本實用新型屬于薄壁零件機械加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于加工γ槽框環(huán)的刀具。

背景技術(shù)：

γ槽框環(huán)是運載火箭貯箱的重要組成零件，由于零件尺寸大、壁厚小、非均勻截面結(jié)構(gòu)，屬于大型弱剛性薄壁件。由于結(jié)構(gòu)壁薄、槽深、精度高，加工中存在較大的技術(shù)難度，存在易變形、剛性差、易振動等加工難題；同時，現(xiàn)有的刀具缺少保護(hù)結(jié)構(gòu)，使得刀具整體剛性及耐用度降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種用于加工γ槽框環(huán)的刀具，通過本實用新型可解決現(xiàn)有切削刀存在的剛性差、使用壽命短的問題。。

為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種用于加工γ槽框環(huán)的刀具，具體的，仿形層切法的刀具包括半精加工刀具基體和刀套本體，所述半精加工刀具基體呈長條方柱結(jié)構(gòu)，在半精加工刀具基體的一端設(shè)有截面尺寸變化的、且與半精加工刀具基體呈夾角的彎折部，所述彎折部包括第一拐角部、第二拐角部和平直部，所述第一拐角部根據(jù)零件γ槽形狀刀體對槽曲面區(qū)域進(jìn)行避讓，所述第二拐角部能避免刀具截面突然變小，強度削弱過多，故設(shè)置第二拐角部與平直部所夾銳角小于第一拐角部與平直部所夾銳角，優(yōu)選的第一拐角部與平直部所夾銳角為30°，第二拐角部與平直部所夾銳角為15°，在彎折部末端設(shè)有用于切削的刀頭，所述刀頭采用焊接的方式固定在彎折部末端；其中，所述平直部的末端切成一個傾斜端面，平直部末端傾斜形成后角度數(shù)優(yōu)選20°，能有效避免加工中與零件干涉；具體的，所述半精加工刀具基體的固定端固設(shè)有長條方柱狀的刀桿，所述刀桿嵌入在刀套本體內(nèi)，所述刀套本體設(shè)有長條形刀桿槽，用于嵌插刀桿，所述刀套本體上還開有刀桿固定孔，采用螺栓件旋入刀桿固定孔內(nèi)并頂緊刀桿在刀桿槽內(nèi)；所述刀套本體呈階梯狀過渡，不僅方便刀套本體的制作加工，還能方便刀桿的固定調(diào)節(jié)；同時也解決了材料用量；所述刀套本體主要是利用刀套可根據(jù)切削情況，通過調(diào)節(jié)刀桿在刀桿槽內(nèi)的位置，調(diào)節(jié)刀具最終的懸伸長度，由于加工產(chǎn)品為薄壁零件，易與刀具產(chǎn)生共振，同時不同壁厚規(guī)格產(chǎn)品的固有頻率不同，當(dāng)切削過程中振動劇烈時，通過調(diào)節(jié)懸伸量避開刀具與零件的共振區(qū)域，減輕切削震顫；刀桿是為了將仿形車刀加長，最終只需通過調(diào)節(jié)刀桿在刀套中的位置即可實現(xiàn)刀具的懸伸長度；

一種大直徑鋁合金非均勻截面框環(huán)精確加工方法，主要加工步驟為：

S1、將大直徑鋁合金非均勻截面框環(huán)件自上而下壓緊在裝夾裝置上，框環(huán)件與裝夾裝置的胎具為柱面配合；其中，所述裝夾裝置主要由基座和八塊內(nèi)型胎組成，在底座外圓及胎具頂部各留有若干組安裝孔用于安裝壓緊的壓板及螺栓；

S2、在胎具頂部壓緊由內(nèi)側(cè)懸伸出若干個長壓板壓緊框環(huán)件，加工框環(huán)件外圓；

S3、拆下長壓板，在胎具頂部壓緊若干個上壓板和外壓板；在外圓底部設(shè)置若干小壓板，限制框環(huán)件的徑向移動；檢測裝夾裝置與框環(huán)件配合間隙及形位公差；

S4、采用層切方法加工框環(huán)件上的γ槽，工藝方法主要步驟為：粗加工，半精加工，精加工；完成框環(huán)件的精確加工。

進(jìn)一步的，裝夾裝置采用內(nèi)撐式結(jié)構(gòu),主要由基座和八塊內(nèi)型胎組成，通過在基座上增加定位下陷結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得八塊內(nèi)型胎能夠在徑向上精確定位，內(nèi)型胎通過螺紋連接到基座上，完成裝夾定位，在底座外圓及胎具頂部各留有若干組安裝孔用于安裝壓緊的壓板及螺栓，優(yōu)選一百二十組安裝孔，提高框環(huán)件的穩(wěn)定性；

進(jìn)一步的，柱面配合的摩擦力較大，在不影響內(nèi)型胎型面徑向限位的前提下，在內(nèi)型胎型面直線段位置設(shè)計三條環(huán)槽，以減少配合時的接觸面積從而減小阻力，解決了框環(huán)件在裝配內(nèi)型胎和卸下內(nèi)型胎過程中裝配阻力大的問題；

進(jìn)一步的，針對加工中可能出現(xiàn)框環(huán)件內(nèi)形面尺寸不滿足配合要求的情況，通過在八塊內(nèi)型胎底面上設(shè)計相互平行的長圓槽，使得工裝在直徑方向上存在調(diào)整余量，當(dāng)框環(huán)件的內(nèi)型尺寸發(fā)生變化時，通過長圓槽結(jié)構(gòu)可以確保將胎具向外移動，對工裝外形面留出相應(yīng)的加工余量，然后對工裝型面進(jìn)行適應(yīng)性修整，使新工裝滿足當(dāng)前零件的裝夾需求；

進(jìn)一步的，加工框環(huán)件外圓時，在胎具頂部壓緊三十二個長壓板；加工γ槽時，胎具頂部壓緊在底座外圓壓緊六十個小壓板，內(nèi)形頂部壓緊六十個上壓板；

進(jìn)一步的，所述粗加工，采用階梯型層切方法；由于粗加工材料去除量大，γ槽深144mm，為了提高刀具的結(jié)構(gòu)強度和耐用度，增加刀具結(jié)構(gòu)刀體厚度及寬度，提升了刀具的整體剛性，為滿足粗加工大切削的要求，刀具刃寬為15mm，相比常用10mm刃寬，可有效提升加工效率；圖9中所示為γ槽豎向A和γ槽橫向B的粗加工方向示意；

進(jìn)一步的，所述半精加工，采用仿形層切方法，由于γ槽的深度較大，設(shè)計刀具在拐角位置以15°斜度平緩過渡，使得刀體整體剛性增強，避免刀具截面突變對整體剛性削弱過多；設(shè)計刀具20°后角a，避免加工中與零件干涉；

進(jìn)一步的，所述精加工，在加工時為保證γ槽的加工精度，單次車削距離長，在一次精加工中刀具磨損較快；機夾刀具具有刀片重復(fù)裝配精度高，尺寸一致性好等優(yōu)點，適合做為最終的精加工刀具；標(biāo)準(zhǔn)機夾刀具多針對臥式車床設(shè)計，刀體相對剛性弱，不適合大型立式車床使用；為保護(hù)刀具，提高刀具整體剛性及耐用度，設(shè)計機夾刀具刀套；刀套能夠有效包裹刀體后端裝夾位置，以減小刀具細(xì)桿懸伸長度；刀套對刀體裝夾部位能夠起到保護(hù)作用，防止刀體在反復(fù)使用過程中因受壓損壞，從而延長刀具使用壽命；

進(jìn)一步的，精加工刀路為精加工時為保證γ槽的加工精度，避免加工停頓造成的接刀等缺陷,采用單個程序一次走刀加工到位；由于γ槽為底部封閉深腔結(jié)構(gòu)，加工中切屑堆積在槽底無法排除，精加工前立面留較少的加工余量，弧面留較多的加工余量，為方便加工，以立面作為對刀基準(zhǔn)，立面加工中刀路由上到下，由于加工余量較小，立面高度較小，切屑堆積較少，不會對加工造成影響；弧面刀路由下到上，產(chǎn)生的切屑在重力影響下掉落至槽底，由于刀具不斷往上移動，切屑堆積不會對加工造成影響；

進(jìn)一步的，粗加工進(jìn)給速在2.5～6.5mm/min之間，切寬在5～15mm之間；

進(jìn)一步的，粗加工進(jìn)給速為4.5，切寬為15mm；

進(jìn)一步的，所述大直徑鋁合金非均勻截面框環(huán)零件的裝夾采用柔性支撐并采取電動或液壓支撐的方式直接撐緊；

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型所述的加工刀具具有以下優(yōu)勢：

本實用新型所述的半精加工采用的仿形層切方法，其中刀具的整體剛性增強，避免刀具截面突變對整體剛性削弱過多，且避免加工中與零件干涉；

本實用新型所述的精加工中的刀套對刀體裝夾部位能夠起到保護(hù)作用，防止刀體在反復(fù)使用過程中因受壓損壞，從而延長刀具使用壽命。

附圖說明

構(gòu)成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例所述的γ槽結(jié)構(gòu)件截斷面示意圖；

圖2為本實用新型實施例所述的裝夾裝置的內(nèi)型胎整體示意圖；

圖3為本實用新型實施例所述的裝夾裝置的內(nèi)型胎局部示意圖；

圖4為本實用新型實施例所述的加工γ槽時的顯示外壓板的裝夾狀態(tài)端面示意圖；

圖5為本實用新型實施例所述的加工γ槽時的顯示小壓板的裝夾狀態(tài)端面示意圖；

圖6為本實用新型實施例所述的加工γ槽時裝夾狀態(tài)示意圖；

圖7為本實用新型實施例所述的加工框環(huán)外圓時的裝夾狀態(tài)端面示意圖；

圖8為本實用新型實施例所述的加工框環(huán)外圓時的裝夾狀態(tài)；

圖9為本實用新型實施例所述的階梯型層切的γ槽橫向和豎向示意圖；

圖10為本實用新型實施例所述的加工γ槽時的刀路；

圖11a為本實用新型實施例所述的粗加工刀具主視圖；

圖11b為本實用新型實施例所述的粗加工刀具端面剖視圖；

圖12為本實用新型實施例所述的內(nèi)胎型直面處示意圖；

圖13a為本實用新型實施例所述的仿形層切刀具主視圖；

圖13b為本實用新型實施例所述的仿形層切刀具俯視圖；

圖14為本實用新型實施例所述的仿形層切法示意圖；

圖15a為本實用新型實施例所述的仿形層切刀套示意圖；

圖15b為本實用新型實施例所述的插有刀桿的仿形層切刀套示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

10-γ槽；11-框環(huán)件；20-內(nèi)型胎；21-環(huán)槽；31-半精加工刀具基體； 32-第一拐角部；33-第二拐角部；34-平直部；35-刀頭；a-后角；40-刀桿槽；41-刀套本體；42-刀桿固定孔；43-刀桿；51-上壓板；52-小壓板；53- 外壓板；61-長壓板；1-立面刀路；2-弧面刀路；A-γ槽豎向；B-γ槽橫向； 71-粗加工層切刀體；72-刀體固定塊；711-圓弧缺口；712-刀片嵌槽；713- 刀體第二過渡圓角；714-刀體第一過渡圓角。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。

一種大直徑鋁合金非均勻截面框環(huán)精確加工方法，主要加工步驟為：

S1、將大直徑鋁合金非均勻截面框環(huán)件11自上而下壓緊在裝夾裝置上，框環(huán)件11與裝夾裝置的胎具為柱面配合；其中，所述裝夾裝置主要由基座和八塊內(nèi)型胎20組成，在底座外圓及胎具頂部各留有若干組安裝孔用于安裝壓緊的壓板及螺栓；

S2、在胎具頂部壓緊由內(nèi)側(cè)懸伸出若干個長壓板61壓緊零件，加工框環(huán)件11外圓；

S3、拆下長壓板61，在胎具頂部壓緊若干個上壓板51和外壓板53；在外圓底部設(shè)置若干小壓板52，限制零件的徑向移動；檢測裝夾裝置與零件配合間隙及形位公差；

S4、采用層切方法加工零件上的γ槽10，其中圖1為γ槽10的截面示意圖，零件工藝方法主要步驟為：粗加工，半精加工，精加工；完成框環(huán)件 11的精確加工。

結(jié)合圖2-8所示，其中，裝夾裝置采用內(nèi)撐式結(jié)構(gòu),主要由基座和八塊內(nèi)型胎20組成，通過在基座上增加定位下陷設(shè)計，使得八塊內(nèi)型胎20能夠在徑向上精確定位，內(nèi)型胎20通過螺紋連接到基座上，完成裝夾定位，在底座外圓及胎具頂部各留有若干組安裝孔用于安裝壓緊的壓板及螺栓，優(yōu)選一百二十組安裝孔，提高零件的穩(wěn)定性；

如圖12所示，其中，柱面配合的摩擦力較大，在不影響胎具型面徑向限位的前提下，在胎具型面直線段位置設(shè)計三條環(huán)槽21，以減少配合時的接觸面積從而減小阻力，解決了零件在裝胎和卸胎過程中裝配阻力大的問題；

其中，針對加工中可能出現(xiàn)零件內(nèi)形面尺寸不滿足配合要求的情況，通過在八塊內(nèi)型胎20底面上設(shè)計相互平行的長圓槽，圖中未標(biāo)示長圓槽；使得工裝在直徑方向上存在調(diào)整余量，當(dāng)零件的內(nèi)型尺寸發(fā)生變化時，通過長圓槽結(jié)構(gòu)可以確保將胎具向外移動，對工裝外形面留出相應(yīng)的加工余量，然后對工裝型面進(jìn)行適應(yīng)性修整，使新工裝滿足當(dāng)前零件的裝夾需求；

其中，加工框環(huán)件11外圓時，在胎具頂部壓緊三十二個長壓板61；加工γ槽10時，胎具頂部壓緊在底座外圓壓緊六十個小壓板52，內(nèi)形頂部壓緊六十個上壓板51；

其中，所述粗加工，采用階梯型層切方法；由于粗加工材料去除量大，γ槽10深度144mm，如圖1所示γ槽端截面形狀，圖為了提高刀具的結(jié)構(gòu)強度和耐用度，增加刀具結(jié)構(gòu)刀體厚度及寬度，如圖11a、11b所示，提升了刀具的整體剛性，為滿足粗加工大切削的要求，刀具刃寬為15mm，相比常用10mm 刃寬，可有效提升加工效率；

具體的，如圖11a、11b所示，所述粗加工刀具包括粗加工層切刀體71，所述粗加工層切刀體71的截面具有弧度，且粗加工層切刀體71的刃寬優(yōu)選為 15mm，在粗加工層切刀體71上一端角處固接有長條狀、截面為方形的刀體固定塊72，且刀體固定塊72外突出于粗加工層切刀體71，所述刀體固定塊72方便刀架夾持粗加工層切刀體部位；所述粗加工層切刀體71上部還開有圓弧切口711，所述圓弧切口711能分散粗加工層切刀體71在切削零件時的切削應(yīng)力，提高粗加工層切刀體71的結(jié)構(gòu)強度；所述粗加工層切刀體71的另一個上端角處設(shè)有刀片嵌槽712，所述刀片嵌槽712用于向前刀片；所述刀體71的兩個下端角分別為圓弧結(jié)構(gòu)，圓滑刀體的棱邊，在刀體固定塊72同側(cè)的下角為刀體第二過渡圓角713，另一個圓弧結(jié)構(gòu)為刀體第一過渡圓角714；所述第二過渡圓角713為R＝10mm，所述第一過渡圓角714為R＝40mm；

如圖13a、13b、14、15a、15b所示，其中，所述半精加工，采用仿形層切方法，由于γ槽的深度較大，設(shè)計刀具在拐角位置以15°斜度平緩過渡，使得刀體整體剛性增強，避免刀具截面突變對整體剛性削弱過多；設(shè)計刀具 20°后角，避免加工中與零件干涉；

其中，所述精加工，在加工時為保證γ槽的加工精度，單次車削距離長，在一次精加工中刀具磨損較快；機夾刀具具有刀片重復(fù)裝配精度高，尺寸一致性好等優(yōu)點，適合做為最終的精加工刀具；標(biāo)準(zhǔn)機夾刀具多針對臥式車床設(shè)計，刀體相對剛性弱，不適合大型立式車床使用；為保護(hù)刀具，提高刀具整體剛性及耐用度，設(shè)計機夾刀具刀套；刀套能夠有效包裹刀體后端裝夾位置，以減小刀具細(xì)桿懸伸長度；刀套對刀體裝夾部位能夠起到保護(hù)作用，防止刀體在反復(fù)使用過程中因受壓損壞，從而延長刀具使用壽命。

一種用于加工γ槽框環(huán)的刀具，具體的，如圖13a、13b、14和圖15a、 15b仿形層切法的刀具包括半精加工刀具基體31和刀套本體41，所述半精加工刀具基體31呈長條方柱結(jié)構(gòu)，在半精加工刀具基體31的一端設(shè)有截面尺寸變化的、且與半精加工刀具基體31呈夾角的彎折部，所述彎折部包括第一拐角部32、第二拐角部33和平直部34，所述第一拐角部32根據(jù)零件γ槽形狀刀體對槽曲面區(qū)域進(jìn)行避讓，所述第二拐角部33能避免刀具截面突然變小，強度削弱過多，故設(shè)置第二拐角部33與平直部34所夾銳角小于第一拐角部32與平直部34所夾銳角，優(yōu)選的第一拐角部32與平直部34所夾銳角為30°，第二拐角部33與平直部34所夾銳角為15°，在彎折部末端設(shè)有用于切削的刀頭 35，所述刀頭35采用焊接的方式固定在彎折部末端；其中，所述平直部34的末端切成一個傾斜端面，如圖13a所示的，其中平直部34末端傾斜形成后角度數(shù)優(yōu)選a＝20°，能有效避免加工中與零件干涉；具體的，所述半精加工刀具基體31的固定端固設(shè)有長條方柱狀的刀桿43，所述刀桿43嵌入在刀套本體 41內(nèi)，所述刀套本體41設(shè)有長條形刀桿槽40，用于嵌插刀桿43，所述刀套本體41上還開有刀桿固定孔42，采用螺栓件旋入刀桿固定孔42內(nèi)并頂緊刀桿在刀桿槽40內(nèi)；所述刀套本體41呈階梯狀過渡，不僅方便刀套本體41的制作加工，還能方便刀桿的固定調(diào)節(jié)；同時也解決了材料用量；所述刀套本體41主要是利用刀套可根據(jù)切削情況，通過調(diào)節(jié)刀桿在刀桿槽內(nèi)的位置，調(diào)節(jié)刀具最終的懸伸長度，由于加工產(chǎn)品為薄壁零件，易與刀具產(chǎn)生共振，同時不同壁厚規(guī)格產(chǎn)品的固有頻率不同，當(dāng)切削過程中振動劇烈時，通過調(diào)節(jié)懸伸量避開刀具與零件的共振區(qū)域，減輕切削震顫；

如圖10所示，其中，精加工刀路為精加工時為保證γ槽的加工精度，避免加工停頓造成的接刀等缺陷,采用單個程序一次走刀加工到位；由于γ槽為底部封閉深腔結(jié)構(gòu)，加工中切屑堆積在槽底無法排除，精加工前立面留較少的加工余量，弧面留較多的加工余量，為方便加工，以立面作為對刀基準(zhǔn)，立面加工中刀路由上到下，如圖10中立面刀路1所示方向，由于加工余量較小，立面高度較小，切屑堆積較少，不會對加工造成影響；弧面刀路由下到上，如圖10中弧面刀路2所示，產(chǎn)生的切屑在重力影響下掉落至槽底，由于刀具不斷往上移動，切屑堆積不會對加工造成影響；

如表2所示，其中，粗加工進(jìn)給速在2.5～6.5mm/min之間，切寬在5～15mm 之間；其中，粗加工進(jìn)給速為4.5，切寬為15mm；

其中，所述大直徑鋁合金非均勻截面框環(huán)零件的裝夾采用柔性支撐并采取電動或液壓支撐的方式直接撐緊；

在工裝使用過程中需對各處配合間隙及形位公差進(jìn)行檢測，主要控制參數(shù)指標(biāo)見表1，確保較好的圓度以保證壁厚尺寸：

粗車槽加工參數(shù)見表2，從粗車槽加工試驗參數(shù)可以看出，進(jìn)給速度的增加對刀具切削產(chǎn)生了較大的影響，隨著進(jìn)給速度的提升震顫現(xiàn)象越實用新型顯，僅在切寬減小的情況下有所好轉(zhuǎn)。根據(jù)上述數(shù)據(jù)最終確定的加工參數(shù)為序號5數(shù)據(jù)：進(jìn)給速(F)＝4.5mm/min，切寬(ap)＝15mm。在此參數(shù)下加工零件，加工更平穩(wěn)，從而刀具損耗下，使用時間長，加工效率較高；

本實用新型提出的基于剛性強化的大直徑框環(huán)裝夾方法，特別的基于型面模擬的5mγ槽框環(huán)的模塊化內(nèi)撐緊精密裝夾裝置，解決了裝夾困難、內(nèi)型面貼胎均勻性差、圓度變形大等問題導(dǎo)致的切削不均難題，使零件在加工過程中圓度保證在0.2mm以內(nèi)，實現(xiàn)了5m直徑γ槽框環(huán)的可靠裝夾；

本實用新型的加工方法解決了γ槽的精確加工難得問題，特別的使大直徑整體框環(huán)的壁厚精度能夠保持在較小范圍內(nèi)，在實際加工中解決了深槽精密加工難題，實現(xiàn)了大直徑鋁合金非均勻截面框環(huán)的精確加工；

本實用新型所述的精加工的刀路，保證γ槽的加工精度，避免加工停頓造成的接刀等缺陷,且切屑堆積不會對加工造成影響；

本實用新型所述的半精加工采用的仿形層切方法，其中刀具的整體剛性增強，避免刀具截面突變對整體剛性削弱過多，且避免加工中與零件干涉；

本實用新型所述的精加工中的刀套對刀體裝夾部位能夠起到保護(hù)作用，防止刀體在反復(fù)使用過程中因受壓損壞，從而延長刀具使用壽命。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。