面余量时，从大型薄壁工件内孔侧往外车。

该发明的有益之处在于：

1.本发明为避免加工振动，结合能够减震的配重块抑制振动产生，同时调整车削参数，合理调整切削深度与主轴转速的关系，实现了薄壁大口径、口径变化较大型腔加工，使加工尺寸偏差控制在0.02mm以内。

2.合理利用车削参数与抛光参数互补，不仅提高了加工效率，还保证了加工质量，将大型薄壁工件内孔粗糙度控制在0.8μm以内。

3.本发明利用法兰端部和大型薄壁工件内部中间的余量和直台，不仅方便其形成基准测量，同时还提高了过程加工工件的强度。

4.两端加工的方式，避免了刀杆过长引起的刀具震动对加工的影响。

5.利用等高块对工件垫撑，压紧装置与等高块对应，防装夹变形，保证了位置准确度。

6.车法兰端面余量时，从大型薄壁工件内孔侧往外车，避免了车完后残留毛刺，保证了大型薄壁工件法兰孔口处保留有尖角。

附图说明

图1为一种大型薄壁工件一端车加工的加工示意图；

图2为一种大型薄壁工件一端内壁抛光的加工示意图；

图3为一种大型薄壁工件另一端车加工的加工示意图；

图4为一种大型薄壁工件另一端内壁抛光的加工示意图。

图中：1-等高块、2-支撑杆、3-杠杆压板、4-配重块、5-加长车刀、6-专用抛光机、7-b侧法兰最终基准面、8-b侧法兰端面余量、9-直台、10-a侧法兰最终基准面、11-a侧法兰端面余量、12-a侧法兰、13-b侧法兰。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

一种大型薄壁工件的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：利用大型薄壁工件的a侧法兰12将工件固定在工作台上，如图1所示，本实施例中大型薄壁工件的a侧法兰12底部均布有4组等高块1和杠杆压板3,杠杆压板3中间设有支撑杆2，利用等高块1对工件垫撑,杠杆压板3与等高块1对应，利用杠杆作用压紧工件，防装夹变形，保证了位置准确度,该杠杆压板3也可采用压钳或磁力压紧装置等常用的固定法兰的装置，在此不作详述；

步骤2：车大型薄壁工件内壁，大型薄壁工件内部中间位置车为直台9，直台9上方车为带锥度的内壁，此时在车带锥度的内壁时的最优车削参数为：进给量：0.20-0.35mm，转速：20-30r/min，吃刀量：0.20-0.30mm，该加工可以保证内壁粗糙度达到1.6μm以内；

步骤3：将大型薄壁工件翻转，如图3所示，同步骤1相同的方式利用大型薄壁工件的b侧法兰13将工件固定在工作台上；

步骤4：车大型薄壁工件内壁，大型薄壁工件内部车为带锥度的内壁，并与步骤4中内壁重合,过程中的切削参数及最终结果与步骤4相同；

本发明在步骤2之前，利用加长车刀车加工b侧法兰13端面并留余量，优选使b侧法兰13端面留余量为4-10mm，同时确定b侧法兰最终基准面7，以确定带锥度的内壁的起始位置，车大型薄壁工件内壁时，大型薄壁工件b侧法兰最终基准面7与b侧法兰13端面间车为直台9，步骤2之后，车去b侧法兰端面余量8，保证b侧法兰最终基准面7位置，同时控制b侧法兰13端面粗糙度为3.2以内，大型薄壁工件b侧法兰13孔口处保留有尖角，本方案为避免车完后残留毛刺，车b侧法兰端面余量8时，从大型薄壁工件内孔侧往外车；

在步骤4之前，利用加长车刀车加工a侧法兰12端面并留余量，该余量与b侧法兰13端面留余量相同，确定a侧法兰最终基准面10，以确定带锥度的内壁的起始位置；然后车大型薄壁工件内壁，大型薄壁工件a侧法兰最终基准面10与a侧法兰12端面间车为直台9，步骤4之后，车去a侧法兰端面余量11，保证a侧法兰最终基准面10位置，该要求与b侧法兰13端面加工要求相同。

在步骤1之后，按照理论计算数值将配重块4预先固定在工作台上去平衡大型薄壁工件外侧壁上的结构，留取加工余量试车b侧法兰13端面及大型薄壁工件外圆，通过打表测量外圆和b侧法兰13端面的跳动值，调整配重块4；在步骤3中，留取加工余量试车a侧法兰12端面及大型薄壁工件外圆，通过打表测量外圆的跳动，调整配重块4。两步骤要求法兰端面和外圆跳动小于0.01mm范围。

步骤2和步骤4之后，切换专用抛光机6，如图2所示，调整抛光片角度与内壁锥度匹配，对步骤2和步骤4带锥度内壁抛光，此时在抛光带锥度的内壁时的最优抛光参数为：进给量：1.5-2.5mm，机床转速：20-30r/min，抛光机转速：2000-3000r/min，挤压量：0.05mm-0.50mm，该加工可以保证内壁粗糙度达到0.8μm以内；

上述加工方法中a、b两侧法兰端面直台9结构，不仅方便其形成基准测量，同时还提高了过程加工工件的强度，保证了最终大型薄壁工件两端及内侧口径偏差小于0.02mm；同时合理利用车削参数与抛光参数互补，不仅提高了加工效率，还保证了加工质量，将大型薄壁工件内孔粗糙度控制在0.8μm以内。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。