一种薄壁异形结构摩擦片加工工装、刀具及加工方法与流程

1.本发明属于机械加工制造技术领域，具体涉及一种大直径薄壁异形圆环结构摩擦片加工工装、刀具及加工方法。


背景技术：

2.特种车辆摩擦离合器中使用的高精密摩擦盘，由若干摩擦片依靠端面上的多个环形齿槽相互嵌套啮合组成。单个摩擦片直径范围为190mm～335mm，整体厚度范围为8mm～11mm，长径比小于0.058，且摩擦片端面均加工5个等距同心分布的环形齿槽(摩擦片间依靠齿槽啮合实现相对转动)，齿槽最大宽度为1.58mm，最小宽度为0.99mm，最大深度为2.79mm。部分摩擦片两端端面均有此类齿槽。如图1所示。
3.由于摩擦片整体厚度较薄，且端面具有多个环形齿槽结构，属于薄壁异形结构，摩擦片应用于高精密离合传动系统，因此对摩擦片两端端面的平面度及环形齿槽同心度、齿形精度等要求极高。摩擦片一般加工路线包括：粗车—平磨两面—半精车两面—热处理—精磨两面—精车两面环形齿槽—线切割内花键—钳工打孔。
4.精车两面环形齿槽时，如应用一般三爪或四爪卡盘装夹，装夹力较大，且为点接触装夹，工件径向受力较大且受力不均，整体厚度极易变形，导致平面度超差。由于摩擦片齿槽宽度较窄，使用一般刀具车削时无法进刀，需设计专用成形刀具，且采用一般车削方法即成形刀具一次加工成形，会产生大量切削热，导出齿槽变形严重。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本发明提出一种薄壁异形结构摩擦片加工工装、刀具及加工方法，以解决摩擦片在加工过程中平面度超差、环形齿槽无法加工和环形齿槽易变形的技术问题，使得摩擦片产品满足尺寸和形位精度要求，降低产品不合格率，提高产品质量。
7.(二)技术方案
8.为了解决上述技术问题，本发明提出一种薄壁异形结构摩擦片加工工装，该工装包括摩擦片胎具，胎具包括圆盘形本体，本体上表面设置有为螺纹凸台，螺纹凸台外径与摩擦片工件内径相同，用于将工件通过螺纹连接固定在胎具上，胎具外径与工件外径相同，保证工件与胎具最大接触面积。
9.进一步地，本体侧面加工有多个均匀分布的u形槽。
10.此外，本发明提出一种薄壁异形结构摩擦片加工用成形刀具，该成形刀具刀尖为r0.4mm，夹角为22
°
。
11.进一步地，刀具材料为整体硬质合金。
12.此外，本发明提出一种薄壁异形结构摩擦片加工方法，该方法对薄壁异形结构摩擦片工件两面环形齿槽进行分层加工，具体包括：首先使用上述工装对工件进行固定，采用直刀在工件上逐层循环往复加工多个环形齿槽，即第一个槽加工完第一层后加工第二个槽
的第一层，之后加工第三个槽的第一层，以此类推，循环往复加工第二层、第三层，直至加工到所有环形齿槽的底部，然后使用上述成形刀具，循环往复逐层将多个环形齿槽加工成形。
13.进一步地，每个环形齿槽的每层切削量为0.1mm。
14.(三)有益效果
15.本发明提出一种薄壁异形结构摩擦片加工工装、刀具及加工方法，工装包括摩擦片胎具，胎具包括圆盘形本体，本体上表面设置有为螺纹凸台，螺纹凸台外径与摩擦片工件内径相同，用于将工件通过螺纹连接固定在胎具上，胎具外径与工件外径相同；成形刀具刀尖为r0.4mm，夹角为22
°
。加工时首先使用胎具对工件进行固定，采用直刀在工件上逐层循环往复加工多个环形齿槽，直至加工到所有环形齿槽的底部，然后使用成形刀具，循环往复逐层将多个环形齿槽加工成形。本发明能够解决齿形槽加工困难，因装夹力不均导致产品变形的技术问题，使得产品满足尺寸和形位精度要求，降低产品不合格率，提高整体生产效率。
附图说明
16.图1为高精密摩擦盘结构示意图；
17.图2为本发明实施例中胎具结构示意图；
18.图3为本发明实施例中胎具使用状态；
19.图4为本发明实施例中成形刀具结构示意图(a)主视图，(b)俯视图，(c)俯视图的a
‑
a剖视图。
具体实施方式
20.为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
21.由于摩擦片整体厚度较薄，传统装夹方式采用三爪或四爪卡盘夹紧摩擦片外圆车削两端端面环形齿槽时，由于卡盘装夹力较大且为点接触装夹，摩擦片工件受力不均，会导致加工后发生变形，平面度超差严重。因此，本实施例提出一种薄壁异形结构摩擦片加工工装，该工装包括摩擦片胎具，结构如图2所示，胎具包括圆盘形本体，本体上表面设置有为螺纹凸台，螺纹凸台外径与摩擦片工件内径相同，用于将工件通过螺纹连接固定在胎具上，胎具外径与工件外径相同，保证工件与胎具接触面积最大，如图3所示。本体侧面加工有三个均匀分布的u形槽，便于加工完毕后拆卸工件。该胎具的装夹应力小，与工件接触面积大，能够避免产品发生装夹变形。
22.该胎具的使用方法为：用四爪单动卡盘夹紧胎具，将工件通过螺纹旋拧在胎具的螺纹凸台上，使工件与胎具完全贴合，与主轴一同旋转，进行产品端面齿槽加工或外径加工。
23.由于摩擦片两侧端面环形齿槽最大宽度为1.58mm，最大深度为2.79mm，且槽的角度为26
°
，车削时普通刀具无法进刀。本发明根据工件材料及槽的深度、宽度、角度的不同要求设计专用成形刀具。如图4所示，该刀具材料为φ6mm的整体硬质合金，刀尖为r0.4mm，夹角为22
°
，该成形刀具的刀尖锋利，加工效率高，同时不易产生切削热，对产品变形影响较小。
24.在加工摩擦片的环形齿槽时，一般工艺为采用成形刀具满刀加工，使环形齿槽一次加工成形，由于齿槽宽度窄，加工时易导致排销不畅，产生大量切削热，且切削力大，刀尖磨损严重，致使刀具寿命降低。本发明对薄壁异形结构摩擦片进行分层加工，方法具体包括：首先使用胎具对工件进行固定，采用φ0.9mm直刀在工件上逐层循环往复加工5个环形齿槽，每个环形齿槽的每层切削量为0.1mm，直至加工到所有环形齿槽的底部，然后使用成形刀具同样以每层0.1mm的切削量，循环往复逐层将5个环形齿槽同时加工成形。本发明的加工方式切削力小，可提高工件加工精度及表面光洁度，能够避免排屑不畅及吃刀量大产生大量切削热导致齿槽变形的问题。
25.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种薄壁异形结构摩擦片加工工装，其特征在于，所述工装包括摩擦片胎具，胎具包括圆盘形本体，本体上表面设置有为螺纹凸台，螺纹凸台外径与摩擦片工件内径相同，用于将工件通过螺纹连接固定在胎具上，胎具外径与工件外径相同，保证工件与胎具最大接触面积。2.如权利要求1所述的工装，其特征在于，所述本体侧面加工有多个均匀分布的u形槽。3.一种薄壁异形结构摩擦片加工用成形刀具，其特征在于，所述成形刀具刀尖为r0.4mm，夹角为22
°
。4.如权利要求1所述的成形刀具，其特征在于，所述刀具材料为整体硬质合金。5.一种薄壁异形结构摩擦片加工方法，其特征在于，所述方法对薄壁异形结构摩擦片工件两面环形齿槽进行分层加工，具体包括：首先使用如权利要求1或2所述的工装对工件进行固定，采用直刀在工件上逐层循环往复加工多个环形齿槽，即第一个槽加工完第一层后加工第二个槽的第一层，之后加工第三个槽的第一层，以此类推，循环往复加工第二层、第三层，直至加工到所有环形齿槽的底部，然后使用如权利要求3或4所述的成形刀具，循环往复逐层将多个环形齿槽加工成形。6.如权利要求5所述的加工方法，其特征在于，每个环形齿槽的每层切削量为0.1mm。

技术总结
本发明提出一种薄壁异形结构摩擦片加工工装、刀具及加工方法，工装包括摩擦片胎具，胎具包括圆盘形本体，本体上表面设置有为螺纹凸台，螺纹凸台外径与摩擦片工件内径相同，用于将工件通过螺纹连接固定在胎具上，胎具外径与工件外径相同；成形刀具刀尖为R0.4mm，夹角为22


技术研发人员：马小光 孙超 刘娜 逯瑶 李铁刚 陈泳 邢程 王彦文 徐红飞
受保护的技术使用者：北京北方车辆集团有限公司
技术研发日：2021.08.25
技术公布日：2021/10/26