[發明專利]三維異形變徑渦輪軸錐面體車銑復合精密鏡面加工方法

有效

• 申請號: 202110859971.1
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113547156B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 馮德勇;馮云;尹及香;竇才;李明貴;張麗紅
• 申請（專利權）人: 云南昆船機械制造有限公司
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23P23/02;B23Q5/00;B23Q15/16
• 代理公司: 昆明正原專利商標代理有限公司 53100
• 代理人: 徐玲菊;于洪

本發明公開了一種三維異形變徑渦輪軸錐面體車銑復合精密鏡面加工方法，屬于數控數字化加工精密制造技術領域。該方法首先構建曲率光順連續的渦輪軸三維加工模型；然后確定加工設備和裝夾定位方式；再確定刀具、刀具軸相對錐面體朝向及側傾角度；最后進行零件加工，加工工序按照順序包括粗銑、半精銑、刀刃磨損量計算、精度試加工、刀刃磨損補償、精銑；在精度試加工和刀刃磨損補償前均需要進行機床在線檢測；粗銑、半精銑時采用逆銑切削的方式，精銑時采用順銑切削的方式；總切削時間不超過4h。本發明解決了現有渦輪軸異形變徑三維型面加工無法滿足0.006mm形狀度和Ra?0.8粗糙度要求的技術問題，大大提高了加工效率，易于推廣應用。

技術領域

本發明屬于數控數字化加工精密制造技術領域，具體涉及一種三維異形變徑渦輪軸錐面體車銑復合精密鏡面加工方法。

背景技術

渦輪渦桿轉子軸、凸輪傳動軸、發動機曲軸等是機械傳動裝置的關鍵部件，在船舶領域應用廣泛發揮著巨大作用。它的加工質量和技術性能直接影響到產品的運動精度、使用壽命和整體性能。其用于配合、傳動、連接的三維型面體要求具有超高的精度尺寸和表面質量，形狀度要求小于0.006mm，表面粗糙度Ra?0.8，外圓和各基準端面跳動小于Φ0.005mm，且該類零件為長軸盤形回轉類，加工時外端懸出較長，材料去除量大，軸外圓、壁厚和三維配合型面在圓周上的變化量要求嚴格，普通設備和傳統方法無法達到該精度要求。

渦輪軸錐面體各截面輪廓形狀為三維異形變半徑型面，如圖2所示。因其結構形狀和精度特性，該零件無法采用車削和磨削方式加工，也無法采用旋轉類刀具進行側刃輪廓銑削，一般的3、4、5軸立、臥式銑削加工中心都無法高精度、穩定裝夾和切削，無法保證加工精度和表面要求。目前，對于該結構形狀和精度要求的零件，技術還不成熟處于摸索階段，沒有很好的加工辦法。

渦輪軸的加工是一個軸向、徑向和周向同步運動的過程，需要在車銑復合機床上采用球頭銑刀通過數控程序實現X軸、Z軸、B軸、C軸聯動和Y軸永遠恒定保持在零件回轉中心的方式，從而保證渦輪軸型面的形狀度。所以數控程序編制的精度直接影響零件的加工精度。傳統采用的4軸聯動和徑向走刀方式，無法有效控制切削時產生的抗力、振顫和進給誤差，會產生殘留、刀紋和跳點，無法保證0.006mm的形狀度和Ra?0.8的粗糙度要求。

渦輪軸材料具有高硬度、高強度和高耐磨性，且加工余量較大，加工過程中刀具磨損嚴重，因刀具磨損，造成渦輪軸三維加工型面軸向各直徑上有一定的差異，初始截面比最終截面輪廓尺寸小了單邊0.02mm，無法保證0.006mm的形狀度要求。因此如何克服現有技術的不足是目前數控數字化加工精密制造技術領域亟需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種三維異形變徑渦輪軸錐面體的車銑復合精密鏡面加工方法，以解決現有渦輪軸異形變徑三維型面加工無法滿足0.006mm形狀度和Ra?0.8粗糙度要求的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

三維異形變徑渦輪軸錐面體車銑復合精密鏡面加工方法，包括如下步驟：

步驟（1），構建曲率光順連續的渦輪軸三維加工模型；

步驟（2），確定加工設備和裝夾定位方式：采用臥式車銑復合加工設備；待加工零件較重一端安裝靠近卡盤方向三爪夾持外圓，另一端尾座頂中心孔，中心架支撐靠近加工部位位置；

步驟（3），確定刀具、刀具軸相對錐面體朝向及側傾角度：采用球頭銑刀，錐面體小端朝向Z軸正方向，刀具主軸朝錐面體大端側傾擺動B軸38°～55°角；

步驟（4），零件加工：對零件進行加工，加工工序按照順序包括粗銑、半精銑、精度試加工、刀刃磨損補償計算、精銑；在精度試加工和刀刃磨損補償計算前均需要進行機床在線檢測；粗銑、半精銑時采用逆銑切削的方式，精銑時采用順銑切削的方式，總的切削不超過4h。