铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具和加工方法.pdf

一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具和加工方法，该加工刀具通过车刀杆座来连接车刀和机床刀座部位，从而增加了车刀的可切削范围，提高了车刀的自由度，尤其是在加工铝合金薄壁机匣精密台阶孔时，方便将车刀伸入薄壁机匣内部。该加工方法中，先将薄壁机匣大端朝下，小端朝上放置于夹具上，然后将薄壁机匣大端的装夹固定面上的螺钉孔与夹具装夹固定面上螺钉孔对齐，并通过螺钉将薄壁机匣装夹固定在夹具上，之后再进行台阶孔的加工，该加工方法只需要进行一次装夹即可完成整个台阶孔的加工，并且，铝合金薄壁机匣不会因为装夹外力而变形，从而保证了加工质量，提高了加工效率。

1.  一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具，其特征在于，包括：
车刀杆座（201），所述车刀杆座（201）的一端设置有与机床刀座部位连接的固定槽（202），另一端设置有车刀槽（203）和与所述车刀槽（203）长度方向垂直的一个或多个螺钉孔（204）；
车刀（205），所述车刀（205）的一端伸入所述车刀槽（203），并由螺钉（206）通过所述螺钉孔（204）将车刀（205）固定在所述车刀槽（203）内；
车刀片（207），所述车刀片（207）可拆卸固定设置在车刀（205）伸入车刀槽（203）一端相反的一端。

2.  如权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述车刀杆座（201）的长度为220-240mm；所述车刀杆座（201）的一端通过固定槽（202）连接固定在机床刀座部位后，悬深至车刀片（207）刀尖处的长度不小于130mm；所述车刀（205）的一端连接固定在车刀槽（203）后，伸出车刀槽（203）的部位至刀片（207）刀尖处的长度不小于50mm。

3.  如权利要求2所述的刀具，其特征在于，所述车刀杆座（201）的长度为230mm；所述车刀杆座（201）的一端通过固定槽（202）连接固定在机床刀座部位后，悬深至车刀片（207）刀尖处的长度为130mm；所述车刀（205）的一端连接固定在车刀槽（203）后，伸出车刀槽（203）的部位至刀片（207）刀尖处的长度为60mm。

4.  一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法，其特征在于，包括：
将薄壁机匣大端朝下，小端朝上放置于夹具上；
将薄壁机匣大端的装夹固定面上的螺钉孔与夹具装夹固定面上螺钉孔对齐，并通过螺钉将薄壁机匣装夹固定在夹具上；
选择合适的刀具对小端的外圆和台阶端面进行加工；
选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行加工。

5.  如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行加工，包括：选择合适的刀具后，先将车刀杆偏心进入孔底内，待刀尖完全通过孔深后，将刀尖横向走至台阶孔待加工点位，再由里向外进行反向车削加工。

6.  如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述选择合适的刀具对小端的外圆和端面进行加工，包括：选择合适的刀具对小端的外圆和端面进行粗加工，之后再选择合适的刀具对小端的外圆和端面进行精加工；
所述选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行加工，包括：选择合适的 刀具对大端的内圆和台阶孔进行粗加工，之后再选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行精加工。

7.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述粗加工时采用的转速为110-130r/min、进给量为0.15mm/r、切削深度为0.8mm；所述精加工时采用的转速为50-70r/min、进给量为0.05mm/r、切削深度为0.2mm。

8.  如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述粗加工时采用的转速为120r/min，所述精加工时采用的转速为60r/min。

9.  如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述粗加工时采用的刀具的刀片为80°菱形刀片，所述精加工时采用的刀具的刀片为35°菱形刀片。

10.  如权利要求4-9任一项所述的方法，其特征在于，所述对大端的内圆和台阶孔进行加工时采用如权利要求1-3任一项所述的铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具。

铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具和加工方法
技术领域
本申请涉及一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具和加工方法。
背景技术
薄壁机匣是发动机重要的承力传动部件，其通过发动机各部件内孔与外圆定位安装，实现发动机同轴度前后一致，从而确保传动部件在高速旋转过程中的安全稳定性。薄壁机匣承担发动机进气和分流调整气流的作用，带有进气通道，其由叶形支板内外进气道组成的旋转件结构和内孔与外圆轴向错落的台阶孔结构。其中台阶孔的一致性直接影响发动机整机的综合性能。薄壁机匣加工过程中，装夹易变形，形位公差严，特别是精密台阶孔对基准的一致性要求在Φ0.02以内，其加工质量难以保证，效率低，返修率高。
请参考图1，为目前进行铝合金薄壁机匣加工时薄壁机匣由夹具装夹后的示意图，其中，101为小端端面，102为大端端面，103为夹具压紧固定薄壁机匣的固定面，106为切削旋转轴。
目前进行薄壁机匣加工的方法中需要分两次装夹，首先大端朝上，小端支靠装夹，先加工出内孔104及A基准端面；再小端朝上，大端支靠装夹（如图1所示），再加工出外圆105及D基准端面。
该方法采用的装夹方式，容易导致机匣变形，更换夹具后，受两次装夹过程中变形量以及安装基准面累积误差的影响，导致加工质量难以保证，加工合格率低，返修率较高，并由此带来了多次计量、转工、停滞等管理成本的增加。由于机匣在当前工序积压，导致设备瓶颈，增加车间管理难度，待处理品隔离处理量大，出错率增大，给生产、质量管理带来较大隐患。
发明内容
根据本申请的第一方面，本申请提供了一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具，包括：
车刀杆座，所述车刀杆座的一端设置有与机床刀座部位连接的固定槽，另一端设置有车刀槽和与所述车刀槽长度方向垂直的一个或多个螺钉孔；
车刀，所述车刀的一端伸入所述车刀槽，并由螺钉通过所述螺钉孔将车刀固定在所述车刀槽内；
车刀片，所述车刀片可拆卸固定设置在车刀伸入车刀槽一端相反的一端。
根据本申请的第二方面，本申请提供了一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法，包括：
将薄壁机匣大端朝下，小端朝上放置于夹具上；
将薄壁机匣装大端的夹固定面上的螺钉孔与夹具装夹固定面上螺钉孔对齐，并通过螺钉将薄壁机匣装夹固定在夹具上；
选择合适的刀具对小端的外圆和台阶端面进行加工；
选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行加工。
本申请提供的一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具，通过车刀杆座来连接车刀和机床刀座部位，从而增加了车刀的可切削范围，提高了车刀的自由度，尤其是在加工铝合金薄壁机匣精密台阶孔时，方便将车刀伸入铝合金薄壁机匣内部。本申请提供的一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法中，先将薄壁机匣大端朝下，小端朝上放置于夹具上，然后将薄壁机匣装大端的夹固定面上的螺钉孔与夹具装夹固定面上螺钉孔对齐，并通过螺钉将薄壁机匣装夹固定在夹具上，之后再进行台阶孔的加工，该加工方法只需要进行一次装夹即可完成整个台阶孔的加工，并且，通过薄壁机匣大端的装夹固定面装夹固定在夹具上，薄壁机匣不会因为装夹外力而变形，从而保证了加工质量，提高了加工效率。
附图说明
图1为现有技术中铝合金薄壁机匣与夹具的装夹固定示意图；
图2为本申请一种实施例中铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具的结构示意图；
图3为本申请一种实施例中铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具的结构示意图；
图4为本申请一种实施例中铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法流程示意图；
图5为本申请一种实施例铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法中对小端外圆和台阶端面进行加工的示意图；
图6为本申请一种实施例铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法中对大端内圆和台阶孔进行加工时，刀具组件未进入大端内侧的示意图；
图7为本申请一种实施例铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法中对大端 内圆和台阶孔进行加工时，刀具组件已进入大端内侧的示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具和加工方法，本申请实施例以牌号为ZL114A的铝合金薄壁机匣为例进行说明。由于铝合金强度和硬度相对较低，塑性较小，导热率高，对刀具磨损小，切削加工性能较好，属于易加工材料，但热膨胀系数大，受温度影响较大。传统加工方法容易导致铝合金薄壁机匣变形，加工质量亟待改善。本申请实施例提供的铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法中，具体是采用反向车削加工的方式加工铝合金薄壁机匣精密型面台阶孔，根据孔径大小选用适应规格的刀具，安装在合适直径和长度的车刀杆的车刀上，偏心进入内轮廓待加工表面，由里向外进行反向切削加工台阶型面，直至孔的径向尺寸及深度加工合格为止。
通常的，铝合金薄壁机匣精密型面台阶孔具体为机匣安装孔，其需要满足下述加工要求：台阶孔中的安装孔的孔径及要求为Φ290^+0.04mm，对小端外圆的同轴度要求Φ0.02，同时保证小端外圆对安装孔的跳动0.02，表面粗糙度要求为Ra1.60μm；台阶面的加工要求为对小端台阶端面平行度0.02，表面粗糙度要求为Ra1.60μm。本申请实施例提供的铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具和加工方法可以很好地满足上述加工要求。
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
实施例一
请参考图2和图3，本实施例提供了一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具，包括车刀杆座201、车刀205和车刀片207。
车刀杆座201的一端设置有与机床刀座部位200连接的固定槽202，另一端设置有车刀槽203和与车刀槽203长度方向垂直的一个或多个螺钉孔204。
车刀205的一端伸入车刀槽203，并由螺钉206通过螺钉孔204将车刀205固定在车刀槽203内。
车刀片207，车刀片207可拆卸固定设置在车刀205伸入车刀槽203一端相反的一端。
在具体实施例中，车刀杆座201的长度为220-240mm；车刀杆座201的一端通过固定槽202连接固定在机床刀座部位后，悬深至车刀片207刀尖处的长度不小于130mm；车刀205的一端连接固定在车刀槽203后，伸出车刀槽203的部位至刀片207刀尖处的长度不小于60mm。
具体的，本实施例中，车刀杆座201的长度为230mm；车刀杆座201的一端通过固定槽202连接固定在机床刀座部位后，悬深至车刀片207刀尖处的长度为130mm；车刀205的一端连接固定在车刀槽203后，伸出车刀槽203的部位至刀片207刀尖处的长度为60mm。
本实施例提供的一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具，通过车刀杆座来连接车刀和机床刀座部位，从而增加了车刀的可切削范围，提高了车刀的自由度，尤其是在加工铝合金薄壁机匣精密台阶孔时，方便将车刀伸入薄壁机匣内部。
实施例二
请参考图4，本实施例提供了一种铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法，包括下面步骤：
步骤401：将薄壁机匣大端朝下，小端朝上放置于夹具上。
步骤402：将薄壁机匣装大端的夹固定面上的螺钉孔与夹具装夹固定面上螺钉孔对齐，并通过螺钉将薄壁机匣装夹固定在夹具上。
步骤403：选择合适的刀具对小端的外圆和台阶端面进行加工。由于薄壁机匣装夹后，小端的外圆和台阶端面是位于外侧的，因此，步骤403中适用于对小端进行加工的刀具的各类较多，只需要根据目前常规的刀具选择要求即可。请参考图5，为步骤403中对小端外圆进行加工的示意图，501为车刀，502为小端外圆，503为切削时的旋转转轴。
步骤404：选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行加工。
本实施例中，步骤404包括：选择合适的刀具后，先将车刀杆偏心进入孔底内，待刀尖完全通过孔深后，将刀尖横向走至台阶孔待加工点位，再由里向外进行反向车削加工。请参考图6和图7，为步骤404中对大端内圆和台阶孔进行加工的示意图。其中，图6为刀具组件还未进入大端内侧的示意图，图7为刀具组件已经进入大端内侧的示意图，601为刀具组件，602为大端内圆和台阶孔的待加工面。
本实施例中，步骤403包括：选择合适的刀具对小端的外圆和台阶端面进行粗加工，之后再选择合适的刀具对小端的外圆和台阶端面进行精加工。
步骤404包括：选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行粗加工，之后再选择合适的刀具对大端的内圆和台阶孔进行精加工。
在具体实施例中，粗加工时采用的转速为110-130r/min、进给量为0.15mm/r、切削深度为0.8mm；精加工时采用的转速为50-70r/min、进给量为0.05mm/r、 切削深度为0.2mm。
具体的，粗加工时采用的转速为120r/min，精加工时采用的转速为60r/min。
在具体实施例中，粗加工时采用的刀具的车刀片为80°菱形刀片，精加工时采用的刀具的车刀片为35°菱形刀片。以牌号为ZL114A的铝合金薄壁机匣为例，切削时通常采用铝合金用切削的硬质合金刀片，例如35°、55°、80°菱形刀片。由于粗加工时余量较多，因此采用80°菱形刀片，以获得更快的加工速度；精加工时余量较少，因此采用35°菱形刀征，以获得更好的加工质量。在其它实施例中，如果薄壁机匣为钛合金或钢制零件，则同样需要选择相应的刀片进行加工。
本实施例中，对大端的内圆和台阶孔进行加工时采用上述实施例一提供的铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工刀具。
本实施例提供的铝合金薄壁机匣精密台阶孔的加工方法中，先将薄壁机匣大端朝下，小端朝上放置于夹具上，然后将薄壁机匣大端的装夹固定面上的螺钉孔与夹具装夹固定面上螺钉孔对齐，并通过螺钉将薄壁机匣装夹固定在夹具上，之后再进行台阶孔的加工，该加工方法只需要进行一次装夹即可完成整个台阶孔的加工，并且，通过薄壁机匣大端的装夹固定面装夹固定在夹具上，薄壁机匣不会因为装夹外力而变形，从而保证了加工质量，提高了加工效率。
以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。