CN111347090A - 用于加工舵面组件中的深孔的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于加工舵面组件中的深孔的方法，具体公开了一种用于加工具有目标直径和目标深度的内孔的方法，所述目标深度与所述目标直径之比大于10。本发明的方法通过相对于目标直径选择每次扩孔加工或镗孔加工所使用的刀具直径，将每次扩孔加工或镗孔加工的切削量控制在合理范围并且相对于前一加工步骤逐渐减小后一加工步骤的切削量，确保了最终得到的目标内孔的加工精度。本发明的方法在每次使用键槽铣刀或者铰刀进行扩孔之前，先利用铣刀加工具有与将要扩孔的直径相同的直径且具有一定深度的导向台阶孔，解决了刀具直接扎在工件表面上，刀具定心不好，极易损坏刀具和孔口容易超差的难题。
Description
技术领域
本发明涉及用于加工深孔的方法，具体地涉及用于加工钛合金零件中的深孔的方法，更具体地涉及用于加工舵面组件中的深孔的方法。
背景技术
舵面组件是导弹的重要组件，用于控制导弹飞行姿态和飞行轨迹的调整与改变。一般情况下，导弹自动寻的装置获取目标信息后，将目标方位传至伺服系统，伺服系统给舵机下达指令控制舵面组件偏转，实现导弹机动转弯。舵面组件通常使用钛合金材料，由钛合金骨架、转轴和舵叶组成。
舵面组件的钛合金骨架具有一个直径为14mm、长度为230mm的内孔，其加工难点在于：
1)该钛合金骨架是舵面组件的核心零件，该内孔的尺寸精度和表面粗糙度要求均非常高；
2)该内孔的长度较长，加工过程中刀具容易发生偏摆造成不同心、甚至报废；
3)钛合金材料在加工过程中容易产生变形，造成内径超差；
4)该内孔的长度方向由分离的三段构成，三段之间为两段长度分别为12.3mm、17.3mm的留空区域，不利于保证三段内孔的直线度，不利于保证三段内孔均达到公差要求(例如，
)和孔壁表面粗糙度(例如，0.8)的一致性。
发明内容
本发明提供了一种用于加工具有目标直径和目标深度的内孔的方法，所述目标深度与所述目标直径之比大于10，所述方法包括如下步骤：
(a)加工预制孔，使得所述预制孔具有预制孔直径和所述目标深度，所述预制孔直径小于所述目标直径；
(b)在所述预制孔的基础上加工与其同轴的第一导向台阶孔，所述第一导向台阶孔具有第一导向台阶孔直径和第一导向台阶孔深度，所述第一导向台阶孔直径大于所述预制孔直径，所述第一导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(c)使用具有第一铣刀直径的第一键槽铣刀沿着所述第一导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第一铣刀直径和所述目标深度，所述第一铣刀直径等于所述第一导向台阶孔直径；
(d)在具有所述第一铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第二导向台阶孔，所述第二导向台阶孔具有第二导向台阶孔直径和第二导向台阶孔深度，所述第二导向台阶孔直径大于所述第一铣刀直径，所述第二导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(e)使用具有第二铣刀直径的第二键槽铣刀沿着所述第二导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第二铣刀直径和所述目标深度，所述第二铣刀直径等于所述第二导向台阶孔直径；
(f)在具有所述第二铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第三导向台阶孔，所述第三导向台阶孔具有第三导向台阶孔直径和第三导向台阶孔深度，所述第三导向台阶孔直径大于所述第二铣刀直径，所述第三导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(g)使用具有第三铣刀直径的第三键槽铣刀沿着所述第三导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第三铣刀直径和所述目标深度，所述第三铣刀直径等于所述第三导向台阶孔直径；
(h)在具有所述第三铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第四导向台阶孔，所述第四导向台阶孔具有第四导向台阶孔直径和第四导向台阶孔深度，所述第四导向台阶孔直径大于所述第三铣刀直径，所述第四导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(i)使用具有第四铣刀直径的第四键槽铣刀沿着所述第四导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第四铣刀直径和所述目标深度，所述第四铣刀直径等于所述第四导向台阶孔直径；
(j)在具有所述第四铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第五导向台阶孔，所述第五导向台阶孔具有第五导向台阶孔直径和第五导向台阶孔深度，所述第五导向台阶孔直径大于所述第四铣刀直径，所述第五导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(k)使用具有铰刀直径的铰刀沿着所述第五导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述铰刀直径和所述目标深度，所述铰刀直径等于第五导向台阶孔直径；
(l)使用具有第一镗刀直径的第一镗刀以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行镗孔，使得经镗孔后的内孔具有第一镗刀直径和目标深度，所述第一镗刀直径大于所述铰刀直径；
(m)使用具有第二镗刀直径的第二镗刀以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行镗孔，使得经镗孔后的内孔具有第二镗刀直径和目标深度，所述第二镗刀直径大于所述第一镗刀直径，并且所述第二镗刀直径等于所述目标直径或者落入所述目标直径的范围内。
在一个实施例中，所述预制孔直径与所述目标直径之比为0.88-0.92。
在一个实施例中，所述第一铣刀直径与所述目标直径之比为0.92-0.95。
在一个实施例中，所述第二铣刀直径与所述目标直径之比为0.95-0.98。
在一个实施例中，所述第三铣刀直径与所述目标直径之比为0.98-0.99。
在一个实施例中，所述第四铣刀直径与所述目标直径之比为0.99-0.996。
在一个实施例中，所述铰刀直径与所述目标直径之比为0.996-0.998。
在一个实施例中，所述第一镗刀直径与所述目标直径之比为0.998-0.9998。
在一个实施例中，所述第一导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或所述第二导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或所述第三导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或所述第四导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或所述第五导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05。
在一个实施例中，所述目标直径为
所述目标深度为230mm，所述预制孔直径为12.5mm，所述第一导向台阶孔直径为13mm，所述第一导向台阶孔深度为10mm，所述第一铣刀直径为13mm，所述第二导向台阶孔直径为13.5mm，所述第二导向台阶孔深度为10mm，所述第二铣刀直径为13.5mm，所述第三导向台阶孔直径为13.8mm，所述第三导向台阶孔深度为10mm，所述第三铣刀直径为13.8mm，所述第四导向台阶孔直径为13.92mm，所述第四导向台阶孔深度为10mm，所述第四铣刀直径为13.92mm，所述第五导向台阶孔直径为13.96mm，所述第五导向台阶孔深度为10mm，所述铰刀直径为13.96mm，所述第一镗刀直径为13.99mm，并且所述第二镗刀直径为14.02mm。
本发明的方法通过相对于目标直径选择预制孔直径，将后续扩孔加工和镗孔加工所需的切削量控制在合理范围。本发明的方法通过相对于目标直径选择每次扩孔加工或镗孔加工所使用的刀具直径，将每次扩孔加工或镗孔加工的切削量控制在合理范围并且相对于前一加工步骤逐渐减小后一加工步骤的切削量，确保了最终得到的目标内孔的加工精度。本发明的方法在每次使用键槽铣刀或者铰刀进行扩孔之前，先利用铣刀加工具有与将要扩孔的直径相同的直径且具有一定深度的导向台阶孔，解决了刀具直接扎在工件表面上，刀具定心不好，极易损坏刀具和孔口容易超差的难题。
附图说明
参考以下附图描述了本发明的非限制性和非穷尽的实施例，其中，除非另有所指，否则遍及各个视图，相同的参考数字指代相同的部件。
图1示意性地示出了舵面组件中的钛合金骨架的透视图。
图2示意性地示出了根据舵面组件中的钛合金骨架的正视图。
图3是沿图2的线X1-X1的剖面图。
图4是图3的区域AI的局部视图，示意性地示出了在每次使用键槽铣刀或者铰刀进行扩孔之前预先加工的导向台阶孔。
遍及这几个视图，对应的参考符号指示对应的部件。技术人员将会意识到图中的元件是为了简单清楚而示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被夸大，以帮助增强对本发明各种实施例的理解。而且，在商业上可行的实施例中有用或必需的公用但公知的元件通常没有绘出，以便有利于本发明的各种这些实施例的较少被阻挡的视图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了多个特定细节以便提供本实施例的彻底的理解。然而，本领域普通技术人员将会明白的是所述特定细节不需要被采用以实施本实施例。在其他情形中，为了避免对本实施例造成模糊，没有详细描述公知的材料或方法。
根据本发明的方法用于加工零件中的深孔，特别是钛合金零件中的深孔。具体地，根据本发明的方法适合用于加工舵面组件中的深孔。
参照图1、图2和图3，图1示意性地示出了舵面组件中的钛合金骨架10的透视图，图2示意性地示出了根据舵面组件中的钛合金骨架10的正视图，并且图3是沿图2的线X1-X1的剖面图。该钛合金骨架是舵面组件的核心零件，其具有内孔100。内孔100的尺寸精度和表面粗糙度要求均非常高。内孔100的长度较长，加工过程中刀具容易发生偏摆造成不同心、甚至报废。钛合金材料在加工过程中容易产生变形，造成内径超差。内孔100的长度方向由分离的第一段110、第二段120和第三段130构成，第一段110、第二段120和第三段130之间为长度分别为12.3mm、17.3mm的第一留空区域115和第二留空区域125，不利于保证三段内孔的直线度，不利于保证三段内孔均达到公差要求(例如，
)和孔壁表面粗糙度(例如，0.8)的一致性。
根据本发明，提出了一种用于加工机械零件(特别是舵面组件)中的目标内孔的方法，所述目标内孔具有目标直径和目标深度。在一些实施例中，目标深度与目标直径之比大于10，例如大于11，大于12，大于13，大于14，大于15，大于16，大于17，大于18，大于19，大于20，大于22，大于24，大于26，大于28或者大于30。在一个实施例中，目标直径为
并且目标深度为230mm。
在步骤210，加工预制孔，使得预制孔具有预制孔直径和目标深度，预制孔直径小于目标直径。在一个实施例中，预制孔直径与目标直径之比为0.88-0.92。在其他实施例中，预制孔直径与目标直径之比可以为0.882-0.918、0.884-0.916、0.886-0.914、0.888-0.912、0.890-0.91、0.892-0.908、0.894-0.906、0.896-0.904、0.898-0.902、0.9等。在一个实施例中，预制孔直径为12.5mm。在操作中，保留两处间隔位置(参见图1和图2)的底部和口部留量。
在步骤215，在预制孔的基础上加工与其同轴的第一导向台阶孔(参见图4中的导向台阶孔150)，该第一导向台阶孔具有第一导向台阶孔直径和第一导向台阶孔深度，第一导向台阶孔直径大于预制孔直径，第一导向台阶孔深度小于目标深度。在一个实施例中，第一导向台阶孔深度与目标深度之比小于0.05，例如为0.04、0.03、0.02、0.01等。在一个实施例中，第一导向台阶孔深度与目标深度之比可以大于0.05，例如为0.06、0.07、0.08、0.09、0.10等。在一个实施例中，第一导向台阶孔直径为13mm，并且第一导向台阶孔深度为10mm。
在步骤220，使用具有第一铣刀直径的第一键槽铣刀沿着第一导向台阶孔以1-800rpm(即每分钟转数)的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有第一铣刀直径和目标深度，第一铣刀直径等于第一导向台阶孔直径。在一个实施例中，第一铣刀直径与目标直径之比为0.92-0.95。在其他实施例中，第一铣刀直径与目标直径之比可以为0.925-0.945、0.93-0.94、0.935等。在一个实施例中，第一铣刀直径为13mm。在一个实施例中，第一键槽铣刀的转速可以是10-790rpm、20-780rpm、30-770rpm、40-760rpm、50-750rpm、60-740rpm、70-730rpm、80-720rpm、90-710rpm、100-700rpm、110-690rpm、120-680rpm、130-670rpm、140-660rpm、150-650rpm、160-640rpm、170-630rpm、180-620rpm、190-610rpm、200-600rpm、210-590rpm、220-580rpm、230-570rpm、240-560rpm、250-550rpm、260-540rpm、270-530rpm、280-520rpm、290-510rpm、300-500rpm、310-490rpm、320-480rpm、330-470rpm、340-460rpm、350-450rpm、360-440rpm、370-430rpm、380-420rpm、390-410rpm、400rpm等。在一个实施例中，第一键槽铣刀的进给量可以是5-195毫米/分钟、10-190毫米/分钟、15-185毫米/分钟、20-180毫米/分钟、25-175毫米/分钟、30-170毫米/分钟、35-165毫米/分钟、40-160毫米/分钟、45-155毫米/分钟、50-150毫米/分钟、55-145毫米/分钟、60-140毫米/分钟、65-135毫米/分钟、70-130毫米/分钟、75-125毫米/分钟、80-120毫米/分钟、85-115毫米/分钟、90-110毫米/分钟、95-105毫米/分钟、100毫米/分钟等。在操作中，铣刀伸出长度230mm，校对准确刀具偏摆，注意调整转速、进给量。扩孔过程中注意排屑子，特别是在工艺台开口处，需要单节停止，把屑子清理干净，防止屑子没有及时排出造成挤刀或断刀。最后50mm长度，要多次停止加工排除屑子。
在步骤225，在具有第一铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第二导向台阶孔，该第二导向台阶孔具有第二导向台阶孔直径和第二导向台阶孔深度，第二导向台阶孔直径大于第一铣刀直径，第二导向台阶孔深度小于目标深度。在一个实施例中，第二导向台阶孔深度与目标深度之比小于0.05，例如为0.04、0.03、0.02、0.01等。在一个实施例中，第二导向台阶孔深度与目标深度之比可以大于0.05，例如为0.06、0.07、0.08、0.09、0.10等。在一个实施例中，第二导向台阶孔直径为13.5mm，并且第二导向台阶孔深度为10mm。
在步骤230，使用具有第二铣刀直径的第二键槽铣刀沿着第二导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有第二铣刀直径和目标深度，第二铣刀直径等于第二导向台阶孔直径。在一个实施例中，第二铣刀直径与目标直径之比为0.95-0.98。在其他实施例中，第二铣刀直径与目标直径之比可以为0.955-0.975、0.96-0.97、0.965等。在一个实施例中，第二铣刀直径为13.5mm。在一个实施例中，第二键槽铣刀的转速可以是10-790rpm、20-780rpm、30-770rpm、40-760rpm、50-750rpm、60-740rpm、70-730rpm、80-720rpm、90-710rpm、100-700rpm、110-690rpm、120-680rpm、130-670rpm、140-660rpm、150-650rpm、160-640rpm、170-630rpm、180-620rpm、190-610rpm、200-600rpm、210-590rpm、220-580rpm、230-570rpm、240-560rpm、250-550rpm、260-540rpm、270-530rpm、280-520rpm、290-510rpm、300-500rpm、310-490rpm、320-480rpm、330-470rpm、340-460rpm、350-450rpm、360-440rpm、370-430rpm、380-420rpm、390-410rpm、400rpm等。在一个实施例中，第二键槽铣刀的进给量可以是5-195毫米/分钟、10-190毫米/分钟、15-185毫米/分钟、20-180毫米/分钟、25-175毫米/分钟、30-170毫米/分钟、35-165毫米/分钟、40-160毫米/分钟、45-155毫米/分钟、50-150毫米/分钟、55-145毫米/分钟、60-140毫米/分钟、65-135毫米/分钟、70-130毫米/分钟、75-125毫米/分钟、80-120毫米/分钟、85-115毫米/分钟、90-110毫米/分钟、95-105毫米/分钟、100毫米/分钟等。在操作中，铣刀伸出长度230mm，校对准确刀具偏摆，注意调整转速、进给量。扩孔过程中注意排屑子，特别是在工艺台开口处，需要单节停止，把屑子清理干净，防止屑子没有及时排出造成挤刀或断刀。最后50mm长度，要多次停止加工排除屑子。
在步骤235，在具有第二铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第三导向台阶孔，该第三导向台阶孔具有第三导向台阶孔直径和第三导向台阶孔深度，第三导向台阶孔直径大于第二铣刀直径，第三导向台阶孔深度小于目标深度。在一个实施例中，第三导向台阶孔深度与目标深度之比小于0.05，例如为0.04、0.03、0.02、0.01等。在一个实施例中，第三导向台阶孔深度与目标深度之比可以大于0.05，例如为0.06、0.07、0.08、0.09、0.10等。在一个实施例中，第三导向台阶孔直径为13.8mm，并且第三导向台阶孔深度为10mm。
在步骤240，使用具有第三铣刀直径的第三键槽铣刀沿着第三导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有第三铣刀直径和目标深度，第三铣刀直径等于第三导向台阶孔直径。在一个实施例中，第三铣刀直径与目标直径之比为0.98-0.99。在其他实施例中，第三铣刀直径与目标直径之比可以为0.982-0.988、0.984-0.986、0.985等。在一个实施例中，第三铣刀直径为13.8mm。在一个实施例中，第三键槽铣刀的转速可以是10-790rpm、20-780rpm、30-770rpm、40-760rpm、50-750rpm、60-740rpm、70-730rpm、80-720rpm、90-710rpm、100-700rpm、110-690rpm、120-680rpm、130-670rpm、140-660rpm、150-650rpm、160-640rpm、170-630rpm、180-620rpm、190-610rpm、200-600rpm、210-590rpm、220-580rpm、230-570rpm、240-560rpm、250-550rpm、260-540rpm、270-530rpm、280-520rpm、290-510rpm、300-500rpm、310-490rpm、320-480rpm、330-470rpm、340-460rpm、350-450rpm、360-440rpm、370-430rpm、380-420rpm、390-410rpm、400rpm等。在一个实施例中，第三键槽铣刀的进给量可以是5-195毫米/分钟、10-190毫米/分钟、15-185毫米/分钟、20-180毫米/分钟、25-175毫米/分钟、30-170毫米/分钟、35-165毫米/分钟、40-160毫米/分钟、45-155毫米/分钟、50-150毫米/分钟、55-145毫米/分钟、60-140毫米/分钟、65-135毫米/分钟、70-130毫米/分钟、75-125毫米/分钟、80-120毫米/分钟、85-115毫米/分钟、90-110毫米/分钟、95-105毫米/分钟、100毫米/分钟等。在操作中，铣刀伸出长度230mm，校对准确刀具偏摆，注意调整转速、进给量。扩孔过程中注意排屑子，特别是在工艺台开口处，需要单节停止，把屑子清理干净，防止屑子没有及时排出造成挤刀或断刀。最后50mm长度，要多次停止加工排除屑子。
在步骤245，在具有第三铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第四导向台阶孔，该第四导向台阶孔具有第四导向台阶孔直径和第四导向台阶孔深度，第四导向台阶孔直径大于第三铣刀直径，第四导向台阶孔深度小于目标深度。在一个实施例中，第四导向台阶孔深度与目标深度之比小于0.05，例如为0.04、0.03、0.02、0.01等。在一个实施例中，第四导向台阶孔深度与目标深度之比可以大于0.05，例如为0.06、0.07、0.08、0.09、0.10等。在一个实施例中，第四导向台阶孔直径为13.92mm，并且第四导向台阶孔深度为10mm。
在步骤250，使用具有第四铣刀直径的第四键槽铣刀沿着第四导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有第四铣刀直径和目标深度，第四铣刀直径等于第四导向台阶孔直径。在一个实施例中，第四铣刀直径与目标直径之比为0.99-0.996。在其他实施例中，第四铣刀直径与目标直径之比可以为0.991-0.995、0.992-0.994、0.993等。在一个实施例中，第四铣刀直径为13.92mm。在一个实施例中，第四键槽铣刀的转速可以是10-790rpm、20-780rpm、30-770rpm、40-760rpm、50-750rpm、60-740rpm、70-730rpm、80-720rpm、90-710rpm、100-700rpm、110-690rpm、120-680rpm、130-670rpm、140-660rpm、150-650rpm、160-640rpm、170-630rpm、180-620rpm、190-610rpm、200-600rpm、210-590rpm、220-580rpm、230-570rpm、240-560rpm、250-550rpm、260-540rpm、270-530rpm、280-520rpm、290-510rpm、300-500rpm、310-490rpm、320-480rpm、330-470rpm、340-460rpm、350-450rpm、360-440rpm、370-430rpm、380-420rpm、390-410rpm、400rpm等。在一个实施例中，第四键槽铣刀的进给量可以是5-195毫米/分钟、10-190毫米/分钟、15-185毫米/分钟、20-180毫米/分钟、25-175毫米/分钟、30-170毫米/分钟、35-165毫米/分钟、40-160毫米/分钟、45-155毫米/分钟、50-150毫米/分钟、55-145毫米/分钟、60-140毫米/分钟、65-135毫米/分钟、70-130毫米/分钟、75-125毫米/分钟、80-120毫米/分钟、85-115毫米/分钟、90-110毫米/分钟、95-105毫米/分钟、100毫米/分钟等。在操作中，铣刀伸出长度230mm，校对准确刀具偏摆，注意调整转速、进给量。扩孔过程中注意排屑子，特别是在工艺台开口处，需要单节停止，把屑子清理干净，防止屑子没有及时排出造成挤刀或断刀。最后50mm长度，要多次停止加工排除屑子。
在步骤255，在具有第四铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第五导向台阶孔，该第五导向台阶孔具有第五导向台阶孔直径和第五导向台阶孔深度，第五导向台阶孔直径大于第四铣刀直径，第五导向台阶孔深度小于目标深度。在一个实施例中，第五导向台阶孔深度与目标深度之比小于0.05，例如为0.04、0.03、0.02、0.01等。在一个实施例中，第五导向台阶孔深度与目标深度之比可以大于0.05，例如为0.06、0.07、0.08、0.09、0.10等。在一个实施例中，第五导向台阶孔直径为13.96mm，并且第五导向台阶孔深度为10mm。
在步骤260，使用具有铰刀直径的铰刀沿着第五导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有铰刀直径和目标深度，铰刀直径等于第五导向台阶孔直径。在一个实施例中，铰刀直径与目标直径之比为0.996-0.998。在其他实施例中，铰刀直径与目标直径之比可以为0.9962-0.9978、0.9964-0.9976、0.9966-0.9974、0.9968-0.9972、0.997等。在一个实施例中，铰刀直径为13.96mm。在一个实施例中，铰刀的转速可以是10-790rpm、20-780rpm、30-770rpm、40-760rpm、50-750rpm、60-740rpm、70-730rpm、80-720rpm、90-710rpm、100-700rpm、110-690rpm、120-680rpm、130-670rpm、140-660rpm、150-650rpm、160-640rpm、170-630rpm、180-620rpm、190-610rpm、200-600rpm、210-590rpm、220-580rpm、230-570rpm、240-560rpm、250-550rpm、260-540rpm、270-530rpm、280-520rpm、290-510rpm、300-500rpm、310-490rpm、320-480rpm、330-470rpm、340-460rpm、350-450rpm、360-440rpm、370-430rpm、380-420rpm、390-410rpm、400rpm等。在一个实施例中，铰刀的进给量可以是5-195毫米/分钟、10-190毫米/分钟、15-185毫米/分钟、20-180毫米/分钟、25-175毫米/分钟、30-170毫米/分钟、35-165毫米/分钟、40-160毫米/分钟、45-155毫米/分钟、50-150毫米/分钟、55-145毫米/分钟、60-140毫米/分钟、65-135毫米/分钟、70-130毫米/分钟、75-125毫米/分钟、80-120毫米/分钟、85-115毫米/分钟、90-110毫米/分钟、95-105毫米/分钟、100毫米/分钟等。在操作中，刀长230mm，偏摆控制在0.01mm以内，注意调整转速、进给量，注意排屑。
在步骤265，使用具有第一镗刀直径的第一镗刀以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行镗孔，使得经镗孔后的内孔具有第一镗刀直径和目标深度，第一镗刀直径大于铰刀直径。在一个实施例中，第一镗刀直径与目标直径之比为0.998-0.9998。在一个实施例中，第一镗刀直径为13.99mm。在一个实施例中，第一镗刀的转速可以是10-790rpm、20-780rpm、30-770rpm、40-760rpm、50-750rpm、60-740rpm、70-730rpm、80-720rpm、90-710rpm、100-700rpm、110-690rpm、120-680rpm、130-670rpm、140-660rpm、150-650rpm、160-640rpm、170-630rpm、180-620rpm、190-610rpm、200-600rpm、210-590rpm、220-580rpm、230-570rpm、240-560rpm、250-550rpm、260-540rpm、270-530rpm、280-520rpm、290-510rpm、300-500rpm、310-490rpm、320-480rpm、330-470rpm、340-460rpm、350-450rpm、360-440rpm、370-430rpm、380-420rpm、390-410rpm、400rpm等。在一个实施例中，第一镗刀的进给量可以是5-195毫米/分钟、10-190毫米/分钟、15-185毫米/分钟、20-180毫米/分钟、25-175毫米/分钟、30-170毫米/分钟、35-165毫米/分钟、40-160毫米/分钟、45-155毫米/分钟、50-150毫米/分钟、55-145毫米/分钟、60-140毫米/分钟、65-135毫米/分钟、70-130毫米/分钟、75-125毫米/分钟、80-120毫米/分钟、85-115毫米/分钟、90-110毫米/分钟、95-105毫米/分钟、100毫米/分钟等。在操作中，注意调整合适的转速、进给量，注意排屑。
在步骤270，使用具有第二镗刀直径的第二镗刀以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行镗孔，使得经镗孔后的内孔具有第二镗刀直径和目标深度，第二镗刀直径大于第一镗刀直径，并且第二镗刀直径等于目标直径或者落入目标直径的范围内。在一个实施例中，第二镗刀直径为14.02mm。在一个实施例中，第二镗刀的转速可以是10-790rpm、20-780rpm、30-770rpm、40-760rpm、50-750rpm、60-740rpm、70-730rpm、80-720rpm、90-710rpm、100-700rpm、110-690rpm、120-680rpm、130-670rpm、140-660rpm、150-650rpm、160-640rpm、170-630rpm、180-620rpm、190-610rpm、200-600rpm、210-590rpm、220-580rpm、230-570rpm、240-560rpm、250-550rpm、260-540rpm、270-530rpm、280-520rpm、290-510rpm、300-500rpm、310-490rpm、320-480rpm、330-470rpm、340-460rpm、350-450rpm、360-440rpm、370-430rpm、380-420rpm、390-410rpm、400rpm等。在一个实施例中，第二镗刀的进给量可以是5-195毫米/分钟、10-190毫米/分钟、15-185毫米/分钟、20-180毫米/分钟、25-175毫米/分钟、30-170毫米/分钟、35-165毫米/分钟、40-160毫米/分钟、45-155毫米/分钟、50-150毫米/分钟、55-145毫米/分钟、60-140毫米/分钟、65-135毫米/分钟、70-130毫米/分钟、75-125毫米/分钟、80-120毫米/分钟、85-115毫米/分钟、90-110毫米/分钟、95-105毫米/分钟、100毫米/分钟等。在操作中，注意调整合适的转速、进给量，注意排屑。
图4是图3的区域AI的局部视图，示意性地示出了在每次使用键槽铣刀或者铰刀进行扩孔之前预先加工的导向台阶孔150(其例如是在步骤215中预先加工的第一导向台阶孔、在步骤225中预先加工的第二导向台阶孔、在步骤235中预先加工的第三导向台阶孔、在步骤245中预先加工的第四导向台阶孔、在步骤255中预先加工的第五导向台阶孔)，这些导向台阶孔与将要扩孔的内孔140(其例如是在步骤220中使用第一键槽铣刀扩孔的内孔、在步骤230中使用第二键槽铣刀扩孔的内孔、在步骤240中使用第三键槽铣刀扩孔的内孔、在步骤250中使用第四键槽铣刀扩孔的内孔、在步骤260中使用铰刀扩孔的内孔)是同轴的。
根据本发明的方法可以适用于各种不易加工的材料，包括但不限于钛合金、不锈钢、30CrMnSiA、高温合金、铍铜等。
本发明通过相对于目标直径选择预制孔直径(即，预制孔直径与目标直径之比)，将后续扩孔加工和镗孔加工所需的切削量控制在合理范围。
本发明通过相对于目标直径选择每次扩孔加工或镗孔加工所使用的刀具直径(即，键槽铣刀直径与目标直径之比、镗刀直径与目标直径之比)，将每次扩孔加工或镗孔加工的切削量控制在合理范围并且相对于前一加工步骤逐渐减小后一加工步骤的切削量，确保了最终得到的目标内孔的加工精度。
本发明提出在每次使用键槽铣刀或者铰刀进行扩孔之前，先利用与目标直径相比直径较小的铣刀(例如Φ8mm铣刀)加工具有与将要扩孔的直径相同的直径且具有一定深度(例如10mm)的导向台阶孔，解决了刀具直接扎在工件表面上，刀具定心不好，极易损坏刀具和孔口容易超差的难题。
鉴于上述教导，可能对本发明做出许多改变和变更。因此，可以理解的是在所附权利要求的范围内，本发明可以以不同于本文明确描述的方式实施。
Claims (10)
1.一种用于加工具有目标直径和目标深度的内孔的方法，所述目标深度与所述目标直径之比大于10，所述方法包括如下步骤：
(a)加工预制孔，使得所述预制孔具有预制孔直径和所述目标深度，所述预制孔直径小于所述目标直径；
(b)在所述预制孔的基础上加工与其同轴的第一导向台阶孔，所述第一导向台阶孔具有第一导向台阶孔直径和第一导向台阶孔深度，所述第一导向台阶孔直径大于所述预制孔直径，所述第一导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(c)使用具有第一铣刀直径的第一键槽铣刀沿着所述第一导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第一铣刀直径和所述目标深度，所述第一铣刀直径等于所述第一导向台阶孔直径；
(d)在具有所述第一铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第二导向台阶孔，所述第二导向台阶孔具有第二导向台阶孔直径和第二导向台阶孔深度，所述第二导向台阶孔直径大于所述第一铣刀直径，所述第二导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(e)使用具有第二铣刀直径的第二键槽铣刀沿着所述第二导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第二铣刀直径和所述目标深度，所述第二铣刀直径等于所述第二导向台阶孔直径；
(f)在具有所述第二铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第三导向台阶孔，所述第三导向台阶孔具有第三导向台阶孔直径和第三导向台阶孔深度，所述第三导向台阶孔直径大于所述第二铣刀直径，所述第三导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(g)使用具有第三铣刀直径的第三键槽铣刀沿着所述第三导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第三铣刀直径和所述目标深度，所述第三铣刀直径等于所述第三导向台阶孔直径；
(h)在具有所述第三铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第四导向台阶孔，所述第四导向台阶孔具有第四导向台阶孔直径和第四导向台阶孔深度，所述第四导向台阶孔直径大于所述第三铣刀直径，所述第四导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(i)使用具有第四铣刀直径的第四键槽铣刀沿着所述第四导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述第四铣刀直径和所述目标深度，所述第四铣刀直径等于所述第四导向台阶孔直径；
(j)在具有所述第四铣刀直径的内孔的基础上加工与其同轴的第五导向台阶孔，所述第五导向台阶孔具有第五导向台阶孔直径和第五导向台阶孔深度，所述第五导向台阶孔直径大于所述第四铣刀直径，所述第五导向台阶孔深度小于所述目标深度；
(k)使用具有铰刀直径的铰刀沿着所述第五导向台阶孔以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行扩孔，使得经扩孔后的内孔具有所述铰刀直径和所述目标深度，所述铰刀直径等于第五导向台阶孔直径；
(l)使用具有第一镗刀直径的第一镗刀以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行镗孔，使得经镗孔后的内孔具有第一镗刀直径和目标深度，所述第一镗刀直径大于所述铰刀直径；
(m)使用具有第二镗刀直径的第二镗刀以1-800rpm的转速、1-200毫米/分钟的进给量进行镗孔，使得经镗孔后的内孔具有第二镗刀直径和目标深度，所述第二镗刀直径大于所述第一镗刀直径，并且所述第二镗刀直径等于所述目标直径或者落入所述目标直径的范围内。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述预制孔直径与所述目标直径之比为0.88-0.92。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一铣刀直径与所述目标直径之比为0.92-0.95。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第二铣刀直径与所述目标直径之比为0.95-0.98。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述第三铣刀直径与所述目标直径之比为0.98-0.99。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第四铣刀直径与所述目标直径之比为0.99-0.996。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述铰刀直径与所述目标直径之比为0.996-0.998。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一镗刀直径与所述目标直径之比为0.998-0.9998。
9.如权利要求1所述的方法，其中：
所述第一导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或
所述第二导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或
所述第三导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或
所述第四导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05，和/或
所述第五导向台阶孔深度与所述目标深度之比小于0.05。
10.如权利要求1所述的方法，其中，所述目标直径为
mm，所述目标深度为230mm，所述预制孔直径为12.5mm，所述第一导向台阶孔直径为13mm，所述第一导向台阶孔深度为10mm，所述第一铣刀直径为13mm，所述第二导向台阶孔直径为13.5mm，所述第二导向台阶孔深度为10mm，所述第二铣刀直径为13.5mm，所述第三导向台阶孔直径为13.8mm，所述第三导向台阶孔深度为10mm，所述第三铣刀直径为13.8mm，所述第四导向台阶孔直径为13.92mm，所述第四导向台阶孔深度为10mm，所述第四铣刀直径为13.92mm，所述第五导向台阶孔直径为13.96mm，所述第五导向台阶孔深度为10mm，所述铰刀直径为13.96mm，所述第一镗刀直径为13.99mm，并且所述第二镗刀直径为14.02mm。
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Denomination of invention: Method for machining deep holes in rudder surface components Effective date of registration: 20230609 Granted publication date: 20210806 Pledgee: Sichuan Xichong rural commercial bank Limited by Share Ltd. Pledgor: Sichuan Yuanwei Machinery Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980043425 |