CN109382714B - 一种小孔精加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于小孔加工技术领域，具体涉及一种小孔精加工方法。其设备包括机床部分、夹具部分、磨杆部分。磨杆为阶梯结构，分为两段、三段或多段，直径由小到大，先后进入工件孔内。其特征在于，包括以下步骤：第一，将工件7固定于下弓形架15；第二，将电镀有金刚石8的磨杆6穿过顶紧螺套11和衬套10；第三，用夹头5夹住磨杆上端；第四，用夹紧手柄13和锥形夹头14夹住磨杆的下端；第五，旋出顶紧螺套11，锥形夹头14的锥面与顶紧螺套11的锥孔相配合并拉紧磨杆6。本发明磨杆两端固定，工作时处于拉紧状态，刚度大；磨杆无径向进给运动，靠阶梯结构增大孔的直径；粗磨和精磨在一道工序内完成，加工效率高。超声振动将提高孔光洁度。

Description

一种小孔精加工方法
技术领域
本发明属于小孔加工技术领域，具体涉及一种小孔精加工方法。
背景技术
加工小直径深孔所存在的技术问题是：刀具为细长杆，刚度差，变形大，易于走偏，所加工出的小深孔容易出现偏斜或其它质量缺陷。小深孔加工过程中难以观察加工部位和刀具，不能控制加工质量，会造成工件报废，因此小深孔加工是机械加工的难点。为了保证小深孔的加工质量，在粗加工小深孔后常常需要对小深孔进行精密加工。
王峻《现代深孔加工技术》和王世清主编的《深孔加工技术》介绍了深孔加工基本原理和装备，其中包括小深孔的部分加工技术。但上述著作所介绍的知识还难以完全解决生产实际中遇到的问题。
磨削是指用磨料，磨具切除工件上多余材料的加工方法。磨削加工是应用较为广泛的切削加工方法之一。
金刚石磨料具有以下特性：硬度高、抗压强度高、耐磨性好，在磨削加工中成为磨削硬脆材料及硬质合金的理想工具，不但效率高、精度高，而且粗糙度好、磨具消耗少、使用寿命长，同时还可改善劳动条件。因此广泛用于普通磨具难于加工的低铁含量的金属及非金属硬脆材料，如硬质合金、高铝瓷、光学玻璃、玛瑙宝石、半导体材料、石材等。
立方氮化硼磨具的磨削性能十分优异，不仅能胜任难磨材料的加工，提高生产率，且有利于严格控制工件的形状和尺寸精度，还能有效地提高工件的磨削质量，显著提高磨后工件的表面完整性，因而提高了零件的疲劳强度，延长了使用寿命，增加了可靠性，再加上立方氮化硼磨料生产过程在能源消耗和环境污染方面比普通磨料生产为好，所以，扩大立方氮化硼磨具的生产和应用是机械应用是机械工业发展的必然趋势。
发明内容
本发明的目的：针对小深孔加工过程中的形状、位置误差和表面质量问题，设计一种小孔精加工设备，介绍其加工方法，提高小深孔加工成品率及加工精度。
如图1所示，电镀有金刚石8的磨杆6在工件7的深孔内高速旋转并可往复运动，磨削深孔。金刚石分为两段或三段，直径由小到大，先后进入孔内，分层切除加工余量，并通过最后的往复运动进一步提高表面质量。
机床主轴箱2可沿机床立柱1上下往复运动，机床主轴3带动夹头5和磨杆6做回转运动，下弓形架15固定于机床工作台16上，工件安装于下弓形架15上。上弓形架4固定于机床主轴箱2上，可随机床主轴箱2、机床主轴3、夹头5、磨杆6上下运动。
上弓形架4固定有滚动轴承9。衬套10固定于滚动轴承9内圈，随之旋转。顶紧螺套11外部与衬套10以螺纹连接，中部为孔，一端为锥孔。操作夹紧手柄13，可使锥形夹头14夹紧磨杆6下端。
加工前，夹紧手柄13和锥形夹头14，不在机床上。按以下步骤操作。第一，将工件7固定于下弓形架15。第二，将电镀有金刚石8的磨杆6穿过顶紧螺套11和衬套10。第三，用夹头5夹住磨杆上端。第四，用夹紧手柄13和锥形夹头14夹住磨杆的下端。第五，旋出顶紧螺套11，锥形夹头14的锥面与顶紧螺套11的锥孔相配合并拉紧磨杆6。
工作时磨杆带动锥形夹头14旋转，锥形夹头以摩擦力带动顶紧螺套11及衬套10随轴承内圈旋转。
上述方案中采用的是金刚石磨料，适用于加工铝、铜等有色金属及塑料等非金属材料的加工。当工件材料为黑色金属时，将磨杆上的磨料由金刚石换为立方氮化硼。
超声振动发生器一端与工件相连，另一端安装光滑导向柱，光滑导向柱可沿夹具导向孔往复运动，位于夹具导向孔底部的弹簧连接光滑导向柱和夹具。使工件在所加工孔轴线方向上具有超声振动，可提高所加工孔的表面质量。上述设置可避免超声振动发生器产生的振动传递给夹具和机床，使超声振动最大限度传递给工件，高效利用振动能量。附图中，超声振动发生器、光滑导向柱、弹簧等被省略，未予示出，行业内技术人员能够理解。
综上所述，本发明具有以下创新性：
一种小孔精加工方法，其设备包括机床部分、夹具部分、磨杆部分，电镀有金刚石8的磨杆6在工件7的深孔内旋转并可往复运动，金刚石分为两段、三段或多段，直径由小到大，先后进入工件孔内；机床主轴箱2可沿机床立柱1往复运动，机床主轴3带动夹头5和磨杆6做回转运动，下弓形架15固定于机床工作台16上，工件安装于下弓形架15上，上弓形架4固定于机床主轴箱2上，可随机床主轴箱2、机床主轴3、夹头5、磨杆6运动；上弓形架4固定有滚动轴承9，衬套10固定于滚动轴承9内圈，随之旋转，顶紧螺套11外部与衬套10以螺纹连接，中部为孔，一端为锥孔，夹紧手柄13插入锥形夹头14，锥形夹头14夹紧磨杆6下端，锥形夹头14的锥面接触顶紧螺套11的锥孔；超声振动发生器一端与工件相连，另一端安装光滑导向柱，光滑导向柱可沿夹具导向孔往复运动，位于夹具导向孔底部的弹簧连接光滑导向柱和夹具，夹具固定于下弓形架15上。其特征在于，包括以下步骤：
第一，将工件7固定于下弓形架15；
第二，将电镀有金刚石8的磨杆6穿过顶紧螺套11和衬套10；
第三，用夹头5夹住磨杆上端；
第四，用夹紧手柄13和锥形夹头14夹住磨杆的下端；
第五，旋出顶紧螺套11，锥形夹头14的锥面与顶紧螺套11的锥孔相配合并拉紧磨杆6。
本发明的有益效果：第一，磨杆两端固定，刚度大，可避免因磨杆弯曲造成的深孔偏斜；第二，磨杆工作时处于拉紧状态，可以纠正粗加工时深孔的偏斜；第三，磨杆无径向进给运动，靠阶梯结构增大孔的直径，当设置多个阶梯时，各阶梯平均磨削余量较小，有利于提高加工精度；第四，粗磨和精磨在一道工序内完成，无需更换磨具，加工效率高，引入超声振动将提高孔表面光洁度。
附图说明
图1为一种小孔精加工设备工作原理图。
图中：1-机床立柱；2-机床主轴箱；3-机床主轴；4-上弓形架；5-夹头；6-磨杆；7-工件；8-金刚石；9-滚动轴承；10-衬套；11-顶紧螺套12-压缩弹簧；13-夹紧手柄；14-锥形夹头；15-下弓形架；16-机床工作台。
具体实施方式
以下对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。
实施方式一：在加工有色金属和非金属材料时，磨杆上电镀的磨料为金刚石。
实施方式二：在加工黑色金属时，磨杆上电镀的磨料为立方氮化硼。

Claims (1)

1.一种小孔精加工方法，所述小孔精加工方法的设备，包括机床部分、夹具部分和磨杆部分，电镀有金刚石(8)的磨杆(6)在工件(7)的深孔内旋转并能够往复运动，金刚石分为多段，直径由小到大，先后进入工件(7)的深孔内；机床主轴箱(2)能够沿机床立柱(1)往复运动，机床主轴(3)带动夹头(5)和磨杆(6)做回转运动，下弓形架(15)固定于机床工作台(16)上，工件安装于下弓形架(15)上，上弓形架(4)固定于机床主轴箱(2)上，能够随机床主轴箱(2)、机床主轴(3)、夹头(5)、磨杆(6)运动；上弓形架(4)固定有滚动轴承(9)，衬套(10)固定于滚动轴承(9)内圈，随之旋转，顶紧螺套(11)外部与衬套(10)以螺纹连接，中部为孔，一端为锥孔，夹紧手柄(13)插入锥形夹头(14)，锥形夹头(14)夹紧磨杆(6)下端，锥形夹头(14)的锥面接触顶紧螺套(11)的锥孔；超声振动发生器一端与工件相连，另一端安装光滑导向柱，光滑导向柱能够沿夹具导向孔往复运动，位于夹具导向孔底部的弹簧连接光滑导向柱和夹具，夹具固定于下弓形架(15)上，其特征在于，包括以下步骤：
第一，将工件(7)固定于下弓形架(15)；
第二，将电镀有金刚石(8)的磨杆(6)穿过顶紧螺套(11)和衬套(10)；
第三，用夹头(5)夹住磨杆上端；
第四，用夹紧手柄(13)和锥形夹头(14)夹住磨杆的下端；
第五，旋出顶紧螺套(11)，锥形夹头(14)的锥面与顶紧螺套(11)的锥孔相配合并拉紧磨杆(6)。
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