CN103586636B - 喷口的加工方法及喷口的加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种喷口的加工方法及喷口的加工装置，该喷口的加工方法包括以下步骤：步骤S40：通过第一单刃成型钻加工喷口的第一内锥面（10）和喷油孔（20）的第一端；步骤S70：通过第二单刃成型钻加工喷口的第二内锥面（30）和喷油孔（20）的第二端；其中，第一单刃成型钻和第二单刃成型钻均包括第一刀柄（110）和第一刀头（120），第一刀头（120）包括第一锥段（121），第一锥段（121）逐渐收缩地向外延伸，第一锥段（121）上形成第一切面（1211），第一切面（1211）形成第一排屑部，第一切面（1211）的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中加工喷口的内锥面困难的问题。

Description

喷口的加工方法及喷口的加工装置
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体而言，涉及一种喷口的加工方法及喷口的加工装置。
背景技术
针对小发高精度微型喷嘴零件的加工，国内主要生产厂家分布在西安、北京、上海、株洲及贵州等地。在加工喷嘴内锥面时，主要采用成形埋钻加工，加工后再利用抛光或磨粒流等手段来达到型面尺寸和表面粗糙度的要求。成形埋钻的刀刃锥角与加工型面锥角相同，在进行加工时，刃口满负荷切削，磨损较大。此外，刀具排屑难度大，容易产生挤削，造成零件表面质量差。抛光为手工抛光，一般是利用软木棒蘸研磨膏后进行手工抛光，抛光的效果因人而异，常出现喷油孔变椭的现象。磨粒流的工作原理是夹具配合工件形成加工通道，两个相对的磨料缸使磨料在通道中来回挤动，磨料对通道表面进行研磨。由于磨粒流的研磨效果受磨料粒度、挤压力及循环次数等因素的影响，极易产生喷油孔尺寸变差的现象。
针对喷嘴的喷油孔和窄槽的加工(例如Φ0.3mm的小孔和宽度为0.2mm的窄槽)，主要采用电火花加工方式。电火花加工实际上是电腐蚀加工，加工后在工件加工表面行程凹坑状的变质层(重铸层或白色层)，变质层的内部结构已经发生变化，极易产生微裂纹。电火花加工的稳定性也不好。
利用上述加工过方法加工的喷嘴组件性能试验合格率低，调试难度也很大。
发明内容
本发明旨在提供一种喷口的加工方法及喷口的加工装置，以解决现有技术中加工喷口的内锥面困难的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种喷口的加工方法，包括以下步骤：步骤S40：通过第一单刃成型钻加工喷口的第一内锥面和喷油孔的与第一内锥面相接的第一端；步骤S70：通过第二单刃成型钻加工喷口的第二内锥面和喷油孔的与第二内锥面相接的第二端；其中，第一单刃成型钻和第二单刃成型钻均包括第一刀柄和第一刀头，第一刀头包括第一锥段，第一锥段逐渐收缩地向外延伸，第一锥段上形成第一切面，第一切面形成第一排屑部，第一切面的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃。
进一步地，在步骤S40和步骤S70之间还包括以下步骤：步骤S50：通过第一车刀对第一单刃成型钻加工出来的第一内锥面和喷油孔的第一端进行进一步加工；在步骤S70之后还包括以下步骤：步骤S80：通过第二车刀对第二单刃成型钻加工出来的第二内锥面和喷油孔的第二端进行进一步加工，其中，第一车刀和第二车刀均包括第二刀柄和第二刀头，第二刀柄与第二刀头连接，第二刀头包括相互连接的第一切削段和避让段，避让段包括圆柱段和第二锥段，第二锥段设置在第二刀柄和圆柱段之间。
进一步地，在步骤S80之后还包括以下步骤：步骤S90：通过第一铣刀铣削喷口的外圆周面上的旋流槽，其中，第一铣刀包括第三刀柄和第三刀头，第三刀头包括第二切削段，第二切削段包括第三切面和第四切面，第三切面和第四切面的端部共同形成第二切削刃，第三切面形成第二排屑部，第四切面形成第三排屑部。
进一步地，在步骤S40之前还包括以下步骤：步骤S10：通过第三车刀车削喷口的第一侧的外圆周面及第一侧的端面；步骤S20：通过第一钻头、第二铣刀及第一镗刀加工喷口第一侧的内孔；步骤S30：通过第二钻头加工喷油孔及第一侧的端面上的油孔，进行步骤S40。
进一步地，在步骤S40和步骤S70之间还包括以下步骤：步骤S60：通过第三车刀车削喷口的第二侧的外圆周面及外锥面。
根据本发明的另一方面，提供了一种喷口的加工装置，包括：第一单刃成型钻和第二单刃成型钻，其中，第一单刃成型钻和第二单刃成型钻均包括第一刀柄和第一刀头，第一刀头包括第一锥段，第一锥段逐渐收缩地向外延伸，第一锥段上形成第一切面，第一切面形成第一排屑部，第一切面的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃。
进一步地，喷口的加工装置还包括：第一车刀和第二车刀，其中，第一车刀和第二车刀均包括第二刀柄和第二刀头，第二刀柄与第二刀头连接，第二刀头包括相互连接的第一切削段和避让段，避让段包括圆柱段和第二锥段，第二锥段设置在第二刀柄和圆柱段之间。
进一步地，喷口的加工装置还包括：第一铣刀，其中，第一铣刀包括第三刀柄和第三刀头，第三刀头包括第二切削段，第二切削段包括第三切面和第四切面，第三切面和第四切面的端部共同形成第二切削刃，第三切面形成第二排屑部，第四切面形成第三排屑部。
应用本发明的技术方案，第一锥段的锥角与喷口的内锥面的锥角相同，可以将内锥面一次加工成型，节省加工时间。同时，第一锥段上形成第一切面，第一切面形成第一排屑部，第一切面的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃即单刃结构，单刃结构使第一排屑部的排屑空间比较大，可以方便切屑的排出，排屑效果好，还可以减少刀具磨损，提高零件的表面质量。较大的排屑空间也大大减少了积屑的产生，同时方便冷却液冷却单刃成型钻，能提高刀具的切削性能和零件的表面质量。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的加工喷口的方法的实施例的流程示意图；
图2示出了本发明所需加工的喷口的结构示意图；
图3示出了根据本发明的的喷口的加工装置的实施例的第一单刃成型钻的结构示意图；
图4示出了图3的第一单刃成型钻的刀头的结构示意图；
图5示出了图3的喷口的加工装置的的第二单刃成型钻的结构示意图；
图6示出了图3的喷口的加工装置的第一车刀的结构示意图；
图7示出了图3的喷口的加工装置的第二车刀的结构示意图；
图8示出了图7的第二车刀的刀头的结构示意图；
图9示出了图3的喷口的加工装置的铣刀的结构示意图；以及
图10示出了图9的铣刀的A处放大示意图。
上述附图包括以下附图标记：
10、第一内锥面；20、喷油孔；30、第二内锥面；110、第一刀柄；120、第一刀头；121、第一锥段；1211、第一切面；122、过渡段；1221、第二切面；1222、第五切面；123、导向段；210、第二刀柄；220、第二刀头；221、第一切削段；222、圆柱段；223、第二锥段；310、第三刀柄；320、第三刀头；321、第二切削段；3211、第三切面；3212、第四切面；3213、第三切削刃；3214、第四切削刃；3215、第六切削刃。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本实施例的喷口加工方法包括以下步骤：
步骤S40：通过第一单刃成型钻加工喷口的第一内锥面10和喷油孔20的与第一内锥面10相接的第一端；
步骤S70：通过第二单刃成型钻加工喷口的第二内锥面30和喷油孔20的与第二内锥面30相接的第二端；
其中，如图3至图5所示，第一单刃成型钻和第二单刃成型钻均包括第一刀柄110和第一刀头120，第一刀头120包括第一锥段121，第一锥段121逐渐收缩地向外延伸，第一锥段121上形成第一切面1211，第一切面1211形成第一排屑部，第一切面1211的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃。
应用本实施例的第一单刃成型钻和第二单刃成型钻加工喷口的内锥面，第一锥段121的锥角与喷口的内锥面的锥角相同，可以将内锥面一次加工成型，节省加工时间。同时，第一锥段121上形成第一切面1211，第一切面1211形成第一排屑部，第一切面1211的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃即单刃结构，单刃结构使第一排屑部的排屑空间比较大，可以方便切屑的排出，排屑效果好，还可以减少刀具磨损，提高零件的表面质量。较大的排屑空间也大大减少了积屑的产生，同时方便冷却液冷却单刃成型钻，能提高刀具的切削性能和零件的表面质量。
在本实施例中，通过第一单刃成型钻对第一内锥面10和喷油孔20的第一端进行粗、精加工。通过第二单刃成型钻对第二内锥面30和喷油孔20的第二端进行粗、精加工。
在本实施例中，如图4和图5所示，第一刀头120还包括连接在第一锥段121和第一刀柄110之间的过渡段122，过渡段122上形成第二切面1221，第二切面1221形成第四排屑部。第四排屑部可以更方便地将切屑排出，避免产生积屑，可以更好的保证加工质量。
在本实施例中，过渡段122上还形成第五切面1222，第五切面1222位于第一切面1211和第二切面1221之间，第五切面1222形成连接第一排屑部和第四排屑部的第五排屑部。在本实施例中，如图1所示，第五切面1222与第一切面1211在同一平面内，并与第二切面1221形成钝角夹角。切屑可以依次通过第一排屑部、第四排屑部和第五排屑部，排屑空间比较大，更方便排出切屑，更好地避免了切屑划伤已加工的表面，大大地提高了表面质量。
在本实施例中，第一刀头120还包括导向段123，设置在第一锥段121的远离第一刀柄110的一端。导向段123既为引导部分，也为加工部分，能更好地保证加工质量。在本实施例中，导向段123与第一锥段121之间的连接处具有第一过渡圆弧。单刃成形钻的第一过渡圆弧与喷油孔20和内锥面的连接处的圆弧形状相同，可以一次加工成型，加工精度比较高，很好的保证了喷油孔20与内锥面的同轴度，而且大大减少了连接处的毛刺。这样还避免了用手工抛光带来产品的质量隐患，提高质量的稳定性。
在本实施例中，单刃成型钻的第一切削刃的前角和后角均在14°～16°范围之内，这样第一切削刃比较锋利，加工后的表面质量也比较高。
在本实施例中，在步骤S40和步骤S70之间还包括以下步骤：
步骤S50：通过第一车刀对第一单刃成型钻加工出来的第一内锥面10和喷油孔20的第一端进行进一步加工；
在本实施例中，在步骤S70之后还包括以下步骤：
步骤S80：通过第二车刀对第二单刃成型钻加工出来的第二内锥面30和喷油孔20的第二端进行进一步加工，
其中，如图6至图8所示，第二车刀包括第二刀柄210和第二刀头220，第二刀柄210与第二刀头220连接，第二刀头220包括相互连接的第一切削段221和避让段，避让段包括圆柱段222和第二锥段223，第二锥段223设置在第二刀柄210和圆柱段222之间；
应用本实施例的第一车刀和第二车刀，由于喷口的外形小，喷口的内部型腔空间狭窄，圆柱段222和第二锥段223可以避免加工内锥面时车刀与已加工的表面发生干涉，实现了同时车削内锥面与喷油孔20，更好地保证加工表面的圆跳动及表面粗糙度。避让段还兼顾了刀具的刚性和强度，切削效果比较好，能更好的保证零件表面粗糙度，提高产品的表面质量及尺寸精度，大幅提高产品合格率。
在本实施例中，为了实现圆柱段222与第二锥段223平滑的过渡，圆柱段222与第二锥段223之间设置有第二过渡圆弧。这样还可以提高刀具的刚性和强度。
在本实施例中，第一切削段221的径向方向的最大外径与待加工的喷油孔20的孔径之差大于0.03mm。其中，第一切削段221的径向方向的最大外径是指刀尖到刀背的距离。在加工直径为0.3mm的喷油孔20时，切削段的最大外径小于0.27mm。在加工直径为1mm的喷油孔20时，切削段的最大外径小于
在本实施例中，为了使第一切削段221的切削刃更锋利，车刀的前角在14°至16°的范围内，后角在9°至11°的范围内。这样排屑效果比较好，提高加工工件的表面质量。优选地，车刀的前角为15°，后角为10°。
在切削第一内锥面10时，将第一车刀和第二车刀的走刀路径设置为从喷油孔20处沿内锥面向喷口的端面车削，这样可以改变切削受力方向，使切削力在加工喷油孔20和内锥面时变化不大，保持稳定的切削。用第一车刀和第二车刀加工喷油孔20及内锥面时，采取连续走刀的方式将毛刺去除。
在本实施例中，在步骤S80之后还包括以下步骤：
步骤S90：通过第一铣刀铣削喷口的外圆周面上的旋流槽，其中，如图9和图10所示，第一铣刀包括第三刀柄310和第三刀头320，第三刀头320包括第二切削段321，第二切削段321包括第三切面3211和第四切面3212，第三切面3211和第四切面3212的端部共同形成第二切削刃，第三切面3211形成第二排屑部，第四切面3212形成第三排屑部。
应用本实施例的第一铣刀，第二切削刃的宽度与旋流槽的宽度相同，第二切削刃切削旋流器的端面的旋流槽，可以将旋流槽一次加工成型。切屑从第三切面3211和第四切面3212排出，大大地提高了旋流器的尺寸精度及表面质量，更有效地提高了零件稳定性。
在本实施例中，第二切削刃包括相互连接的第三切削刃3213和第四切削刃3214，并且第三切削刃3213和第四切削刃3214相对于第三刀头320的轴线方向呈中心对称设置。在本实施例中，第三切面3211和第四切面3212相对于第三刀头320的轴线方向呈中心对称设置。
在本实施例中，第二切削刃还包括第五切削刃和第六切削刃3215，第五切削刃形成在第三切面3211的边缘，第六切削刃3215形成在第四切面3212的边缘，第三切削刃3213和第五切削刃连接，第四切削刃3214和第六切削刃3215连接。第三切削刃3213、第四切削刃3214、第五切削刃和第六切削刃3215同时对加工件切削，更好地提高了加工质量及表面粗糙度。
在本实施例中，第三切面3211和第四切面3212呈螺旋槽状。可以更方便地将切屑排出，提高工件的表面质量。
在本实施例中，第二切削段321的轴向尺寸与第二切削段321的径向尺寸之比在1至2的范围内。这样保证了刀具的刚性和良好的切削性能，使零件的合格率大幅度提高。
在本实施例中，为了提高喷口的加工精度，在步骤S40之前中还包括以下步骤：
步骤S10：通过第三车刀车削喷口的第一侧的外圆周面及第一侧的端面；
步骤S20：通过第一钻头、第二铣刀及第一镗刀加工喷口第一侧的内孔；
步骤S30：通过第二钻头加工喷油孔20及第一侧的端面上的油孔，进行下一步骤。
在本实施例中，在步骤S70之前还包括以下步骤：
步骤S60：通过第三车刀车削喷口的第二侧的外圆周面及外锥面。
在本实施例中，为了提高喷口的加工质量，在步骤S40至步骤S80中，通过第一车刀和第二车刀加工时，主轴的转速均为5000r/min，切削进给量为0.002mm。
在本实施例中，为了进一步地提高喷口的加工质量，在步骤S90中，通过第一铣刀加工时，主轴的转速为20000r/min，切削进给量为50mm/r。
本申请还提供了一种喷口的加工装置，如图3至图5所示，根据本申请的喷口的加工装置包括：
第一单刃成型钻和第二单刃成型钻，其中，第一单刃成型钻和第二单刃成型钻均包括第一刀柄110和第一刀头120，第一刀头120包括第一锥段121，第一锥段121逐渐收缩地向外延伸，第一锥段121上形成第一切面1211，第一切面1211形成第一排屑部，第一切面1211的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃。
应用本实施例的第一单刃成型钻和第二单刃成型钻加工喷口的内锥面，第一锥段121的锥角与喷口的内锥面的锥角相同，可以将内锥面一次加工成型，节省加工时间。同时，第一锥段121上形成第一切面1211，第一切面1211形成第一排屑部，第一切面1211的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃即单刃结构，单刃结构使第一排屑部的排屑空间比较大，可以方便切屑的排出，排屑效果好，还可以减少刀具磨损，提高零件的表面质量。较大的排屑空间也大大减少了积屑的产生，同时方便冷却液冷却单刃成型钻，能提高刀具的切削性能和零件的表面质量。
在本实施例中，如图6至图8所示，喷口的加工装置还包括：
第一车刀和第二车刀，其中，第一车刀和第二车刀均包括第二刀柄210和第二刀头220，第二刀柄210与第二刀头220连接，第二刀头220包括相互连接的第一切削段221和避让段，避让段包括圆柱段222和第二锥段223，第二锥段223设置在第二刀柄210和圆柱段222之间。
应用本实施例的第一车刀和第二车刀，由于喷口的外形小，喷口的内部型腔空间狭窄，圆柱段222和第二锥段223可以避免加工内锥面时车刀与已加工的表面发生干涉，实现了同时车削内锥面与喷油孔20，更好地保证加工表面的圆跳动及表面粗糙度。避让段还兼顾了刀具的刚性和强度，切削效果比较好，能更好的保证零件表面粗糙度，提高产品的表面质量及尺寸精度，大幅提高产品合格率。
在本实施例中，如图9和图10所示，喷口的加工装置还包括：
第一铣刀，其中，第一铣刀包括第三刀柄310和第三刀头320，第三刀头320包括第二切削段321，第二切削段321包括第三切面3211和第四切面3212，第三切面3211和第四切面3212的端部共同形成第二切削刃，第三切面3211形成第二排屑部，第四切面3212形成第三排屑部。
应用本实施例的第一铣刀，第二切削刃的宽度与旋流槽的宽度相同，第二切削刃切削旋流器的端面的旋流槽，可以将旋流槽一次加工成型。切屑从第三切面3211和第四切面3212排出，大大地提高了旋流器的尺寸精度及表面质量，更有效地提高了零件稳定性。
在本实施例中，喷口的加工装置安装在七轴五联动的车铣复合中心上，加工喷口时，将待加工的毛坯一次装夹加工成喷口。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种喷口的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S40：通过第一单刃成型钻加工喷口的第一内锥面(10)和喷油孔(20)的与所述第一内锥面(10)相接的第一端；
步骤S70：通过第二单刃成型钻加工所述喷口的第二内锥面(30)和所述喷油孔(20)的与所述第二内锥面(30)相接的第二端；
其中，所述第一单刃成型钻和所述第二单刃成型钻均包括第一刀柄(110)和第一刀头(120)，所述第一刀头(120)包括第一锥段(121)，所述第一锥段(121)逐渐收缩地向外延伸，所述第一锥段(121)上形成第一切面(1211)，所述第一切面(1211)形成第一排屑部，所述第一切面(1211)的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃。
2.根据权利要求1所述的喷口的加工方法，其特征在于，
在所述步骤S40和所述步骤S70之间还包括以下步骤：
步骤S50：通过第一车刀对所述第一单刃成型钻加工出来的所述第一内锥面(10)和所述喷油孔(20)的第一端进行进一步加工；
在所述步骤S70之后还包括以下步骤：
步骤S80：通过第二车刀对所述第二单刃成型钻加工出来的所述第二内锥面(30)和所述喷油孔(20)的第二端进行进一步加工，
其中，所述第一车刀和所述第二车刀均包括第二刀柄(210)和第二刀头(220)，所述第二刀柄(210)与所述第二刀头(220)连接，所述第二刀头(220)包括相互连接的第一切削段(221)和避让段，所述避让段包括圆柱段(222)和第二锥段(223)，所述第二锥段(223)设置在所述第二刀柄(210)和所述圆柱段(222)之间。
3.根据权利要求2所述的喷口的加工方法，其特征在于，在所述步骤S80之后还包括以下步骤：
步骤S90：通过第一铣刀铣削所述喷口的外圆周面上的旋流槽，其中，所述第一铣刀包括第三刀柄(310)和第三刀头(320)，所述第三刀头(320)包括第二切削段(321)，所述第二切削段(321)包括第三切面(3211)和第四切面(3212)，所述第三切面(3211)和所述第四切面(3212)的端部共同形成第二切削刃，所述第三切面(3211)形成第二排屑部，所述第四切面(3212)形成第三排屑部。
4.根据权利要求1所述的喷口的加工方法，其特征在于，在所述步骤S40之前还包括以下步骤：
步骤S10：通过第三车刀车削所述喷口的第一侧的外圆周面及所述第一侧的端面；
步骤S20：通过第一钻头、第二铣刀及第一镗刀加工所述喷口第一侧的内孔；
步骤S30：通过第二钻头加工所述喷油孔(20)及所述第一侧的端面上的油孔，进行所述步骤S40。
5.根据权利要求4所述的喷口的加工方法，其特征在于，在所述步骤S40和所述步骤S70之间还包括以下步骤：
步骤S60：通过所述第三车刀车削所述喷口的第二侧的外圆周面及外锥面。
6.一种喷口的加工装置，其特征在于，包括：
第一单刃成型钻和第二单刃成型钻，其中，所述第一单刃成型钻和所述第二单刃成型钻均包括第一刀柄(110)和第一刀头(120)，所述第一刀头(120)包括第一锥段(121)，所述第一锥段(121)逐渐收缩地向外延伸，所述第一锥段(121)上形成第一切面(1211)，所述第一切面(1211)形成第一排屑部，所述第一切面(1211)的两个边沿中的一个边沿形成第一切削刃。
7.根据权利要求6所述的加工装置，其特征在于，还包括：
第一车刀和第二车刀，其中，所述第一车刀和所述第二车刀均包括第二刀柄(210)和第二刀头(220)，所述第二刀柄(210)与所述第二刀头(220)连接，所述第二刀头(220)包括相互连接的第一切削段(221)和避让段，所述避让段包括圆柱段(222)和第二锥段(223)，所述第二锥段(223)设置在所述第二刀柄(210)和所述圆柱段(222)之间。
8.根据权利要求6或7所述的加工装置，其特征在于，还包括：
第一铣刀，其中，所述第一铣刀包括第三刀柄(310)和第三刀头(320)，所述第三刀头(320)包括第二切削段(321)，所述第二切削段(321)包括第三切面(3211)和第四切面(3212)，所述第三切面(3211)和所述第四切面(3212)的端部共同形成第二切削刃，所述第三切面(3211)形成第二排屑部，所述第四切面(3212)形成第三排屑部。
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