CN108213506B - 高精度深长台阶小轴承孔的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，包括：1)确定待加工的深长台阶小轴承孔的位置、孔径以及；2)钻得第一沉孔；3)以第一沉孔为基准，钻得第二沉孔；4)同时对第一沉孔以及第二沉孔进行扩孔作业；5)在待加工的深长台阶小轴承孔的端面上开钻第三沉孔，第三沉孔与第二沉孔同轴；6)同时对扩孔后的沉孔进行粗铰；7)同时粗铰后的沉孔进行精铰直至得到设计要求；8)以精铰后的沉孔为前引导，将第三沉孔钻成第一台阶孔。本发明具有便于加工以及有效确保孔径质量的优点。

Description

高精度深长台阶小轴承孔的加工方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及一种轴承孔的加工方法，尤其涉及一种高精度深长台阶小轴承孔的加工方法。

背景技术

高精度深长台阶小轴承孔，具有孔径小、精度要求高、孔深以及零件装夹挡害等具体要求，但在加工过程中，由于加工刀具过长、加工中摆动大，现有工艺方法及刀具很难满足孔径及相关要素要求。

高精度深长台阶小轴承孔的加工过程中，普通材料铰刀磨损非常严重，每加工2～3件零件刀具就无法保证尺寸要求，后改换为合金铰刀，情况虽有所改善，但每加工4～6件零件就会出现刀具磨损而无法保证尺寸要求。同时发现，合金铰刀在加工中产生的孔的棱度较大，也就是加工后孔径已经超差，但是测量孔径的塞规通端无法通过。采用研磨内孔来修复孔径要求，但研磨内孔仅仅去除内孔径棱度的高点，只能将孔径最小尺寸修复合格，未能从根本上解决内孔径棱度问题，同时手工研磨不易保证孔的跳动及同轴度；也尝试过用镗孔的方法来加工，因轴承孔孔径小、孔长、刀具摆动大未能实现。该孔系每次加工调整时间长，加工难度大，无法满足批量生产的需求。显然，高精度深长台阶小轴承孔的加工是壳体类零件的特征加工之一，存在刀具摆动大、磨损严重，孔径质量不稳定等风险。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种便于加工以及有效确保孔径质量的高精度深长台阶小轴承孔的加工方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，其特征在于：所述高精度深长台阶小轴承孔的加工方法包括以下步骤：

1)确定待加工的深长台阶小轴承孔的位置、孔径φ以及孔深L；所述深长台阶小轴承孔至少包括第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔；所述第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔的孔径φ分别是φ_Ⅰ、φ_Ⅱ以及φ_Ⅲ；所述φ_Ⅰ＞φ_Ⅱ＞φ_Ⅲ；所述第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔的孔深L分别是L_Ⅰ、L_Ⅱ以及L_Ⅲ；

2)在待加工的深长台阶小轴承孔的端面上，选取与φ_Ⅲ相匹配的钻刀钻得第一沉孔；所述第一沉孔的孔深是L_沉Ⅰ’，所述L_沉Ⅰ’＜L_Ⅰ+L_Ⅱ；

3)以步骤2)钻取得到的直径为φ_Ⅲ、孔深是L_沉Ⅰ’的第一沉孔为基准，选取与φ_Ⅳ相匹配的钻刀钻得第二沉孔；所述第二沉孔与第一沉孔同轴；所述第二沉孔的孔深是L_沉Ⅱ’、孔径是φ_Ⅳ；所述L_沉Ⅰ’+L_沉Ⅱ’＝L_Ⅰ+L_Ⅱ+L_Ⅲ；所述φ_Ⅳ＜φ_Ⅲ；

4)采用扩孔钻工具，同时对第一沉孔以及第二沉孔进行扩孔作业，所述第一沉孔在扩孔后的孔径是φ_Ⅲ’，所述第一沉孔在扩孔后的孔深是L_沉Ⅰ；所述第二沉孔在扩孔后的孔径是φ_Ⅳ’，所述第二沉孔在扩孔后的孔深是L_沉Ⅱ；所述φ_Ⅲ＜φ_Ⅲ’＜φ_Ⅱ；所述φ_Ⅳ＜φ_Ⅳ’＜φ_Ⅲ；所述L_沉Ⅰ＝L_Ⅰ+L_Ⅱ；所述L_沉Ⅰ+L_沉Ⅱ＝L_Ⅰ+L_Ⅱ+L_Ⅲ；

5)在待加工的深长台阶小轴承孔的端面上开钻第三沉孔，所述第三沉孔与第二沉孔同轴；所述第三沉孔的孔径是φ_Ⅰ’；所述第三沉孔的孔深是L_Ⅰ；所述φ_Ⅱ＜φ_Ⅰ’＜φ_Ⅰ；

6)采用组合粗铰刀同时对孔径是φ_Ⅲ’的沉孔以及孔径是φ_Ⅳ’的沉孔进行粗铰，得到孔径分别是φ_Ⅱ的沉孔以及φ_Ⅲ的沉孔；

7)采用组合精铰刀同时对步骤6)所得到的孔径是φ_Ⅱ的沉孔以及孔径是φ_Ⅲ的沉孔进行精铰直至得到设计要求的孔径是φ_Ⅱ的第二台阶孔以及孔径是φ_Ⅲ的第三台阶孔；

8)以孔径是φ_Ⅱ的第二台阶孔为前引导，将孔径是φ_Ⅰ’的第三沉孔钻成孔径是φ_Ⅰ的第一台阶孔。

上述组合粗铰刀包括第一段粗铰刀以及与第一段粗铰刀相连的第二段粗铰刀；所述第一段粗铰刀的外径小于第二段粗铰刀的外径；所述第一段粗铰刀以及第二段粗铰刀的侧面均设置有周向分布有刃口；所述刃口的形状均是螺旋形。

上述组合粗铰刀还包括设置在第一段粗铰刀以及第二段粗铰刀之间的过渡段；所述过渡段的外径小于第一段粗铰刀的外径。

上述组合精铰刀包括第一段精铰刀以及与第一段精铰刀相连的第二段精铰刀；所述第一段精铰刀的外径小于第二段精铰刀的外径；所述第一段精铰刀以及第二段精铰刀的侧面均设置有周向分布有刃口；所述刃口的形状均是螺旋形。

上述组合精铰刀还包括设置在第一段精铰刀以及第二段精铰刀之间的过渡段；所述过渡段的外径小于第一段精铰刀的外径。

上述高精度深长台阶小轴承孔的加工方法在步骤8)之后还包括：

9)采用组合研磨棒对步骤8)制备得到的第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔进行研磨作业。

本发明的优点是：

本发明提供了一种高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，该方法通过对孔系加工刀具的创新性改造，在加工中取得初步效果，孔系中加工孔径基本满足工艺要求。粗铰孔使机床主轴转速提高到600r/min，组合粗铰孔主轴转速提高至800r/min，组合精铰 孔主轴转速提高至1000r/min，仅有效加工时间和生产准备时间缩短了1倍以上。通过本专利提出的工艺方法、加工参数及专用刀具来解决高精度深长台阶小轴承孔的加工问题，为同类零组件的加工提供参数及经验。本发明针对现有技术中对高精度深长台阶小轴承孔的装夹、加工特点，很难保证设计要求的缺陷，进而提供了一种新的工艺方法解决高精度深长台阶小轴承孔难加工，具有便于加工以及有效确保孔径质量的优点。

具体实施方式

本发明提供了一种高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，该高精度深长台阶小轴承孔的加工方法包括以下步骤：

1)确定待加工的深长台阶小轴承孔的位置、孔径φ以及孔深L；深长台阶小轴承孔至少包括第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔；第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔的孔径φ分别是φ_Ⅰ、φ_Ⅱ以及φ_Ⅲ；φ_Ⅰ＞φ_Ⅱ＞φ_Ⅲ；第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔的孔深L分别是L_Ⅰ、L_Ⅱ以及L_Ⅲ；

2)在待加工的深长台阶小轴承孔的端面上，选取与φ_Ⅲ相匹配的钻刀钻得第一沉孔；第一沉孔的孔深是L_沉Ⅰ’，L_沉Ⅰ’＜L_Ⅰ+L_Ⅱ；

3)以步骤2)钻取得到的直径为φ_Ⅲ、孔深是L_沉Ⅰ’的第一沉孔为基准，选取与φ_Ⅳ相匹配的钻刀钻得第二沉孔；第二沉孔与第一沉孔同轴；第二沉孔的孔深是L_沉Ⅱ’、孔径是φ_Ⅳ；L_沉Ⅰ’+L_沉Ⅱ’＝L_Ⅰ+L_Ⅱ+L_Ⅲ；φ_Ⅳ＜φ_Ⅲ；

4)采用扩孔钻工具，同时对第一沉孔以及第二沉孔进行扩孔作业，第一沉孔在扩孔后的孔径是φ_Ⅲ’，第一沉孔在扩孔后的孔深是L_沉Ⅰ；第二沉孔在扩孔后的孔径是φ_Ⅳ’，第二沉孔在扩孔后的孔深是L_沉Ⅱ；φ_Ⅲ＜φ_Ⅲ’＜φ_Ⅱ；φ_Ⅳ＜φ_Ⅳ’＜φ_Ⅲ；L_沉Ⅰ＝L_Ⅰ+L_Ⅱ；L_沉Ⅰ+L_沉Ⅱ＝L_Ⅰ+L_Ⅱ+LⅢ；

5)在待加工的深长台阶小轴承孔的端面上开钻第三沉孔，第三沉孔与第二沉孔同轴；第三沉孔的孔径是φ_Ⅰ’；第三沉孔的孔深是L_Ⅰ；φ_Ⅱ＜φ_Ⅰ’＜φ_Ⅰ；

6)采用组合粗铰刀同时对孔径是φ_Ⅲ’的沉孔以及孔径是φ_Ⅳ’的沉孔进行粗铰，得到孔径分别是φ_Ⅱ的沉孔以及φ_Ⅲ的沉孔；

7)采用组合精铰刀同时对步骤6)所得到的孔径是φ_Ⅱ的沉孔以及孔径是φ_Ⅲ的沉孔进行精铰直至得到设计要求的孔径是φ_Ⅱ的第二台阶孔以及孔径是φ_Ⅲ的第三台阶孔；

8)以孔径是φ_Ⅱ的第二台阶孔为前引导，将孔径是φ_Ⅰ’的第三沉孔钻成孔径是φ_Ⅰ的第一台阶孔；

9)采用组合研磨棒对步骤8)制备得到的第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔进行研磨作业。

本发明所采用的组合粗铰刀包括第一段粗铰刀以及与第一段粗铰刀相连的第二段粗铰刀；第一段粗铰刀的外径小于第二段粗铰刀的外径；第一段粗铰刀以及第二段粗铰刀的侧面均设置有周向分布有刃口；刃口的形状均是螺旋形；同时，本发明在第一段粗铰刀以及第二段粗铰刀之间设置了过渡段；过渡段的外径小于第一段粗铰刀的外径。

本发明所采用的组合精铰刀包括第一段精铰刀以及与第一段精铰刀相连的第二段精铰刀；第一段精铰刀的外径小于第二段精铰刀的外径；第一段精铰刀以及第二段精铰刀的侧面均设置有周向分布有刃口；刃口的形状均是螺旋形。同时，本发明在第一段精铰刀以及第二段精铰刀之间设置了过渡段；过渡段的外径小于第一段精铰刀的外径。

下面以具体实施方式为例，对本发明所提供的技术方案进行详细说明：

在实际生产加工过程中，以中孔系加工过程中由于孔径小、精度要求高，孔深，零件装夹时局部挡害，从而刀具长度至少需要215～220cm之间，加工时刀杆摆动大，非常容易产生切削让刀而且刀具容易磨损。生产中调试、加工周期长，质量不稳定造成成批性返工，不适于批量加工。基于本发明所提供的方法进行加工，具体过程是：

待加工的深长台阶小轴承孔，包括第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔；第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔的孔径φ分别是φ6、φ5以及φ4；

1)先钻孔，深67cm；

2)再钻孔，深80cm；

3)用扩孔组合钻扩以及孔，在此过程中需要清理孔系中的残留物；

4)钻孔孔深15cm；

5)用铣刀铣以及孔留余量0.2mm；

6)用组合粗铰刀铰孔以及

7)再用组合精铰刀铰以及孔至设计尺寸，铰孔时由刀具直接保证加工孔系相关尺寸，跳动0.1、跳动0.05分别由一次装夹加工保证。

同时，本本发明还对待加工的深长台阶小轴承孔在加工过程中所采用的刀具的材料和形状进行适应性的改变，具体体现在：

从刀具入手：

1)将原工序扩孔钻的材料改为硬质合金，要求扩孔精度高、刀具摆动小以保证工艺底孔间的跳动量；

2)将孔的组合精铰刀的材料改为硬质合金，并将其刀刃的形状改为螺旋状以利于排屑，避免切削后的铝屑未及时排除将孔径挤大；

3)将组合粗铰刀的材料改为硬质合金，将其刀刃形状改为螺旋状(根据刀具制造成本，该刀具刀刃形状可不更改)。

本发明通过对孔系加工刀具的创新性改造，在加工中取得初步效果，孔系中加工孔径基本满足工艺要求。粗铰孔使机床主轴转速提高到600r/min，组合粗铰孔主轴转速提高至800r/min，组合精铰孔主轴转速提高至1000r/min，仅有效加工时间和生产准备时间缩短了1倍以上。

Claims (6)

1.一种高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，其特征在于：所述高精度深长台阶小轴承孔的加工方法包括以下步骤：

1)确定待加工的深长台阶小轴承孔的位置、孔径φ以及孔深L；所述深长台阶小轴承孔至少包括第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔；所述第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔的孔径φ分别是φ_Ⅰ、φ_Ⅱ以及φ_Ⅲ；所述φ_Ⅰ＞φ_Ⅱ＞φ_Ⅲ；所述第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔的孔深L分别是L_Ⅰ、L_Ⅱ以及L_Ⅲ；

2)在待加工的深长台阶小轴承孔的端面上，选取与φ_Ⅲ相匹配的钻刀钻得第一沉孔；所述第一沉孔的孔深是L_沉Ⅰ’，所述L_沉Ⅰ’＜L_Ⅰ+L_Ⅱ；

3)以步骤2)钻取得到的直径为φ_Ⅲ、孔深是L_沉Ⅰ’的第一沉孔为基准，选取与φ_Ⅳ相匹配的钻刀钻得第二沉孔；所述第二沉孔与第一沉孔同轴；所述第二沉孔的孔深是L_沉Ⅱ’、孔径是φ_Ⅳ；所述L_沉Ⅰ’+L_沉Ⅱ’＝L_Ⅰ+L_Ⅱ+L_Ⅲ；所述φ_Ⅳ＜φ_Ⅲ；

4)采用扩孔钻工具，同时对第一沉孔以及第二沉孔进行扩孔作业，所述第一沉孔在扩孔后的孔径是φ_Ⅲ’，所述第一沉孔在扩孔后的孔深是L_沉Ⅰ；所述第二沉孔在扩孔后的孔径是φ_Ⅳ’，所述第二沉孔在扩孔后的孔深是L_沉Ⅱ；所述φ_Ⅲ＜φ_Ⅲ’＜φ_Ⅱ；所述φ_Ⅳ＜φ_Ⅳ’＜φ_Ⅲ；所述L_沉Ⅰ＝L_Ⅰ+L_Ⅱ；所述L_沉Ⅰ+L_沉Ⅱ＝L_Ⅰ+L_Ⅱ+L_Ⅲ；

5)在待加工的深长台阶小轴承孔的端面上开钻第三沉孔，所述第三沉孔与第二沉孔同轴；所述第三沉孔的孔径是φ_Ⅰ’；所述第三沉孔的孔深是L_Ⅰ；所述φ_Ⅱ＜φ_Ⅰ’＜φ_Ⅰ；

6)采用组合粗铰刀同时对孔径是φ_Ⅲ’的沉孔以及孔径是φ_Ⅳ’的沉孔进行粗铰，得到孔径分别是φ_Ⅱ的沉孔以及φ_Ⅲ的沉孔；

7)采用组合精铰刀同时对步骤6)所得到的孔径是φ_Ⅱ的沉孔以及孔径是φ_Ⅲ的沉孔进行精铰直至得到设计要求的孔径是φ_Ⅱ的第二台阶孔以及孔径是φ_Ⅲ的第三台阶孔；

8)以孔径是φ_Ⅱ的第二台阶孔为前引导，将孔径是φ_Ⅰ’的第三沉孔钻成孔径是φ_Ⅰ的第一台阶孔。

2.根据权利要求1所述的高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，其特征在于：所述组合粗铰刀包括第一段粗铰刀以及与第一段粗铰刀相连的第二段粗铰刀；所述第一段粗铰刀的外径小于第二段粗铰刀的外径；所述第一段粗铰刀的侧壁上以及第二段粗铰刀的侧壁上均设置有沿周向分布的刃口；所述刃口的形状均是螺旋形。

3.根据权利要求2所述的高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，其特征在于：所述组合粗铰刀还包括设置在第一段粗铰刀以及第二段粗铰刀之间的过渡段；所述过渡段的外径小于第一段粗铰刀的外径。

4.根据权利要求1所述的高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，其特征在于：所述组合精铰刀包括第一段精铰刀以及与第一段精铰刀相连的第二段精铰刀；所述第一段精铰刀的外径小于第二段精铰刀的外径；所述第一段精铰刀的侧壁上以及第二段精铰刀的侧壁上均设置有沿周向分布的刃口；所述刃口的形状均是螺旋形。

5.根据权利要求4所述的高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，其特征在于：所述组合精铰刀还包括设置在第一段精铰刀以及第二段精铰刀之间的过渡段；所述过渡段的外径小于第一段精铰刀的外径。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的高精度深长台阶小轴承孔的加工方法，其特征在于：所述高精度深长台阶小轴承孔的加工方法在步骤8)之后还包括：

9)采用组合研磨棒对步骤8)制备得到的第一台阶孔、第二台阶孔以及第三台阶孔进行研磨作业。