本發(fā)明涉及空心軸加工領(lǐng)域，特別地，涉及一種空心軸加工方法。

背景技術(shù)：

航空發(fā)動機設(shè)計制造過程中，常需要加工如附圖圖1所示的薄壁空心軸。現(xiàn)有加工該空心軸的工藝方案依次為：領(lǐng)棒料——調(diào)質(zhì)——粗車——深孔加工——半精加工——電加工小孔——氮化——加工基準——精磨——磁粉無損檢測——檢驗入庫?，F(xiàn)有的加工方案存在以下缺點：

1)零件加工成本高：深孔加工采用數(shù)控深孔鉆，該設(shè)備昂貴，所用刀具為高壓內(nèi)冷鉆頭，鉆頭價格昂貴；小孔加工采用精密數(shù)控電火花設(shè)備加工，該設(shè)備昂貴；電火花加工后，小孔表面形成重融層，為檢測重融層是否超過一定的深度，需要每批剖切幾件以檢查重融層深度。

2)零件加工合格率低：氮化前零件半精加工，其整體狀態(tài)較好，氮化后，受氮化變形影響，零件產(chǎn)生彎曲變形使總長上直線度達0.2，導(dǎo)致整體合格率只有67％左右；而且為減少零件的變形量，專門制作專用固定夾具裝夾零件，但零件的變形改善并不明顯；電火花加工后，小孔重融層的去除是采用心棒進行研磨的，由于小孔公差小，且對稱度要求嚴，研磨去除重融層并不一定能去除干凈，故存在質(zhì)量隱患。

3)零件加工周期長：電火花加工效率低，而且為達到對稱度要求，每個零件加工前要用電極反復(fù)找正，增加了加工時間；剖切零件做重融層深度檢查也需要機床等待時間；為修復(fù)零件的彎曲變形，經(jīng)常需要重新加熱校形；由于零件加工變形等影響，零件加工后質(zhì)量較低，需要鉗工進行返修校正。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種空心軸加工方法，以解決現(xiàn)有的加工方法加工空心軸時存在的零件加工成本高、零件加工合格率低及零件加工周期長的技術(shù)問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種空心軸加工方法，用于將棒料加工成空心軸，空心軸的外圓上設(shè)有環(huán)形臺階，空心軸內(nèi)具有中心通孔，空心軸的外圓上還設(shè)有多個垂直貫通的銷孔，空心軸加工方法包括以下步驟：機加工棒料以使其成型為帶有臺階及中心通孔的半成品；穩(wěn)定處理半成品以釋放機加應(yīng)力；半精加工穩(wěn)定處理后的半成品；采用空心軸鉆孔用鉆模固定裝夾鉆孔加工半精加工后的半成品，以使其成型為帶有臺階、中心通孔及多個小孔的半精成品；氮化處理半精成品；精加工氮化處理后的半精成品以使其成型為空心軸。

進一步地，機加工棒料以使其成型為帶有臺階及中心通孔的半成品具體包括步驟：粗車棒料的外圓及兩端；粗磨經(jīng)粗車后的棒料的外圓；在經(jīng)過粗磨后的棒料上鉆孔加工出中心通孔；在經(jīng)過鉆孔加工后的棒料上車出臺階以使棒料成型為半成品。

進一步地，在經(jīng)過粗磨后的棒料上鉆孔加工出中心通孔具體包括步驟：使用長鉆頭在粗磨后的棒料上鉆出沿棒料的軸線延伸的通孔；使用擴孔鉆擴孔通孔；使用鉸刀擴鉸經(jīng)擴孔后的通孔以使通孔成型為中心通孔。

進一步地，使用磨床對穩(wěn)定處理后的半成品進行半精加工。

進一步地，鉆孔加工半精加工后的半成品以使其成型為半精成品具體包括步驟：使用鉆頭在半精加工后的半成品的外圓上鉆出多個垂直貫通本成品的細孔；使用鉸刀擴鉸細孔以使其成型為小孔。

進一步地，精加工氮化處理后的半精成品以使其成型為空心軸具體包括步驟：修半精成品兩端的頂尖孔，以使半精成品的外圓對頂尖孔的跳動滿足設(shè)計要求；精磨半精成品；去毛刺；精加工多個小孔以使其成型為銷孔。

進一步地，空心軸鉆孔用鉆模包括：用于與鉆孔加工設(shè)備相連的定位底座，定位底座上設(shè)有內(nèi)凹的用于容置半成品并對其進行定位的定位凹槽，定位凹槽沿半成品的長度方向延伸；定位底座連接有用于與裝設(shè)于定位凹槽中的半成品的兩端抵頂以對半成品沿其軸向進行定位的軸向定位構(gòu)件、用于將裝設(shè)于定位凹槽中的半成品壓緊于定位凹槽內(nèi)的壓緊構(gòu)件；定位底座還連接有鉆模板，鉆模板位于定位底座的上方，鉆模板上加工有多個用于對半成品上待加工出的多個小孔的位置進行定位的鉆模孔。

進一步地，定位底座包括用于與鉆孔加工設(shè)備相連的安裝座、固定連接于安裝座上的定位塊；軸向定位構(gòu)件、壓緊構(gòu)件及鉆模板均連接于安裝座上；定位塊沿半成品的長度方向延伸，且定位塊的上表面加工有內(nèi)凹的定位凹槽，定位凹槽沿定位塊的長度方向延伸，且定位凹槽的截面呈“V”型。

進一步地，軸向定位構(gòu)件包括設(shè)置于定位凹槽的一端以與裝設(shè)于定位凹槽內(nèi)的半成品的一端抵頂?shù)闹Э繅K、設(shè)置于定位凹槽的另一端且與定位底座固定連接的安裝板、螺紋連接于安裝板上的調(diào)節(jié)螺釘、連接于調(diào)節(jié)螺釘頭部的操作手柄、連接于調(diào)節(jié)螺釘尾部以用于抵頂半成品的另一端的抵頂塊。

進一步地，壓緊構(gòu)件包括豎直設(shè)置于定位底座上的安裝支柱和支承柱，安裝支柱上滑動裝設(shè)有用于壓緊半成品的壓板，支承柱的頂端抵頂壓板的下表面，壓板與定位底座之間裝設(shè)有用于支承壓板的彈簧件，安裝支柱的頂端設(shè)有用于鎖緊壓板的鎖頭。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1)零件加工成本低：中心通孔102加工采用普通機加設(shè)備機加工，且加工所用刀具為普通刀具，相比現(xiàn)有技術(shù)中采用數(shù)控深孔鉆加工，其加工成本低很多；小孔801加工采用鉆床鉆孔加工，也屬于機械加工范疇，加工成本低，且加工后不需要每批剖切零件進行重融層深度檢測，可進一步降低加工成本；2)零件合格率提高：相比現(xiàn)有的加工方法，本發(fā)明中，對機加后成型的半成品20進行穩(wěn)定處理，以及時釋放機加應(yīng)力，大大減少氮化處理過程中零件的變形，氮化處理后零件的彎曲變形量一般小于0.1，而且氮化處理過程中不需要專用夾具，僅采用將零件吊掛方式進爐氮化處理即可；小孔加工采用鉆床加工，屬于機械加工范疇，不存在電加工的缺陷和隱患；3)零件加工周期短：電火花加工小孔改進為鉆床加工，可大大提高加工效率；減少了剖切零件做重融層深度檢查時機床等待時間，使得生產(chǎn)更加流暢；氮化處理后不需要重新加熱零件校形；雖然增加了穩(wěn)定處理工序，但減少了零件的氮化變形，減少了返修零件的時間和人工成本。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點。下面將參照圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是空心軸的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是半成品的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是半精成品的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實施例的空心軸鉆孔用鉆模的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中空心軸鉆孔用鉆模的剖視主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖4中空心軸鉆孔用鉆模的剖視左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖例說明

10、空心軸；101、環(huán)形臺階；102、中心通孔；103、銷孔；20、半成品；30、定位底座；301、定位凹槽；31、安裝座；32、定位塊；303、排屑孔；40、軸向定位構(gòu)件；41、支靠塊；42、安裝板；43、調(diào)節(jié)螺釘；44、操作手柄；45、抵頂塊；50、壓緊構(gòu)件；51、安裝支柱；52、支承柱；53、壓板；54、彈簧件；55、鎖頭；60、鉆模板；601、鉆模孔；80、半精成品；801、小孔；90、鉆套。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

參照圖1至圖3，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供了一種空心軸加工方法，用于將棒料加工成空心軸10，空心軸10的外圓上設(shè)有環(huán)形臺階101，空心軸10內(nèi)具有中心通孔102，空心軸10的外圓上還設(shè)有多個垂直貫通的銷孔103，空心軸加工方法包括以下步驟：

機加工棒料以使其成型為帶有臺階及中心通孔102的半成品20；

穩(wěn)定處理半成品20以釋放機加應(yīng)力；

半精加工穩(wěn)定處理后的半成品20；

采用空心軸鉆孔用鉆模固定裝夾鉆孔加工半精加工后的半成品20，以使其成型為帶有臺階、中心通孔102及多個小孔801的半精成品80；

氮化處理半精成品80；

精加工氮化處理后的半精成品80以使其成型為空心軸10。

采用本發(fā)明的空心軸加工方法將棒料加工成空心軸10時，首先機加工棒料以使其成型為帶有臺階及中心通孔102的半成品20；然后穩(wěn)定處理半成品20以釋放機加應(yīng)力；接著半精加工穩(wěn)定處理后的半成品20；然后采用空心軸鉆孔用鉆模固定裝夾鉆孔加工半精加工后的半成品20，以使其成型為帶有臺階、中心通孔102及多個小孔801的半精成品80；接著氮化處理半精成品80；最后精加工氮化處理后的半精成品80以使其成型為空心軸10。采用本發(fā)明的空心軸加工方法相比現(xiàn)有的加工方法存在以下優(yōu)點：

1)零件加工成本低：中心通孔102加工采用普通機加設(shè)備機加工，且加工所用刀具為普通刀具，相比現(xiàn)有技術(shù)中采用數(shù)控深孔鉆加工，其加工成本低很多；小孔801加工采用鉆床鉆孔加工，也屬于機械加工范疇，加工成本低，且加工后不需要每批剖切零件進行重融層深度檢測，可進一步降低加工成本；

2)零件合格率提高：相比現(xiàn)有的加工方法，本發(fā)明中，對機加后成型的半成品20進行穩(wěn)定處理，以及時釋放機加應(yīng)力，大大減少氮化處理過程中零件的變形，氮化處理后零件的彎曲變形量一般小于0.1，而且氮化處理過程中不需要專用夾具，僅采用將零件吊掛方式進爐氮化處理即可；小孔加工采用鉆床加工，屬于機械加工范疇，不存在電加工的缺陷和隱患；

3)零件加工周期短：電火花加工小孔改進為鉆床加工，可大大提高加工效率；減少了剖切零件做重融層深度檢查時機床等待時間，使得生產(chǎn)更加流暢；氮化處理后不需要重新加熱零件校形；雖然增加了穩(wěn)定處理工序，但減少了零件的氮化變形，減少了返修零件的時間和人工成本。

可選地，機加工棒料以使其成型為帶有臺階及中心通孔102的半成品20前還包括步驟：

獲取棒料，并對棒料進行調(diào)質(zhì)處理以達到棒料的心部性能要求。

可選地，機加工棒料以使其成型為帶有臺階及中心通孔102的半成品20具體包括步驟：

粗車棒料的外圓及兩端；

粗磨經(jīng)粗車后的棒料的外圓；

在經(jīng)過粗磨后的棒料上鉆孔加工出中心通孔102；

在經(jīng)過鉆孔加工后的棒料上車出臺階以使棒料成型為半成品20。

本具體實施例中，粗磨經(jīng)粗車后的棒料的外圓中，使用無心磨床磨削經(jīng)粗車后的棒料的外圓。

可選地，在經(jīng)過粗磨后的棒料上鉆孔加工出中心通孔102具體包括步驟：

使用長鉆頭在粗磨后的棒料上鉆出沿棒料的軸線延伸的通孔；

使用擴孔鉆擴孔通孔；

使用鉸刀擴鉸經(jīng)擴孔后的通孔以使通孔成型為中心通孔102。

可選地，使用磨床對穩(wěn)定處理后的半成品20進行半精加工。

可選地，鉆孔加工半精加工后的半成品20以使其成型為半精成品80具體包括步驟：

使用鉆頭在半精加工后的半成品20的外圓上鉆出多個垂直貫通本成品的細孔；

使用鉸刀擴鉸細孔以使其成型為小孔801。

進一步地，使用鉸刀擴鉸細孔以使其成型為小孔801后還包括步驟：

檢測小孔801是否合格。

可選地，精加工氮化處理后的半精成品80以使其成型為空心軸10具體包括步驟：

修半精成品80兩端的頂尖孔，以使半精成品80的外圓對頂尖孔的跳動滿足設(shè)計要求；

精磨半精成品80；

去毛刺；

精加工多個小孔801以使其成型為銷孔103。

本具體實施例中，精加工多個小孔801以使其成型為銷孔103具體包括步驟：

使用鉸刀擴鉸小孔801；

使用研磨棒研磨小孔801。

進一步地，精加工多個小孔801以使其成型為銷孔103后還包括步驟：

檢測小孔801是否合格。

可選地，如圖4至圖6所示，空心軸10鉆孔用鉆模包括：用于與鉆孔加工設(shè)備相連的定位底座30，定位底座30上設(shè)有內(nèi)凹的用于容置半成品20并對其進行定位的定位凹槽301，定位凹槽301沿半成品20的長度方向延伸。定位底座30連接有用于與裝設(shè)于定位凹槽301中的半成品20的兩端抵頂以對半成品20沿其軸向進行定位的軸向定位構(gòu)件40、用于將裝設(shè)于定位凹槽301中的半成品20壓緊于定位凹槽301內(nèi)的壓緊構(gòu)件50。定位底座30還連接有鉆模板60，鉆模板60位于定位底座30的上方，鉆模板60上加工有多個用于對半成品20上待加工出的多個小孔801的位置進行定位的鉆模孔601。本發(fā)明的空心軸鉆孔用鉆模中，通過定位凹槽301對半成品20沿其徑向進行定位，通過軸向定位構(gòu)件40對半成品20沿其軸向進行定位，通過壓緊構(gòu)件50將半成品20壓緊于定位凹槽301中定位，從而相比現(xiàn)有技術(shù)的通過模具的定位孔定位半成品，其半成品20裝夾操作簡單，定位簡單、準確，加工出的小孔801與半成品20的軸中心的對稱度誤差很小，加工成型的空心軸10的質(zhì)量高。通過鉆模板60上的鉆?？?01對半成品20上待加工出的小孔801的位置進行定位，不僅使各小孔的位置準確，同時可提高小孔的加工效率。

可選地，如圖5和圖6所示，定位底座30包括用于與鉆孔加工設(shè)備相連的安裝座31、固定連接于安裝座31上的定位塊32。軸向定位構(gòu)件40、壓緊構(gòu)件50及鉆模板60均連接于安裝座31上。定位塊32沿半成品20的長度方向延伸，且定位塊32的上表面加工有內(nèi)凹的定位凹槽301，定位凹槽301沿定位塊32的長度方向延伸，且定位凹槽301的截面呈“V”型。定位凹槽301的截面呈“V”型，不僅使定位凹槽301對半成品20定位簡單、迅速、準確，且簡化定位凹槽301的加工。

可選地，如圖5所示，為了將鉆孔時產(chǎn)生的廢屑向外排出，本發(fā)明中，定位底座30上對應(yīng)多個鉆模孔601處設(shè)有多個貫通的排屑孔303，各排屑孔303垂直定位底座30設(shè)置且排屑孔303的頂端與定位凹槽301連通。本具體實施例中，排屑孔303垂直貫通定位塊32和安裝座31，且排屑孔303的底端與安裝座31的底端連通。

可選地，如圖5所示，軸向定位構(gòu)件40包括設(shè)置于定位凹槽301的一端以與裝設(shè)于定位凹槽301內(nèi)的半成品20的一端抵頂?shù)闹Э繅K41、設(shè)置于定位凹槽301的另一端且與定位底座30固定連接的安裝板42、螺紋連接于安裝板42上的調(diào)節(jié)螺釘43、連接于調(diào)節(jié)螺釘43頭部的操作手柄44、連接于調(diào)節(jié)螺釘43尾部以用于抵頂半成品20的另一端的抵頂塊45。裝設(shè)半成品20時，其一端抵頂支靠塊41，通過轉(zhuǎn)動操作手柄44即可推動調(diào)節(jié)螺釘43移動，使抵頂塊45抵頂半成品20的另一端，繼續(xù)轉(zhuǎn)動操作手柄44，即可將半成品20沿其軸向鎖緊。

優(yōu)選地，如圖5所示，本發(fā)明的空心軸鉆孔用鉆模還包括用于對鉆孔加工設(shè)備的鉆頭進行導(dǎo)向的鉆套90，鉆套90裝設(shè)于鉆?？?01內(nèi)。

可選地，如圖4和圖6所示，壓緊構(gòu)件50包括豎直設(shè)置于定位底座30上的安裝支柱51和支承柱52，安裝支柱51上滑動裝設(shè)有用于壓緊半成品20的壓板53，支承柱52的頂端抵頂壓板53的下表面，壓板53與定位底座30之間裝設(shè)有用于支承壓板53的彈簧件54，安裝支柱51的頂端設(shè)有用于鎖緊壓板53的鎖頭55。裝設(shè)半成品20時，壓板53壓向半成品20，通過旋動鎖頭55即可向下推動壓板53使其進一步壓緊半成品20，且半成品20下移到位后，鎖頭55將壓板53鎖緊。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。