CN110814397A - 一种台阶孔加工方法及加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种台阶孔加工方法及加工装置，方法包括第一加工过程，第一加工过程包括以下步骤，确定待加工工件的XY轴(0.0)点；根据XY轴(0.0)点，确定刀具Z轴的第一预定高度；根据待加工工件的加工位置，确定刀具向待加工工件的第一进给量，以第一预定转速、第一预定轨迹沿Z轴加工待加工工件；加工第一预定时间后，刀具退至Z轴的第一预定高度；本发明无需频繁换刀，减少加工时间，保证了台阶了加工的精度，适合工业化生产。

Description

一种台阶孔加工方法及加工装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种台阶孔加工方法及加工装置。

背景技术

在压铸产品机械加工高精度台阶孔时，需要CNC多次进行换刀以满足不同的加工情况。由于刀具过多而产生的换刀时间、Z轴下刀进给距离或者机床XY轴进给时间等多种因素的影响，致使台阶孔的加工效率不高。同时，频繁换用刀具，不仅导致误差逐步累积，且每次换刀都需要重新对刀，而对刀产生的误差以及刀具本身自有的摆动情况等因素，不仅会使台阶孔的上面孔、中间孔和下面孔产生同轴度超差，也会使台阶高度产生误差，从而无法达到台阶孔所需的加工精度，难以进行大批量生产。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，提出了一种台阶孔加工方法及加工装置，以解决频繁换刀导致的误差逐步累积的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种台阶孔加工方法，所述方法包括第一加工过程，所述第一加工过程包括以下步骤，

确定所述待加工工件的XY轴(0.0)点；

根据所述XY轴(0.0)点，确定刀具Z轴的第一预定高度；

根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具向所述待加工工件的第一进给量，以第一预定转速、第一预定轨迹沿Z轴加工所述待加工工件；

加工第一预定时间后，刀具退至所述Z轴的第一预定高度。

其中，所述方法包括第二加工过程，所述第二加工过程包括以下步骤，

确定所述待加工工件的XY轴(0.0)点；

根据所述XY轴(0.0)点，确定刀具Z轴的第二预定高度；

根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具向所述待加工工件的第二进给量，以第二预定转速、第二预定轨迹沿Z轴加工所述待加工工件；

加工第二预定时间后，刀具退至所述Z轴的第二预定高度。

其中，当所述待加工工件进行所述第一加工过程时，所述待加工工件的加工位置单边留有预定加工余量，所述预定加工余量用于所述第二加工过程。

其中，所述刀具为铣刀。

一种台阶孔加工装置，包括与机床工作台转动连接的刀具；

用于安装待加工工件的固定机构，所述固定机构用于固定所述待加工工件保持在预定位置；

在进行第一加工过程时，刀具位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点，并根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具Z轴的第一预定高度；

在进行第二加工过程时，刀具位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点，并根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具Z轴的第二预定高度。

其中，所述刀具为铣刀。

其中，所述刀具包括第一加工刀和第二加工刀；

所述第一加工刀与所述第二加工刀分别与机床工作台转动连接；

所述第一加工过程中，位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点、Z轴的第一预定高度的为所述第一加工刀；

所述第二加工过程中，位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点、Z轴的第二预定高度的为所述第二加工刀。

本发明中的台阶孔加工方法及加工装置，可以实现以下有益效果：本发明无需频繁换刀，减少加工时间，保证了台阶了加工的精度，适合工业化生产。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请其中一个实施例中给出的刀具结构示意图；

图2是图1所示的实施例中给出的刀具左视图；

图3是本申请其中一个实施例中给出的待加工工件的结构示意图；

图4是本申请另一个实施例中给出的待加工工件的结构示意图；

图5是图4所示的实施例中给出的右视图；

图6是图4所示的实施例中给出的A-A剖视图；

图7是图4所示的实施例中给出的B-B剖视图；

图8是本申请另一个实施例中给出的待加工与固定机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。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任意组合。

本申请所提供的该台阶孔加工方法以及加工装置，第一PCD台阶粗铣刀代替传统的钨钢铣刀φ3进行粗加工，不仅提高了工作效率，且钨钢铣刀φ3的直径比较小，致使加工进给量比较慢；同时，当钨钢铣刀对加工工件的根部进行加工时，需要进行R0.5曲面行走轨迹才能加工完全，不仅浪费时间，且钨钢铣刀磨损严重，待加工工件外侧的斜角需要用倒角刀单走程序绕一圈，才最终完成待加工工件的加工过程，而两把刀加工的时间大约为1.5min。本申请加工只需要大约20s，有效提高了加工效率。

传统的加工方法也无法保证待加工工件的台阶孔直径的精度以及光洁度。钨钢铣刀精加工过程中，刀具易磨损，导致无法长期保证直径精度控制在0.008mm；而待加工工件的圆度则是靠机床工作台XY轴的精度以及刀具摆动来实现，最多能保证待加工工件的圆度控制在0.015，不如本申请的加工圆度效果好。目前，还有采用镗刀对待加工工件进行加工，中间槽宽只有3.5mm，镗刀的刀尖无法下刀，加工效果不理想。

下面结合附图，详细说明该台阶孔加工方法以及加工装置。

图1图示了刀具结构示意图；图2图示了图1所示的刀具结构左视图；图3图示了待加工工件的其中一个实施例的结构示意图。台阶孔加工方法，包括第一加工过程，第一加工过程包括以下步骤，

确定待加工工件1的XY轴(0.0)点；在本申请的其中一个实施例中，第一加工过程即为台阶孔的粗加工过程，XY轴(0.0)点即为待加工工件1的中心圆孔分中点。

根据XY轴(0.0)点，确定刀具2Z轴的第一预定高度；其中，第一预定高度即为刀具2的刀尖沿Z轴方向与待加工工件1端面之间的距离，具体地，第一预定高度为2mm-10mm。

根据待加工工件1的加工位置，确定刀具2向待加工工件1的第一进给量，以第一预定转速、第一预定轨迹沿Z轴加工待加工工件1；其中，第一进给量为100mm/r-500mm/r，第一预定转速为1000r/min-2000r/min，沿待加工工件1的加工位置的第一预定轨迹下刀，第一预定轨迹即为待加工工件1的台阶孔沿Z轴行走的加工轨迹。

加工第一预定时间后，刀具2退至Z轴的第一预定高度。在本实施例中，第一预定时间为5s-10s。

台阶孔加工方法包括第二加工过程，第二加工过程包括以下步骤，

确定待加工工件1的XY轴(0.0)点；在本实施例中，第二加工过程即为台阶孔的精加工过程，XY轴(0.0)点即为待加工工件1的中心圆孔分中点。

根据XY轴(0.0)点，确定刀具2Z轴的第二预定高度；其中，第二预定高度即为刀具2的刀尖沿Z轴方向与待加工工件1端面之间的距离，具体地，第二预定高度为2mm-10mm。

根据待加工工件1的加工位置，确定刀具2向待加工工件1的第二进给量，以第二预定转速、第二预定轨迹沿Z轴加工待加工工件1；其中，第二进给量为100mm/r-500mm/r，第二预定转速为1000r/min-2000r/min，沿待加工工件1的加工位置的第二预定轨迹下刀，第二预定轨迹即为待加工工件1的台阶孔沿Z轴行走的加工轨迹。

加工第二预定时间后，刀具2退至Z轴的第二预定高度。在本实施例中，第二预定时间为5s-10s。

当待加工工件1进行第一加工过程时，待加工工件1的加工位置单边留有预定加工余量，预定加工余量用于第二加工过程。其中，预定加工余量为0.2mm。

图4图示了待加工工件的另一个实施例的结构示意图；图5图示了图4所示的右视图；图6图示了图4所示的A-A剖视图；图7图示了图4所示的B-B剖视图；图8是本申请另一个实施例中给出的待加工与固定机构的结构示意图。

在本申请的另一个实施例中，台阶孔加工装置包括与机床工作台转动连接的刀具2；在本实施例中，台阶孔加工过程中，更换刀具2的基础设备为加工中心机床工作台，由加工中心机床工作台控制实现刀具2对台阶孔的加工。

用于安装待加工工件1的固定机构3，固定机构3用于固定待加工工件1保持在预定位置；在本实施例中，固定机构3具体为夹具。

在进行第一加工过程时，刀具2位于待加工工件1的XY轴(0.0)点，并根据待加工工件1的加工位置，确定刀具2Z轴的第一预定高度；即刀具2的刀尖位于待加工工件1端面的第一预定高度。

在进行第二加工过程时，刀具2位于待加工工件1的XY轴(0.0)点，并根据待加工工件1的加工位置，确定刀具2Z轴的第二预定高度；即刀具2的刀尖位于待加工工件1端面的第一预定高度。

在本实施例中，刀具2为铣刀。

刀具2包括第一加工刀和第二加工刀；

第一加工刀与第二加工刀分别与机床工作台转动连接；

第一加工过程中，位于待加工工件1的XY轴(0.0)点、Z轴的第一预定高度的为第一加工刀；

第二加工过程中，位于待加工工件1的XY轴(0.0)点、Z轴的第二预定高度的为第二加工刀。

在本申请的另一个实施例中，将固定机构3安装在机床工作台上，具体地，固定机构3为夹具。

待加工工件1安装于夹具上，待加工工件1的安装孔对准夹具上的定位销，并控制夹具上的手动阀，以保证气缸向上压紧待加工工件1。

校正待加工工件1，校正待加工工件1的平面0.05mm以内，以保证台阶孔加工的精准度，以XY轴为校准线，校直待加工工件1前侧直线边。

以待加工工件1的中心圆孔分中点为XY轴(0.0)点。

将所用刀具2安装于机床工作台的刀库中，其中，刀具2的刀柄为圆形结构，刀具2通过圆形结构的液压刀柄装夹安装到刀库内，具体地，液压刀柄可以选用φ20大小，以保证其足够刚度。

校正刀具2沿Z轴方向的高度，以保证刀具2距离待加工工件1端面的最大高度，最大高度为安全距离。

输入CNC程序指令至机床工作台系统中。

再进行台阶孔加工之前，机床工作台控制φ10铣刀，加工第一内腔面11，并用φ8钨钢铣刀精光抛面；机床工作台控制φ4铣刀粗加工第二内腔面12，再用φ4精加工第二内腔面12。

在本实施例中，台阶孔的第一加工过程即粗加工过程，其中，刀具2包括第一加工刀和第二加工刀；且刀具2为铣刀，具体地，刀具2分别为第一PCD台阶粗铣刀和第二PCD台阶精铣刀。从机床工作台的库中调出第一PCD台阶粗铣刀，并移动至待加工工件1的XY轴(0.0)点，Z轴移至安全高度即第一预定高度，距离待加工工件1端面10mm。同时，第一PCD台阶粗铣刀以第一预定转速2000r/min、第一进给量500mm/min沿第一预定轨迹进行下刀，其中，第一预定轨迹即为沿Z轴行走的加工轨迹，加工10s，且加工位置单边留有预定加工余量0.2mm，退至第一预定高度，即为沿Z轴方向距待加工工件1端面的10mm处。第一PCD台阶粗铣刀，加工约10秒，稳定性高，可以代替传统的多把刀加工模式。

在本实施例中，台阶孔的第二加工过程即精加工过程，从机床工作台的库中调出第二PCD台阶精铣刀，并移动至待加工工件1的XY轴(0.0)点，Z轴移至安全高度即第二预定高度，距离待加工工件1端面10mm，第二PCD台阶精铣刀以第一预定转速2000r/min、第一进给量200mm/min沿第二预定轨迹进行下刀，其中，第二预定轨迹即为沿Z轴行走的加工轨迹，倒角加工10s，且倒角加工到位不留余量，保证待加工工件1台阶孔的加工精度，退至第二预定高度，即为沿Z轴方向距待加工工件1端面的10mm处。其中，倒角加工角度为70.5°±0.1°。台阶孔加工完毕之后，其精度可以保证直径为0.008mm，圆度为0.008mm，光洁度为Ra0.8。

以上图示仅为示例性说明，并不对本申请构成限制，本发明采用PCD台阶铣刀，不仅有效缩短了加工时间，且加工过程稳定，适合大批量生产。且由第二PCD台阶精铣刀加工的加工过程，不仅保证了待加工工件台阶孔的直径精度，且将待加工工件的直径公差有效控制在直径0.008mm，圆度0.008mm，光洁度Ra0.8。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种台阶孔加工方法，其特征在于，所述方法包括第一加工过程，所述第一加工过程包括以下步骤，

确定所述待加工工件的XY轴(0.0)点；

根据所述XY轴(0.0)点，确定刀具Z轴的第一预定高度；

根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具向所述待加工工件的第一进给量，以第一预定转速、第一预定轨迹沿Z轴加工所述待加工工件；

加工第一预定时间后，刀具退至所述Z轴的第一预定高度。

2.如权利要求1所述的台阶孔加工方法，其特征在于，所述方法包括第二加工过程，所述第二加工过程包括以下步骤，

确定所述待加工工件的XY轴(0.0)点；

根据所述XY轴(0.0)点，确定刀具Z轴的第二预定高度；

根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具向所述待加工工件的第二进给量，以第二预定转速、第二预定轨迹沿Z轴加工所述待加工工件；

加工第二预定时间后，刀具退至所述Z轴的第二预定高度。

3.如权利要求2所述的台阶孔加工方法，其特征在于，当所述待加工工件进行所述第一加工过程时，所述待加工工件的加工位置单边留有预定加工余量，所述预定加工余量用于所述第二加工过程。

4.如权利要求3所述的台阶孔加工方法，其特征在于，所述刀具为铣刀。

5.一种台阶孔加工装置，其特征在于，包括与机床工作台转动连接的刀具；

用于安装待加工工件的固定机构，所述固定机构用于固定所述待加工工件保持在预定位置；

在进行第一加工过程时，刀具位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点，并根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具Z轴的第一预定高度；

在进行第二加工过程时，刀具位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点，并根据所述待加工工件的加工位置，确定刀具Z轴的第二预定高度。

6.如权利要求5所述的台阶孔加工装置，其特征在于，所述刀具为铣刀。

7.如权利要求6所述的台阶孔加工装置，其特征在于，所述刀具包括第一加工刀和第二加工刀；

所述第一加工刀与所述第二加工刀分别与机床工作台转动连接；

所述第一加工过程中，位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点、Z轴的第一预定高度的为所述第一加工刀；

所述第二加工过程中，位于所述待加工工件的XY轴(0.0)点、Z轴的第二预定高度的为所述第二加工刀。

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