一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置及其加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置及其加工方法，屬于非標加工裝置技術領域。
【背景技術】
[0002]機械制造中，由于半封閉結構對加工刀具切削運動的限制，難以實現對深腔構件側壁內型面的加工。尤其是以航空發動機為代表，深腔結構件側壁非回轉凹槽加工難度大。凹槽位于工件內壁，徑向尺寸最大變化超過25%，且所加工凹槽為單側非回轉結構，無法進行常規回轉加工。同時矩形構件凹槽底部存在半徑小于2mm的內圓角，刀具運動切削范圍更加難以覆蓋全部材料去除區域。由于缺乏專用加工裝置與工藝方法，所以只能對構件拆分和單獨加工，而后進行拼接，無法實現結構件整體加工，而對于拼接結構，連接部位作為整個構件的薄弱環節，易產生破壞失效，嚴重限制航空發動機構件質量與使用壽命。
[0003]以往針對深腔構件內型面加工裝置與技術的專利技術中，有一些不同類型的例子:
[0004]如專利名稱:一種新型整體多級盤轂轉子單元體深腔加工刀具及其方法，授權公告號CN103706817A，其特征在于設計了新型專用加工刀具，并根據加工結構和粗精加工使用四種不同刀具，對轉子單元體進行車削加工；一種加工封閉狹長內腔型面的專用刀具及其加工方法，授權公告號CN102950336A，其特征在于加工封閉狹長內腔型面的專用刀具包含刀體、刀板滑道、加工刀板，加工中將加工刀板裝入刀板滑道內，并調整位置保證加工刀板有效伸出長度，對工件進行分層去除；一種深孔變徑內腔的加工方法，授權公告號CN104001958A，其特征在于通過調轉裝夾，采用小振幅、小切深、超聲頻振動進行鏜削加工變截面深孔。
[0005]以上幾種專利技術都是針對對稱回轉加工特征，進行車削鏜削加工，尚未發現針對矩形深腔構件側壁內非回轉凹槽加工的例子。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置及其加工方法，解決了矩形深腔構件側壁非回轉凹槽的加工技術，并實現了一次裝夾定位后多工位加工，提高了加工精度和加工效率。
[0007]本發明的技術方案是:一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置，它包括切削工作單元、傳動刀桿單元、主軸動力單元和工位調節單元，凹槽加工裝置通過底座安裝在專用三軸數控機床主體上，所述切削工作單元采用上軸承和下軸承支撐一個一體式輪軸，并用上軸承蓋和下軸承壓緊固定，一體式輪軸內設有刀具安裝錐形孔，在第二下側蓋板設有正對著刀具的噴氣孔；所述傳動刀桿單元采用槽形刀桿，槽形刀桿的懸臂端的尺寸向固定端逐漸增加，槽形刀桿的下部設有第一下側蓋板和第二下側蓋板構成刀桿內腔，在刀桿內腔的懸臂端設有所述切削工作單元，刀桿內腔的另一端固定連接主軸動力單元的轉臺；所述主軸動力單元在轉臺上設有一個調整座、一個調節調整座位置的調節螺桿和進氣孔，位于調整座上的主軸電機與主軸之間采用鍵連接，在調整座與主軸之間設有主軸承組，主軸承組采用軸承蓋和軸承鎖緊螺母固定，所述主軸下端部設有一個同步帶輪所述一體式輪軸與同步帶輪之間采用同步帶連接；所述工位調節單元的底座上設有一個環形T型槽和對稱設置的六個銷孔，在底座與轉臺之間采用位于銷孔中的圓柱銷釘定位，用與環形T型槽相配合的T型螺栓和翼形螺母固定連接，所述對稱設置的六個銷孔中，位于一側的三個銷孔的圓心與底座的圓心連線夾角m為28-30度角。
[0008]所述進氣孔與刀桿內腔和噴氣孔連通。
[0009]所述的一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置的加工方法采用如下加工步驟:
[0010](a)、對深腔構件工件進行安裝定位，針對工件下部凹槽切削加工，將加工裝置調至工位al，安裝平頭刀具進行對刀，對工件上部凹槽切削加工，則將加工裝置調至工位bl，安裝平頭刀具進行對刀；
[0011](b)、向主軸動力單元進氣孔通入壓縮空氣，對主軸的同步帶輪、同步帶、一體式輪軸進行冷卻，同時氣體由槽形刀桿端頭噴氣孔噴出作用于加工區域，帶走切肩；
[0012](c)、針對工件下部凹槽切削加工，調整并保持工位al，針對工件上部凹槽切削加工，則調整并保持工位bl，對側壁內凹槽中心區域進行大余量去除，加工至規定尺寸，受槽形刀桿與工件運動干涉限制，刀具切削運動至槽形刀桿與工件內壁相聚2-3mm裝置運動極限處；
[0013](d)、針對工件下部凹槽切削加工，加工裝置先后調節至工位a2和工位a3，針對工件上部凹槽切削加工，則加工裝置先后調節至工位b2和工位b3，更換圓角加工刀具，對側壁內凹槽兩側邊緣未加工殘留去除區域進行內圓角加工，根據刀具尺寸外形以及不同加工工位間空間幾何關系進行計算，加工至規定尺寸。
[0014]本發明的有益效果是:
[0015](I)解決了工件內部半封閉狹小空間對刀具切削運動和加工區域的限制，實現了對矩形深腔構件側壁非回轉內凹槽的加工。改變了切削運動方向，使刀具可伸入工件對內壁進行切削。
[0016](2)可調整多工位加工進一步增加了切削加工區域范圍，實現內壁凹槽內圓角加工。同時避免了工件多次裝夾，提高了加工精度和效率。
[0017](3)通過向動力箱體通入壓縮空氣，并由傳動刀桿內部流通，帶走裝置運轉所產生熱量，起到冷卻作用。同時氣體由刀桿端頭噴出作用于工件加工區域，具有清除切肩的作用。
【附圖說明】
[0018]圖1是一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置的示意圖。
[0019]圖2是圖1中凹槽加工裝置的結構圖。
[0020]圖3是切削工作單元的結構圖。
[0021]圖4是傳動刀桿單元的結構圖。
[0022]圖5是主軸動力單元的結構圖。
[0023]圖6是工位調節單元的結構正視圖。
[0024]圖7是工位調節單元的結構側視圖。
[0025]圖8是側壁非回轉凹槽的加工工藝示意圖。
[0026]圖9是側壁非回轉凹槽的加工用刀具示意圖。
[0027]圖10是側壁非回轉凹槽的加工工位示意圖。
[0028]圖中:1、一體式輪軸，la、上軸承，lb、下軸承，lc、上軸承蓋，IcU下軸承蓋，2、噴氣孔，3、圓頭刀具，3a、平頭刀具，4、同步帶，5、槽形刀桿，5a、刀桿內腔，6、第一下側蓋板，6a、第二下側蓋板，7、主軸電機，8、調整座，9、主軸，9a、主軸承組，9b、軸承蓋，9c、軸承鎖緊螺母，10、同步帶輪，11、進氣孔，12、調節螺桿，13、底座，14、轉臺，14a、蓋板，15、銅套，16、T型螺栓，16a、翼形螺母，17、環形T型槽，18、銷孔，19、圓柱銷釘，20、工件，20a、工件下部凹槽，20b、工件上部凹槽。
【具體實施方式】
[0029]下面結合技術方案和附圖詳細敘述本發明的【具體實施方式】。
[0030]圖1、2示出了一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置的示意圖。這種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置，把凹槽加工裝置的底座13安裝在專用三軸數控機床主體上，凹槽裝置加工安裝包括切削工作單元1、傳動刀桿單元I1、主軸動力單元III和工位調節單元IV。進氣孔11與刀桿內腔5a和噴氣孔2連通。
[0031]圖3、4、5、6、7示出了一種多工位加工矩形深腔構件側壁非回轉凹槽裝置的結構圖。
[0032]圖3所示，切削工作單元I采用上軸承Ia和下軸承Ib支撐一個一體式輪軸1，并用上軸承蓋Ic和下軸承蓋Id壓緊固定。一體式輪軸I內設有刀具安裝錐形孔，在第二下側蓋板6a設有正對著刀具的噴氣孔2。采用同步帶輪與切削傳動軸的一體式輪軸1，同時實現切削傳動與刀具裝夾功能。傳動軸上直接加工出齒形，從而使一體式輪軸I在同步帶4帶動下產生切削轉動；一體式輪軸I安置彈簧夾頭，實現對刀具裝夾，縮小切削工作單元整體尺寸，增大自由切削運動空間。壓縮空氣由刀桿端頭噴氣孔2噴出作用于刀具加工區域，具有清除切肩的作用。
[0033]圖4所示，傳動刀桿單元II采用槽形刀桿5，槽形刀桿5的懸臂端的尺寸向固定端逐漸增加，槽形刀桿5的下部設有第一下側蓋板6和第二下側蓋板6a構成刀桿內腔5a，在刀桿內腔5a的懸臂端設有切削工作單元I，刀桿內腔5a的另一