一种大型喷嘴环座高精度内孔多级环槽的加工方法与流程 专利技术说明

机械加工,机床金属加工设备的制造及其加工,应用技术1.本发明涉及金属切削技术领域，尤其涉及一种大型喷嘴环座高精度内孔多级环槽的加工方法。背景技术：2.喷嘴环座的多级内孔环槽在装配过程与之配合的是带叶片的多级喷嘴环，为保证喷嘴环在喷嘴环座中装配好以后具备足够的位置精度，在车削喷嘴环座多级内孔环槽时就需要保证其具备较高的精度，但是随着膨胀机功率的跨越式提升，喷嘴环座、喷嘴环等零部件结构尺寸成几何倍增大，当前大功率膨胀机喷嘴环座内孔多级环槽各槽面宽度与深度尺寸达到传统结构尺寸的两到三倍以上。3.传统大型喷嘴环座内孔多级环槽加工方法如图3所示，工人以单级环槽作为一整体单元进行车削，单级环槽内刀具先后从环槽两侧面轴向进刀车削至槽底，然后法向进刀车削至槽底中间位置退刀，完成单级环槽车削后进行下一级环槽的车削，如此往复实现该大型喷嘴环座内孔四级环槽的完整加工，这样的加工方法在喷嘴环座内孔多级环槽深度与宽度尺寸较小时不会存在刀具本身刚性不足或切削刃口提前磨损而带来的侧面锥度与尺寸加工不合格等问题。4.但随着喷嘴环座结构尺寸的跨越式增大，多级环槽深度与宽度成几何倍增加，传统的车削方法在实际加工中存在深槽侧面出现锥度，公差尺寸难以保证的问题。技术实现要素：5.本发明的目的在于提供一种大型喷嘴环座高精度内孔多级环槽的加工方法，旨在解决传统大型喷嘴环座内孔多级环槽的车削加工方法，难以保证公差尺寸的问题。6.为实现上述目的，本发明提供了一种大型喷嘴环座高精度内孔多级环槽的加工方法，包括以下步骤：7.对大型喷嘴环座胚料内孔的多级环槽数量进行独立单元划分，得到底槽单元、左侧单元和右侧单元；8.确认半精车余量，并基于所述余量分别对所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元半精车；9.对半精车后的所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元依次精车，得到合格大型喷嘴环座。10.其中，所述对半精车后所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元依次精车，得到合格大型喷嘴环座的具体方式：11.对半精车后的所述底槽单元精车；12.对半精车后的所述左侧单元精车；13.对半精车后的所述右侧单元精车。14.其中，所述对半精车后的所述底槽单元精车的具体方式：15.检查半精车所述余量后刀具刃口的磨损情况，并基于所述磨损情况判断是否更换刀具；16.确认刀具刃口锋利和完整性，并对所述底槽单元精车；17.根据设计尺寸，对精车后所述底槽单元的直径进行测量，后补刀，直至所述底槽单元的直径与所述设计尺寸对应。18.其中，所述对半精车后的所述左侧单元精车的具体方式：19.检测完成精车所述底槽单元后的刀具刃口和左侧的磨损情况，并基于所述磨损情况判断是否更换刀具；20.确认刀具刃口锋利和完整性，并对所述左侧单元精车；21.根据设计尺寸，对精车后所述左侧单元的位置尺寸进行测量后补刀，直至所述左侧单元的位置尺寸与所述设计尺寸对应。22.其中，所述对半精车后的所述右侧单元精车的具体方式：23.检测完成精车所述左侧单元后的刀具刃口和右侧磨损情况，并基于所述磨损情况判断是否更换刀具；24.确认刀具刃口锋利和完整性，并对所述右侧单元精车；25.根据设计尺寸，对精车后所述右侧单元的位置尺寸进行测量后补刀，直至所述右侧单元的位置尺寸与所述设计尺寸对应。26.本发明的一种大型喷嘴环座高精度内孔多级环槽的加工方法，对大型喷嘴环座胚料内孔的多级环槽数量进行独立单元划分，得到底槽单元、左侧单元和右侧单元；确认半精车余量，并基于所述余量分别对所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元半精车；对半精车后的所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元依次精车，得到合格大型喷嘴环座，该方法通过将大型喷嘴环座内孔多级环槽整体划分为底面、左侧面、右侧面三个独立式单元进行车削，重新制定刀具在车削过程中的走刀路线，统一新的余量补刀方向与检测方法，实现各级环槽槽面尺寸的精度的把控和高效率加工，该方法将所述喷嘴环座多级环槽作为一个整体根据车削过程中的刀具受力与磨损情况划分为了三个独立式的单元，有效的规避了多级环槽在传统车削加工中刀具提前磨损影响环槽侧面加工质量的风险，大幅度提高了零件一次性加工的合格率，工人在独立单元内多个面的加工中仅需一次性的同方向补刀即可保证环槽多个面达到设计的高精度尺寸公差要求，大幅度降低工人劳动强度，有效的减少补刀的计算与操作时间，提高了零件加工效率，以五级环槽为例，五级环槽总共涉及5个左侧面、5个右侧面以及5个底面，工人在环槽左侧面最终成型车削的过程中只需要将首个车削的一级环槽侧面车削至位置尺寸公差，通过测量最终车削的第五级环槽左侧面的尺寸公差是否合格即可有效判断所有环槽左侧面的加工情况，当第五级环槽位置尺寸公差满足设计要求时，可明确其余环槽左侧面均满足设计尺寸要求，同时通过对比首末左侧面加工的尺寸公差情况还可以迅速的判断刀具刃口的磨损情况，工人可根据最终一级的环槽左侧面加工情况明确该独立单元内需要测量的面从而实现零件的高效加工，解决了传统大型喷嘴环座内孔多级环槽的车削加工方法，难以保证公差尺寸的问题。附图说明27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。28.图1是大型喷嘴环座结构示意图。29.图2是本发明提供的高精度内孔多级环槽结构示意图。30.图3是传统多级环槽加工方法示意图。31.图4是刀具伸长量示意图。32.图5是侧面车削刀具受力示意图。33.图6是槽底车削刀具受力示意图。34.图7是独立式三单元的划分与进刀方法示意图。35.图8是半精加工进刀轨迹与顺序示意图。36.图9是本发明提供的一种大型喷嘴环座高精度内孔多级环槽的加工方法流程图。37.图10是所述对半精车后所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元依次精车，得到合格大型喷嘴环座的具体方式流程图。具体实施方式38.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。39.现有大型喷嘴环座内孔多级环槽单边深度基本大于30mm，满足该类环槽车削的槽刀通常为专用定制刀具，加工中为避免刀体与零件内孔干涉，刀片切削部分伸长量必定大于30mm，伸长量位置如图4所示，同比一般现用常规内孔切槽刀小于10mm的伸长量，大于30mm的伸长量意味着切削部分刀具结构本身刚性的欠缺，这个特性在以往多级环槽深槽槽底的加工中表现尤为明显，刀具在侧面与底面车削时的受力分别如图5与图6所示，从两图中可以看到刀具在侧面与底部车削时最大的不同就是刀具运动过程中所受的主副切削力方向的不同，侧面车削时主切削力为刀具轴向，加工中刀具刚性足够，而底部车削时刀具所受主切削力方向却为刀轴法向，由于刀具伸长量过大，其本身刚性欠缺，实际槽底车削时不可避免的存在微量的振动，而该振动的存在造成刀具两侧圆角处切削刃口在切削过程中磨损的加剧，实际车削过程中环槽侧面的成型质量与刀具参与切削处刃口的锋利度和完整性息息相关，当参与侧面切削处的刃口出现微量磨损和钝化时，刀具在侧面车削过程中所受的法向副切削力出现显著增大，法向受力的增大引起刀具变形从而出现让刀现象，所加工侧面出现锥度。为了解决传统大型喷嘴环座内孔多级环槽的车削加工方法，难以保证公差尺寸的问题，本发明提供了以下实施例为参考。40.请参阅图1至图10，本发明提供一种大型喷嘴环座高精度内孔多级环槽的加工方法，包括以下步骤：41.s1对大型喷嘴环座胚料内孔的多级环槽数量进行独立单元划分，得到底槽单元、左侧单元和右侧单元；42.具体的，根据待加工的大型喷嘴环座内孔多级环槽的数量进行独立单元的划分，明确各独立单元内所加工面的对象与数量，以图2所示的大型喷嘴环座内孔四级环槽为例，加工前我们将其划分为槽底、左侧、右侧三个独立单元，各单元包含的加工对象与数量如下：所述槽底单元包含第一级环槽槽底、第二级环槽槽底、第三级环槽槽底和第四级环槽槽底合计四个面，具体位置见图7中1-1、1-2、1-3、1-4编号所在区域。所述左侧单元包含第一级环槽左侧面、第二级环槽左侧面、第三级环槽左侧面和第四级环槽左侧面合计四个面，具体位置见图7中2-1、2-2、2-3、2-4编号所在区域。所述右侧单元包含第一级环槽右侧面、第二级环槽右侧面、第三级环槽右侧面和第四级环槽右侧面合计四个面，具体位置见图7中3-1、3-2、3-3、3-4编号所在区域，该方法将喷嘴环座多级环槽作为一个整体根据车削过程中的刀具受力与磨损情况划分为了三个独立式的单元，有效的规避了多级环槽在传统车削加工中刀具提前磨损影响环槽侧面和底面加工质量的风险，大幅度提高了零件一次性加工的合格率。43.s2确认半精车余量，并基于所述余量分别对所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元半精车；44.具体的，加工前零件多级环槽侧面与底面常规余量在1-1.5mm，半精车过程中需要将多级环槽槽底单元的精车余量控制在0.05-0.1mm，左侧与右侧单元精车余量控制在0.1-0.2mm，较少的精车余量能大幅度减小刀具在车削过程中的受力，确保刀具具备足够的刚性，降低刀具振动幅度，延长刀具使用寿命，使最终车削表面满足设计要求，其中槽底精车余量同比侧面余量进一步的减少能够有效减小刀具在槽底单元内走刀时的法向受力，控制刀具振动，确保最终车削的槽底表面光滑不存在振纹，按照设置好的槽底与侧面余量，采用轴向进刀的方式完成多级环槽各槽槽底与侧面余量的半精加工，具体走刀方式如图8所示，刀具从环槽槽底中间进刀，按图示进刀方向与顺序依次完成该环槽槽底与侧面的车削，半精车后槽底与侧面毛坯余量厚度由原始的1.5mm减少到0.2mm以内，其中槽底控制在0.05-0.1mm，左侧与右侧面余量控制在0.1-0.2mm。45.s3对半精车后的所述底槽单元、所述左侧单元和所述右侧单元依次精车，得到合格大型喷嘴环座。46.具体方式：47.s31对半精车后的所述底槽单元精车；48.具体方式：49.s311检查半精车所述余量后刀具刃口的磨损情况，并基于所述磨损情况判断是否更换刀具；50.具体的，检查完成半精车后的刀具刃口磨损情况，当发现刀具侧面与底部刃口存在微量磨损时工人应更换新刀片或者对已磨损的刃口进行必要的修磨。51.s312确认刀具刃口锋利和完整性，并对所述底槽单元精车；52.具体的，确保刀具刃口锋利与完整性后，按照图7槽底单元所示1-1的进刀轨迹进行精加工，工人在完成1-1的加工后需对该槽底直径尺寸进行测量，根据测量的实际毛坯厚度进行必要的补刀，控制1-1所加工槽底直径到设计尺寸公差要求的上差，当测量到1-1所加工槽底达尺寸上差时记录最终补刀量，以最终补刀量依次完成后续1-2、1-3、1-4环槽槽底的加工，槽底车削时，刀具从侧面进退刀，进退刀时刀具与侧面距离控制在0.5-1mm之间。53.s313根据设计尺寸，对精车后所述底槽单元的直径进行测量后补刀，直至所述底槽单元的直径与所述设计尺寸对应。54.具体的，测量已加工的1-4环槽槽底直径，当槽底直径大于设计尺寸下差时，槽底单元精加工结束，此时所有已加工环槽槽底均满足设计尺寸公差要求，首次加工过程中工人对刀具刃口工作寿命没有实际数据时，刀具完成单个环槽槽底加工后，工人需对刀具侧面与底面刃口进行必要的观察，当发现刀具刃口出现明显的缺损与钝化后记录已加工面的数量为n后终止加工，终止加工后更换新的刀片或者对刃口进行必要的修磨，新刀片或修磨后的刀具在参与切削时从终止加工处继续完成后续环槽槽底的加工，重新开始的加工操作步骤参考以上第2步流程，新刀或修磨后的刀具加工完首个测量直径达尺寸上差的面后继续进行后续环槽槽底的加工，当n大于4时，表示该刀具刃口实际工作寿命内能够完成该四级环槽所有槽底面的加工，当n小于4时，表示该刀具刃口实际工作寿命不足以完成所有环槽槽底面的一次性加工，其耐磨性有待进一步提高。55.s32对半精车后的所述左侧单元精车；56.具体方式：57.s321检测完成精车所述底槽单元后的刀具刃口和左侧的磨损情况，并基于所述磨损情况判断是否更换刀具；58.具体的，检查完成所述槽底单元精加工后的刀具左侧与底面刃口磨损情况，当发现刀具左侧与底部刃口存在微量磨损时工人应即时更换新刀片或者对已磨损的刀具刃口进行必要的修磨。59.s322确认刀具刃口锋利和完整性，并对所述左侧单元精车；60.具体的，确保刀具刃口锋利与完整性后，按照图7左侧单元所示2-1的进刀轨迹进行精加工，工人在完成2-1的加工后需对该环槽左侧面的位置尺寸进行打表测量，根据测量的实际车削的左侧面位置进行必要的补刀，当该环槽左侧面位置尺寸基准在零件左侧时，将该环槽2-1左侧面车削至尺寸下差，测量合格后记录最终补刀量并依次完成后续2-2、2-3、2-4环槽左侧面的加工；当该环槽左侧面位置尺寸基准在零件右侧时，将该环槽2-1左侧面车削至尺寸上差，测量合格后记录最终补刀量并依次完成后续2-2、2-3、2-4环槽左侧面的加工。61.s323根据设计尺寸，对精车后所述左侧单元的位置尺寸进行测量后补刀，直至所述左侧单元的位置尺寸与所述设计尺寸对应。62.具体的，测量已加工的2-4环槽左侧面位置尺寸，基准在左侧的，2-4环槽左侧面位置尺寸应小于设计尺寸上差，此时多级环槽左侧单元加工结束，所有左侧面加工合格；基准在右侧的，2-4环槽左侧面位置尺寸应大于设计尺寸下差，此时多级环槽左侧单元加工结束，所有左侧面加工合格。63.s33对半精车后的所述右侧单元精车。64.具体方式：65.s331检测完成精车所述左侧单元后的刀具刃口和右侧磨损情况，并基于所述磨损情况判断是否更换刀具；66.具体的，检查完成左侧单元精加工后的刀具右侧与底面刃口是否存在磨损，当发现刀具右侧与底部刃口存在微量磨损时工人应即时更换新刀片或者对已磨损的刃口进行必要的修磨。67.s332确认刀具刃口锋利和完整性，并对所述右侧单元精车；68.具体的，确保刀具刃口锋利与完整性后按照图7右侧单元所示3-1的进刀轨迹进行精加工，工人在完成3-1的加工后需对该环槽右侧面的位置尺寸进行打表测量，根据测量的实际车削右侧面位置进行必要的补刀，当该环槽右侧面位置尺寸基准在零件左侧时，将该环槽3-1右侧面车削至尺寸上差，测量合格后记录最终补刀量并依次完成后续3-2、3-3、3-4环槽右侧面的加工；当该环槽右侧面位置尺寸基准在零件右侧时，将该环槽3-1右侧面车削至尺寸下差，测量合格后记录最终补刀量并依次完成后续3-2、3-3、3-4环槽右侧面的加工。69.s333根据设计尺寸，对精车后所述右侧单元的位置尺寸进行测量后补刀，直至所述右侧单元的位置尺寸与所述设计尺寸对应。70.具体的，测量已加工的3-4环槽右侧面位置尺寸，基准在左侧的，3-4环槽右侧面位置尺寸应大于设计尺寸下差，此时多级环槽右侧单元加工结束，所有右侧面加工合格；基准在右侧的，3-4环槽右侧面位置尺寸应小于设计尺寸上差，此时多级环槽右侧单元加工结束，所有右侧面加工合格。71.以上所揭露的仅为本发明一种专利名称较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。









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