本發(fā)明涉及內(nèi)圓有斜齒或斜槽設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)型工件加工領(lǐng)域，尤其是涉及一種內(nèi)圓斜齒或斜槽的加工方法和參數(shù)化宏程序數(shù)控編程方法。

背景技術(shù)：

汽輪機(jī)迷宮式汽封中的斜齒汽封結(jié)構(gòu)特征屬于整圈結(jié)構(gòu)，由多個(gè)弧段結(jié)構(gòu)組成，零件外徑≥700mm，在常規(guī)汽封零件基礎(chǔ)上，增加了靠近端面處及內(nèi)孔本體整個(gè)圓周上的斜齒結(jié)構(gòu)。該斜齒兩面與軸線成分別成α、β夾角，角度根據(jù)熱力計(jì)算確定。斜齒數(shù)根據(jù)汽封所處的位置不同而有差異，斜齒齒尖寬度l<1.5mm，齒高h(yuǎn)≥4mm，齒底為r，r半徑很小，且軸向方向上斜齒結(jié)構(gòu)與鄰近零件部分間距也很小。該結(jié)構(gòu)類型的斜齒加工難點(diǎn)主要在于：

(1)圓周方向斜齒數(shù)量較多，保證各斜齒的角度有一定難度。

(2)斜齒齒形特殊，齒槽寬度窄，刀具剛性差易斷，加工難度較大。

(3)斜齒齒尖比較薄，斜齒易外翻或傾倒，形位公差保證困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)圓斜齒或斜槽的加工方法和參數(shù)化宏程序數(shù)控編程方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供的內(nèi)圓斜齒或斜槽的加工方法，包括如下步驟：

粗車，先粗車成三角槽；

半精切，切削出內(nèi)圓斜齒或斜槽的大概輪廓；

精切，在半精切基礎(chǔ)上準(zhǔn)確切削，得出最后的內(nèi)圓斜齒或斜槽。

進(jìn)一步的，在粗車中，所述三角槽中有一個(gè)斜面垂直于斜槽中心線，能夠保證槽刀切槽時(shí)在垂直面上切削，防止滑移擠壓折斷。

進(jìn)一步的，半精切的軌跡為沿斜槽中心線滑出。

進(jìn)一步的，在本半精切中，使用的刀具為矩形槽刀片；

在精切中，使用的刀具為仿形圓弧槽刀片。

進(jìn)一步的，所述仿形圓弧槽刀片的半徑與斜槽槽底處圓弧相等，或兩者的差值在公差范圍內(nèi)。

進(jìn)一步的，所述矩形槽刀片寬度比仿形圓弧刀片最寬處窄。

進(jìn)一步的，在半精切時(shí)，切削深度至斜槽槽底的圓弧中心后，進(jìn)行換刀，進(jìn)入精切階段。

進(jìn)一步的，半精切和精切均是通過(guò)參數(shù)化宏程序數(shù)控編程進(jìn)行的。

進(jìn)一步的，半精切和精切均通過(guò)前端開(kāi)有缺口的裝有角度校正單元的內(nèi)圓斜齒和斜槽加工裝置完成。

本發(fā)明還提供了一種基于內(nèi)圓斜齒或斜槽的參數(shù)化宏程序數(shù)控編程方法，其包括如下步驟：

建立用來(lái)確定參數(shù)關(guān)系的幾何圖形；

根據(jù)所述幾何圖形得出參數(shù)賦值和運(yùn)算式；

利用所述參數(shù)賦值和所述運(yùn)算式，根據(jù)內(nèi)圓斜齒或斜槽的尺寸得到控制點(diǎn)坐標(biāo)并得出數(shù)控加工程序。

本發(fā)明先利用車刀進(jìn)行粗車加工，即可以保證各斜齒的角度不會(huì)出現(xiàn)偏差，在粗車的前體下，再進(jìn)行半精切和精切，能夠保證斜齒齒尖的形位公差；本發(fā)明刀具備置成本低，周期短，對(duì)操作者技能水平要求低，加工出來(lái)的產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性可得到可靠保證。與普通車床加工同類產(chǎn)品相比，效率提高一倍以上。應(yīng)用參數(shù)化宏變量編制數(shù)控加工程序，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)類似零件的成組加工，推廣實(shí)施簡(jiǎn)單易行。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的需要加工出內(nèi)圓斜齒或斜槽的圓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)圓斜齒或斜槽的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的a處局部放大圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)圓斜齒或斜槽的粗車三角槽后效果示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)圓斜齒或斜槽加工時(shí)使用的刀桿示意圖；

圖6為參數(shù)幾何對(duì)應(yīng)關(guān)系示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)圓斜齒或斜槽加工的實(shí)例簡(jiǎn)圖；

圖8為圖7的b處局部放大圖。

附圖標(biāo)記：

1：圓環(huán)2：斜齒或斜槽3：三角槽

4：刀桿5：切槽刀

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1-5所示，本發(fā)明提供了一種內(nèi)圓斜齒或斜槽的加工方法，包括如下步驟：

粗車，先粗車成的三角槽3；

半精切，切削出內(nèi)圓斜齒或斜槽2的大概輪廓；

精切，在半精切基礎(chǔ)上準(zhǔn)確切削，得出最后的內(nèi)圓斜齒或斜槽2。

內(nèi)圓斜齒或斜槽2的加工，就是在一個(gè)圓環(huán)1的內(nèi)圈加工出斜齒和斜槽，使之成為內(nèi)齒圈或具有內(nèi)圓斜槽的圓環(huán)1。

在加工內(nèi)圓有斜齒和斜槽的零件時(shí)，內(nèi)圓刀粗車斜槽為留有余量的三角槽3，之后，再進(jìn)行半精切、精切斜槽兩個(gè)工步將斜齒和斜槽加工最終的成品。

在本發(fā)明中，先通過(guò)粗車，在內(nèi)圓上車出一個(gè)三角槽3，通過(guò)三角槽3對(duì)斜齒或斜槽2進(jìn)行了初步的位置確定，之后再進(jìn)行半精切，即在三角槽3的基礎(chǔ)上進(jìn)行精切，將內(nèi)圓斜齒或斜槽2精切處大致的輪廓；最后，再對(duì)內(nèi)圓斜齒或斜槽2的最終尺寸進(jìn)行精確的切削，得出最終的成品。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，在粗車中，所述三角槽3中有一個(gè)斜面垂直于斜槽中心線，能夠保證槽刀切槽時(shí)在垂直面上切削，防止滑移擠壓折斷。

在粗車的過(guò)程中，需要使得三角槽3中有任意一個(gè)斜面與斜槽的中心線垂直，這樣才能夠保證槽刀在切槽時(shí)，在垂直面上進(jìn)行切削，進(jìn)而能夠有效的保證切削的準(zhǔn)確度，避免槽刀的滑移，也同時(shí)避免了切削的內(nèi)圓斜齒折斷。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，半精切的軌跡為沿斜槽中心線滑出。

在本實(shí)施例中，在半精切的過(guò)程中，其車刀的軌跡圍斜槽的中心線移動(dòng)，能夠有效的保證在車斜槽的時(shí)候，不會(huì)將斜槽車削的過(guò)大而超過(guò)最大輪廓，進(jìn)而保證了粗車的有效性。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，在半精切中，使用的刀具為矩形槽刀片；

在精切中，使用的刀具為仿形圓弧槽刀片。

先使用矩形槽刀片進(jìn)行輪廓的切削，之后利用仿形圓弧槽刀片，對(duì)斜齒或斜槽2的底部的圓弧進(jìn)行精切削，以保證圓弧切削的準(zhǔn)確度。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，所述仿形圓弧槽刀片的半徑與斜槽槽底處圓弧相等，或兩者的差值在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的公差范圍內(nèi)。

仿形圓弧槽刀片的半徑與斜槽槽底處圓弧相等，能夠利用仿形圓弧槽刀片直接將斜槽的槽底處圓弧部分切削成型，避免了多次反復(fù)切削，提高了工作效率，同時(shí)也降低了廢品率。

需要指出的是，仿形圓弧槽刀片的半徑可以是與斜槽槽底的圓弧不相等，但其只要在所需要加工的內(nèi)圓斜齒或斜槽2的公差范圍內(nèi)即可。

還需要指出的是，仿形圓弧槽刀片的半徑可以是小于斜槽槽底的圓弧，但不能夠大于斜槽槽底的圓弧，這樣設(shè)置才能夠保證加工的圓弧的準(zhǔn)確度。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，所述矩形槽刀片寬度比仿形圓弧刀片最寬處窄。

這樣的設(shè)置，能夠保證矩形槽刀片對(duì)所要加工的斜槽有足夠的加工空間。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，在半精切時(shí)，切削深度至斜槽槽底的圓弧中心后，進(jìn)行換刀，進(jìn)入精切階段。

從上述可以看出，本實(shí)施例中，切槽刀5分半精切、精切兩步完成斜槽加工是指，經(jīng)內(nèi)圓斜齒和斜槽加工裝置校正槽刀角度至斜槽中心線與軸向的夾角后，根據(jù)加工工況這把槽刀桿4上前后裝兩種切槽刀5片，一種是精切的仿形圓弧槽刀片，另一種是用于半精切的寬度比仿形圓弧刀片直徑略窄的矩形槽刀片，先裝矩形槽刀片沿斜槽中心線半精切一刀，減小仿形圓弧槽刀片切槽時(shí)的切削面積，防止切削振動(dòng)，刀具折斷；之后拆下矩形槽刀片，換裝仿形圓弧槽刀片，分別沿斜槽的兩個(gè)斜面切削，完成加工。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，半精切和精切均是通過(guò)參數(shù)化宏程序數(shù)控編程進(jìn)行的。

在宏程序編程中，使用變量以及變量的調(diào)用，可以很方便地實(shí)現(xiàn)相似類零件的參數(shù)化編程。所謂參數(shù)化編程，就是將屬于同一類的一組相類似的零件，通過(guò)使用變量的方式來(lái)進(jìn)行編程。而尺寸數(shù)據(jù)和加工數(shù)據(jù)，在加工具體的零件時(shí)予以指定。在這種類型的編程中，包含著決策，基于已知數(shù)據(jù)并帶有某種約束。在生產(chǎn)中使用參數(shù)化編程，可以使具有相似特征的同一類零件實(shí)現(xiàn)快速轉(zhuǎn)換，提高生產(chǎn)效率，降低廢品率。

在本實(shí)施例中，半精切和精切均采用參數(shù)化宏程序數(shù)控編程進(jìn)行，能夠提供生產(chǎn)效率，降低廢品率。

優(yōu)選的實(shí)施方式為，如圖5所示,半精切和精切均通過(guò)前端開(kāi)有缺口的裝有角度校正單元的內(nèi)圓斜齒和斜槽加工裝置完成。

角度校正單元的工作原理為：

將要加工的內(nèi)圓有一定傾斜角度的斜齒、斜槽工件裝在臥式或立式數(shù)控車床的卡盤(pán)上，校正夾緊，先將可調(diào)角度內(nèi)圓斜齒和斜槽加工裝置的角度用角度調(diào)整單元調(diào)整好角度，之后裝在臥式或立式數(shù)控車床的刀架，刀桿4定位面貼緊機(jī)床刀架基準(zhǔn)面，刀架螺釘壓緊刀桿4，再將加工刀具貼合角度調(diào)整單元定位板的定位面，稍擰緊壓緊螺釘稍壓緊刀具，用萬(wàn)能角尺打刀具的傾斜角度，微調(diào)刀具傾斜角度與內(nèi)圓槽中心線傾斜角度一致后，擰緊件壓緊螺釘，再結(jié)合數(shù)控車床的系統(tǒng)編制數(shù)控加工程序控制刀具軌跡，完成內(nèi)圓斜齒及斜槽的加工。

本發(fā)明還提供了一種基于內(nèi)圓斜齒或斜槽的參數(shù)化宏程序數(shù)控編程方法，其包括如下步驟：

建立用來(lái)確定參數(shù)關(guān)系的幾何圖形；

根據(jù)所述幾何圖形得出參數(shù)賦值和運(yùn)算式；

利用所述參數(shù)賦值和所述運(yùn)算式，根據(jù)內(nèi)圓斜齒或斜槽2的尺寸得到控制點(diǎn)坐標(biāo)并得出數(shù)控加工程序。

數(shù)控加工程序編制可以對(duì)于第一階段的粗切三角槽3的程序編制，用專用編程軟件完成，不做詳述。

第二階段半精切、精切斜齒斜槽的程序，考慮到該類零件的成組加工，用參數(shù)化宏程序編制，編制步驟如下。

首先要建立用來(lái)確定參數(shù)關(guān)系的幾何圖形，見(jiàn)圖6。

之后由圖6的可得出參數(shù)賦值、運(yùn)算式，參照實(shí)例(見(jiàn)圖7和圖8)所注尺寸，就可編制如下的數(shù)控加工程序：

r100＝r6/sin(5)；計(jì)算中間參數(shù)

r4＝0；循環(huán)控制增量

r5＝0；切槽數(shù)參數(shù)，按零件圖設(shè)定，設(shè)定值等于槽的數(shù)量

r6＝1.1；仿形切刀片圓弧半徑

r8＝5；每槽定位尺寸增量

r1＝630；汽封齒齒頂處內(nèi)圓直徑

r99＝4.25；圖示槽左側(cè)(即夾角β側(cè))尖點(diǎn)m至槽底圓弧p0距離

r2＝r6/tan(5)；計(jì)算中間參數(shù)

r3＝sqrt((r99-r6)*(r99-r6)-r6*r6)；計(jì)算中間參數(shù)

r4＝(r2+r3)/r2*r6；計(jì)算中間參數(shù)

r7＝r4*cos(5)；計(jì)算中間參數(shù)

r80＝r7/sin(40)；槽中心p至左側(cè)(即夾角β側(cè))尖點(diǎn)m距離

r9＝r6/sin(45)；槽左側(cè)(即夾角β側(cè))尖點(diǎn)m至左側(cè)起切點(diǎn)m1距離

r10＝r7/tan(40)+sqrt((r99-r6)*(r99-r6)-r7*r7)；槽中間起切點(diǎn)p1到槽中心p距離

r11＝r6+r3；槽左側(cè)(即夾角β側(cè))切深(即m1、p距離)

r71＝(r100+r10)/r100*r6；計(jì)算中間參數(shù)

r31＝(r100+r10)/r100*r2-r2；計(jì)算中間參數(shù)

r121＝(r71-r6)/tan(35)；計(jì)算中間參數(shù)

r12＝r31+r121；右側(cè)槽(即夾角α側(cè))切深(即n1、p距離)

r91＝r80+(r71-r6)/sin(35)；右側(cè)(即夾角α側(cè))槽起切點(diǎn)z坐標(biāo)；

n80m42

n90m3s50

n100g54g18g90g95

n110t2d1；先裝常規(guī)矩形刀片，沿斜槽中心斜線p1p粗切槽

……

n390g0g90x＝r1-2*r6-20

n400z100

n410m30

本發(fā)明先利用車刀進(jìn)行粗車加工，即可以保證各斜齒的角度不會(huì)出現(xiàn)偏差，在粗車的前體下，再進(jìn)行半精切和精切，能夠保證斜齒齒尖的形位公差；本發(fā)明刀具備置成本低，周期短，對(duì)操作者技能水平要求低，加工出來(lái)的產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性可得到可靠保證。與普通車床加工同類產(chǎn)品相比，效率提高一倍以上。應(yīng)用參數(shù)化宏變量編制數(shù)控加工程序，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)類似零件的成組加工，推廣實(shí)施簡(jiǎn)單易行。本發(fā)明利用內(nèi)圓斜齒和斜槽加工裝置校正刀具角度避免干涉又保證切槽平穩(wěn)，結(jié)合合理高效的數(shù)控加工程序，可有效保證內(nèi)圓斜槽和斜齒的可靠、便捷、高效加工。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。