一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，通過設計制造法蘭式楔形定位夾具，實現了楔形曲軸箱蓋軸承孔系加工在數控車床上的定位夾緊；通過在定位夾具上設置對刀裝置，實現了將工件坐標系原點建立在楔形曲軸箱蓋軸承孔系公共軸線與箱蓋斜面的交點上，進而達到了消除加工過程中的基準誤差，提高了工件的尺寸精度目的；通過在定位夾具上設置平衡裝置，降低了加工過程中的振動，提高了工件的表面精度。
【專利說明】一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝
【技術領域】
[0001] 本發明涉及零件的數控加工工藝，尤其涉及一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工 工藝。
【背景技術】
[0002] 如圖1示某公司生產的KG系列數碼發電機組局部結構示意圖。80是發電機機體， 2是楔形曲軸箱蓋，機體80和楔形曲軸箱蓋2由斜面和定位銷組合定位并通過螺栓聯接為 一體；曲軸81上的兩只軸承82分別裝在機體80和箱蓋2的軸承孔內；83、85、87分別是發 電機組的定子、轉子及油封。轉子85不同軸度不大于0. 02mm，磁隙為0. 12mm。
[0003] 在結構示意圖中，分別位于機體80和楔形曲軸箱蓋2中的兩軸承孔端面距L的尺 寸精度決定著曲軸81組件裝配的軸向精度。L尺寸偏小，裝配后軸承軸向間隙過小，運行中 軸承容易發熱；L尺寸偏大，裝配后軸承軸向間隙過大，運行中會使曲軸產生軸向竄動，直 接造成發電機轉子85的端面跳動。
[0004] 圖2是楔形曲軸箱蓋2軸承孔系加工工序圖。由圖知，孔系中<j532mm軸承孔和 27mm油封孔均是7級精度，34x3mm發電機定子定位凸臺是7級精度；楔形曲軸箱蓋2 具有一個52°斜面，該斜面是箱蓋裝配的第一基準面。
[0005] 在圖2中，尺寸LI= 20mm是9 32mm軸承孔A端面的線性定位尺寸，亦即是圖1中 尺寸L的組成環，制造公差為117級。由前述知，尺寸L1的精度對發動機的運行質量有重 要影響。
[0006] 分析圖1中各零件的裝配關系知，L1尺寸是楔形箱蓋通過發動機機體52°斜面和 定位銷3的組合定位形成；而52°斜面與分布在機體和箱蓋上兩軸承孔公共軸線的交點0 是L1的構成要素之一，所以0點是L1的設計基準點。根據基準重合原則，在數控加工中工 件坐標系原點必須選在0點上。
[0007] 然而，現有技術存在如下問題：因為點0是一個抽象的空間幾何要素，在工件坐標 系的建立過程中不能夠直接接觸，在軸承孔系加工中沒有選為工件坐標系原點，從而廣生 了基準不重合誤差。降低了L1加工的尺寸精度。
[0008] 上述結構中各加工部位的主要尺寸精度，位置精度及表面粗糙度均由數控車床的 精度來保證；而軸承孔端面A定位尺寸LI= 20mm的加工精度既與車床的進給精度有關，更 受工件坐標系的設定及工序定位基準選擇的影響，是工藝設計中要解決的關鍵技術問題。
【發明內容】
[0009] 針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種確保加工精度的楔形曲軸箱蓋 軸承孔系數控加工工藝。
[0010] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0011] 一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，包括如下步驟：
[0012] 步驟一、將定位夾具安裝于數控車床主軸上，使定位夾具的廻轉中心軸線與車床 主軸軸線重合，將楔形曲軸箱蓋固定于定位夾具上，使其軸承孔系的公共軸線與車床主軸 軸線重合；
[0013] 步驟二、設定工件坐標系：以楔形曲軸箱蓋軸承孔系公共軸線為Z軸；以所述Z軸 與楔形曲軸箱蓋的斜面的交點為坐標系原點，以過該原點且與Z軸垂直的直線為X軸；
[0014] 步驟三、裝配校正對刀裝置：將對刀裝置固定于定位夾具上，使對刀裝置的A工作 面過坐標系原點且垂直于Z軸，該A工作面用于內孔鏜刀的Z軸方向對刀；對刀裝置上與A 工作面平行的B工作面用于外圓車刀的Z軸方向對刀；
[0015] 步驟四、建立工件坐標系和刀具補償：利用對刀裝置的A工作面對內孔鏜刀進行 對刀，建立工件坐標系Z軸；利用工件自身對刀，建立工件坐標系X軸；利用對刀裝置的B工 作面對刀，利用數控系統的刀具補償功能，對外圓車刀進行校刀。
[0016] 步驟五、編制加工程序，完成軸承孔系加工，包括以下工藝過程：
[0017] 工序a、車床主軸帶動定位夾具和楔形曲軸箱蓋旋轉，鏜刀分別沿著Z軸和X軸方 向進刀，鏜刀對楔形曲軸箱蓋內孔及端面進行粗鏜及精鏜；
[0018] 工序b、車床主軸帶動定位夾具和楔形曲軸箱蓋旋轉，車刀分別沿著Z軸和X軸方 向進刀，車刀對楔形曲軸箱蓋外圓凸臺進行粗車及精車。
[0019] 進一步地，所述步驟一中，楔形曲軸箱蓋是通過設置在定位夾具的斜切面、一個削 邊銷及一個圓銷來進行定位的。
[0020] 進一步地，所述對刀裝置通過定位銷釘和螺釘固定于所述定位夾具上。
[0021] 進一步地，所述鍵刀包括內孔右偏粗鍵刀及內孔右偏精鍵刀；所述車刀包括90° 外圓粗車刀及90°外圓精車刀。
[0022] 進一步地，所述數控車床采用CK6140數控車床。
[0023] 進一步地，所述定位夾具為法蘭式楔形定位夾具，其上設有與車床主軸法蘭相配 合的凹槽及與楔形曲軸箱蓋的斜面相配合的斜切面、分別用于將其固定于車床主軸上的定 位部及用于夾持楔形曲軸箱蓋的夾持部。
[0024] 進一步地，所述定位夾具上固定設有一使其質量繞軸分布更均勻的平衡塊。
[0025] 如上所述，本發明通過設計制造法蘭式楔形定位夾具，實現了楔形曲軸箱蓋軸承 孔系加工在數控車床上的定位夾緊；通過在定位夾具上設置對刀裝置，實現了將工件坐標 系原點建立在楔形曲軸箱蓋軸承孔系公共軸線與箱蓋斜面的交點上，進而達到了消除加工 過程中的基準誤差，提高了工件的尺寸精度目的；通過在定位夾具上設置平衡裝置，降低了 加工過程中的振動，提高了工件的表面精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1為一種發電機組局部結構示意圖（內含楔形曲軸箱蓋）；
[0027] 圖2為楔形曲軸箱蓋的加工工序圖；
[0028] 圖3為圖2中D處的局部放大圖；
[0029] 圖4為本發明一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝的定位夾具與對刀裝置 的裝配-側視圖；
[0030] 圖5為本發明一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝的定位夾具與對刀裝置 的裝配-右視圖。
[0031] 其中：1、定位夾具；11、凹槽；12、圓銷；13、削邊銷；2、楔形曲軸箱蓋；21、軸承孔； 22、油封孔；23凸臺；24、內孔角；3、平衡塊；4、對刀裝置；80、機體；81、曲軸；82、軸承；83、 定子；85、轉子；87、油封。
【具體實施方式】
[0032] 下面，結合附圖以及【具體實施方式】，對本發明做進一步描述：
[0033] 請參閱圖1至圖5,本發明一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，包括如下步 驟：
[0034] 步驟一、設計制造定位夾具，并將定位夾具1安裝于數控車床主軸上，使定位夾具 1的廻轉中心軸線與車床主軸軸線重合；將楔形曲軸箱蓋2固定于定位夾具1上，使楔形曲 軸箱蓋2上的軸承孔系的公共軸線與車床主軸軸線重合，如此可實現車床主軸、定位夾具1 廻轉中心軸線和楔形曲軸箱蓋2的軸承孔系公共軸線三者共軸；具體地，所述定位夾具1的 主體為一面兩銷法蘭式斜面結構，其上設有與楔形曲軸箱蓋2傾斜角度相同的斜切面，且 在該斜切面上設有兩個定位銷，分別為一個圓銷12和一個削邊銷13,在本實施例中，該斜 切面與楔形曲軸箱蓋的斜面的傾斜角度9 一致，均為52° ;所述定位夾具1上還設有用于 將其固定于車床主軸上的定位部，該定位部具體為一凹槽11，安裝時，所述定位夾具1通過 該凹槽11卡持于數控車床主軸法蘭盤（圖未示）上，并作精準校正；此外，該定位夾具1的 中部開設有一通孔，為鏜刀加工提供工作空間；具體地，所述楔形曲軸箱蓋2是以一面兩銷 的方式定位并固定于定位夾具1上的，操作步驟是：先辨別楔形曲軸箱蓋2斜面和定位夾具 1斜切面的傾斜方向，再將楔形曲軸箱蓋2的斜面靠近定位夾具1的斜切面，使定位夾具1 斜切面上的圓銷12和削邊銷13同時插入楔形曲軸箱蓋2斜面上兩個定位孔內，并使兩個 傾斜面緊貼于一起，楔形曲軸箱蓋2獲得完全定位后，最后用設置于定位夾具1上的夾持部 (圖未示）將楔形曲軸箱蓋2夾緊在定位夾具1上。
[0035] 定位夾具1是斜面結構，其質量相對車床主軸軸線分布不均，這會使車床主軸在 旋轉時發生振動，影響工件的表面質量。為了防止工件在旋轉中出現振動，在所述定位夾具 1上固定設有一平衡塊3。以定位夾具1的旋轉軸線為參照，該平衡塊3位于定位夾具1質 量較輕的一側，從而在一定程度上減小質量分布不均的問題，進而確保車床主軸旋轉得更 加平穩。
[0036] 步驟二、設定工件坐標系：以楔形曲軸箱蓋2軸承孔系公共軸線為Z軸；以所述Z 軸與楔形曲軸箱蓋2的斜切面的交點為坐標系原點0,以過該原點0且與Z軸垂直的直線 為X軸；坐標系各軸的正方向與數控車床各軸的正方向相同。該原點0的設定能使工件坐 標系原點〇與楔形曲軸箱蓋2上L1尺寸設計基準重合，可避免在加工中產生基準誤差，從 而提商孔系加工的尺寸精度。
[0037] 步驟三、裝配校正對刀裝置4 :具體地，所述對刀裝置4為直角對刀裝置，其包括兩 個絕對平行的平面：A工作面和B工作面，該兩平面相距一個固定的距離，在本實施例中，A 工作面和B工作面相距d= 10mm;使對刀裝置4的A工作面過上述坐標系原點0且垂直于 Z軸，該A工作面用于粗、精鏜刀在Z軸方向對刀；B工作面用于粗、精車刀在Z軸方向對刀； 確定好對刀裝置4的位置后，再用定位銷釘和螺釘將其固定于夾具1上；
[0038] 步驟四、建立工件坐標系和刀具補償：利用對刀裝置的A工作面對內孔鏜刀進行 對刀，建立工件坐標系Z軸；利用工件自身對刀，建立工件坐標系X軸；利用對刀裝置的B工 作面對刀，利用數控系統的刀具補償功能，對外圓車刀進行校刀。
[0039] 步驟五、：編制楔形曲軸箱蓋軸承孔系加工程序；
[0040] 軸承孔系加工，包括以下兩個工藝過程：
[0041] 工序a、車床主軸帶動定位夾具1和楔形曲軸箱蓋2旋轉，鏜刀分別沿著Z軸和X 軸方向進刀，鏜刀對楔形曲軸箱蓋2內孔及端面進行粗鏜及精鏜；具體在本實施例中，所述 內孔包括軸承孔21及其端面、油封孔22,并倒內孔角24 (如圖2所示）；
[0042] 工序b、車床主軸帶動定位夾具1和楔形曲軸箱蓋2旋轉，車刀分別沿著Z軸和X 軸方向進刀，車刀對楔形曲軸箱蓋2外圓凸臺進行粗車及精車；具體在本實施例中，所述外 圓凸臺為電機定子定位凸臺23及相關平面，并車外圓倒角0.5*45° (如圖3所示）；
[0043] 具體在本實施例中，所述軸承孔21、油封孔22均是內孔，所述軸承孔21定位端面 為圓環形平面；所述電機定子定位凸臺23為外圓凸臺；所述軸承孔21尺寸為（35 32mm，所述 油封孔22尺寸為（j5 27mm，所述內孔24尺寸為（j5 29mm，所述凸臺23的底部平面的范圍為 小58mm*小34mm，前述各加工部位的尺寸精度均是7級。
[0044] 優選地，根據楔形曲軸箱蓋2的外形尺寸要求，所述數控車床采用CK6140數控車 床，前置刀架；所述粗鏜采用內孔右偏粗鏜刀進行，所述精鏜采用內孔右偏精鏜刀進行；所 述粗車采用90°外圓粗車刀，所述精車采用90°外圓精車刀。值得一提的是在用車刀對外 圓凸臺及相關平面進行加工的操作過程中，需要對刀具的位置作補償處理。
[0045] 在本實施例中，刀具選擇、加工部位尺寸及精度要求見下表：
[0046] 刀具表 單位：mm
[0047]
【權利要求】
1. 一種楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，其特征在于，包括如下步驟： 步驟一、將定位夾具安裝于數控車床主軸上，使定位夾具的廻轉中心軸線與車床主軸 軸線重合，將楔形曲軸箱蓋固定于定位夾具上，使其軸承孔系的公共軸線與車床主軸軸線 重合； 步驟二、設定工件坐標系：以楔形曲軸箱蓋軸承孔系公共軸線為Z軸；以所述Z軸與楔 形曲軸箱蓋的斜面的交點為坐標系原點，以過該原點且與Z軸垂直的直線為X軸； 步驟三、裝配校正對刀裝置：將對刀裝置固定于定位夾具上，使對刀裝置的A工作面過 坐標系原點且垂直于Z軸，該A工作面用于內孔鏜刀的Z軸方向對刀；對刀裝置上與A工作 面平行的B工作面用于外圓車刀的Z軸方向對刀； 步驟四、建立工件坐標系和刀具補償：利用對刀裝置的A工作面對內孔鏜刀進行對刀， 建立工件坐標系Z軸；利用工件自身對刀，建立工件坐標系X軸；利用對刀裝置的B工作面 對刀，利用數控系統的刀具補償功能，對外圓車刀進行校刀。 步驟五、編制加工程序，完成軸承孔系加工，包括以下工藝過程： 工序a、車床主軸帶動定位夾具和楔形曲軸箱蓋旋轉，鏜刀分別沿著Z軸和X軸方向進 刀，鏜刀對楔形曲軸箱蓋內孔及端面進行粗鏜及精鏜； 工序b、車床主軸帶動定位夾具和楔形曲軸箱蓋旋轉，車刀分別沿著Z軸和X軸方向進 刀，車刀對楔形曲軸箱蓋外圓凸臺進行粗車及精車。
2. 如權利要求1所述的楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，其特征在于，所述步驟 一中，楔形曲軸箱蓋是通過設置在定位夾具的斜切面、一個削邊銷及一個圓銷來進行定位 的。
3. 如權利要求1所述的楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，其特征在于，所述對刀 裝置通過定位銷釘和螺釘固定于所述定位夾具上。
4. 如權利要求1所述的楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，其特征在于，所述鏜刀 包括內孔右偏粗鏜刀及內孔右偏精鏜刀；所述車刀包括90°外圓粗車刀及90°外圓精車 刀。
5. 如權利要求1所述的楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，其特征在于，所述數控 車床采用CK6140數控車床。
6. 如權利要求1所述的楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，其特征在于，所述定位 夾具為法蘭式楔形定位夾具，其上設有與車床主軸法蘭相配合的凹槽及與楔形曲軸箱蓋的 斜面相配合的斜切面、分別用于將其固定于車床主軸上的定位部及用于夾持楔形曲軸箱蓋 的夾持部。
7. 如權利要求6所述的楔形曲軸箱蓋軸承孔系數控加工工藝，其特征在于，所述定位 夾具上固定設有一使其質量繞軸分布更均勻的平衡塊。
【文檔編號】B23B27/00GK104400328SQ201410529306
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】高立義 申請人:廣州科技職業技術學院