本發(fā)明涉及薄壁筒零件車削加工，具體為一種小直徑大長徑比鈦合金薄壁筒零件加工方法和裝置。

背景技術(shù)：

1、薄壁筒在機械行業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在其輕量化、高強度和高剛度的特性，這些特性使得薄壁筒成為航空航天、汽車制造、電子設(shè)備等領(lǐng)域的理想選擇。壁筒在機械行業(yè)中的應(yīng)用廣泛，其設(shè)計和制造技術(shù)的不斷進步對于推動相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要作用。

2、但是在制造和加工薄壁筒時，由于其壁薄，加工過程中容易產(chǎn)生變形，因此需要特別注意裝夾和加工方法，以保證尺寸精度和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，薄壁筒的設(shè)計和制造還需要考慮其在不同工作條件下的強度和穩(wěn)定性，特別是在承受內(nèi)壓或外壓時的性能。具體來說在加工薄壁筒的過程中存在幾個難點，如對于變形的控制、加工過程中散熱的控制和加工過程中工件的顫振。

3、第一，對于工件的變形控制：薄壁筒由于壁厚薄，剛性差，在加工過程中容易受到切削力、熱以及裝夾力等因素的影響而發(fā)生彈性和塑性變形。這直接影響零件的尺寸精度和形狀精度。

4、第二，顫振問題：在切削過程中，多種因素都會導(dǎo)致顫振的產(chǎn)生，例如切削參數(shù)的不當(dāng)選擇、機床剛性的不同、工件夾持的程度等。薄壁筒類工件在加工的過程中更容易產(chǎn)生振動，這不僅僅影響加工表面的質(zhì)量，還可能導(dǎo)致刀具損壞或加工中斷。

5、第三，熱管理：由于加工時多是切削過程，其中有大量的摩擦和塑性變形，刀具和加工工件之間的大量摩擦不可避免地會產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生的熱量如果不能有效散發(fā)，會導(dǎo)致工件局部溫度升高，引起熱變形。

6、中國專利cn117428424a-一種車加工tc18鈦合金薄壁筒體的方法，該發(fā)明采用在較大內(nèi)壁直徑的薄壁筒零件加工上，采用在被車削零件中塞入橡膠卷的方式對于零件的振顫進行較小。但對于本發(fā)明主要討論的小直徑的薄壁筒零件，鏡像加工采用的鏜桿等結(jié)構(gòu)也需要對于自身尺寸進行縮小。首先，本身薄壁筒零件的直徑已經(jīng)足夠的小，鏜桿的尺寸需要比小直徑的薄壁筒零件更小，其過于小的直徑必然導(dǎo)致其剛度也很小，較小的剛度很容易在支撐加工時變形，變形的鏜桿能起到的支撐作用十分有限，甚至?xí)聪蛴绊懠庸?；其次，鏜桿結(jié)構(gòu)在工件內(nèi)部進行高速運轉(zhuǎn)時，必然會與工件之間有摩擦，摩擦?xí)p傷內(nèi)壁甚至由于摩擦產(chǎn)生的大量熱量，對內(nèi)壁的微觀組織性能產(chǎn)生巨大的改變，故并不能采用傳統(tǒng)的鏡像加工對于小直徑的薄壁筒零件進行加工。

7、又例如專利cn116352120a-一種薄壁筒狀工件的加工裝置，該專利同樣是對于薄壁筒零件進行加工，在加工時采用對于被加工零件兩端進行固定的方式進行車削，在面對本文的較大的長徑比零件的情況下，容易產(chǎn)生零件在加工時由于車削力和切削熱量帶來的熱脹冷縮的作用下產(chǎn)生變形，從而影響加工的質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種小直徑大長徑比鈦合金薄壁筒零件加工方法和裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種小直徑大長徑比鈦合金薄壁筒零件加工裝置，包括三爪卡盤，所述三爪卡盤用于夾持薄壁筒零件，所述三爪卡盤以及薄壁筒零件的中心處安裝有貫穿二者的支撐桿系統(tǒng)；

3、所述支撐桿系統(tǒng)包括長直桿，所述長直桿上設(shè)置油路凹槽，所述長直桿上設(shè)置有小突起結(jié)構(gòu)、大突起結(jié)構(gòu)且均為球形，所述大突起結(jié)構(gòu)直徑大于小突起結(jié)構(gòu)的直徑；

4、所述長直桿的兩端設(shè)有軸承，所述軸承的下方設(shè)有彈簧，所述彈簧的下方通過導(dǎo)軌滑塊連接在導(dǎo)軌上，所述導(dǎo)軌包括x軸向?qū)к壱约拔挥趚軸向?qū)к墐蓚?cè)的y軸向?qū)к墸?/p>

5、位于所述薄壁筒零件上且遠離三爪卡盤的一端設(shè)有彈簧阻尼器。

6、優(yōu)選的，所述長直桿為細長形狀，所述長直桿上設(shè)有軸向并排設(shè)置的徑向貫穿桿體的圓錐孔。

7、優(yōu)選的，所述小突起結(jié)構(gòu)、大突起結(jié)構(gòu)上設(shè)有與長直桿軸向相垂直的徑向油路凹槽。

8、優(yōu)選的，所述小突起結(jié)構(gòu)設(shè)置在大突起結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，所述小突起結(jié)構(gòu)、大突起結(jié)構(gòu)上均設(shè)有與圓錐孔對齊配合的圓孔。

9、優(yōu)選的，所述小突起結(jié)構(gòu)、大突起結(jié)構(gòu)與長直桿通過圓錐銷固定連接。

10、優(yōu)選的，所述軸承的外側(cè)設(shè)有軸套，所述彈簧連接在軸套上。

11、優(yōu)選的，所述彈簧阻尼器上下對稱的設(shè)置在薄壁筒零件的兩側(cè)，所述彈簧阻尼器的側(cè)面設(shè)有彈簧阻尼器移動導(dǎo)軌，所述彈簧阻尼器的兩側(cè)分別設(shè)有電渦流傳感器以及噪聲傳感器。

12、優(yōu)選的，所述薄壁筒零件的側(cè)面設(shè)有車刀進行加工，所述車刀的背部安置加速度傳感器。

13、一種小直徑大長徑比鈦合金薄壁筒零件加工方法，包括以下步驟：

14、步驟一、首先根據(jù)需要加工的薄壁筒零件的尺寸，對長直桿上的小突起結(jié)構(gòu)、大突起結(jié)構(gòu)之間的位置進行計算并進行組裝固定，并且判定被加工零件長度和長直桿長度之間的關(guān)系，從而選取不同的加工方法；

15、步驟二、將需要加工的薄壁筒零件安裝在三爪卡盤上，將軸承外圈安裝在軸套上，把軸套和彈簧相連，并將彈簧的另一端安裝在導(dǎo)軌滑塊上；把導(dǎo)軌滑塊安裝在導(dǎo)軌上，沿著y軸移動導(dǎo)軌使得大突起結(jié)構(gòu)的下端面與被加工工件內(nèi)壁接觸；

16、步驟三、將兩個電渦流傳感器相互垂直安裝，并在工件的端面外3cm處安裝噪聲傳感器，使其在加工過程中不間斷的對零件的加工情況進行監(jiān)測，將加速度傳感器安裝在車刀車桿的背面；

17、步驟四、打開車床對于零件的遠離三爪卡盤半部分進行加工，考慮到不同零件的長度與長直桿長度的關(guān)系不同，采用不同的方式支撐被加工零件，例如傾斜長直桿支撐加工零件和平移長直桿支撐加工零件兩種方式，加工零件遠離卡盤半部分，接著對于零件三爪卡盤一端進行加工，并且保證在加工過程中，突起結(jié)構(gòu)能伴隨著加工位置的不同有位置上的變化，并且能保證對于加工時工件內(nèi)壁的持續(xù)支撐；

18、步驟五、在零件加工的過程中，噪聲傳感器突然接收監(jiān)測到大量的噪聲信號，配合電渦流傳感器對于加工工件位移的監(jiān)測；

19、步驟六、在每次走刀完成后，對于切削的狀態(tài)進行預(yù)測，保證加工質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

20、步驟七、完成零件的加工，并且大致評估零件加工質(zhì)量，重復(fù)并繼續(xù)加工其他待加工零件；

21、1.本發(fā)明主要用于加工小直徑的大長徑比的薄壁筒零件。首先，該類型零件由于其筒壁厚度較小，故必須采用與尋常的鏡像加工所不同的結(jié)構(gòu)對于切削時的零件進行支撐，從而保證零件在加工時的加工質(zhì)量；本發(fā)明采用與普通膛桿不同的桿結(jié)構(gòu)與突起結(jié)構(gòu)的結(jié)合，借助彈簧力實現(xiàn)對于零件加工時的支撐；并且可以做到在切削時，不同的加工數(shù)據(jù)提供不同的彈簧力進行抵消和支撐；

22、2.本發(fā)明由于工件其長徑比較大的特征，在車削加工時，自身的旋轉(zhuǎn)和切削加工的力作用下，很容易在零件沒有被三爪卡盤抓夾的自由端產(chǎn)生較強的顫振；本發(fā)明采用彈簧阻尼器對于零件較容易產(chǎn)生顫振的一端進行限制。緊接著，在加工過程中由于不斷地切削和摩擦，本發(fā)明采用的特殊的支撐結(jié)構(gòu)和零件內(nèi)壁之間的熱量需要進行處理；故采用固體潤滑和液體潤滑相互配合的方式，對于支撐結(jié)構(gòu)和內(nèi)壁之間進行潤滑和散熱；

23、3.本發(fā)明由于工件在加工過程中可能會產(chǎn)生對零件加工質(zhì)量有影響的情況較多，且需要根據(jù)不同的切削情況對于支撐的力進行控制和改變，本發(fā)明需要采用電渦流傳感器、噪聲傳感器和加速度傳感器，對于零件的位移情況、加工的聲波情況以及車刀的穩(wěn)定情況進行監(jiān)測和評估，不斷改變合適的彈簧伸長量以改變支撐力的大小；

24、4.本發(fā)明中固體潤滑劑的加入能大大減少由于支撐產(chǎn)生的大量摩擦引起的大量的熱量。同樣的在長直桿的軸向油路凹槽中需要不停的加入潤滑油等潤滑材料，由于潤滑油仍然具有一定的流動性，在重力的作用下，會不停的向下滴落，滴落在工件內(nèi)壁的潤滑油，與突起結(jié)構(gòu)和工件相接觸，時刻潤滑著工件和突起結(jié)構(gòu)。潤滑油與工件內(nèi)壁的接觸面積較大，可以實現(xiàn)對于摩擦產(chǎn)生部分熱量散熱，在一定程度上增強了對于工件加工時的熱控制。