CN102658468A - 玻璃钢套筒加工方法及加工装置和钻头 - Google Patents

Abstract

本发明属于非金属模压材料镗削加工技术领域，具体涉及一种玻璃钢套筒加工方法及加工装置和钻头，其加工步骤包括中心孔定位，固定玻璃钢套筒毛坯，预钻中心孔，钻中心孔底孔，粗钻中心孔，粗镗内圆孔，精镗内圆孔，粗镗台阶圆孔，精镗台阶圆孔，最终将玻璃钢套筒毛坯加工成合格的玻璃钢套筒；其加工装置的镗床夹具包括定位本体、过渡套，定位本体固定在镗床上，过渡套安装于定位本体的定位孔内，定位本体的上端第一斜平面和过渡套一端的第二斜平面平齐；玻璃钢套筒加工的钻头的螺旋刃呈倒锥形，圆锥角为1°-3°。本发明解决了玻璃钢套筒表面在加工时受力不均匀的问题，零件报废率低，加工效率高，加工配套装置结构简单、使用方便。

Description

玻璃钢套筒加工方法及加工装置和钻头

技术领域

本发明属于非金属模压材料镗削加工技术领域，具体涉及一种玻璃钢套筒加工方法及加工装置和钻头。

背景技术

航天飞行器的运载火箭、导弹等高技术产品在飞行过程中将会产生较大的热量，影响产品中的仪器仪表的正常工作，使电子元器件失效，并威胁到产品的正常飞行。为此，一般采用非金属材料对电子元器件进行防热隔热。玻璃钢套筒就是安装在燃气舵系统中用于对负推喷管防热隔热的零件。玻璃钢套筒是用玻璃纤维布和树脂按一定的比例混合后，采用模具模压成型毛坯，再进行内孔机械加工的玻璃钢产品。玻璃钢套筒毛坯的结构，由玻璃钢套筒毛坯主体与固定板组成，固定板底部有凸块，加工后的玻璃钢套筒设置有中心孔，呈台阶形同心孔，玻璃钢套筒的中心孔轴线与固定板上平面相交成锐角，角度为θ，从而使玻璃钢套筒的中心孔与固定板的外表面上形成相贯线，线轮廓为椭圆形截面；玻璃钢套筒的中心孔的精度要求高，两孔同轴度为0.03mm-0.08mm，台阶圆孔较浅，内圆孔较深。因此此组中心孔需通过机械加工来完成。现有技术是将玻璃钢套筒毛坯固定在镗铣床上再用刀具加工而成，其中在固定玻璃钢套筒毛坯时是用万能虎钳的两个平口钳夹紧腰形圆柱体两侧面，再进行钻削或铣削加工，装夹、找正困难，装夹时夹紧腰形圆柱体部位，零件径向受力，将产生弹性变形，加工后夹紧状态下零件内孔合格，当卸下零件后，内孔产生的弹性变形，影响加工零件的形位精度及尺寸精度。而且切削椭圆形截面部位时，刀具由连续进刀渐变为断续进刀，零件加工面受到不均匀外力作用，特别是玻璃钢套筒毛坯固定底板的凸块与刀具呈一定夹角，刀具切入或切出时，刀齿会将材料带起，造成掉渣、崩角、破裂，使成品件的表面质量低下。同时，因玻璃钢材料中的玻璃纤维具有各向异性，切削加工容易造成组织的分层、脱胶，给切削加工增加了一定的困难，特别是玻璃纤维的化学成份二氧化硅及氧化铝等是玻璃钢材料中的硬质点，硬度很高，对刀具的磨损特别严重，在加工较深、精度要求又高的孔时，不允许使用油、水等冷却液的情况下，冷却条件差，加工切削热量不易散去，同时由于树脂不耐高温，在高速切削过程中，切削温度高，胶粘状的碎屑遇冷又硬化，极易沾附在金属刀具的表面上，也会使零件产生掉渣、崩角、破裂，成品件合格率十分低下。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能使玻璃钢套筒加工面均衡受力的玻璃钢套筒加工方法及加工装置和钻头。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种玻璃钢套筒加工方法，将玻璃钢套筒毛坯固定后，再钻削加工，包括如下步骤：

中心孔定位，在所述玻璃钢套筒毛坯主体中心划出中心孔的十字中心线；

固定玻璃钢套筒毛坯，将所述玻璃钢套筒毛坯安装于固定在镗床上的镗床夹具上；

预钻中心孔，用中心钻定心，在所述十字中心线的中心，预钻中心孔；

钻中心孔底孔，用硬质合金钻头钻出底孔，去除孔中心余量；

粗钻中心孔，用硬质合金钻头钻孔，留余量5mm-6mm；

粗镗内圆孔，留余量1mm-2mm；

精镗内圆孔，切削参数为：主轴转速n=350r/min-450r/min，进给量f=0.1mm/r-0.3mm/r，切削深度t=0.1mm-0.3mm；

粗镗台阶圆孔，对台阶圆孔进行粗镗并留余量1mm-2mm，深度镗至设计尺寸；

精镗台阶圆孔，使台阶圆孔达到设计的孔径尺寸及同轴度要求。

本发明还提供一种玻璃钢套筒加工的加工装置，包括一个镗床夹具，所述镗床夹具包括定位本体、过渡套，所述定位本体固定在镗床上，所述定位本体的上端为第一斜平面，下端为平面，所述第一斜平面与所述定位本体下端平面的夹角为锐角；所述定位本体设置有定位孔，定位孔中心线与所述定位本体下端平面平行；所述过渡套呈圆筒状，一端为第二斜平面，所述第二斜平面与所述过渡套中心线的夹角为锐角，所述过渡套安装于定位本体的定位孔内，形成过盈配合；所述第一斜平面和所述第二斜平面平齐。

所述镗床夹具定位本体的第一斜平面上设置有一个凹块，第一斜平面的凹块底面与第二斜平面平齐，所述凹块与所述玻璃钢套筒毛坯的凸块形成间隙配合。

所述镗床夹具还包括联接底板，所述定位本体通过所述联接底板固定在镗床上。

所述过渡套内部设置有与所述玻璃钢套筒的内孔尺寸相等的内孔。

本发明提供一种玻璃钢套筒加工的钻头，为硬质合金钻头，所述钻头的螺旋刃呈倒锥形，钻头直径从顶端向尾部逐渐减少，圆锥角为1°-3°。

本发明的有益效果是首先改进了玻璃钢套筒毛坯的装夹方式，采用端面定位的镗夹夹具将零件固定在镗床上进行加工，使加工部位不受力，改变了原玻璃钢套筒毛坯夹紧加工部位的装夹方式，夹持的方式，改变了夹紧力的方向，使玻璃钢套筒毛坯的受力方向从根本上发生变化，有效地解决了内孔加工缩孔与变形的关键问题。过渡套使夹具与玻璃钢套筒毛坯之间处于压紧贴合状态，使镗孔过程中的断续切削变成了连续切削，同时过渡套选用聚四氟乙烯材料制成，材料硬度适中，加工时即可对刀具起到支撑作用，又不磨损刀具。可以有效改善现有加工防热层容易、掉渣、脱块、起层、裂纹、断裂，成品合格率低的问题。本发明提供的此种定位装夹方式能够使装夹简便，更易找正，能够提高工作效率、工作质量，降低了劳动强度。本发明还对对硬质合金钻头进行改制，使侧刃与加工部位内壁的接触面积减少了摩擦，使其钻削时排屑顺利，使切削热容易散去，从而改善了钻头的切削环境，增加了钻头的使用寿命，提高了加工效率，避免钻头头部钻深入时被咬死。同时，为使加工平稳减少振动变形，加工中采用了由粗加工到精加工的多步骤进行加工的方法，逐步去除加工余量，达到提高零件精度的目的。切削深度也依次递减。另外，为保证零件的尺寸、形状精度和表面粗糙度的要求，需要严格控制切削参数，由于玻璃钢材料的特殊性，切削过程类似于“砂轮”对刀具的磨削过程，因此切削时转速不宜过高，但进给量、进给速度要大些，以尽量减少刀具和材料之间的作用时间。在加工过程中，主轴的转速n和纵向进给量s、切削深度t三要素是决定产品的加工质量及加工效率的关键因素，因此要合理选择根据玻璃钢材料的特性，本发明选择了合理匹配的加工三要素，保证了产品的加工质量。本发明还对镗削方法的参数进行控制，有效改善了现有机械加工玻璃钢制品容易缩孔、变形、掉渣、脱块、起层、裂纹的现象，使得成品合格率得以上升。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明实施例所加工的玻璃钢套筒毛坯结构示意图。

图2为本发明实施例所加工的玻璃钢套筒结构示意图。

图3为本发明实施例所加工的玻璃钢套筒固定安装示意图。

图4为用于本发明实施例加工玻璃钢套筒的钻头示意图。

具体实施方式

将如图1所示一个玻璃钢套筒毛坯（包括玻璃钢套筒主体1和固定板2，固定板2底部有凸块21）加工成如图2所示的玻璃钢套筒，中心孔包括同轴的台阶圆孔11和内圆孔12，两孔同轴度为0.08mm，其中台阶圆孔11φ42mm，深13.5mm，内圆孔12φ26mm，深130mm，玻璃钢套筒的中心孔轴线与固定板2上平面相交成锐角，角度为25°。

本实施例采用的加工方法的加工步骤如下：

中心孔定位，在玻璃钢套筒主体1中心划出中心孔的十字中心线；

固定玻璃钢套筒毛坯，如图3所示，将玻璃钢套筒毛坯安装于固定在镗床4上的镗床夹具3上。其中镗床夹具3包括定位本体31、过渡套32和联接底板33。定位本体31通过联接底板33固定在镗床4上。定位本体31的上端为第一斜平面311，下端为平面312。第一斜平面311与平面312的夹角度数为25°，第一斜平面上311设置有一个凹块314；定位本体31设置有定位孔313，定位孔313中心线与平面312平行；过渡套选用聚四氟乙烯材料制成，硬度适中，加工时即可对刀具起到支撑作用，又不磨损刀具。过渡套32呈圆筒状，一端为第二斜平面321，第二斜平面321与过渡套32中心线的夹角角度为25°，过渡套32安装于定位本体的定位孔313内，形成过盈配合，过渡套32内部设置有与玻璃钢套筒的内圆孔12尺寸相等的内孔322；所述第一斜平面311的凹块314底面与第二斜平面321平齐。再将玻璃钢套筒毛坯装于定位本体31上，凹块314与玻璃钢套筒毛坯的凸块21形成间隙配合，用压板、螺栓、螺母固定，将刀具安装在镗床主轴上，图3中“→”为镗床主轴方向。

预钻中心孔，用A2.5中心钻定心，在十字中心线的中心，预钻中心孔。

钻中心孔底孔，用φ13整体加长硬质合金YG8嵌齿带倒锥的钻头钻出底孔，去除孔中心余量。

粗钻中心孔，用如图4所示的用硬质合金钻头钻孔，加工后留余量5mm该钻头用φ20钻头改制，钻头的螺旋刃呈倒锥形，钻头直径从顶端向尾部逐渐减少，圆锥角为2°。这样的钻头侧刃与零件内壁的接触面积减少，减少了摩擦，使其切削热容易散去，提高了加工效率，但同时由于钻孔深度较深，此时由于钻头导向性问题，所钻的中心孔的中心发生2mm的偏移量。

粗镗内圆孔12，分五次粗镗削内孔并留余量1mm，将粗钻中心孔时偏移的中心孔中心2mm的偏移量进行校正，保证孔中心与零件外形对称。

精镗内圆孔12，精镗至内圆孔12至φ26mm，深130mm切削参数为：主轴转速n=400r/min，进给量f=0.1mm/r，切削深度t=0.3mm；

粗镗台阶圆孔11，对台阶孔11进行粗镗并留余量1mm，深度镗至13.5mm；

精镗台阶圆孔11，使台阶孔11φ42mm及台阶孔11、内圆孔12两孔同轴度为0.08mm的同轴度要求。

最后，松开压板、螺栓，从镗床夹具3上取下加工的玻璃钢套筒，将孔口上的飞边毛刺用砂纸去除干净即可。

本实施例采取的加工方法是解决了原加工过程中玻璃钢套筒表面在加工时受力不均匀的问题，零件报废率低，加工效率高，安全可靠，且加工配套装置的镗床夹具结构简单、使用方便。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种玻璃钢套筒加工方法，将玻璃钢套筒毛坯固定后，再钻削加工，其特征在于，包括如下步骤：

中心孔定位，在所述玻璃钢套筒毛坯主体中心划出中心孔的十字中心线；

固定玻璃钢套筒毛坯，将所述玻璃钢套筒毛坯安装于固定在镗床上的镗床夹具上；

预钻中心孔，用中心钻定心，在所述十字中心线的中心，预钻中心孔；

钻中心孔底孔，用硬质合金钻头钻出底孔，去除孔中心余量；

粗钻中心孔，用硬质合金钻头钻孔，留余量5mm-6mm；

粗镗内圆孔，留余量1mm-2mm；

精镗内圆孔，切削参数为：主轴转速n=350r/min-450r/min，进给量f=0.1mm/r-0.3mm/r，切削深度t=0.1mm-0.3mm；

粗镗台阶圆孔，对台阶圆孔进行粗镗并留余量1mm-2mm，深度镗至设计尺寸；

精镗台阶圆孔，使台阶圆孔达到设计的孔径尺寸及同轴度要求。

2.一种用于权利要求1所述玻璃钢套筒加工的加工装置，其特征在于，包括一个镗床夹具，所述镗床夹具包括定位本体、过渡套，所述定位本体固定在镗床上，所述定位本体的上端为第一斜平面，下端为平面，所述第一斜平面与所述定位本体下端平面的夹角为锐角；所述定位本体设置有定位孔，定位孔中心线与所述定位本体下端平面平行；所述过渡套呈圆筒状，一端为第二斜平面，所述第二斜平面与所述过渡套中心线的夹角为锐角，所述过渡套安装于定位本体的定位孔内，形成过盈配合；所述第一斜平面和所述第二斜平面平齐。

3.根据权利要求2所述的一种用于加工玻璃钢套筒的加工装置，其特征在于，所述镗床夹具定位本体的第一斜平面上设置有一个凹块，第一斜平面的凹块底面与第二斜平面平齐，所述凹块与所述玻璃钢套筒毛坯的凸块形成间隙配合。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于加工玻璃钢套筒的加工装置，其特征在于，所述镗床夹具还包括联接底板，所述定位本体通过所述联接底板固定在镗床上。

5.根据权利要求2或3所述的一种用于加工玻璃钢套筒的加工装置，其特征在于，所述过渡套内部设置有与所述玻璃钢套筒的内孔尺寸相等的内孔。

6.根据权利要求2或3所述的一种用于加工玻璃钢套筒的加工装置，其特征在于，所述过渡套采用聚四氟乙烯材料制成。

7.一种用于权利要求1所述玻璃钢套筒加工的钻头，为硬质合金钻头，其特征在于，所述钻头的螺旋刃呈倒锥形，钻头直径从顶端向尾部逐渐减少，圆锥角为1°-3°。

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