CN112317822B - 一种小直径高精度孔的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及金属切削加工技术领域，公开了一种小直径高精度孔加工方法，加工策略如下：采用小直径立铣刀刀具，选择合适的螺旋角度，以螺旋铣的方式对孔壁进行小余量均匀铣削；轴向优先，在距离零件孔口表面较短距离处下刀，铣削有效深度超过零件下表面，制出初孔，再径向每层小切宽逐层进行粗加工剥离，最后一层径向单边按照试切孔得出过切量进行精加工铣削，消除铣刀及机床存在的让刀量，保证精孔尺寸及表面质量。针对不同的孔径，采用本申请的加工方法可使用同一把刀具将所有小直径精度孔加工到位，因此能够提高刀具通用性，节约刀具成本，同时还能提高孔壁表面质量，降低质量风险。

Description

一种小直径高精度孔的加工方法
技术领域
本申请涉及金属切削加工技术领域，具体涉及一种小直径高精度孔的加工方法。
背景技术
在金属切削加工领域，尤其是航空结构件切削加工领域，多种规格的小直径高精度孔是一种非常典型的零件结构。该类零件小直径高精度孔数量多达几十个以至于几百个，同一个零件存在多种非常规孔径，且孔位精度、孔壁表面质量要求高。
上述小直径高精度孔在加工时，主要存在以下问题：1、钻头种类要求极多，增加刀具成本及刀具管理成本；2、高精度的钻头磨损严重，影响零件质量；3、钻头磨损不易被发现，一旦零件精度孔存在问题，极难返工合格；4、加工法向孔时，由于钻尖轴线与零件表面存在角度，在钻尖逐步深入零件的过程，极易发生滑动，最终造成孔位超差；5、刀具订制周期及生产过程频繁换刀大大影响零件交付周期。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题和不足，本申请旨在于提供一种小直径高精度孔的加工方法，针对不同的孔径，可使用同一把刀具将所有小直径精度孔加工到位，提高刀具通用性，节约刀具成本，同时还能提高孔壁表面质量，降低质量风险。
为了实现上述发明目的，本申请的技术方案如下：
一种小直径高精度孔的加工方法，具体包括以下步骤：
S1.采用小直径立铣刀刀具，选择合适的螺旋角度，以螺旋铣的方式对孔壁进行小余量均匀铣削，对不同的孔径计算径向加工的刀轨数量，最终加工的刀轨数量取为不大于X的整数；
S2.采用轴向优先的加工方式，在距离零件孔口表面较短距离处下刀，铣削有效深度超过零件下表面，制出初孔；
S3.径向每层小切宽逐层进行粗加工剥离，最后一层径向单边按照试切孔得出的过切量进行精加工铣削。
优选地，所述步骤S1中，刀轨数量的具体计算方式如下：
X＝[(Φ1+A-Φ2)/2+B-C]/D+K+1；
其中：Φ1为精孔尺寸；A为精孔容差中值；Φ2为初孔尺寸，无初孔时取所选用刀具直径；B为单边过切量，由试切得出；C为精加工切宽；D为粗加工切宽；K为初孔系数，有初孔时为0，无初孔时为1。
优选地，所述步骤S3中，过切量的具体得出方法为：
针对不同的小直径高精度孔在工艺余量上分别进行试切，通过试切孔孔径精度及孔壁表面质量的验证，从而得出铣孔过程中在径向最后一层精铣的过切量。
本申请的有益效果：
(1)针对不同的孔径，采用本申请的加工方法可使用同一把刀具将所有小直径精度孔加工到位，因此能够提高刀具通用性，节约刀具成本。
(2)本申请在加工时，采用小直径刀具均匀小余量切削，可有效控制刀具在加工过程中的切削量与切削热，减少切削震动，从而提高孔壁表面质量，降低质量风险。
(3)本申请在加工时，每一层铣孔的同时是对孔位的不断纠偏，因此，特别适用于有初孔并且需要再次加工成精孔的情况，避免了钻孔钻尖滑动产生的孔位偏差。
附图说明
图1为采用本申请所述加工方法的刀具轨迹分析图；
图2是应用本申请所述方法加工的一项小直径精度孔加工测试零件。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请作进一步地详细说明，但本申请的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例公开了一种小直径高精度孔的加工方法，适用于各类小直径高精度孔结构的高效低成本加工。对于不同的孔径，可以采用同一把小直径铣刀刀具，通过设置不同的加工余量和加工参数进行加工。
本申请的具体操作步骤如下：
S1.采用小直径立铣刀刀具，选择合适的螺旋角度，以螺旋铣的方式对孔壁进行小余量均匀铣削，对不同的孔径计算径向加工的刀轨数量X，最终加工的刀轨数量取为不大于X的整数；
S2.采用轴向优先的加工方式，在距离零件孔口表面较短距离处下刀，铣削有效深度超过零件下表面，制出初孔；
S3.径向每层小切宽逐层进行粗加工剥离，最后一层径向单边按照试切孔得出的过切量进行精加工铣削，以消除铣刀制造误差及机床受刚性影响而存在的让刀量。
进一步地，为了更好的实现本发明，刀轨数量X的具体计算方式如下：
X＝[(Φ1+A-Φ2)/2+B-C]/D+K+1；
其中：Φ1为精孔尺寸；A为精孔容差中值；Φ2为初孔尺寸，无初孔时取所选用刀具直径；B为单边过切量，由试切得出；C为精加工切宽；D为粗加工切宽；K为初孔系数，有初孔时为0，无初孔时为1。
进一步地，为了更好的实现本发明，过切量的具体得出方法如下：
针对不同的小直径高精度孔在工艺余量上分别进行试切，通过试切孔孔径精度及孔壁表面质量的验证，从而得出铣孔过程中在径向最后一层精铣的过切量，以消除铣刀制造误差及机床受刚性影响而存在的让刀量。
实施例2
本实施例以一项具体零件为例，说明本申请的具体实施方式。
参照说明书附图2所示，一项小直径精度孔加工测试零件，孔径要求为Φ4.9(+0.10/-0.10)，初孔孔径Φ2.6，孔壁厚度4mm。采用直径为Φ2.5、底角为R0的小直径铣刀。
参照说明书附图2所示，计算径向余量单边0.75。按粗加工余量单边为0.65mm，精加工单边余量0.1mm分配。粗加工刀轨数量3层，径向切宽0.3mm，精加工刀轨数量一层，径向切宽0.1mm。主轴转速：4000r/min，进给F＝800mm/min。下刀位置高出零件上表面0.5mm，退刀位置，低于零件下表面0.5mm，即有效切削深度为5mm。
如上参数进行试切孔加工，得出要保证孔径公差，径向单边需要0.02mm的过切量。按照上述切削策略进行正式零件上小直径高精度孔加工。孔径公差、孔位公差及表面质量均得到保证。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式上的限制，凡是依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种小直径高精度孔的加工方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1.采用小直径立铣刀刀具，选择合适的螺旋角度，以螺旋铣的方式对孔壁进行小余量均匀铣削，对不同的孔径计算径向加工的刀轨数量X，最终加工的刀轨数量取为不大于X的整数；
S2.采用轴向优先的加工方式，在距离零件孔口表面较短距离处下刀，铣削有效深度超过零件下表面，制出初孔；
S3.径向每层小切宽逐层进行粗加工剥离，最后一层径向单边按照试切孔得出的过切量进行精加工铣削。
2.根据权利要求1所述的一种小直径高精度孔的加工方法，其特征在于：所述步骤S1中，刀轨数量X的具体计算方式如下：
X＝[(Φ1+A-Φ2)/2+B-C]/D+K+1；
其中：Φ1为精孔尺寸；A为精孔容差中值；Φ2为初孔尺寸，无初孔时取所选用刀具直径；B为单边过切量；C为精加工切宽；D为粗加工切宽；K为初孔系数，有初孔时为0，无初孔时为1。
3.根据权利要求1所述的一种小直径高精度孔的加工方法，其特征在于：所述步骤S3中，过切量的具体得出方法为：
针对不同的小直径高精度孔在工艺余量上分别进行试切，通过试切孔孔径精度及孔壁表面质量的验证，从而得出铣孔过程中在径向最后一层精铣的过切量。
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