CN107984174A - 用于直径大于16mm的齿孔加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，包括如下步骤：选取加工设备和刀具；工件装夹并用角向定位装置定位；编制加工工艺和加工程序；将用于钻孔的强力钻头和用于铰孔的强力钻头分别装入程序对应的刀套中并进行对刀；调取用于钻孔的强力钻头加工齿孔的底孔，并在半径方向保留0.1～1 mm的铰孔加工余量，加工全程保持水溶性冷却液开启；调取用于铰孔的强力钻头进行铰孔加工，铰孔加工时，强力钻头的线速度设定在30～40m/min，进给速度设定在0.07～0.12 mm/r；铰孔加工余量越小，线速度和进给速度越快；加工全程保持水溶性冷却液开启。本发明通过选用上述特定的强力钻头，分钻、铰两道工序即可完成齿孔的加工过程，加工效率高，重复使用率更高。
Description
技术领域
本发明属于高风压凿岩钎具齿孔加工技术领域，具体涉及一种用于直径大于16mm的齿孔加工工艺。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，矿业开采、能源建设、基础工程施工、交通道路发展等建设工程领域对凿岩钎具的需求呈现上升趋势，同时对钎具产品种类、性能和质量也提出了更高的要求。
目前，在加工高风压凿岩钎具齿孔时，由于工件的硬度高达HRC45～46，且齿孔精度要求高，为保证与合金齿的配合精度，要求齿孔的圆度在0.01mm以内，锥度在0.02mm以内，表面粗糙度在Ra0.8～1.6之间。对于直径大于16mm的齿孔，很难保证如此高的加工精度。现在常用的加工方法是：先用合金钻头钻底孔，再用铰刀分粗、精两次铰削加工。
在长期的使用过程中，我们发现现有的加工方法基本存在以下问题：1、加工步骤包括钻底孔、粗铰削和精铰削三步，则需要安装三把对应的刀具，每把刀具均需要至少对刀一次，致使加工效率低；2、每把刀具加工一次都会产生一定的误差值，要保证三把刀具产生的整体误差在齿孔的要求范围内，就要缩小每把刀具加工时所允许的误差，对刀具本身的精度、刀具加工时的精度都有很高的要求，加工成本和难度都很大；3、加工一个齿孔需要三把刀具配合才能完成，每把刀具在加工后总会出现一定的磨损量，磨损量增加后就超过所允许的高精度的误差值，将无法再用于齿孔的加工，使刀具消耗成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工序简单、生产效率高、操作方便、加工精度高的用于直径大于16mm的齿孔加工工艺。
本发明提供的这种用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，包括如下步骤：
（1）、选取配装有五轴数控油压锁紧转台和高精度液压夹持柄的数控加工中心作为加工设备，选取强力钻头作为钻孔和铰孔的刀具，其中强力钻头应满足：钻头柄为圆柱结构，圆柱度要求小于0.01 mm，径向跳动在0.01mm以内；钻头侧刃带0.03～0.1/100 mm的倒锥，刀尖角140 º，螺旋角为12 º～15º，强力钻头直径公差在±0.005 mm以内，长径比为2～3，无横刃，切削刃为直线结构，主切削刃与侧刃连接处为圆弧过渡，强力钻头材料为硬质合金并涂层处理；强力钻头由高精度液压夹持柄强力夹持；
（2）、将工件装夹在转台中，并用角向定位装置定位；
（3）、编制加工工艺和加工程序，分钻、铰两道工序对直径大于16mm的齿孔进行加工；
（4）、将用于钻孔的强力钻头和用于铰孔的强力钻头分别装入程序对应的刀套中并进行对刀；
（5）、调用程序开始自动钻孔：调取用于钻孔的强力钻头加工齿孔的底孔，并在半径方向保留0.1～1 mm的铰孔加工余量，加工全程保持水溶性冷却液开启；
（6）、调用程序开始自动铰孔：调取用于铰孔的强力钻头进行铰孔加工，铰孔加工时，强力钻头的线速度设定在30～40m/min，进给速度设定在0.07～0.12 mm/r；在步骤（5）中的铰孔加工余量越小，线速度和进给速度越快；加工全程保持水溶性冷却液开启。
在步骤（1）中所述的数控加工中心应满足：主轴转速不低于2000rpm，主轴端面径向跳动误差不大于0.004mm，各移动轴的定位误差不超过0.015 mm，重复定位误差不超过0.01 mm；转台旋转轴定位误差不超过15sec，重复定位误差不超过4sec，倾斜轴定位误差不超过50sec，重复定位误差不超过4sec。
在所述步骤（2）中，需要加工的工件装夹在转台的卡盘中。
在所述步骤（2）中，需要加工的工件装夹在转台的液压夹套孔中。
在步骤（4）中所述的对刀方式为接触式对刀：在机床手轮方式下将刀尖与工件表面正好接触，并记录下此时机床Z轴的机械坐标值，将此值输入对应的刀具偏置中。
在步骤（4）中所述的对刀方式为非接触式对刀：采用机外光学对刀仪，将刀具放入光学对刀仪的刀套中，记录下对刀仪的刀长数据，将此值输入对应的刀具偏置中。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、钻头的侧刃带倒锥，可以减少刀具与孔壁的摩擦，提高孔的光洁度；刀尖角140 º，螺旋角为12 º ～15º，可提高排屑效果；主切削刃与侧刃连接处采用圆弧过渡，有助于提高刀尖强度，并使切削负载更为均匀，可以减少钻头在加工过程中受到的冲击，在加工过程中钻头震动较小，可以显著提高加工精度，使孔壁表面光洁度大大提高；钻头材料为硬质合金并涂层处理，兼顾了钻头的韧性与耐磨性；钻头采用高精度液压夹持柄强力夹持，可减少径向跳动；通过选用上述特定的强力钻头，分钻、铰两道工序即可完成齿孔的加工过程，只需对刀两次，加工效率高；对每道工序所使用的刀具本身的精度、加工时的精度都有所放宽，可降低刀具的加工成本和难度；重复使用率更高，使刀具消耗成本低。
2、使用角向定位装置可以限制工件在卡盘或液压夹套孔中的旋转运动。
3、加工全程保持水溶性冷却液开启，可以减少刀具因加工过程中温度过程引起的急剧磨损，同时有利于提高齿孔的表面质量，防止过烧。
本发明生产效率高，操作方便，在安装有五轴数控转台的数控加工中心上，能实现一次装夹完成高风压凿岩钎具上不同斜面和平面上的360度范围内的所有孔系加工，成功地解决在加工高风压凿岩钎具大于16mm齿孔时圆度超差难题，同时降低刀具的使用成本，适合应用于高硬度合金钢的加工场合。
具体实施方式
本发明这种用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，包括如下步骤：
（1）、选择设备与钻头：
A、选取配装有五轴数控油压锁紧转台和高精度液压夹持柄的数控加工中心作为加工设备，该数控加工中心应满足：主轴转速不低于2000rpm，主轴端面径向跳动误差不大于0.004mm，各移动轴的定位误差不超过0.015 mm，重复定位误差不超过0.01 mm；转台旋转轴定位误差不超过15sec，重复定位误差不超过4sec，倾斜轴定位误差不超过50sec，重复定位误差不超过4sec；
B、选取强力钻头作为钻孔和铰孔的刀具，该强力钻头应满足：钻头柄为圆柱结构，圆柱度要求小于0.01 mm，径向跳动在0.01mm以内；钻头侧刃带0.03～0.1/100 mm的倒锥，刀尖角140 º，螺旋角为12 º～15º，强力钻头直径公差在±0.005 mm以内，长径比为2～3，无横刃，切削刃为直线结构，主切削刃与侧刃连接处为圆弧过渡，强力钻头材料为硬质合金并涂层处理；强力钻头由高精度液压夹持柄强力夹持；
（2）、将需要加工的工件装夹在转台的卡盘或液压夹套孔中，并用角向定位装置进行角度方向的准确定位；
（3）、编制加工工艺和加工程序，分钻、铰两道工序对直径大于16mm的齿孔进行加工；
（4）、将用于钻孔的强力钻头和用于铰孔的强力钻头分别装入程序对应的刀套中并进行对刀，对刀实现的方法有接触式对刀和非接触式对刀：
a、接触式对刀为在机床手轮方式下将刀尖与工件表面正好接触，并记录下此时机床Z轴的机械坐标值，将此值输入对应的刀具偏置中；
b、非接触式对刀为采用机外光学对刀仪，将刀具放入光学对刀仪的刀套中，记录下对刀仪的刀长数据，将此值输入对应的刀具偏置中；
（5）、调用程序开始自动钻孔：调取用于钻孔的强力钻头加工齿孔的底孔，并在半径方向保留0.1～1 mm的铰孔加工余量，加工全程保持水溶性冷却液开启；
（6）、调用程序开始自动铰孔：调取用于铰孔的强力钻头进行铰孔加工，铰孔加工时，强力钻头的线速度设定在30～40m/min，进给速度设定在0.07～0.12 mm/r；在步骤（5）中的铰孔加工余量越小，线速度和进给速度越快；加工全程保持水溶性冷却液开启。
使用本发明加工651个φ18mm的齿孔、切削长度为14.32m的过程如下：
（1）、选择设备与钻头：
A、选取配装有五轴数控油压锁紧转台和高精度液压夹持柄的数控加工中心作为加工设备，该数控加工中心应满足：主轴转速不低于2000rpm，主轴端面径向跳动误差不大于0.004mm，各移动轴的定位误差不超过0.015 mm，重复定位误差不超过0.01 mm；转台旋转轴定位误差不超过15sec，重复定位误差不超过4sec，倾斜轴定位误差不超过50sec，重复定位误差不超过4sec；
B、选取φ16 mm的强力钻头作为钻孔刀具，选取φ18 mm、刀尖圆弧为R2mm的强力钻头作为铰孔刀具，两强力钻头均应满足：钻头柄为圆柱结构，圆柱度要求小于0.01 mm，径向跳动在0.01mm以内；钻头侧刃带0.03～0.1/100 mm的倒锥，刀尖角140 º，螺旋角为12 º～15º，强力钻头直径公差在±0.005 mm以内，长径比为2～3，无横刃，切削刃为直线结构，主切削刃与侧刃连接处为圆弧过渡，强力钻头材料为硬质合金并涂层处理；强力钻头由高精度液压夹持柄强力夹持；
（2）、将需要加工φ18mm齿孔的工件装夹在转台的卡盘中，并用角向定位装置进行角度方向的准确定位；
（3）、编制加工工艺和加工程序，分钻、铰两道工序对φ18mm的齿孔进行加工；
（4）、将φ16 mm的强力钻头和φ18 mm、刀尖圆弧为R2mm的强力钻头分别装入程序对应的刀套中并进行接触式对刀：在机床手轮方式下将刀尖与工件表面正好接触，并记录下此时机床Z轴的机械坐标值，将此值输入对应的刀具偏置中；
（5）、调用程序开始自动钻孔：调取φ16mm的强力钻头钻削齿孔的底孔，，在半径方向保留1 mm的铰孔加工余量，加工全程保持水溶性冷却液开启；
（6）、调用程序开始自动铰孔：调取φ18 mm的强力钻头进行铰削加工，铰孔加工时，强力钻头的线速度设定在31.1m/min，进给速度设定在0.11 mm/r，加工全程保持水溶性冷却液开启。
经过测试得出，加工用的强力钻头均无明显磨损，齿孔的加工精度为圆度在0.005mm以内，锥度在0.01mm以内，表面粗糙度在Ra0.5~0.8之间，达到了高风压凿岩钎具齿孔的技术要求。
Claims (6)
1.一种用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，其特征在于包括如下步骤：
（1）、选取配装有五轴数控油压锁紧转台和高精度液压夹持柄的数控加工中心作为加工设备，选取强力钻头作为钻孔和铰孔的刀具，其中强力钻头应满足：钻头柄为圆柱结构，圆柱度要求小于0.01 mm，径向跳动在0.01mm以内；钻头侧刃带0.03～0.1/100 mm的倒锥，刀尖角140 º，螺旋角为12 º～15º，强力钻头直径公差在±0.005 mm以内，长径比为2～3，无横刃，切削刃为直线结构，主切削刃与侧刃连接处为圆弧过渡，强力钻头材料为硬质合金并涂层处理；强力钻头由高精度液压夹持柄强力夹持；
（2）、将工件装夹在转台中，并用角向定位装置定位；
（3）、编制加工工艺和加工程序，分钻、铰两道工序对直径大于16mm的齿孔进行加工；
（4）、将用于钻孔的强力钻头和用于铰孔的强力钻头分别装入程序对应的刀套中并进行对刀；
（5）、调用程序开始自动钻孔：调取用于钻孔的强力钻头加工齿孔的底孔，并在半径方向保留0.1～1 mm的铰孔加工余量，加工全程保持水溶性冷却液开启；
（6）、调用程序开始自动铰孔：调取用于铰孔的强力钻头进行铰孔加工，铰孔加工时，强力钻头的线速度设定在30～40m/min，进给速度设定在0.07～0.12 mm/r；在步骤（5）中的铰孔加工余量越小，线速度和进给速度越快；加工全程保持水溶性冷却液开启。
2.根据权利要求1所述的用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，其特征在于：在步骤（1）中所述的数控加工中心应满足：主轴转速不低于2000rpm，主轴端面径向跳动误差不大于0.004mm，各移动轴的定位误差不超过0.015 mm，重复定位误差不超过0.01 mm；转台旋转轴定位误差不超过15sec，重复定位误差不超过4sec，倾斜轴定位误差不超过50sec，重复定位误差不超过4sec。
3.根据权利要求1或2所述的用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，其特征在于：在所述步骤（2）中，需要加工的工件装夹在转台的卡盘中。
4.根据权利要求1或2所述的用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，其特征在于：在所述步骤（2）中，需要加工的工件装夹在转台的液压夹套孔中。
5.根据权利要求1或2所述的用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，其特征在于：在步骤（4）中所述的对刀方式为接触式对刀：在机床手轮方式下将刀尖与工件表面正好接触，并记录下此时机床Z轴的机械坐标值，将此值输入对应的刀具偏置中。
6.根据权利要求1或2所述的用于直径大于16mm的齿孔加工工艺，其特征在于：在步骤（4）中所述的对刀方式为非接触式对刀：采用机外光学对刀仪，将刀具放入光学对刀仪的刀套中，记录下对刀仪的刀长数据，将此值输入对应的刀具偏置中。
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