CN110756872A - 一种渐变截面的节流槽的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种渐变截面的节流槽的加工方法，根据节流槽横截面尺寸，加工成型的铣刀，然后将零件水平装夹在5轴加工中心上，并编制数控加工宏程序进行节流槽的加工。其中数控加工宏程序是以刀具与竖直方向夹角为自变量，利用三角函数关系，进而计算刀尖坐标，将刀尖坐标作为因变量。将节流槽圆弧段分隔为N个小线段，每加工一个线段，刀具角度调整一次，始终与该点节流槽重合，进而实现节流槽的准确加工。在加工横截面积逐渐变化的节流槽时，采用铣刀以及5轴加工中心可实现准确加工，有效避免了电加工后产生的重熔层，降低了刀具损耗，提升了加工效率。

Description

一种渐变截面的节流槽的加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种渐变截面的节流槽的加工方法。

背景技术

目前，在某些产品中为改变流体流量，经常采用一种结构简单的节流槽。该节流槽横截面呈“V”形状，当流体通过V形槽时，实现控制流体流量变化的目的。其结构如图1和2所示，轴向剖切面由直线段与渐变形圆弧R组成，其横截面积在轴向圆弧处沿路径逐渐变化，越靠近直线段，其横截面积越大，反之则越小，直至为0。目前，该类V形槽加工方法主要可以分为两种：电加工及机械加工。

电加工V形槽虽可实现产品加工，但其V形槽表面会产生重熔层，且加工效率不高。如图3所示，V形槽采用机械加工的方法主要为利用“T”形铣刀进行加工。鉴于V形槽具有一定深度d，则“T”形铣刀刀杆最细处直径D＜2*(R-d)，在铣削加工时特别容易折断。因此，亟需一种能够准确、稳定加工V形槽的机械加工方法，保证产品质量。

发明内容

针对现有技术中节流槽加工时，加工困难且成型刀容易断裂的的问题，本发明提供一种渐变截面的节流槽的加工方法，实现渐变截面节流槽的快速高效加工。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种渐变截面的节流槽的加工方法，包括以下步骤：

步骤1、编制节流槽直线段的数控加工程序；

步骤2、根据节流槽圆弧段起点和终点，确定刀具的最大摆动角度；

步骤3、将节流槽的圆弧段分割为若干个小圆弧段；

步骤4、确定每个小圆弧段的起点和终点坐标；

步骤5、以节流槽圆弧段起点的小圆弧段为第一圆弧段，依次编制每个小圆弧段的数控加工程序，并将所有数控加工程序组成宏程序；

步骤6、根据节流槽的横截面制备仿型铣刀；

步骤7、依次执行步骤1编制的节流槽直线段的数控加工程序，以及步骤5编制的节流槽圆弧段的宏程序，采用仿型铣刀对待加工零件的节流槽进行加工，当仿型铣刀的摆动角度大于步骤2得到的最大摆动角度时，节流槽加工完成。

优选的，步骤2中刀具的最大摆动角度为节流槽圆弧段起点与终点之间的圆心角。

优选的，步骤3中按照角度将节流槽的圆弧段均分为若干个小圆弧段。

优选的，所述每个小圆弧段的圆心角为0.05°-0.1°。

优选的，步骤4中每个小圆弧段的起点和终点坐标的确定方法如下：

1)将节流槽起点位置的小圆弧段作为第一小圆弧段；

2)将节流槽直线段的终点坐标作为第一个小圆弧段的起点坐标，结合第一个小圆弧段的圆心角，计算得到第一小圆弧段的终点坐标；

3)将第一小圆弧段的终点坐标作为第二小圆弧段的起点坐标，结合二小圆弧段的圆心角，计算得到第二小圆弧段的终点坐标；

4)重复执行步骤2)和步骤3)，直至完成所有小圆弧段起点坐标和重点坐标的确定。

优选的，根据三角函数计算小圆弧段的终点坐标。

优选的，步骤5中根据每个小圆弧段的起点坐标、终点坐标和圆心角编制数控加工程序。

优选的，步骤6中根据节流槽的截面尺寸确定仿型铣刀的刀刃数量、切削刃夹角以及刀尖圆弧。

优选的，步骤7中，加工节流槽时，首先将待加工零件安装在机床上，然后对零件的中心和水平进行校准，最后执行数控加工宏程序进行加工。

优选的，所述待加工零件的中心和水平校准方法如下：

将待加工零件安装在机床上，使待加工零件的加工区域位于待加工零件的顶部，然后采用百分表校准待加工区域的水平度，然后利用对称性原理打表找正待加工零件的中心。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明提供的一种渐变截面的节流槽的加工方法，根据节流槽横截面尺寸，加工成型的铣刀，然后将零件水平装夹在5轴加工中心上，并编制数控加工宏程序进行节流槽的加工，其中数控加工宏程序是以刀具与竖直方向夹角为自变量，利用三角函数关系，进而计算刀尖坐标，将刀尖坐标作为因变量。将节流槽圆弧段分隔为N个小线段，每加工一个线段，刀具角度调整一次，始终与该点节流槽重合，进而实现节流槽的准确加工。在加工横截面积逐渐变化的节流槽时，采用铣刀以及5轴加工中心可实现准确加工，有效避免了电加工后产生的重熔层，降低了刀具损耗，提升了加工效率。

附图说明

图1为V型槽的轴向剖视图；

图2为V型槽的横向截面剖视图；

图3为现有刀具加工V型槽的方法；

图4为本发明铣刀的结构图；

图5为本发明V型槽的加工示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参与图4和5，一种渐变截面的节流槽的加工方法，包括以下步骤：

步骤1、编制节流槽直线段的数控加工程序；

步骤2、根据节流槽圆弧起点和终点，确定仿型铣刀的最大摆动角度，即仿型铣刀与竖直方向夹角变化过程中的最大值，也可以理解为节流槽圆弧段起点到终点的夹角。

步骤3、将节流槽的圆弧段分割为若干个等长的小圆弧段，所有小圆弧段的圆心角相同。

步骤4、确定每个小圆弧段的起点和终点坐标。

具体为，小圆弧段的终点坐标与起点坐标以及节流槽圆弧圆心会构成一个三角形，三角形圆心角为步骤3中获得，根据圆心角以及每个小圆弧段的起点坐标利用三角函数计算小圆弧段的终点坐标。

前一个小圆弧段的终点坐标则为沿加工方向相邻的小圆弧段的起点坐标。第一个小圆弧段的起点，则为节流槽圆弧段与直线段相接处坐标，即节流槽直线段的终点坐标。

每个小圆弧段的计算方法如下，节流槽圆弧段的起点与直线段连接，因此第一个小圆弧段的起点坐标为直线段的终点坐标，将直线段的终点坐标作为第一个小圆弧段的起点坐标，结合第一个小圆弧段的圆心角，根据三角函数即可得到第一个小圆弧段的终点坐标；再将第一个小圆弧段的终点坐标作为第二个小圆弧段的起点坐标，结合第二小圆弧段的圆心角，即可得到第二个小圆弧段的终点坐标，重复上述过程依次完成所有小圆弧段起点坐标和重点坐标的计算。

步骤5、以与节流槽直线段相接的小圆弧段为节流槽圆弧段的加工起点位置，依次编制每个小圆弧段的数控加工程序，并将所有圆弧段的数控加工程序组成宏程序，然后将仿型铣刀的最大摆动角度设置为宏程序的终止条件。

每个小圆弧段，以刀具轴线与竖直方向的夹角(或者对应的弧度)为自变量，小圆弧段的终点坐标为因变量，编制小圆弧段的数控加工程序。

步骤6、根据节流槽尺寸制备仿型铣刀。

具体为，根据节流槽的尺寸确定铣刀刃数量，切削刃夹角以及刀尖圆弧。

步骤7、将待加工零件安装在机床上，并使节流槽的加工区域位于水平状态。

具体为，将待加工零件安装在机床上，使节流槽的加工区域位于待加工零件的顶部，最后采用百分表校准待加工区域的水平度，然后利用对称性原理打表找正零件中心。

步骤8、依次执行编制的节流槽直线段的数控加工程序，以及圆弧段的宏程序，采用仿型铣刀进行待加工零件上节流槽的加工，当仿型铣刀的摆动角度大于步骤2得到的最大摆动角度时，节流槽加工完成。

将制备的仿型铣刀安装机床上，将仿型铣刀移动至待加工零件的端部，使仿型铣刀的轴向垂直于节流槽的法向方向，然后根据节流槽的深度执行节流槽直线段的数控加工宏程序，加工节流槽水平段，节流槽深度尺寸d，长度为L。

加工节流槽圆弧段时，自节流槽圆弧段的起点，执行节流槽的宏程序，即依次执行每个小圆弧段的数控加工程序，直至仿型铣刀与竖直方向夹角达到最大摆动角度时，完成整个节流槽圆弧段的加工。

加工过程中，每加工一个小圆弧段，仿型铣刀摆动对应的角度，即刀具与竖直方向的夹角(或者对应的弧度)增加一个小圆弧段对应的圆心角，加工每个小圆弧段时刀具均垂直于其法向方向的目的，仿型铣刀自小圆弧段的起点坐标运动至终点坐标，相邻两个小圆弧段对应的节流槽圆弧平滑转接，完成所有小圆弧段的对应数控加工宏程序，即完成整个节流槽圆弧段的加工。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、编制节流槽直线段的数控加工程序；

步骤2、根据节流槽圆弧段起点和终点，确定刀具的最大摆动角度；

步骤3、将节流槽的圆弧段分割为若干个小圆弧段；

步骤4、确定每个小圆弧段的起点和终点坐标；

步骤5、以节流槽圆弧段起点的小圆弧段为第一圆弧段，依次编制每个小圆弧段的数控加工程序，并将所有数控加工程序组成宏程序；

步骤6、根据节流槽的横截面制备仿型铣刀；

步骤7、依次执行步骤1编制的节流槽直线段的数控加工程序，以及步骤5编制的节流槽圆弧段的宏程序，采用仿型铣刀对待加工零件的节流槽进行加工，当仿型铣刀的摆动角度大于步骤2得到的最大摆动角度时，节流槽加工完成。

2.根据权利要求1所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，步骤2中刀具的最大摆动角度为节流槽圆弧段起点与终点之间的圆心角。

3.根据权利要求1所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，步骤3中按照角度将节流槽的圆弧段均分为若干个小圆弧段。

4.根据权利要求3所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，所述每个小圆弧段的圆心角为0.05°-0.1°。

5.根据权利要求1所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，步骤4中每个小圆弧段的起点和终点坐标的确定方法如下：

1)将节流槽起点位置的小圆弧段作为第一小圆弧段；

2)将节流槽直线段的终点坐标作为第一个小圆弧段的起点坐标，结合第一个小圆弧段的圆心角，计算得到第一小圆弧段的终点坐标；

3)将第一小圆弧段的终点坐标作为第二小圆弧段的起点坐标，结合二小圆弧段的圆心角，计算得到第二小圆弧段的终点坐标；

4)重复执行步骤2)和步骤3)，直至完成所有小圆弧段起点坐标和重点坐标的确定。

6.根据权利要求5所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，根据三角函数计算小圆弧段的终点坐标。

7.根据权利要求1所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，步骤5中根据每个小圆弧段的起点坐标、终点坐标和圆心角编制数控加工程序。

8.根据权利要求1所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，步骤6中根据节流槽的截面尺寸确定仿型铣刀的刀刃数量、切削刃夹角以及刀尖圆弧。

9.根据权利要求1所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，步骤7中，加工节流槽时，首先将待加工零件安装在机床上，然后对零件的中心和水平进行校准，最后执行数控加工宏程序进行加工。

10.根据权利要求9所述的一种渐变截面的节流槽的加工方法，其特征在于，所述待加工零件的中心和水平校准方法如下：

将待加工零件安装在机床上，使待加工零件的加工区域位于待加工零件的顶部，然后采用百分表校准待加工区域的水平度，然后利用对称性原理打表找正待加工零件的中心。

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