阅读说明：本技术 一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法 (Automatic turning process method for high-strength steel slender torsion bar spring ) 是由 刘心藜 王会龙 王洪臣 王雪莲 武伟 王芳 冯卫 张晶晶 刘珍妮 郭晓龙 赵宇翔 于 2020-12-22 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法,包括设备布置及安装、上料和自动化加工步骤。本方法能够解决45CrNiMoVA高强钢材料细长扭杆弹簧(直径35～Φ50mm,长度1500～2500mm)自动化车削加工技术难题,解决自动化车削加工中存在的装夹易产生变形、特殊材料不易断屑、尺寸精度和粗糙度难以保证等技术难题,可实现自动化批量生产,生产效率高、工艺稳定可靠,加工精度可以达到0.15mm以内,生产效率不低于34min/根。(The invention provides an automatic turning process method for a high-strength steel slender torsion bar spring, which comprises the steps of equipment arrangement and installation, feeding and automatic processing. The method can solve the technical problems of automatic turning of the slender torsion bar spring (with the diameter of 35-phi 50mm and the length of 1500-2500 mm) made of 45CrNiMoVA high-strength steel material, the technical problems of easy deformation of clamping, difficult chip breaking of special materials, difficult guarantee of dimensional accuracy and roughness and the like in automatic turning, can realize automatic batch production, and has the advantages of high production efficiency, stable and reliable process, processing accuracy within 0.15mm and production efficiency not lower than 34 min/spring.)

一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法

技术领域

本发明属于高强钢材料扭杆弹簧加工技术领域，具体涉及一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法。

背景技术

高强钢细长扭杆弹簧是关键工件，广泛应用于薄壳车辆、民用特种车辆领域。高强钢细长扭杆弹簧具有结构细长、材料难切削等特性，自动化车削加工中存在易装夹变形、材料不易断屑、粗糙度和尺寸精度难以保证的情况，无法实现自动化加工，一直以来是行业内的技术难题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法，以解决易装夹变形、材料不易断屑、粗糙度和尺寸精度难以保证的情况，无法实现自动化加工的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法，该自动化车削工艺方法包括如下步骤：

S1、设备布置及安装

数控机床横向放置，机床侧方放置托架车及扭杆弹簧托架，托架侧方安装激光打标机，桁架机器人布置在激光打标机上方，覆盖整个工作区域；

S2、上料

将扭杆弹簧人工放置到托架车的扭杆弹簧托架上；移动托架车及扭杆弹簧托架至等节距料道，料道侧面设置有开口，用于托架车推入上料，开口两侧具有升降支架，将托架车上的托架及扭杆弹簧抬起；托架车移走后，将托架放置到料道上；料道移动到上料位，桁架机械手下移抓取扭杆弹簧扭杆弹簧，打开机床防护，机械手夹持扭杆弹簧，将扭杆弹簧放置在液压式自定心支撑架上，完成扭杆弹簧毛坯上料；

S3、自动化加工

①机械手上移，关闭机床防护，采用机床内部的液压夹爪夹持扭杆弹簧左端花键外圆，右侧顶尖自动顶紧右端中心孔，测头自动测量右端面，按右端面位置车削右架窝，液压式自定心支撑架通过油缸液压自动夹紧；采用强高压内冷切削液射流从车刀前刀面喷出高压切削液，车削扭杆弹簧右端外圆及倒角，车削右侧弧面，车削杆部外圆至一半长度；清冷却液，完成一侧加工；

②打开机床防护，机械手下移抓取扭杆弹簧；机床卡盘、尾座松开，机械手夹持扭杆弹簧先平移后提升，移至防护外，机械手旋转将扭杆弹簧掉头，夹持扭杆弹簧下移，将扭杆弹簧放置在液压式自定心支撑架上，机械手上移动至防护外，关闭机床防护；卡盘夹持扭杆弹簧右端，顶紧左端，测头自动测量左端面，按左端面位置车削左架窝，支撑架自动夹紧，强高压内冷切削液射流从车刀前刀面喷出高压切削液，车削扭杆弹簧左端外圆及倒角，车削左侧圆弧面，车削杆部外圆另一半长度，清冷却液；

③检测及打标：在线检测，检测加工尺寸精度并存储数据，打开机床防护，机械手将加工完成的扭杆弹簧送至料仓，激光打标机自动打标，完成工作循环。

进一步地，扭杆弹簧材料为45CrNiMoVA高强度钢。

进一步地，扭杆弹簧的长度范围1800～2500mm，杆部直径35～50mm。

进一步地，移动托架车的扭杆弹簧托架上配有V型定位元件。

进一步地，液压式自定心支撑架采用开口向上结构。

进一步地，步骤S3中，支撑架相对竖直方向30°角布置，车刀与竖直平面呈15°角安装，车刀后角为25°。

(三)有益效果

本发明提出一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法，包括设备布置及安装、上料和自动化加工步骤。本方法能够解决45CrNiMoVA高强钢材料细长扭杆弹簧(直径35～Φ50mm，长度1500～2500mm)自动化车削加工技术难题，解决自动化车削加工中存在的装夹易产生变形、特殊材料不易断屑、尺寸精度和粗糙度难以保证等技术难题，可实现自动化批量生产，生产效率高、工艺稳定可靠，加工精度可以达到0.15mm以内，生产效率不低于34min/根。

附图说明

图1为本发明所针对的扭杆弹簧结构示意图；

图2为本实施例自动化车削工艺方法中扭杆弹簧自动化夹紧示意图。

具体实施方式

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。

本实施例提出一种高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法，所针对的扭杆弹簧材料为45CrNiMoVA高强度钢，如图1所示，该细长扭杆弹簧的长度范围1800～2500mm，杆部直径35～50mm。

该高强钢细长扭杆弹簧自动化车削工艺方法，包括如下步骤：

S1、设备布置及安装

全技能数控机床横向放置，机床左侧放置托架车及工件托架，托架左侧安装激光打标机，桁架机器人布置在激光打标机上方，覆盖整个工作区域。

S2、上料

将扭杆弹簧人工放置到工件托架，工件托架用于存储12件扭杆弹簧，上面配有V型定位元件，每个扭杆弹簧就位后间距相等。移动托架车及工件托架至等节距料道，料道侧面设置有开口，用于托架车推入上料，开口两侧具有升降支架，可将托架车上的托架及工件抬起；托架车移走后，将托架放置到料道上。料道移动到上料位，桁架机械手下移抓取扭杆弹簧工件，机械手上移、右移至机床上方，打开机床防护，机械手夹持扭杆弹簧下移，将扭杆弹簧放置在采用开口向上结构的液压式自定心支撑架上，完成扭杆弹簧毛坯上料。

S3、自动化加工

①机械手上移，关闭机床防护，采用机床内部的液压夹爪夹持扭杆弹簧左端花键外圆，右侧顶尖自动顶紧右端中心孔，测头自动测量右端面，按右端面位置车削右架窝，液压式自定心支撑架通过油缸液压自动夹紧，如图2所示，支撑架1相对竖直方向30°角布置，车刀2与竖直平面呈15°角安装，车刀后角为25°；采用强高压内冷切削液射流从车刀前刀面喷出高压切削液，车削扭杆弹簧右端外圆及30°倒角，车削右侧弧面，车削杆部外圆至一半长度，清冷却液，完成一侧加工。

②打开机床防护，机械手下移抓取工件。机床卡盘、尾座松开，机械手夹持工件先平移后提升，移至防护外，机械手旋转将扭杆弹簧掉头，夹持扭杆弹簧下移，将工件放置在液压式自定心支撑架上，机械手上移动至防护外，关闭机床防护。卡盘夹持右端，顶紧左端，测头自动测量左端面，按左端面位置车削左架窝，支撑架自动夹紧，强高压内冷切削液射流从车刀前刀面喷出高压切削液，车削扭杆弹簧左端外圆及30°倒角，车削左侧圆弧面，车削杆部外圆另一半长度，清冷却液。

③检测及打标：在线检测，检测加工尺寸精度并存储数据，打开机床防护，机械手将加工完成的工件送至料仓，激光打标机自动打标，完成工作循环。

在自动化加工过程中，针对45CrNiMoVA高强钢材料车削时产生长铁屑缠绕问题，采用强高压内冷切削液射流从车刀前刀面喷出高压切削液，高压泵的工作压力设计为100bar，通过减小切削卷曲半径、增大弯矩和弯曲应变来实现断屑。

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。