CN112792383A - 一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，用于加工具有N≥3个锥度的异形孔，使用复合钻头和至少一把复合铰刀进行加工，复合钻头的每个刀刃一上包括至少一个锥形刀刃单元一，复合铰刀的每个刀刃二上设有至少两个锥形刀刃单元，复合铰刀具有定位段，定位段用于插入所述异形孔进行轴向定心；通过配合加工中心进行钻孔、粗铰、精铰的加工步骤，本发明能够高质量、高效率地加工多锥度管具异形孔；其加工时形成简支梁结构，充分保证加工精度；成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥度高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

Description

一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法

技术领域

本发明涉及精密机械加工技术领域，特别涉及一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法。

背景技术

如图1所示，在精密机械或军械的零件加工中，会出现大深度、连续阶梯型多锥度且对表面粗糙度和同轴度要求较高的阶梯锥度内孔管类零件，由于现有刀具无法较好地匹配加工中心的工艺要求，仍需采用人工铰孔的方式进行对该管类零件的内孔进行分段加工，其加工难度大、耗时长、多个锥度的同轴度差、成品率低、成本高昂。

为解决这一问题，出现了各种加工方法，配合新型钻头和铰刀，有针对性地解决了一些问题，例如能够同时加工多个台阶孔、保证较高的同轴度等；但是，对于上述大深度、多锥度且对表面粗糙度和同轴度要求较高的梯锥度内孔管类零件异形孔，现有加工方法仍然无法较好地解决，实际加工过程费时费力、成本高昂、成品率低，实质影响了精密机械和军械的制造品质。

目前，对于大深度、多锥度且对表面粗糙度和同轴度要求较高的管类零件异形孔，现有加工方法主要存在以下问题：

1、现有普通钻头的刀刃不带锥度，带有锥度刀刃的铰刀多为单锥度，需要使用多把钻头、多把单锥度铰刀分阶段加工，加工出的多锥度异形孔的精度无法保证，成品率低；

2、精加工过程中，由于铰刀只有刀柄安装在机床上，形成悬臂梁结构，铰刀易发生弯曲变形甚至破坏、刀具寿命短，严重影响异形孔各个锥度的同轴度和表面粗糙度。

发明内容

本发明针对现有异形孔加工方法精度和成品率低、耗时长、成本高、仍需采用手工加工的技术缺陷，提供一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法。本发明使用新型的复合钻头和复合铰刀进行加工，能够配合加工中心一次性、高质量、高效率地加工多锥度管具异形孔；其加工时形成简支梁结构，充分保证加工精度；成品率高、速度快、铰刀寿命长，能够广泛应用于各种精密机械和军械加工，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，用于加工具有N≥3个锥度的异形孔，使用复合钻头和至少一把复合铰刀进行加工；所述复合钻头的每个刀刃一上包括至少一个锥形刀刃单元一，所述复合铰刀的每个刀刃二上设有至少两个锥形刀刃单元，所述复合铰刀前端设有定位段，所述定位段用于插入所述异形孔进行轴向定心；

所述加工方法包括以下步骤：

S1.使用所述复合钻头进行粗加工钻孔，预留余量一Q1≥0.5mm；

S2.使用至少一把所述复合铰刀进行粗铰，先在定位段外壁套装防磨套，将所述定位段插进所述异形孔，以所述防磨套接触所述异形孔的内壁，粗铰后预留余量二Q2≥0.05mm；

S3.使用至少一把所述复合铰刀对所述异形孔内壁再进行精铰，直至满足所需参数要求，完成加工。

本发明提出的异形孔加工方法，使用复合钻头和复合铰刀共同完成；复合钻头可以一次性完成连续多锥度异形孔的粗加工；完成粗加工后，使用加工中心完成精加工，当N＝2或N＝3时，分别使用具有两个锥度或三个锥度的复合铰刀一次性完成精加工；相比传统分段、分次加工，该方法成品率高、速度快、降低了劳动强度和制造成本；

锥形刀刃单元为连续结构，中间不设置退刀槽，因此可直接加工出连续多锥度异形孔；

同时，使用复合铰刀上设置的定位段，配合防磨套插入异形孔内，使铰刀由悬臂梁变成简支梁，有利于铰刀加工时保持平稳性，延长了铰刀寿命，进一步提高加工精度；这一定位方式能够广泛应用于各种精密机械和军械加工，大幅提高多锥度管具异形孔的制造品质；

定位段在整个加工过程中均需套装防磨套，避免刀具直接接触并损伤工件内腔，防磨套采用低硬度材料，以防磨套接划伤异形孔内壁；一般情况下，防磨套和定位段、异形孔内壁之间均为间隙配合，以尽可能减少三者之间的相对运动，从而避免损伤。

本发明提到Q1、Q2是经实验证实的较佳范围，具有较好的指导意义和实用价值，也可根据实际情况进行进一步优化选择。

本发明所述的阶梯锥度内孔管类零件加工方法能够高质量、高效率地加工阶梯多锥度管类零件的异形孔；其加工时形成简支梁结构，充分保证加工精度；成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥度高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

优选地，当N≥4时，采用两把所述复合铰刀进行组合加工。

本发明的最大优势体现在两把铰刀组合加工的工况；相比于三锥度以下的异形孔，具有N≥4锥度的管具异形孔加工难度成倍增加，本发明所述的复合铰刀已形成组合产品，即在精加工过程中使用两把复合铰刀，按异形孔多个锥度的先后顺序进行组合加工，能够更为显著地提高加工效率、降低劳动强度。

优选地，当N＝5时，采用具有两锥度和三锥度的所述复合铰刀各一把，所述步骤S1-S3的加工方法整体替换为如下加工步骤：

A1.使用所述复合钻头进行粗加工钻孔，预留余量一Q1≥0.5mm；

A2.使用具有两锥度的所述复合铰刀进行粗铰，加工锥度一和锥度二，粗铰后预留余量二Q2≥0.05mm；

A3.使用具有两锥度的所述复合铰刀进行精铰，完成锥度一和锥度二的加工；

A4.使用具有三锥度的复合铰刀进行粗铰，加工锥度三、锥度四和锥度五，粗铰后预留余量二Q2≥0.05mm；

A5.使用具有三锥度的复合铰刀进行精铰，完成锥度三、锥度四和锥度五的加工。

具有五锥度的管具异形孔是本发明处理的主要对象，复合钻头完成粗加工后，使用一把两锥度复合铰刀和一把三锥度复合铰刀进行组合精加工，先使用两锥度复合铰刀完成锥度一和锥度二的加工，再使用三锥度复合铰刀完成锥度三、锥度四和锥度五的加工；

传统加工方法中，对于五锥度管具异形孔，加工中心无法较好地完成，需进行手工加工；五个锥度对应五把铰刀，即需要更换四次铰刀，对应五个工人分别完成手工铰孔，由于加工精度低，完成精加工后还需要进行测量、打磨等后续工序，费时费力，成品率约为80％；使用本发明所述的加工方法，将两把铰刀装配在加工中心上，调试完毕后可由一个工人一次性加工完成，无需更换铰刀，且复合铰刀可加工至少600件工件，铰刀寿命长，成品率98％以上。

本发明对于多锥度异形孔，使用加工中心一次性完成加工，成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥度高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

优选地，所述复合铰刀内部设有冷却液通道，以实现刀具冷却和排铁屑功能。

冷却液从定位段端部沿进入复合铰刀，从刀刃端部向刀柄方向喷出，这一喷出方向与传统铰刀的冷却液喷出方向相反，在达到冷却效果的同时，能够高效清理刀刃部位产生的铁屑，避免铁屑影响加工质量和铰刀寿命。

优选地，防磨套为铜结构件。

防磨套的硬度需要低于工件和刀具的硬度，以避免损伤工件和刀具，可以采用符合条件的材料制造；铜的力学性能满足工艺要求，同时自身加工性能优良，能够良好地匹配本发明的加工特点。

优选地，复合铰刀与防磨套之间的间隙大于防磨套与异形孔之间的间隙，

刀具的硬度高于异形孔，首先应保证异形孔不受损坏，因此，复合铰刀与防磨套之间的间隙较大，以防止复合铰刀带动防磨套转动并损伤异形孔内壁。

本发明的有益效果是：本发明解决了多锥度异形孔仍需采用手工加工的问题，使用加工中心一次性完成加工，成品率高、速度快、铰刀寿命长，本发明能够广泛应用于各种精密机械和军械加工，大幅提高多锥度管具异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是大深度、多锥度管类零件异形孔的结构示意图。

图2是实施例1中三锥度异形孔加工所需刀具的组合示意图。

图3是实施例1中三锥度异形孔加工步骤一示意图。

图4是实施例1中三锥度异形孔加工步骤二、步骤三示意图。

图5是图4中B处的结构放大图。

图6是实施例2中五锥度异形孔加工所需刀具的组合示意图。

图7是实施例2中五锥度异形孔的加工步骤一示意图。

图8是实施例2中五锥度异形孔的加工步骤二、步骤三示意图。

图9是实施例2中五锥度异形孔的加工步骤四、步骤五示意图。

附图标记为：1-异形孔，11-锥度一，12-锥度二，13-锥度三，14-锥度四，15-锥度五，2-复合钻头，21-刀刃一，211-刀刃单元一，3-复合铰刀，301-两锥复合铰刀，302-三锥复合铰刀，31-刀刃二，311-刀刃单元二，32-定位段，33-冷却液通道，34-刀柄，4-防磨套。

具体实施方式

实施例1

如图2-3所示，一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，用于加工具有N＝3个锥度的异形孔，该三个锥度连续设置，中间不存在退刀槽结构；使用复合钻头2和一把三锥度复合铰刀302进行加工；复合钻头2的每个刀刃一21上包括一个锥形刀刃单元一211，复合铰刀3的每个刀刃二31上设有三个锥形刀刃单元311，复合铰刀3的前端设有定位段32，定位段32用于插入异形孔1进行轴向定心；

如图4-5所示，复合铰刀3内部设有冷却液通道33，以实现冷却和排铁屑功能；防磨套4为铜结构件；复合铰刀3与防磨套4之间的间隙大于防磨套4与异形孔1之间的间隙。

加工方法包括以下步骤：

S1.如图3所示，使用复合钻头2进行粗加工钻孔，预留余量一Q1＝0.5mm；

S2.如图4所示，使用三锥度复合铰刀302进行粗铰，先在定位段32外壁套装防磨套4，将定位段32插进所述异形孔1，以防磨套4接触所异形孔1的内壁，粗铰后预留余量二Q2＝0.05mm；

S3.使用三锥度复合铰刀302进行精铰并完成加工。

本发明提出的异形孔1加工方法，使用复合钻头2和复合铰刀3共同完成；复合钻头2可以一次性完成多锥度异形孔1的粗加工；完成粗加工后，使用加工中心完成精加工，当N＝2或N＝3时，分别使用具有两个锥度或三个锥度的复合铰刀3一次性完成精加工；相比传统分段、分次加工，该方法成品率高、速度快、降低了劳动强度和制造成本；

使用定位段32配合防磨套4插入异形孔1内，使复合铰刀3由悬臂梁变成简支梁，延长了铰刀寿命，进一步提高加工精度；这一定位方式能够广泛应用于各种精密机械和军械加工，大幅提高多锥度管具异形孔的制造品质；

定位段32在整个加工过程中均需套装防磨套4，避免复合铰刀3直接接触并损伤异形孔1内壁，防磨套4采用的铜为低硬度材料，以防磨套接划伤异形孔1内壁；一般情况下，防磨套4和定位段32、异形孔1内壁之间均为间隙配合，且复合铰刀3与防磨套4之间的间隙较大，以防止复合铰刀3带动防磨套4转动并损伤异形孔1内壁。

本发明提到Q1、Q2是经实验证实的较佳范围，具有较好的指导意义和实用价值，也可根据实际情况进行进一步优化选择。

冷却液从定位段32端部沿进入复合铰刀3，从刀刃31端部向刀柄34方向喷出，这一喷出方向与传统铰刀的冷却液喷出方向相反，在达到冷却效果的同时，能够高效清理刀刃部位产生的铁屑，避免铁屑影响加工质量和铰刀寿命。

本发明能够高质量、高效率地加工多锥度管具异形孔1；其加工时形成简支梁结构，充分保证加工精度；成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥度高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

实施例2

如图6所示，不同之处在于，N＝5，精加工过程需要具有两锥度和三锥度的所述复合铰刀3各一把，加工步骤如下：

A1.如图7所示，使用复合钻头1进行粗加工钻孔，预留余量一Q1＝0.5mm；

A2.如图8所示，使用具有两锥度的复合铰刀3进行粗铰，加工锥度一11和锥度二12，粗铰后预留余量二Q2＝0.05mm；

A3.使用具有两锥度的复合铰刀3进行精铰，完成锥度一11和锥度二12的加工；

A4.如图9所示，使用具有三锥度的复合铰刀3进行粗铰，加工锥度三13、锥度四14和锥度五15，粗铰后预留余量二Q2＝0.05mm；

A5.使用具有三锥度的复合铰刀3进行精铰，完成锥度三13、锥度四14和锥度五15的加工。

具有五锥度的管具异形孔1是本发明处理的主要对象，复合钻头1完成粗加工后，使用一把两锥度复合铰刀301和一把三锥度复合铰刀302进行组合精加工，先使用两锥度复合铰刀301完成锥度一11和锥度二12的加工，再使用三锥度复合铰刀302完成锥度三13、锥度四14和锥度五15的加工；

传统加工方法中，对于五个阶梯型锥度的管类零件异形孔1，加工中心无法较好地完成，需进行手工加工；五个锥度对应五把铰刀，即需要更换四次铰刀，对应五个工人分别完成手工铰孔，由于加工精度低，完成精加工后还需要进行测量、打磨等后续工序，费时费力，成品率约为80％；使用本发明所述的加工方法，将两把复合铰刀3装配在加工中心上，调试完毕后可由一个工人一次性加工完成，无需更换铰刀，且复合铰刀3可加工至少600件工件，铰刀寿命长，成品率98％以上。

本发明对于多锥度异形孔1，使用加工中心一次性完成加工，成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥度高标准阶梯型、多锥度的管类零件异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

以上公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，用于加工具有N≥3个锥度的异形孔(1)，其特征在于，使用复合钻头(2)和至少一把复合铰刀(3)进行加工；所述复合钻头(2)的每个刀刃一(21)上包括至少一个锥形刀刃单元一(211)，所述复合铰刀(3)的每个刀刃二(31)上设有至少两个锥形刀刃单元二(311)，所述复合铰刀(3)前端设有定位段(32)，所述定位段(32)用于插入所述异形孔(1)进行轴向定心；

所述加工方法包括以下步骤：

S1.使用所述复合钻头(2)进行粗加工钻孔，预留余量一Q1≥0.5mm；

S2.使用至少一把所述复合铰刀(3)进行粗铰，先在定位段(32)外壁套装防磨套(4)，将所述定位段(32)插进所述异形孔(1)，以所述防磨套(4)接触所述异形孔(1)的内壁，粗铰后预留余量二Q2≥0.05mm；

S3.使用至少一把所述复合铰刀(3)对所述异形孔(1)内壁再进行精铰，直至满足所需参数要求，完成加工。

2.根据权利要求1所述的一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，其特征在于，当N≥4时，采用两把所述复合铰刀(3)进行组合加工。

3.根据权利要求2所述的一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，其特征在于，当N＝5时，采用具有两锥度和三锥度的所述复合铰刀(3)各一把，所述步骤S1-S3的加工方法整体替换为如下步骤：

A1.使用所述复合钻头(2)进行粗加工钻孔，预留余量一Q1≥0.5mm；

A2.使用具有两锥度的所述复合铰刀(3)进行粗铰，加工锥度一(11)和锥度二(12)，粗铰后预留余量二Q2≥0.05mm；

A3.使用具有两锥度的所述复合铰刀(3)进行精铰，完成锥度一(11)和锥度二(12)的加工；

A4.使用具有三锥度的复合铰刀(3)进行粗铰，加工锥度三(13)、锥度四(14)和锥度五(15)，粗铰后预留余量二Q2≥0.05mm；

A5.使用具有三锥度的复合铰刀(3)进行精铰，完成锥度三(13)、锥度四(14)和锥度五(15)的加工。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，其特征在于，所述复合铰刀(3)内部设有冷却液通道(33)，以实现刀具冷却和排铁屑功能。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，其特征在于，防磨套(4)为铜结构件。

6.根据权利要求5所述的一种阶梯锥度内孔管类零件加工方法，其特征在于，复合铰刀(3)与防磨套(4)之间的间隙大于防磨套(4)与异形孔(1)之间的间隙。

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