一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝的制作方法
【專利摘要】一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝，尤其是可用于高強(qiáng)度、高剛性、高精度、高效的履帶板內(nèi)孔的精密加工，克服了薄壁圓管件裝夾變形，解決了深孔加工中數(shù)控車削時履帶板毛坯外表面裝夾、定位難題，通過改變刀體結(jié)構(gòu)和外排屑方式來深孔加工中消除表面劃傷以及退刀痕等關(guān)鍵技術(shù)；采用在線扭矩監(jiān)控技術(shù)，自動調(diào)節(jié)進(jìn)給量，提高了延長鉆頭使用壽命；提出了利用鋼球擠壓的方法來提高內(nèi)孔的光潔度和均勻性；通過一次擴(kuò)孔鉆削加工即可代替一般需要鉆、擴(kuò)、鉸工序才能達(dá)到深孔的加工精度和表面粗糙度；該方法提高了履帶板內(nèi)孔加工的制造精度，降低了生產(chǎn)周期和成本，可滿足高強(qiáng)度、高剛性、高精度、高效的履帶板內(nèi)孔的加工需求。
【專利說明】一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝，高強(qiáng)度、高剛性、高精度、高效的履帶板深孔精密加工。

【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于履帶板深孔加工方法，目前公知的技術(shù)是采用一般需要鉆、擴(kuò)、鉸工序才能達(dá)到深孔的加工精度和表面粗糙度，結(jié)合該履帶板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):屬于彈孔、薄壁圓管件。加工時易出現(xiàn)孔彎曲現(xiàn)象，難以保證空的直線度和圓度；工件長徑比超過10倍，在鉆削、鉸孔加工中，排屑是主要的加工難點(diǎn)，由于鉆削的特殊性，切削在排除過程中，與已加工的表面接觸，造成切削對表面的劃傷的程度根據(jù)鉆頭的進(jìn)給速度變化不同，工件劃傷后在后續(xù)的鉸孔加工中去除非常困難；另一方面，鉆削加工采用兩端進(jìn)行對中加工，由于定位基準(zhǔn)的不一致，導(dǎo)致同軸度誤差很大，不能保證履帶板裝配中前后銷軸的一致性在鉸孔加工中，鉸刀轉(zhuǎn)速慢，加工效率低，加工一件大約需要I?2小時，而且常常會因?yàn)榈毒咂茡p和工件表面劃傷造成廢品，精密鏜削加工，鏜刀速度慢，加工一件產(chǎn)品大約需要3小時，同樣不能滿足履帶板的批量生產(chǎn)特點(diǎn)。深孔鉆削加工，主要有槍鉆和噴吸鉆兩種加工技術(shù)。其中槍鉆主要用來加工2?20cm的小孔，孔深于直徑比可超過100倍，切屑由切屑液通過鉆桿外部V型槽從鉆孔內(nèi)沖刷出來，經(jīng)過已加工表面，屬于外排屑加工，加工效率為0.01?0.02mm/r，所以這種加工方式和加工效率不適合履帶板的深孔加工。噴吸鉆加工技術(shù)采用雙管鉆桿結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在加工過程中，對刀具磨損、刀桿變化不容易直接測量，一旦出現(xiàn)異常狀態(tài)，影響加工質(zhì)量，不適合履帶板的高效率、批量的加工要求，深孔加工中數(shù)控車削時存在工件裝夾定位、薄壁圓管件變形、刀桿顫振、斷屑難、排屑難等技術(shù)難問題，很難滿足高強(qiáng)度、高剛性、高精度的履帶板內(nèi)孔的加工需求，目前查閱的文獻(xiàn)表明:關(guān)于高精度、高效率履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工技術(shù)加工方法及工藝，在公開發(fā)表的文獻(xiàn)中未見報(bào)道或提及。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為彌補(bǔ)履帶板內(nèi)孔深孔加工過程中內(nèi)孔加工精度低，光潔度差的，現(xiàn)生產(chǎn)周期和成本高，本發(fā)明提供一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝。
[0004]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其技術(shù)內(nèi)容所采用的技術(shù)方案為:一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝，其特征是:刀具主軸傳動系統(tǒng)通過交流變頻電機(jī)(I)帶動刀桿(15)旋轉(zhuǎn)做主運(yùn)動；Z軸直線進(jìn)給軸傳動系統(tǒng)通過交流伺服電機(jī)I (16)通過高精密滾珠絲杠I (17)帶動Z軸滑臺(5 )在動導(dǎo)軌(6 )做軸向直線進(jìn)給；導(dǎo)向套(7 )起到刀桿(15 )導(dǎo)向的作用，工件缸I (11)、工件缸2 (12)同時動作壓緊工件(10);工件夾具部件履帶板采用管體下圓面定位，定位塊加工成半圓結(jié)構(gòu)，起到面支撐，有效阻止了履帶板的彈性變形，夾緊工具采用轉(zhuǎn)角油缸；履帶板前端支撐(13)、后端支撐(14)起到精確定位的作用，中間橡膠條加大摩擦力；采用單管擴(kuò)孔刀具，刀具由刀桿(15)、刀體(18)、刀塊(19)、導(dǎo)向塊(20)、導(dǎo)向塊
I(26)以及輥壓塊(21)、輥壓塊I (25)、輥壓塊2 (27)組成，刀桿(15)尾部是5#錐柄，與主軸(3)配合，前端是帶有定位面的梯形螺紋(22)，有四個梯形螺紋(22)入口，便于保證刀體(18)快速更換與主軸精度調(diào)節(jié)；刀體分為刀塊部位、導(dǎo)向塊部位、輥壓塊部位三部分，由精密數(shù)控銑床加工，三者呈一定角度布置，有效地分解切削力，使導(dǎo)向塊(20)和輥壓塊(21)始終與已加工表面貼合，起到良好的導(dǎo)向和輥壓作用；刀塊(19)采用兩面刃切削結(jié)構(gòu)，前刃起主切削作用，切削大量加工余量，側(cè)刃起精切削作用，進(jìn)行微量和精密切削，保證孔的加工質(zhì)量；導(dǎo)向塊(20)、導(dǎo)向塊I (26)是保證深孔的形狀精度；輥壓塊(21)、輥壓塊I(25)、輥壓塊2 (27)進(jìn)一步提高深孔的表面質(zhì)量。刀塊(19)后面的支撐導(dǎo)向鍵(23)起到退刀時支撐導(dǎo)向鍵(23)的作用，起到消除退刀痕的作用；為保證孔的加工精度，確定在履帶板原有的底孔上進(jìn)行擴(kuò)孔加工，可以將工件現(xiàn)有的孔徑作為切屑排除通道，避免切屑與講過表面的再次接觸，劃傷內(nèi)孔表面，采用高壓、大流量切屑液對切屑過程中產(chǎn)生的切屑進(jìn)行定向清洗，切屑從未加工的內(nèi)孔流出，排屑方式屬于外排屑結(jié)構(gòu)，切屑接觸的是為加工表面，沒有對已加工表面造成損傷，保證了內(nèi)孔的加工精度；刀桿(15)采用單管結(jié)構(gòu)，切屑從刀桿(15)內(nèi)孔的前端流出，強(qiáng)度增加，為便于排屑，將刀體前部設(shè)計(jì)成空心結(jié)構(gòu)，，前部為喇叭口(24)形狀，使從內(nèi)向外排屑更加順暢；采用在線扭矩監(jiān)控技術(shù)，將扭矩傳感器(4)裝在旋轉(zhuǎn)主軸上，隨時測量鉆削過程中的扭矩，并不斷將其同鉆頭預(yù)定的臨界扭矩值進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭磨損而扭矩增大時，進(jìn)給量自動降低，從而使鉆削扭矩值保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，延長鉆頭耐用度；加工后的工件(10)內(nèi)孔利用鋼球擠壓的方法來提高內(nèi)孔的光潔度和均勻性。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:深孔加工中數(shù)控切削時存在刀桿顫振、斷屑難、排屑難等技術(shù)難問題，克服了薄壁圓管件裝夾變形控制技術(shù)，可以通過一次擴(kuò)孔鉆削加工即可滿足高強(qiáng)度、高剛性、高精度、高效的履帶板內(nèi)孔的加工需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0007]圖1是高精度履帶板深孔加工方法及工藝的裝置俯視圖。
[0008]圖2是高精度履帶板深孔加工方法及工藝的裝置側(cè)視圖。
[0009]圖3是高精度履帶板深孔加工方法及工藝的刀體主視圖。
[0010]圖4是高精度履帶板深孔加工方法及工藝的刀體俯視圖。
[0011]圖5是高精度履帶板深孔加工方法及工藝的刀體側(cè)視圖。
[0012]圖6是工件定位工裝俯視圖。
[0013]圖7工件實(shí)體圖。
[0014]圖8程序總流程圖。
[0015]圖中:1.交流變頻電機(jī)，2.主軸箱，3.主軸，4.扭矩傳感器，5.Z軸滑臺，6.動導(dǎo)軌，7.導(dǎo)向套，8.工件工裝，9.橡膠條，10.工件，11.液壓缸，12.液壓缸1，13.前定位支撐，14.后定位支撐，15.刀桿，16.交流伺服電機(jī)1，17.高精密滾珠絲杠1，18.刀體，19.刀塊，20.導(dǎo)向塊，21.輥壓塊，22.梯形螺紋，23.支撐導(dǎo)向鍵，24.喇叭口，25.輥壓塊I，26.導(dǎo)向塊I，27.輥壓塊2。

【具體實(shí)施方式】
[0016]在圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7和圖8中，一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝，其特征是:刀具主軸傳動系統(tǒng)通過交流變頻電機(jī)(I)帶動刀桿(15)旋轉(zhuǎn)做主運(yùn)動；Z軸直線進(jìn)給軸傳動系統(tǒng)通過交流伺服電機(jī)I (16)通過高精密滾珠絲杠I
(17)帶動Z軸滑臺(5)在動導(dǎo)軌(6)做軸向直線進(jìn)給；導(dǎo)向套(7)起到刀桿(15)導(dǎo)向的作用，工件缸I (11)、工件缸2 (12)同時動作壓緊工件(10);工件夾具部件履帶板采用管體下圓面定位，定位塊加工成半圓結(jié)構(gòu)，起到面支撐，有效阻止了履帶板的彈性變形，夾緊工具采用轉(zhuǎn)角油缸；履帶板前端支撐(13)、后端支撐(14)起到精確定位的作用，中間橡膠條加大摩擦力；采用單管擴(kuò)孔刀具，刀具由刀桿(15)、刀體(18)、刀塊(19)、導(dǎo)向塊(20)、導(dǎo)向塊I (26)以及輥壓塊(21)、輥壓塊I (25)、輥壓塊2 (27)組成，刀桿(15)尾部是5#錐柄，與主軸(3)配合，前端是帶有定位面的梯形螺紋(22)，有四個梯形螺紋(22)入口，便于保證刀體(18)快速更換與主軸精度調(diào)節(jié)；刀體分為刀塊部位、導(dǎo)向塊部位、輥壓塊部位三部分，由精密數(shù)控銑床加工，三者呈一定角度布置，有效地分解切削力，使導(dǎo)向塊(20)和輥壓塊(21)始終與已加工表面貼合，起到良好的導(dǎo)向和輥壓作用；刀塊(19)采用兩面刃切削結(jié)構(gòu)，前刃起主切削作用，切削大量加工余量，側(cè)刃起精切削作用，進(jìn)行微量和精密切削，保證孔的加工質(zhì)量；導(dǎo)向塊(20)、導(dǎo)向塊I (26)是保證深孔的形狀精度；輥壓塊(21)、輥壓塊I
(25)、輥壓塊2 (27)進(jìn)一步提高深孔的表面質(zhì)量。刀塊(19)后面的支撐導(dǎo)向鍵(23)起到退刀時支撐導(dǎo)向鍵(23)的作用，起到消除退刀痕的作用；為保證孔的加工精度，確定在履帶板原有的底孔上進(jìn)行擴(kuò)孔加工，可以將工件現(xiàn)有的孔徑作為切屑排除通道，避免切屑與講過表面的再次接觸，劃傷內(nèi)孔表面，采用高壓、大流量切屑液對切屑過程中產(chǎn)生的切屑進(jìn)行定向清洗，切屑從未加工的內(nèi)孔流出，排屑方式屬于外排屑結(jié)構(gòu)，切屑接觸的是為加工表面，沒有對已加工表面造成損傷，保證了內(nèi)孔的加工精度；刀桿(15)采用單管結(jié)構(gòu)，切屑從刀桿(15)內(nèi)孔的前端流出，強(qiáng)度增加，為便于排屑，將刀體前部設(shè)計(jì)成空心結(jié)構(gòu)，，前部為喇叭口(24)形狀，使從內(nèi)向外排屑更加順暢；采用在線扭矩監(jiān)控技術(shù)，將扭矩傳感器(4)裝在旋轉(zhuǎn)主軸上，隨時測量鉆削過程中的扭矩，并不斷將其同鉆頭預(yù)定的臨界扭矩值進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭磨損而扭矩增大時，進(jìn)給量自動降低，從而使鉆削扭矩值保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，延長鉆頭耐用度；加工后的工件(10)內(nèi)孔利用鋼球擠壓的方法來提高內(nèi)孔的光潔度和均勻性。
[0017] 具體操作過程:
啟動數(shù)控系統(tǒng)與液壓站系統(tǒng)，伺服使能，首先將機(jī)床Z軸方向回參考點(diǎn)，使刀桿(15)跳動在誤差允許范圍內(nèi)，調(diào)整主軸的軸線與工件同軸，將工件(10)與前端密封圈緊密接觸，同時按下工件缸按鈕使工件(10)壓緊，調(diào)整主軸的軸線與工件同軸，運(yùn)行數(shù)控程序?qū)⒆詣蛹庸?，刀具主軸傳動系統(tǒng)通過交流變頻電機(jī)(I)帶動刀桿(15)旋轉(zhuǎn)做主運(yùn)動；Z軸直線進(jìn)給軸傳動系統(tǒng)通過交流伺服電機(jī)I (16)通過高精密滾珠絲杠I (17)帶動Z軸滑臺(5)在動導(dǎo)軌(6)做軸向直線進(jìn)給；扭矩傳感器(4)自動測量鉆削過程中的扭矩，并不斷將其同鉆頭預(yù)定的臨界扭矩值進(jìn)行比較，隨時自動調(diào)整主軸(3)進(jìn)給量，主軸自動停，冷卻水自動關(guān)閉，抬起液壓缸，卸下工件。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度履帶板內(nèi)孔單管擴(kuò)孔鉆加工方法及工藝，其特征是:刀具主軸傳動系統(tǒng)通過交流變頻電機(jī)(I)帶動刀桿(15)旋轉(zhuǎn)做主運(yùn)動；Z軸直線進(jìn)給軸傳動系統(tǒng)通過交流伺服電機(jī)I (16)通過高精密滾珠絲杠I (17)帶動Z軸滑臺(5)在動導(dǎo)軌(6)做軸向直線進(jìn)給；導(dǎo)向套(7)起到刀桿(15)導(dǎo)向的作用，工件缸I (11)、工件缸2 (12)同時動作壓緊工件(10);工件夾具部件履帶板采用管體下圓面定位，定位塊加工成半圓結(jié)構(gòu)，起到面支撐，有效阻止了履帶板的彈性變形，夾緊工具采用轉(zhuǎn)角油缸；履帶板前端支撐(13)、后端支撐(14)起到精確定位的作用，中間橡膠條加大摩擦力；采用單管擴(kuò)孔刀具，刀具由刀桿(15)、刀體(18)、刀塊(19)、導(dǎo)向塊(20)、導(dǎo)向塊I (26)以及輥壓塊(21)、輥壓塊I (25)、輥壓塊2 (27)組成，刀桿(15)尾部是5#錐柄，與主軸(3)配合，前端是帶有定位面的梯形螺紋(22)，有四個梯形螺紋(22)入口，便于保證刀體(18)快速更換與主軸精度調(diào)節(jié)；刀體分為刀塊部位、導(dǎo)向塊部位、輥壓塊部位三部分，由精密數(shù)控銑床加工，三者呈一定角度布置，有效地分解切削力，使導(dǎo)向塊(20)和輥壓塊(21)始終與已加工表面貼合，起到良好的導(dǎo)向和輥壓作用；刀塊(19)采用兩面刃切削結(jié)構(gòu)，前刃起主切削作用，切削大量加工余量，側(cè)刃起精切削作用，進(jìn)行微量和精密切削，保證孔的加工質(zhì)量；導(dǎo)向塊(20)、導(dǎo)向塊I (26)是保證深孔的形狀精度；輥壓塊(21)、輥壓塊I (25)、輥壓塊2 (27)進(jìn)一步提高深孔的表面質(zhì)量。刀塊(19)后面的支撐導(dǎo)向鍵(23)起到退刀時支撐導(dǎo)向鍵(23)的作用，起到消除退刀痕的作用；為保證孔的加工精度，確定在履帶板原有的底孔上進(jìn)行擴(kuò)孔加工，可以將工件現(xiàn)有的孔徑作為切屑排除通道，避免切屑與講過表面的再次接觸，劃傷內(nèi)孔表面，采用高壓、大流量切屑液對切屑過程中產(chǎn)生的切屑進(jìn)行定向清洗，切屑從未加工的內(nèi)孔流出，排屑方式屬于外排屑結(jié)構(gòu)，切屑接觸的是為加工表面，沒有對已加工表面造成損傷，保證了內(nèi)孔的加工精度；刀桿(15)采用單管結(jié)構(gòu)，切屑從刀桿(15)內(nèi)孔的前端流出，強(qiáng)度增加，為便于排屑，將刀體前部設(shè)計(jì)成空心結(jié)構(gòu)，前部為喇叭口(24)形狀，使從內(nèi)向外排屑更加順暢；采用在線扭矩監(jiān)控技術(shù)，將扭矩傳感器(4)裝在旋轉(zhuǎn)主軸上，隨時測量鉆削過程中的扭矩，并不斷將其同鉆頭預(yù)定的臨界扭矩值進(jìn)行比較。當(dāng)鉆頭磨損而扭矩增大時，進(jìn)給量自動降低，從而使鉆削扭矩值保持在預(yù)定的范圍內(nèi)，延長鉆頭耐用度；加工后的工件(10)內(nèi)孔利用鋼球擠壓的方法來提高內(nèi)孔的光潔度和均勻性。
【文檔編號】B23B35/00GK104384549SQ201410445163
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】陳洪海, 吳慶堂, 聶鳳明, 王大森, 胡寶共, 康戰(zhàn), 王凱, 魏巍, 段學(xué)俊, 吳煥, 盧政宇, 修冬, 郭波, 李珊, 劉志波 申請人:長春設(shè)備工藝研究所