CN110936102A - 一种径向双层孔加工方法 - Google Patents

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苗鸿志
康靖宇
牛存可
尚小丽
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

一种径向双层孔加工方法,其特征在于:径向双层孔加工方法,为保证径向双层孔的孔径尺寸合格率,必须确保加工系统有良好的切屑排除能力,加工前对精加工刀具的实际尺寸进行检测并严格控制其偏差量;在条件允许的情况下,建议使用缩径刀具进行双层孔的加工,建议使用热胀或液压刀柄进行最后的精加工,加工参数的选择需与加工状态吻合并避免加工参数的大幅度调整。本发明的优点:本发明所述的径向双层孔加工方法,效果良好,有效的提高联动环系列零件径向及端面双层孔的加工合格率。

Description

一种径向双层孔加工方法
技术领域
本发明涉及机加工领域,特别涉及了一种径向双层孔加工方法
背景技术
为保证径向双层孔的孔径尺寸合格率,必须确保加工系统有良好的切屑排除能力,加工前对精加工刀具的实际尺寸进行检测并严格控制其偏差量;在条件允许的情况下,建议使用缩径刀具进行双层孔的加工,建议使用热胀或液压刀柄进行最后的精加工,加工参数的选择需与加工状态吻合并避免加工参数的大幅度调整。
发明内容
本发明的目的是为了提高加工质量,特提供了一种径向双层孔加工方法。
本发明提供了一种径向双层孔加工方法,其特征在于:径向双层孔加工方法,为保证径向双层孔的孔径尺寸合格率,必须确保加工系统有良好的切屑排除能力,加工前对精加工刀具的实际尺寸进行检测并严格控制其偏差量;在条件允许的情况下,建议使用缩径刀具进行双层孔的加工,建议使用热胀或液压刀柄进行最后的精加工,加工参数的选择需与加工状态吻合并避免加工参数的大幅度调整。
尺寸加工超差因素:
(1)加工后铁屑残留吸附,再次进刀切屑挂擦加工表面;
(2)零件扣放,切屑在双层腔内无法及时排除,切削液无法触及;
(3)刀具摆动,加工第二层时将第一层刮蹭,导致外大内小的锥形孔;
(4)零件刚性不足,进退刀时受力带动零件回弹,造成椭圆孔。
各因素的影响分析:
(1)切屑吸附:主要为材料造成的影响,该零件材料为M152,加工后的切屑为碎楔形,吸附力强,细小的切屑会吸附在刀具刃面、待加工表面及已加工表面,加工第二层、退刀和二次进刀时挤压的碎屑挂擦加工表面,造成孔径尺寸超差和加工表面质量下降;针对加工下屑吸附的问题,应从排屑方面入手,目前加工联动环的设备分别为卧式镗床及卧式四坐标加工中心,卧式镗床不具备排屑的功能,四坐标加工中心加工精度较差,应转产至数控卧式镗床进行加工。
(2)封闭装夹:不同的设备体现出对装夹不同的需求,卧式加工中心在加工中应用切削液,开口向下放置切削液只能冲击至外层,无法触及内腔及内层,切屑积压;针对密封装夹问题,建议调换方位进行加工,但由于加工基准在端面,调换方位后找正难度增加,且开口边的装夹不易进行。
(3)刀具摆动:加工过程中加工会有轻微的摆动,在加工双层孔的内层时,由于切削受力,原本与加工尺寸相同的刀具会微摆,导致外层孔径尺寸超差;针对刀具摆动的问题,在精加工双层孔时第二层的加工颤动会影响第一次,协调刀具厂商派制专用的缩径钻头及铰刀,避免多余加工。
(4)零件变形:由于大直径薄壁的影响,加工进退刀时会有轻微变形,导致椭圆孔;针对零件变形问题,建议派制专用工装,但由于联动环级数多且尺寸不同,需要的专用夹具数量多,且专用夹具派制周期长,尝试使用铝盘进行加工试验。
原零件加工状态:
设备:卧式坐标镗床(无冷却液);
刀具:常规铰刀(无缩径);
夹具:自制铝盘;
装夹:槽口向下(扣放);
材料:M152;
程序:简单转度、进退刀指令。
对原加工状态进行分析:
卧式坐标镗床(无冷却液):影响切屑的排除,对于楔形切屑刷油会使切屑更加黏着;
常规铰刀(无缩径):刀具会对外侧孔造成二次加工;
自制铝盘:装夹定位精度较低,每次开工前需修整加工;
槽口向下(扣放):切屑堆积在槽内无法及时清除;
M152:该材料加工后产生楔形切屑;
简单转度、进退刀指令:加工过程中无针对性程序优化;
该状态加工的零件超过70%的孔径尺寸超差。
通过与刀具厂商沟通,确定专用刀具的派制情况,申报以下专用刀具:
合金铰刀:成量,Φ3+0.01铰刀(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金铰刀:成量,Φ4+0.012铰刀(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金钻头:成量,Φ2.9钻头(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金钻头:成量,Φ3.9钻头(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
结合零件实际加工状态,派制以下专用夹具:
零级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*146;
一级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*147;
二级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*148;
三级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*149;
四级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*150。
归纳出影响双层孔加工的因素有:
1.切屑排除的及时有效;
2.刀具的实际尺寸及各刀刃的偏差;
3.刀柄的性能及设备的性能;
4.钻头、铰刀的缩径设计;
5.专用夹具的应用;
6.零件的装夹定位方式;
7.加工参数的选定;
程序的加工方式及走刀路线。
各因素影响程度分析:
切屑排除的及时有效:影响程度高,切屑不能及时排除会造成刀具加工过程中绞屑,切屑挂擦加工表面不仅会影响孔的表面粗糙度,还会影响孔径尺寸;
刀具的实际尺寸及各刀刃的偏差:影响程度高,刀具实际尺寸偏差会直接影响加工后的孔径大小,目前已有刀具的质量存在一定的差异,精加工前必须核对刀具尺寸;
刀柄的性能及设备的性能:影响程度中,在精加工时优秀的刀柄性能会更好的控制加工后的质量,在有条件时,精加工应选用液压或热胀刀柄进行加工;
钻头、铰刀的缩径设计:影响程度中,缩径设计可以避免刀具的反复挂擦已加工表面,可以对精加工表面起到保护作用,在有条件时,精加工应选用缩径刀具;
专用夹具的应用:影响程度低,专用夹具的应用对零件的加工有影响,可以保证零件的快速换装及找正,但对双层孔尺寸的控制影响较小;零件的装夹定位方式:影响程度低,零件的装夹定位方式对零件的加工质量影响较小;
加工参数的选定:影响程度中,对于铰孔精加工,需要根据刀具质量、零件材料及加工设备对加工参数进行设定,避免对加工参数的大幅度调整;
程序的加工方式及走刀路线:影响程度低,孔精加工的加工方式及走刀路线相对较为相近,使用常用的加工方式及走刀路线即可。
3结论
为保证径向双层孔的孔径尺寸合格率,必须确保加工系统有良好的切屑排除能力,加工前对精加工刀具的实际尺寸进行检测并严格控制其偏差量;在条件允许的情况下,建议使用缩径刀具进行双层孔的加工,建议使用热胀或液压刀柄进行最后的精加工,加工参数的选择需与加工状态吻合并避免加工参数的大幅度调整。
本发明的优点:
本发明所述的径向双层孔加工方法,效果良好,有效的提高联动环系列零件径向及端面双层孔的加工合格率。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1为工件加工示意图。
具体实施方式
实施例1
一种径向双层孔加工方法,其特征在于:径向双层孔加工方法,为保证径向双层孔的孔径尺寸合格率,必须确保加工系统有良好的切屑排除能力,加工前对精加工刀具的实际尺寸进行检测并严格控制其偏差量;在条件允许的情况下,建议使用缩径刀具进行双层孔的加工,建议使用热胀或液压刀柄进行最后的精加工,加工参数的选择需与加工状态吻合并避免加工参数的大幅度调整。
2、按照权利要求1所述的径向双层孔加工方法,其特征在于:尺寸加工超差因素:
(1)加工后铁屑残留吸附,再次进刀切屑挂擦加工表面;
(2)零件扣放,切屑在双层腔内无法及时排除,切削液无法触及;
(3)刀具摆动,加工第二层时将第一层刮蹭,导致外大内小的锥形孔;
(4)零件刚性不足,进退刀时受力带动零件回弹,造成椭圆孔。3、按照权利要求1所述的径向双层孔加工方法,其特征在于:各因素的影响分析:
(1)切屑吸附:主要为材料造成的影响,该零件材料为M152,加工后的切屑为碎楔形,吸附力强,细小的切屑会吸附在刀具刃面、待加工表面及已加工表面,加工第二层、退刀和二次进刀时挤压的碎屑挂擦加工表面,造成孔径尺寸超差和加工表面质量下降;针对加工下屑吸附的问题,应从排屑方面入手,目前加工联动环的设备分别为卧式镗床及卧式四坐标加工中心,卧式镗床不具备排屑的功能,四坐标加工中心加工精度较差,应转产至数控卧式镗床进行加工。
(2)封闭装夹:不同的设备体现出对装夹不同的需求,卧式加工中心在加工中应用切削液,开口向下放置切削液只能冲击至外层,无法触及内腔及内层,切屑积压;针对密封装夹问题,建议调换方位进行加工,但由于加工基准在端面,调换方位后找正难度增加,且开口边的装夹不易进行。
(3)刀具摆动:加工过程中加工会有轻微的摆动,在加工双层孔的内层时,由于切削受力,原本与加工尺寸相同的刀具会微摆,导致外层孔径尺寸超差;针对刀具摆动的问题,在精加工双层孔时第二层的加工颤动会影响第一次,协调刀具厂商派制专用的缩径钻头及铰刀,避免多余加工。
(4)零件变形:由于大直径薄壁的影响,加工进退刀时会有轻微变形,导致椭圆孔;针对零件变形问题,建议派制专用工装,但由于联动环级数多且尺寸不同,需要的专用夹具数量多,且专用夹具派制周期长,尝试使用铝盘进行加工试验。
4、按照权利要求1所述的径向双层孔加工方法,其特征在于:原零件加工状态:
设备:卧式坐标镗床(无冷却液);
刀具:常规铰刀(无缩径);
夹具:自制铝盘;
装夹:槽口向下(扣放);
材料:M152;
程序:简单转度、进退刀指令。
对原加工状态进行分析:
卧式坐标镗床(无冷却液):影响切屑的排除,对于楔形切屑刷油会使切屑更加黏着;
常规铰刀(无缩径):刀具会对外侧孔造成二次加工;
自制铝盘:装夹定位精度较低,每次开工前需修整加工;
槽口向下(扣放):切屑堆积在槽内无法及时清除;
M152:该材料加工后产生楔形切屑;
简单转度、进退刀指令:加工过程中无针对性程序优化;
该状态加工的零件超过70%的孔径尺寸超差。
通过与刀具厂商沟通,确定专用刀具的派制情况,申报以下专用刀具:
合金铰刀:成量,Φ3+0.01铰刀(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金铰刀:成量,Φ4+0.012铰刀(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金钻头:成量,Φ2.9钻头(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金钻头:成量,Φ3.9钻头(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
结合零件实际加工状态,派制以下专用夹具:
零级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*146;
一级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*147;
二级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*148;
三级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*149;
四级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*150。
可以归纳出影响双层孔加工的因素有:
1.切屑排除的及时有效;
2.刀具的实际尺寸及各刀刃的偏差;
3.刀柄的性能及设备的性能;
4.钻头、铰刀的缩径设计;
5.专用夹具的应用;
6.零件的装夹定位方式;
7.加工参数的选定;
程序的加工方式及走刀路线。
各因素影响程度分析:
切屑排除的及时有效:影响程度高,切屑不能及时排除会造成刀具加工过程中绞屑,切屑挂擦加工表面不仅会影响孔的表面粗糙度,还会影响孔径尺寸;
刀具的实际尺寸及各刀刃的偏差:影响程度高,刀具实际尺寸偏差会直接影响加工后的孔径大小,目前已有刀具的质量存在一定的差异,精加工前必须核对刀具尺寸;
刀柄的性能及设备的性能:影响程度中,在精加工时优秀的刀柄性能会更好的控制加工后的质量,在有条件时,精加工应选用液压或热胀刀柄进行加工;
钻头、铰刀的缩径设计:影响程度中,缩径设计可以避免刀具的反复挂擦已加工表面,可以对精加工表面起到保护作用,在有条件时,精加工应选用缩径刀具;
专用夹具的应用:影响程度低,专用夹具的应用对零件的加工有影响,可以保证零件的快速换装及找正,但对双层孔尺寸的控制影响较小;
零件的装夹定位方式:影响程度低,零件的装夹定位方式对零件的加工质量影响较小;
加工参数的选定:影响程度中,对于铰孔精加工,需要根据刀具质量、零件材料及加工设备对加工参数进行设定,避免对加工参数的大幅度调整;
程序的加工方式及走刀路线:影响程度低,孔精加工的加工方式及走刀路线相对较为相近,使用常用的加工方式及走刀路线即可。
3结论
为保证径向双层孔的孔径尺寸合格率,必须确保加工系统有良好的切屑排除能力,加工前对精加工刀具的实际尺寸进行检测并严格控制其偏差量;在条件允许的情况下,建议使用缩径刀具进行双层孔的加工,建议使用热胀或液压刀柄进行最后的精加工,加工参数的选择需与加工状态吻合并避免加工参数的大幅度调整。

Claims (4)

1.一种径向双层孔加工方法,其特征在于:径向双层孔加工方法,为保证径向双层孔的孔径尺寸合格率,必须确保加工系统有良好的切屑排除能力,加工前对精加工刀具的实际尺寸进行检测并严格控制其偏差量;在条件允许的情况下,建议使用缩径刀具进行双层孔的加工,建议使用热胀或液压刀柄进行最后的精加工,加工参数的选择需与加工状态吻合并避免加工参数的大幅度调整。
2.按照权利要求1所述的径向双层孔加工方法,其特征在于:尺寸加工超差因素:
(1)加工后铁屑残留吸附,再次进刀切屑挂擦加工表面;
(2)零件扣放,切屑在双层腔内无法及时排除,切削液无法触及;
(3)刀具摆动,加工第二层时将第一层刮蹭,导致外大内小的锥形孔;
(4)零件刚性不足,进退刀时受力带动零件回弹,造成椭圆孔。
3.按照权利要求1所述的径向双层孔加工方法,其特征在于:各因素的影响分析:
(1)切屑吸附:主要为材料造成的影响,该零件材料为M152,加工后的切屑为碎楔形,吸附力强,细小的切屑会吸附在刀具刃面、待加工表面及已加工表面,加工第二层、退刀和二次进刀时挤压的碎屑挂擦加工表面,造成孔径尺寸超差和加工表面质量下降;针对加工下屑吸附的问题,应从排屑方面入手,目前加工联动环的设备分别为卧式镗床及卧式四坐标加工中心,卧式镗床不具备排屑的功能,四坐标加工中心加工精度较差,应转产至数控卧式镗床进行加工。
(2)封闭装夹:不同的设备体现出对装夹不同的需求,卧式加工中心在加工中应用切削液,开口向下放置切削液只能冲击至外层,无法触及内腔及内层,切屑积压;针对密封装夹问题,建议调换方位进行加工,但由于加工基准在端面,调换方位后找正难度增加,且开口边的装夹不易进行。
(3)刀具摆动:加工过程中加工会有轻微的摆动,在加工双层孔的内层时,由于切削受力,原本与加工尺寸相同的刀具会微摆,导致外层孔径尺寸超差;针对刀具摆动的问题,在精加工双层孔时第二层的加工颤动会影响第一次,协调刀具厂商派制专用的缩径钻头及铰刀,避免多余加工。
(4)零件变形:由于大直径薄壁的影响,加工进退刀时会有轻微变形,导致椭圆孔;针对零件变形问题,建议派制专用工装,但由于联动环级数多且尺寸不同,需要的专用夹具数量多,且专用夹具派制周期长,尝试使用铝盘进行加工试验。
4.按照权利要求1所述的径向双层孔加工方法,其特征在于:原零件加工状态:
设备:卧式坐标镗床(无冷却液);
刀具:常规铰刀(无缩径);
夹具:自制铝盘;
装夹:槽口向下(扣放);
材料:M152;
程序:简单转度、进退刀指令。
对原加工状态进行分析:
卧式坐标镗床(无冷却液):影响切屑的排除,对于楔形切屑刷油会使切屑更加黏着;
常规铰刀(无缩径):刀具会对外侧孔造成二次加工;
自制铝盘:装夹定位精度较低,每次开工前需修整加工;
槽口向下(扣放):切屑堆积在槽内无法及时清除;
M152:该材料加工后产生楔形切屑;
简单转度、进退刀指令:加工过程中无针对性程序优化;
该状态加工的零件超过70%的孔径尺寸超差。
通过与刀具厂商沟通,确定专用刀具的派制情况,申报以下专用刀具:
合金铰刀:成量,Φ3+0.01铰刀(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金铰刀:成量,Φ4+0.012铰刀(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金钻头:成量,Φ2.9钻头(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
合金钻头:成量,Φ3.9钻头(缩径,刃长部分3~5.2之间),非标;
结合零件实际加工状态,派制以下专用夹具:
零级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*146;
一级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*147;
二级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*148;
三级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*149;
四级联动环:钻镗径向孔、铣螺纹及豁口共用夹具,*-*150。
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