一种悬臂薄壁结构数控铣加工工装和加工方法

摘要

本发明涉及一种悬臂薄壁结构数控铣加工工装及加工方法，包括数控铣加工中心以及设置于数控铣加工中心内部的第四轴三爪卡盘、工装结构、百分表及加工刀具；第四轴三爪卡盘固定于在数控铣加工中心的工作平台一侧；工装结构能够被第四轴三爪卡盘夹紧；数控铣加工中心位于工装结构上侧还设置有百分表。本发明的工装结构简单实用，加工方法简便，容易操作，加工效率高，可以有效节约时间和加工成本，经济性较好。而且加工过程不易变形，对称度和圆周精度保证较好。

说明书

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种一端为多悬臂薄壁结构轴类零件的悬臂薄壁结构数控铣加工工装和加工方法。

背景技术

目前，在机械加工领域，一端为多悬臂薄壁结构轴类零件的悬臂薄壁结构加工方法多为车削加工内孔和外圆后，采用电火花线切割的方式去除多余部分加工出对称的悬臂薄壁结构。

然而，电火花线切割加工仅适用于加工对称悬臂结构，并且加工过程中悬臂薄壁结构容易产生变形导致产品报废，对于非对称结构无法采用这种方式加工。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种悬臂薄壁结构数控铣加工工装和加工方法，可以克服现有技术的不足。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种悬臂薄壁结构数控铣加工工装，包括数控铣加工中心以及设置于数控铣加工中心内部的第四轴三爪卡盘、工装结构、百分表及加工刀具；第四轴三爪卡盘固定于在数控铣加工中心的工作平台一侧；工装结构能够被第四轴三爪卡盘夹紧；数控铣加工中心位于工装结构上侧还设置有百分表。

进一步的，所述工装结构包括芯轴、弹簧顶丝、垫片及螺栓；所述工装结构的芯轴包括粗段外圆与细段外圆两部分，芯轴为阶梯状。

进一步的，粗段外圆上有一处与芯轴轴线平行的平台，平台尺寸至少为8×8。

进一步的，芯轴粗段外圆与细段外圆过渡处有圆周方向的环槽，环槽开有n处与圆周方向垂直的通槽，上述n的数量取决于所需加工悬臂结构的数量。

进一步的，芯轴粗段外圆上对应通槽侧壁位置处设置有n处螺纹孔，弹簧顶丝的螺纹部分与芯轴粗段外圆上的螺纹孔相配合，弹簧顶丝自身弹簧部分可以显著吸收加工过程中的振动；螺栓螺纹部分与芯轴细段顶部螺纹孔相配合。

进一步的，芯轴细段外圆尺寸根据零件内孔尺寸，略小于零件内孔约0.05mm，长度略短于工件总长1mm

进一步的，芯轴细段顶部中心位置开有螺纹孔，螺纹孔倒角60°。

进一步的，可以选择顶尖装夹方式代替垫片和螺栓装夹工件轴向方向。

另外，本发明还提供了一种悬臂薄壁结构数控铣加工方法，包括以下步骤；

步骤一、按照常规工艺加工完成待加工工件外圆、端面和内孔；

步骤二、将加工工装的芯棒粗段安装在数控铣加工中心三爪卡盘上，找正芯轴粗段上的平台平面；

步骤三、将工件从套入芯轴细段，使用垫片和螺栓紧固工件轴向方向；

步骤四、拧入弹簧顶丝，固定工件径向方向；

步骤五、对工件加工原点进行确立。包括x、y、z向坐标值和四轴a轴坐标值。

步骤六、根据工件外形尺寸和材料常规选取加工刀具和加工参数；

步骤七、通过数控铣加工中心刀具加工，并结合三爪卡盘的回转，加工出各处悬臂薄壁结构。

进一步的，在步骤二中，操作三爪卡盘旋转并使用百分表结合数控铣加工中心平台的移动找正芯轴粗段上的平台平面。

进一步的，在步骤四中，弹簧顶丝拧入到极限位置后松2圈，使弹簧顶丝中的弹簧可以吸收部分加工振动，避免加工振动导致工件径向方法夹紧不足。

进一步的，在步骤七中，包括粗加工、半精加工和精加工过程，并采用冷却液进行冷却。

有益效果：

(1)本发明专利的工装结构简单实用，加工方法简便，容易操作，不仅可以代替电火花线切割方式完成一端为对称悬臂薄壁结构轴类零件的悬臂结构加工，显著提升产品加工的合格率，还可以完成一端为非对称悬臂薄壁结构轴类零件的悬臂结构加工。

(2)本装置的加工效率高，可以有效节约时间和加工成本，经济性较好。

(3)加工过程不易变形，对称度和圆周精度保证较好。

附图说明

图1为本发明的工作示意图；

图2为本发明的工件装夹情况示意图；

图3为本发明的工装结构爆炸图；

图4为本发明所述的加工的一种产品外形示意图；

图5为本发明所述工装的芯轴结构示意图；

其中，1—加工刀具；2—数控铣加工中心；3—三爪卡盘；4—工装结构；5—工件；6—百分表；401—芯轴；402—弹簧顶丝；403—垫片；404—螺栓。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明的优先实施例进行详细描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

一种一端为多悬臂薄壁结构轴类零件的悬臂薄壁结构数控铣加工工装，包括数控铣加工中心2以及设置于数控铣加工中心2内部的第四轴三爪卡盘3、工装结构4、百分表6及加工刀具1；第四轴三爪卡盘3固定于在数控铣加工中心2的工作平台一侧；工装结构4能够被第四轴三爪卡盘3夹紧；数控铣加工中心2位于工装结构4上侧还设置有百分表6。

所述工装结构包括芯轴401，弹簧顶丝402，垫片403，螺栓404；所述工装结构的芯轴401包括粗段外圆与细段外圆两部分，芯轴401为阶梯状。

粗段外圆上有一处与芯轴轴线平行的平台，平台尺寸至少为8×8；芯轴粗段外圆与细段外圆过渡处有圆周方向的环槽，环槽开有n处与圆周方向垂直的槽，上述n的数量取决于所需加工悬臂结构的数量。

芯轴粗段外圆上对应通槽侧壁位置处设置有n处螺纹孔，弹簧顶丝的螺纹部分与芯轴粗段外圆上的螺纹孔相配合，弹簧顶丝自身弹簧部分可以显著吸收加工过程中的振动；螺栓螺纹部分与芯轴细段顶部螺纹孔相配合。

所述芯轴401细段外圆尺寸根据零件内孔尺寸，略小于零件内孔约0.05mm，长度略短于工件5总长1mm；

所述芯轴401细段顶部中心位置开有螺纹孔，螺纹孔倒角60°。

所述弹簧顶丝402的螺纹部分与芯轴401粗段外圆上的螺纹孔相配合，弹簧顶丝402自身弹簧部分可以显著吸收加工过程中的振动；

所述螺栓404螺纹部分与芯轴401细段顶部螺纹孔相配合。

对于利用上述悬臂薄壁结构数控铣加工装置进行加工工件的方法，其包括以下步骤；

步骤一、按照常规工艺加工完成待加工零件外圆、端面和内孔；

步骤二、将所述的加工工装芯棒粗段安装在数控铣加工中心三爪卡盘3上，找正芯轴粗段上的平台平面；

步骤三、将工件5从套入芯轴401细段，使用垫片403和螺栓405紧固工件5轴向方向；

步骤四、拧入弹簧顶丝402，固定工件5径向方向；

步骤五、对工件加工原点进行确立。包括x、y、z向坐标值和四轴a轴坐标值。

步骤六、根据工件5外形尺寸和材料常规选取加工刀具和加工参数；

步骤七、通过数控铣加工中心2刀具加工，并结合三爪卡盘3的回转，加工出各处悬臂薄壁结构。

在步骤二中，操作三爪卡盘旋转并使用百分表5结合数控铣加工中心2平台的移动找正芯轴粗段上的平台平面；

在步骤四中，弹簧顶丝402拧入到极限位置后松2圈，使弹簧顶丝中的弹簧可以吸收部分加工振动，避免加工振动导致工件径向方法夹紧不足；

在步骤七中，包括粗加工、半精加工和精加工过程，采用冷却液进行冷却。

作为一种优先方案，由于工件结构特点，无法采用垫片403和螺栓404紧固工件轴向方向的，可以采用顶尖装夹工件轴向方向；

作为一种优先方案，当工件总长过长导致加工过长中刀具振动多大而无法满足加工要求的情况下，可以采用顶尖装夹代替垫片和螺栓装夹工件轴向方向。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。