CN112453458A - 一种从小孔端加工阶梯孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从小孔端加工阶梯孔的方法，其步骤包括：将零件找正装夹，加工设备主轴上装夹钻头，在零件上加工长度为H1、直径为φD1的最小径通孔φD1；在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD3、孔深为H3的第一阶梯孔；在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD2、孔深为H2的第二阶梯孔。本发明提供的是一种从小孔端加工阶梯孔的方法，不仅可以保证加工后的阶梯孔中各孔具有较高的同轴度、较高的尺寸精度和较高的加工深度，还能够有效避免反向锪刀退出小孔时造成积屑撞击刀夹而致使刀夹断裂现象的发生。

Description

一种从小孔端加工阶梯孔的方法

技术领域

本发明涉及阶梯孔加工技术领域，特别涉及一种从小孔端加工阶梯孔的方法。

背景技术

参见图1，一些精密零件的把合孔为阶梯孔，各阶梯孔的孔径大小为φD3＞φD2＞φD1，各阶梯孔的孔深为H1＞H2＞H3。在加工阶梯孔时，对各阶梯孔间的同轴度、各阶梯孔的表面质量及其尺寸公差精度的要求都比较高。并且，对于有些零件的阶梯孔所处的部位，往往不允许从大孔径端进行加工，只能从小孔径端反向加工阶梯孔。

常规的反向加工阶梯孔方法是采用反向锪刀，从小孔径端反向加工另一端的大孔。但因反向锪刀只能实现深度小于3mm的沉孔的加工，如果阶梯孔的深度尺寸大于5mm时，往往会由于排屑不好，容易造成刀夹或刀片断裂，不能很好的完成加工。并且，在反向加工阶梯孔时，为了方便反向锪刀进/退，刀体与小孔之间存在一个比较大的间隙，即便如此，反向锪刀加工至阶梯孔底部后，会在小孔径与大孔径交接处，形成一个积屑高点，刀具退出小孔时，会出现撞击刀夹而致其断裂现象。同时，刀体在切削力作用下，沿着小孔径内壁圆周方向出现摆动，因摆动的幅度不可控，导致加工出的阶梯孔孔径尺寸不规则变化，致使阶梯孔的圆度不好，不能满足要求，同时也很难保证加工后各阶梯孔之间以及与小孔之间的同轴度。

因此，当前亟需一种利用反向锪刀从阶梯孔的小孔端进行加工、且能加工出同轴度高、尺寸精度高且加工尺寸较深的阶梯孔的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同轴度高、尺寸精度高且加工尺寸较深的从小孔端加工阶梯孔的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种从小孔端加工阶梯孔的方法，包括如下步骤：

将零件找正装夹，加工设备主轴上装夹钻头，在零件上加工长度为H1mm、直径为φD1mm的最小径通孔φD1；

在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔，其步骤如下：

(1)以最小径通孔φD1为基准，在设备主轴上装夹反向锪刀，反向锪刀片展开后的回转直径为φ(D1+5)mm，沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔；

(2)设备主轴带动反向锪刀向远离设备主轴方向运行，在反向锪刀的刀夹运行到H1范围外将切屑排出；

(3)设备主轴带动反向锪刀向靠近设备主轴方向、沿着最小径通孔φD1的轴线继续加工孔径为φ(D1+5)mm的孔，且每加工5mm的孔深进行一次排屑，至孔径为φ(D1+5)mm的孔的孔深为(H3-0.1)mm为止；

(4)设备主轴带动反向锪刀从最小径通孔φD1中退回，在反向锪刀的刀夹上更换展开后回转直径为φ(D3-0.5)mm的刀片；

(5)按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H3-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H3-0.1)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φ(D3-0.5)mm、孔深为(H3-0.5)mm的孔；

(6)在退回设备主轴上的反向锪刀的刀夹上，更换展开后回转直径为φD3mm的刀片，按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H3-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D3-0.5)mm、孔深为(H3-0.5)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔；

按照孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔的加工方法，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔。

进一步地，所述最小径通孔φD1的加工，包括：

在设备主轴装夹直径为φ(D1-0.2)mm的钻头，在阶梯孔中心处钻通孔；

在设备主轴更换直径为φD1mm的镗刀或铰刀，精加工最小径通孔φD1。

进一步地，所述孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔的加工，包括：

在加工完成的最小径通孔φD1的基准上，零件装夹不动，将反向锪刀的刀柄与设备主轴连接，在反向锪刀的刀夹上装夹展开后的回转直径为φ(D1+5)mm的刀片；反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁间预留能够保证反向锪刀进/退的间隙；

设备主轴正向旋转向远离设备主轴的方向运行，反向锪刀刀夹闭合在刀体内，设备主轴带动反向锪刀伸入最小径通孔φD1中，当反向锪刀的刀夹部位超过H1mm范围后，设备主轴带动反向锪刀停止；

设备主轴带动反向锪刀反向旋转，反向锪刀的刀片展开，设备主轴反向旋转并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔。

进一步地，所述反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁之间在直径方向上的间隙为0.2mm-0.3mm。

进一步地，所述最小径通孔φD1的直径为φ40mm时，所述反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁之间在直径方向上的间隙为0.25mm。

进一步地，所述在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔，其方法包括：

(1)在完成孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔后，在设备主轴上装夹刀片展开后的回转直径为φ(D1+5)mm的反向锪刀，沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部第二个阶梯孔范围内加工一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔；

(2)设备主轴带动反向锪刀向远离设备主轴方向运行，在反向锪刀的刀夹运行到H1mm范围外将切屑排出；

(3)设备主轴带动反向锪刀向靠近设备主轴方向、沿着最小径通孔φD1的轴线继续加工孔径为φ(D1+5)mm的孔，且每加工5mm的孔深进行一次排屑，直至孔径为φ(D1+5)mm的孔的孔深为(H2-0.1)mm；

(4)设备主轴带动反向锪刀从最小径通孔φD1中退回，在反向锪刀的刀夹上更换展开后回转直径为φ(D2-0.5)mm的刀片；

(5)按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H2-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H2-0.1)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φ(D2-0.5)mm、孔深为(H2-0.5)mm的孔；

(6)设备主轴带动反向锪刀从最小径通孔φD1中退回，在反向锪刀的刀夹上更换展开后回转直径为φD2mm的刀片，按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H2-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D2-0.5)mm、孔深为(H2-0.5)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φD2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔。

进一步地，所述孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔的加工，包括：

在加工完成的孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔的基准上，零件装夹不动，将反向锪刀的刀柄与设备主轴连接，在反向锪刀的刀夹上装夹展开后的回转直径为φ(D1+5)mm的刀片；反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁间预留能够保证反向锪刀进/退的间隙；

设备主轴正向旋转向远离设备主轴的方向运行，反向锪刀刀夹闭合在刀体内，设备主轴带动反向锪刀伸入最小径通孔φD1中，当反向锪刀的刀夹部位超过H1mm范围后，设备主轴带动反向锪刀停止；

设备主轴带动反向锪刀反向旋转，反向锪刀的刀片展开，设备主轴在反向旋转并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔。

进一步地，所述φD3＞φD2＞φD1，所述H1＞H2＞H3。

本发明提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法，以先加工出的小孔轴线为基准，利用反向锪刀从阶梯孔的小孔端反向加工其他阶梯孔，加工过程中，采用分步/往复式加工的方法，可以减少每次加工阶梯孔时的金属去除量，从而可以减小每次加工时的切削力，可以尽量减小每次加工时刀具产生的摆动，从而可以保证加工后阶梯孔中各孔的同轴度，同时也保证了加工阶梯孔的尺寸精度和加工深度。而且，本发明提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法，采用分步/往复式加工的方法，在用反向锪刀加工阶梯孔时，每加工一定深度进行一次排屑，避免了在大孔与小孔相交处形成大的切屑堆积高点而影响反向锪刀的退出，从而避免了反向锪刀退出小孔时造成积屑撞击刀夹而致使刀夹断裂现象的发生。

附图说明

图1为本发明提供的一种精密零件的把合孔为阶梯孔的尺寸结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法中反向锪刀的刀夹闭合时的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法中反向锪刀的刀夹展开时的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法中反向锪刀伸入最小径通孔φD1中的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法中反向锪刀反向加工Φ(D1+5)孔的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法中反向锪刀运行至H1mm范围之外的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法中加工第一个阶梯孔时底部台阶结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法中加工第二个阶梯孔时底部台阶结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法，包括如下步骤：

1)零件装夹及刀具：将零件找正后固定在操作台上，使零件上待加工的阶梯孔的小孔径端向着加工设备主轴方向，并且使阶梯孔的小孔径的中心线对准设备主轴的轴心线。在加工阶梯孔的小孔时，设备主轴上分别装夹钻头和镗刀(或铰刀)，而在加工阶梯孔另一侧的孔径较大的阶梯孔时在设备主轴上装夹反向锪刀。参见图2和图3，所述反向锪刀1包括刀柄11，刀体12，刀夹13和刀片14。其中，刀柄11一端与刀体12连接，刀柄11另一端与设备主轴连接。刀体12直径φD为定位基准，刀夹13安装在刀体12头部，刀片14用螺钉固定安装在刀夹13上，刀体12内部设置有控制刀夹13开启与闭合的机构，当反向锪刀1跟随设备主轴正向转动时，刀夹13闭合在刀体12内，如图2所示。当反向锪刀1跟随设备主轴反向转动时，刀夹13在快速反向旋转时会自动开启，带动刀片14展开，如图3所示。刀夹13开启时刀片14展开的最大回转直径为待加工孔径。

2)阶梯孔中最小径通孔φD1的加工：

(1)在设备主轴上装夹直径为φ(D1-0.2)mm的钻头，在阶梯孔中心处，钻通孔φ(D1-0.2)mm。

(2)在φ(D1-0.2)mm孔尺寸基础上，通过镗孔或是铰孔，精加工最小径通孔φD1至其直径为φD1mm。最小径通孔φD1为后续加工时，作为反向锪刀1的定位基准，所以最小径通孔φD1的尺寸精度和表面质量越好，反向加工阶梯孔时，阶梯孔的尺寸精度和形位精度就越高。

3)在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔φD3,其方法步骤如下：

(1)在加工完最小径通孔φD1的基准上，零件装夹不动，设备主轴装夹反向锪刀1。

(2)反向锪刀1的刀夹13上装夹刀片14，刀片14展开回转直径为φ(D1+5)mm。

(3)反向锪刀1的刀柄11与设备主轴连接，刀体12的直径φD与已加工完成的最小径通孔φD1的内径之间有一个间隙差值，方便反向锪刀1从最小径通孔φD1中进/退。

如果最小径通孔φD1精度较高，可以选择与最小径通孔φD1间隙小些的刀体12，如果最小径通孔φD1精度较低，最好选择与最小径通孔φD1间隙稍大一些，以防反向锪刀1不能从最小径通孔φD1中正常进/退。且刀体12直径φD与最小径通孔φD1内径之间的间隙差值随最小径通孔φD1的直径大/小不同而正比例增/减。

如果刀体12直径φD与最小径通孔φD1内径之间的间隙差值过小，反向锪刀1工作时，由于刀尖切割金属温度升高，反向锪刀1的刀体12受热膨胀，刀体12与最小径通孔φD1之间会发生接触而产生摩擦现象。反之，如果该间隙差值过大，刀体12会在切削力作用下，沿着最小径通孔φD1内侧壁圆周方向出现摆动，因摆动的幅度不可控，导致加工出的阶梯孔的孔径尺寸在直径方向不规则变化，造成阶梯孔各孔圆度不好，不能满足使用要求，同时也不能保证加工后各阶梯孔之间以及与最小径孔之间的同轴度。

作为本发明的一种具体实施方式，将反向锪刀1的刀体12与最小径通孔φD1内壁间的径向间隙设定为0.2mm-0.3mm，即将刀体12直径φD与最小径通孔φD1内径之间的间隙差值设定为0.2mm-0.3mm。例如，以最小径通孔φD1内径为φ40mm为例，刀体12直径φD与最小径通孔φD1内径之间的间隙差值设定为0.25mm最为合适。

(4)设备主轴正向旋转并向远离设备主轴的方向运行，反向锪刀1的刀夹13闭合在刀体12内(如图2所示状态)，设备主轴带动反向锪刀1伸入最小径通孔φD1中。当刀夹13部位超过H1mm的范围，刀体12部位在最小径通孔φD1的范围内，设备主轴带动反向锪刀1停止，如图4所示。

(5)在步骤(4)操作基础上，设备主轴带动反向锪刀1反向旋转。由于刀体12内部的特殊控制机构，刀夹13在快速反向旋转时自动开启，带动刀片14展开，其状态如图3所示。

(6)刀夹13带动刀片14展开后，设备主轴在反向旋转基础上并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片14沿着最小径通孔φD1的轴线，在阶梯孔的第一个阶梯孔φD3范围内，加工一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔，如图5所示。

(7)设备主轴带动反向锪刀1停止旋转并向远离设备主轴方向运行，当刀夹13运行出H1mm范围后停止，将切屑排出。然后，设备主轴重新反向旋转并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片14沿着最小径通孔φD1的轴线，在步骤(6)加工基础上，将孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔再继续加工深5mm。

(8)反向锪刀1按步骤(7)操作方法，往复加工，直至加工出一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H3-0.1)mm的孔后，设备主轴带动反向锪刀1停止旋转，并向远离设备主轴方向运行至H1mm范围之外停止，如图6所示。

(9)在步骤(8)操作基础上，设备主轴带动反向锪刀1正向旋转，刀夹13闭合在刀体12，且设备主轴带动反向锪刀1向靠近设备主轴方向运行，直至反向锪刀1从最小径通孔φD1中退回。

(10)在反向锪刀1的刀夹13上更换刀片14，刀片14展开后的回转直径为φ(D3-0.5)mm。

(11)反向锪刀1的刀柄11与设备主轴连接，按(4)(5)(6)(7)(8)(9)步骤，加工出孔径为φ(D3-0.5)mm、孔深为(H3-0.5)mm的孔。此时阶梯孔底部如图7所示的台阶结构。

(12)在反向锪刀1的刀夹13上更换刀片14，刀片14展开后的回转直径为φD3mm。

(13)反向锪刀1的刀柄11与设备主轴连接，按(4)(5)(6)(7)(8)(9)步骤，完成阶梯孔的孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔φD3的加工，如图7所示。

本发明提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法，在加工孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔φD3时，采取按照孔径为φ(D1+5)mm→φ(D3-0.5)mm→φD3mm几个阶段分步加工、且通过往复式的加工方式完成第一个阶梯孔φD3的加工，可以减少最后一次精加工φD3孔时的金属去除量，尽大限度减少最后一次精加工时的切削力，可以尽量减小最后一次加工时刀具产生的摆动，从而可以保证加工后的第一个阶梯孔φD3与最小径通孔φD1的同轴度，同时也保证了第一阶梯孔φD3的尺寸精度和加工深度。

参见图7，虚线范围内的剖面线部分，是最后一次加工去除的金属。此部分去除的金属越少，加工后的孔的同轴度越高。

同时，参见图7，在分步加工第一个阶梯孔φD3的过程中，在孔底部形成多个台阶结构，孔底部形成的台阶结构在加工过程中形成三个积屑点，即如图7中所示的第1积屑点、第2积屑点和第3积屑点，并且分步加工的次数越多，在形成的台阶结构处形成的积屑点就越多。在加工第一个阶梯孔φD3的过程中，这些分步加工形成的多个积屑点能有效避免在最小径通孔φD1与第一个阶梯孔φD3的相交处形成大的切屑堆积高点而影响反向锪刀1的退出。各个积屑点的形成过程及作用原理大致如下：

在加工完成φ(D1+5)孔后，形成第1积屑点：由于φ(D1+5)孔与最小径通孔φD1的孔径相差较小，每次加工φ(D1+5)孔的深度为5mm，加工深度较小，并且及时排屑，这样加工完成φ(D1+5)孔时，在第1积屑点处堆积的切屑量很少，从而不影响刀体12的退出。

在加工完成φ(D3-0.5)孔后，形成第2积屑点：由于φ(D3-0.5)孔与最小径通孔φD1的孔径相差较大，此处加工产生的切屑较多。但由于已加工完成的φ(D1+5)孔可起到容屑作用，所以在第2积屑点处堆积切屑虽多但也不会影响刀体12的退出。

在加工完成φD3孔后，形成第3积屑点：由于之前已进行了多次加工，在最后一次加工φD3孔时去除的金属量已经很少，并且在加工φD3孔的过程中大部分切屑会堆积在每2积屑点处，当刀片14经过第2积屑点至第1积屑点过程中，会将全部的堆积切屑去除并排出孔外。当刀片14到达第3积屑点时，存留的堆积切屑已经很少了，从而也不会影响刀体12的退出。

本发明提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法，在加工阶梯孔的第一个阶梯孔φD3时，采用上述分步/往复式加工的方法，以及孔底部的多个台阶式结构，能够有效避免在第一个阶梯孔φD3与最小径通孔φD1相交处形成大的切屑堆积高点而影响反向锪刀的退出，从而避免了反向锪刀退出最小径通孔φD1时造成积屑撞击刀夹13而致使刀夹断裂现象的发生。

4)加工孔径为D2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔：

(1)在加工完第一阶梯孔φD3的基准上，零件装夹不动，主轴装夹反向锪刀1；

(2)反向锪刀1的刀夹13上装夹刀片14，刀片14展开回转直径为φ(D1+5)mm。

(3)反向锪刀1的刀柄11与设备主轴连接。

(4)加工设备主轴正向旋转并向远离设备主轴的方向运行，反向锪刀1上刀夹13闭合在刀体12内，如图2所示状态，设备主轴带动反向锪刀1伸入最小径通孔φD1中。当刀夹13部位超过H1mm的范围，刀体12部位在最小径通孔φD1范围内，设备主轴带动刀具停止，如图4所示。

(5)设备主轴带动反向锪刀1具反向旋转，由于刀体12内部的特殊控制机构，刀夹13在快速反向旋转时自动开启，带动刀片14展开，如图3所示。

(6)刀片14展开后，设备主轴在反向旋转基础上并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片14沿着最小径通孔φD1的轴线，在阶梯孔的第二个阶梯孔φD2范围内，加工一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔。

(7)设备主轴带动反向锪刀1停止旋转并向远离主轴方向运行，当刀夹13运行出H1mm范围停止，将切屑排出。然后，设备主轴重新反向旋转并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片14沿着最小径通孔φD1的轴线，在步骤(6)加工基础上，将φ(D1+5)孔再继续加工深5mm。

(8)反向锪刀1按步骤(7)的操作方法，往复加工，直至在第二个阶梯孔φD2的范围内加工出一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深(H2-0.1)mm的孔后，设备主轴带动刀具停止旋转，并向远离设备主轴方向运行至H1mm范围之外停止。

(9)在步骤(8)操作基础上，设备主轴带动反向锪刀1正向旋转，刀夹13闭合，且设备主轴带动刀具向靠近主轴方向运行，直至刀具从最小径通孔φD1中退回。

(10)在反向锪刀1的刀夹13更换刀片14，刀片14展开回转直径为φ(D2-0.5)。

(11)反向锪刀1的刀柄11与设备主轴连接，按(4)(5)(6)(7)(8)(9)步骤，加工出孔径为φ(D2-0.5)mm、孔深为(H2-0.5)mm的孔。此时阶梯孔底部如图8所示的台阶结构。

(12)反向锪刀1的刀夹13更换刀片14，刀片14展开回转直径为φD2mm。

(13)反向锪刀1的刀柄11与设备主轴连接，按(4)(5)(6)(7)(8)(9)步骤，完成阶梯孔中孔径为D2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔的加工。

参见图8，与加工第一个阶梯孔φD3过程相类似，在加工第二个阶梯孔φD2的过程中，在孔底部也形成多个台阶结构，孔底部形成的台阶结构在加工过程中也形成三个积屑点，即如图8中所示的第1积屑点、第2积屑点和第3积屑点，并且分步加工的次数越多，在形成的台阶结构处形成的积屑点就越多。在加工第二个阶梯孔φD2的过程中，这些分步加工形成的多个积屑点能有效避免在最小径通孔φD1与第二个阶梯孔φD2的相交处形成大的切屑堆积高点而影响反向锪刀1的退出。各个积屑点的形成过程及作用原理大致如下：

在加工完成φ(D1+5)孔后，形成第1积屑点：由于φ(D1+5)孔与最小径通孔φD1的孔径相差较小，每次加工φ(D1+5)孔的深度为5mm，加工深度较小，并且及时排屑，这样加工完成φ(D1+5)孔时，在第1积屑点处堆积的切屑量很少，从而不影响刀体12的退出。

在加工完成φ(D2-0.5)孔后，形成第2积屑点：由于φ(D2-0.5)孔与最小径通孔φD1的孔径相差较大，此处加工产生的切屑较多。但由于已加工完成的φ(D1+5)孔可起到容屑作用，所以在第2积屑点处堆积切屑虽多但也不会影响刀体12的退出。

在加工完成φD2孔后，形成第3积屑点：由于之前已进行了多次加工，在最后一次加工φD2孔时去除的金属量已经很少，并且在加工φD2孔的过程中大部分切屑会堆积在每2积屑点处，当刀片14经过第2积屑点至第1积屑点过程中，会将全部的堆积切屑去除并排出孔外。当刀片14到达第3积屑点时，存留的堆积切屑已经很少了，从而也不会影响刀体12的退出。

同样，在加工阶梯孔的第二个阶梯孔φD2时，采用上述分步/往复式加工的方法，以及孔底部的多个台阶式结构，能够有效避免在第二个阶梯孔φD2与最小径通孔φD1相交处形成大的切屑堆积高点而影响反向锪刀的退出，从而避免了反向锪刀退出最小径通孔φD1时造成积屑撞击刀夹13而致使刀夹断裂现象的发生。

本发明提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法，从阶梯孔的小孔端，利用反向锪刀，以小孔轴线为基准，采用分步/往复式加工的方法，不仅可以保证加工后的阶梯孔中各孔具有较高的同轴度、较高的尺寸精度和较大的加工深度。而且，还能够有效避免在大孔与小孔相交处形成大的切屑堆积高点而影响反向锪刀的退出，从而避免了反向锪刀退出小孔时造成积屑撞击刀夹而致使刀夹断裂现象的发生。同时。本发明提供的一种从小孔端加工阶梯孔的方法，加工方法新颖，操作简单，容易实现，为相似结构零部件的加工制造起到指导和借鉴作用。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实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，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将零件找正装夹，加工设备主轴上装夹钻头，在零件上加工长度为H1mm、直径为φD1mm的最小径通孔φD1；

在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔，其步骤如下：

(1)以最小径通孔φD1为基准，在设备主轴上装夹反向锪刀，反向锪刀片展开后的回转直径为φ(D1+5)mm，沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔；

(2)设备主轴带动反向锪刀向远离设备主轴方向运行，在反向锪刀的刀夹运行到H1范围外将切屑排出；

(3)设备主轴带动反向锪刀向靠近设备主轴方向、沿着最小径通孔φD1的轴线继续加工孔径为φ(D1+5)mm的孔，且每加工5mm的孔深进行一次排屑，至孔径为φ(D1+5)mm的孔的孔深为(H3-0.1)mm为止；

(4)设备主轴带动反向锪刀从最小径通孔φD1中退回，在反向锪刀的刀夹上更换展开后回转直径为φ(D3-0.5)mm的刀片；

(5)按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H3-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H3-0.1)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φ(D3-0.5)mm、孔深为(H3-0.5)mm的孔；

(6)在退回设备主轴上的反向锪刀的刀夹上，更换展开后回转直径为φD3mm的刀片，按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H3-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D3-0.5)mm、孔深为(H3-0.5)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔；

按照孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔的加工方法，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔。

2.根据权利要求1所述的从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，所述最小径通孔φD1的加工，包括：

在设备主轴装夹直径为φ(D1-0.2)mm的钻头，在阶梯孔中心处钻通孔；

在设备主轴更换直径为φD1mm的镗刀或铰刀，精加工最小径通孔φD1。

3.根据权利要求1所述的从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，所述孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔的加工，包括：

在加工完成的最小径通孔φD1的基准上，零件装夹不动，将反向锪刀的刀柄与设备主轴连接，在反向锪刀的刀夹上装夹展开后的回转直径为φ(D1+5)mm的刀片；反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁间预留能够保证反向锪刀进/退的间隙；

设备主轴正向旋转向远离设备主轴的方向运行，反向锪刀刀夹闭合在刀体内，设备主轴带动反向锪刀伸入最小径通孔φD1中，当反向锪刀的刀夹部位超过H1mm范围后，设备主轴带动反向锪刀停止；

设备主轴带动反向锪刀反向旋转，反向锪刀的刀片展开，设备主轴反向旋转并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔。

4.根据权利要求3所述的从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，所述反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁之间在直径方向上的间隙为0.2mm-0.3mm。

5.根据权利要求4所述的从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，所述最小径通孔φD1的直径为φ40mm时，所述反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁之间在直径方向上的间隙为0.25mm。

6.根据权利要求1所述的从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，所述在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φD2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔，其方法包括：

(1)在完成孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔后，在设备主轴上装夹刀片展开后的回转直径为φ(D1+5)mm的反向锪刀，沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部第二个阶梯孔范围内加工一个孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔；

(2)设备主轴带动反向锪刀向远离设备主轴方向运行，在反向锪刀的刀夹运行到H1mm范围外将切屑排出；

(3)设备主轴带动反向锪刀向靠近设备主轴方向、沿着最小径通孔φD1的轴线继续加工孔径为φ(D1+5)mm的孔，且每加工5mm的孔深进行一次排屑，直至孔径为φ(D1+5)mm的孔的孔深为(H2-0.1)mm；

(4)设备主轴带动反向锪刀从最小径通孔φD1中退回，在反向锪刀的刀夹上更换展开后回转直径为φ(D2-0.5)mm的刀片；

(5)按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H2-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H2-0.1)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φ(D2-0.5)mm、孔深为(H2-0.5)mm的孔；

(6)设备主轴带动反向锪刀从最小径通孔φD1中退回，在反向锪刀的刀夹上更换展开后回转直径为φD2mm的刀片，按照加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为(H2-0.1)mm的孔的方法，在孔径为φ(D2-0.5)mm、孔深为(H2-0.5)mm的孔的端部，沿着最小径通孔φD1的轴线加工孔径为φD2mm、孔深为H2mm的第二个阶梯孔。

7.根据权利要求6所述的从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，所述孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔的加工，包括：

在加工完成的孔径为φD3mm、孔深为H3mm的第一个阶梯孔的基准上，零件装夹不动，将反向锪刀的刀柄与设备主轴连接，在反向锪刀的刀夹上装夹展开后的回转直径为φ(D1+5)mm的刀片；反向锪刀刀体与最小径通孔φD1内壁间预留能够保证反向锪刀进/退的间隙；

设备主轴正向旋转向远离设备主轴的方向运行，反向锪刀刀夹闭合在刀体内，设备主轴带动反向锪刀伸入最小径通孔φD1中，当反向锪刀的刀夹部位超过H1mm范围后，设备主轴带动反向锪刀停止；

设备主轴带动反向锪刀反向旋转，反向锪刀的刀片展开，设备主轴在反向旋转并向靠近设备主轴方向运行，带动刀片沿着最小径通孔φD1的轴线，在最小径通孔φD1远离设备主轴端的端部加工孔径为φ(D1+5)mm、孔深为5mm的孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的从小孔端加工阶梯孔的方法，其特征在于，所述φD3＞φD2＞φD1，所述H1＞H2＞H3。

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