CN113751794A - 实现pbi材料毛细细长锥孔的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,所述PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺包括以下几个步骤:S1、首先,将锥铰刀进行分段式锥铰刀的设置;S2、设计时,第一段的刀体直径最细,刀杆长度也最长,通过试验,锥铰刀刀刃轴线长度定在5mm,严格按照锥孔相应的尺寸计算出锥铰刀小端和大端的直径,并给出相同的公差;S3、对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工时,在固定的进给速率下产生的最大扭矩始终保持不变,且刀杆的抗扭强度大于最大扭矩,从而能够顺利的铰至第一段的终点。本发明所述的实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,能够实现CNC车床加工,防止了加工中扭矩力增大锥度铰刀断裂的问题,从而实现PBI材料毛细细长锥孔的加工。
Description
技术领域
本发明涉及材料加工工艺领域,特别涉及实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺。
背景技术
PBI是一种特种工程塑料,被认为是现在耐热性能最好的塑料,其中文全称是聚苯并咪唑,英文全称是PolyBenzlmidazole,缩写为“PBI”,PBI材料的加工性能:材料具有硬度大、耐磨性能好的特点,加工时刀具磨损快,在进行CNC加工时,如果批量性切削要求尺寸稳定时,最好选用PCD钻石刀,PBI的韧性较差,加工时为了防止崩角,一般进给速率要相对小一些,切削量不能大;然而现有技术对PBI材料毛细细长锥孔的加工存在着较大的挑战,在毛细细长锥孔加工时,工艺流程是:钻孔、粗铰锥孔、精铰锥孔,单从工艺流程看,加工过程很简单,难就难在怎样才能顺利的将锥孔铰制出来,加工中将直径2mm长145mm的毛细细长孔钻通并不难,难点在毛细细长锥孔的铰制上。对于金属材质的这种锥孔,可以采用线切割或者火花机电腐蚀的工艺完成,PBI的绝缘性能决定了该锥孔不能采用这两种工艺加工,只能依靠CNC车床用锥度铰刀来进行铰制,众所周知,相同锥度外圆锥体和内圆锥体紧密配合在一起时可以传递扭矩,一般来说,在一定范围内锥度值越小、内外锥体的接触面越大,其传递的扭矩就越大。如车床尾座的套筒,其内孔基本都是莫氏系列锥孔,其锥度在1:19~1:20之间,与相应的带莫氏锥柄的麻花钻紧密配在一起,用来传递扭矩进行钻孔加工。该产品锥孔的最小直径为2mm,大端直径为5.1mm,长度145mm,锥度达1:46.8,所以在铰制过程中,锥铰刀的外圆与铰制的锥孔就像是紧密配合传递扭矩的锥体锥孔一样,随着锥铰刀长度的深入,所产生的扭矩急剧增大,通过多次试做,当锥铰刀进入10mm左右时,铰刀因抵抗不了铰锥孔时产生的扭矩而拧断,这是难点之一;受限于毛细锥孔的锥度,锥铰刀的外圆与长度也相应地被固定下来,锥体的锥度也被固定在1:46.8,这时刀体的截面积越大,抗扭矩能力越强。为了便于排屑,锥铰刀的外圆表面必定要开排屑槽,槽越深排屑越容易些,但刀体的截面积变小会降低了刀体的抗扭矩能力。所以,排屑槽不能太大,这样就会发生排屑困难,切屑的堵塞会导致钻铰时锥铰刀所受扭力的增加,这是难点之二;虽说PBI是一种工程塑料,但其硬度是玻璃的一半,加上其耐磨性,切削时极易造成刀具的磨损,刀刃变钝也会增加切削抗力,这是难点之三;锥孔铰制时的进给速率不能过快,过快也会使切削抗力增加,这是难点之四,为此四个难点,我们提出实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:
实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,所述PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺包括以下几个步骤:
S1、首先,将锥铰刀进行分段式锥铰刀的设置;
S2、设计时,第一段的刀体直径最细,刀杆长度也最长,通过试验,锥铰刀刀刃轴线长度定在5mm,严格按照锥孔相应的尺寸计算出锥铰刀小端和大端的直径,并给出相同的公差;
S3、对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工时,在固定的进给速率下产生的最大扭矩始终保持不变,且刀杆的抗扭强度大于最大扭矩,从而能够顺利的铰至第一段的终点;
S4、接着,第二段锥铰刀刀体直径设置时,随着第二段锥铰刀刀体直径的变大,刀杆的长度也有所减短,刀杆所能承受的扭矩也相应地增加,通过一系列的计算,将锥刃的长度设计在一个安全范围内,即尺寸为8mm,锥铰刀的大小直径也是与锥孔相对应段的直径尺寸相等,其公差与第一段刀体设计为同一公差,这样铰至终点时才能与前一段锥度平滑相接;
S5、接下来的第三段、第四段、第五段等等,锥铰刀的直径会越来越大,长度也会越来越短,刀杆的抗扭强度越来越大,锥刃的长度在接下来的设计中会越来越长,直至设置到将整个毛细细长锥孔铰制完成的长度;
S6、设置后,每个分体式铰刀长度按顺序首尾相接,正好是整个锥孔的尺寸,这样在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,单个分段的小锥铰刀无论深入产品多深,在一定切削速率的情况下产生的最大扭力始终保持不变,同时这个最大扭力不超过锥铰刀所能承受的范围,使之顺利铰至要求的长度位置,完成对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工。
优选的,所述S1中,每段铰刀的材质是通过钨钢制作而成,且在刀刃部分做耐磨涂层处理,以增加锥铰刀的使用寿命。
优选的,所述S1中,每段锥铰刀的直径和长度设计时都要做精密计算,直径和长度公差取值要一致。
优选的,所述S6中,在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,为了增加刀杆的抗扭强度,锥铰刀上的排屑槽设计不能太深,在铰制过程中要勤退刀,及时排除切屑,避免切屑堵塞折断铰刀。
优选的,所述S6中,在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,铰制过程中要加注切削液,并且根据每段锥铰刀的刃长,要精准对刀并严格控制进给深度,这样才能保证每段锥面接刀平滑、无接刀痕,从而保证Ra0.6的粗糙度要求。
优选的,所述S6中,铰刀的装夹要稳固,铰制过程中不能出现刀杆后退现象,严格按照给定的切削参数设定进给量。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
本发明中,该PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,将锥铰刀分成若干个长度的分体式铰刀,每个分体式铰刀长度按顺序首尾相接,正好是整个锥孔的尺寸,这样,单个分段的小锥铰刀无论深入产品多深,在一定切削速率的情况下产生的最大扭力始终保持不变,同时这个最大扭力不超过锥铰刀所能承受的范围,使之顺利铰至要求的长度位置,这样便可实现CNC车床加工,防止了加工中扭矩力增大锥度铰刀断裂的问题。
附图说明
图1为本发明实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺的加工零件加工后剖面视图;
图2为本发明实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺的锥铰刀第一段结构视图;
图3为本发明实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺的锥铰刀第二段结构视图;
图4为本发明实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺的锥铰刀第三段结构视图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
如图1-4所示,实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺包括以下几个步骤:
S1、首先,将锥铰刀进行分段式锥铰刀的设置;
S2、设计时,第一段的刀体直径最细,刀杆长度也最长,通过试验,锥铰刀刀刃轴线长度定在5mm,严格按照锥孔相应的尺寸计算出锥铰刀小端和大端的直径,并给出相同的公差;
S3、对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工时,在固定的进给速率下产生的最大扭矩始终保持不变,且刀杆的抗扭强度大于最大扭矩,从而能够顺利的铰至第一段的终点;
S4、接着,第二段锥铰刀刀体直径设置时,随着第二段锥铰刀刀体直径的变大,刀杆的长度也有所减短,刀杆所能承受的扭矩也相应地增加,通过一系列的计算,将锥刃的长度设计在一个安全范围内,即尺寸为8mm,锥铰刀的大小直径也是与锥孔相对应段的直径尺寸相等,其公差与第一段刀体设计为同一公差,这样铰至终点时才能与前一段锥度平滑相接;
S5、接下来的第三段、第四段、第五段等等,锥铰刀的直径会越来越大,长度也会越来越短,刀杆的抗扭强度越来越大,锥刃的长度在接下来的设计中会越来越长,直至设置到将整个毛细细长锥孔铰制完成的长度;
S6、设置后,每个分体式铰刀长度按顺序首尾相接,正好是整个锥孔的尺寸,这样在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,单个分段的小锥铰刀无论深入产品多深,在一定切削速率的情况下产生的最大扭力始终保持不变,同时这个最大扭力不超过锥铰刀所能承受的范围,使之顺利铰至要求的长度位置,完成对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工;
S1中,每段铰刀的材质是通过钨钢制作而成,且在刀刃部分做耐磨涂层处理,以增加锥铰刀的使用寿命;S1中,每段锥铰刀的直径和长度设计时都要做精密计算,直径和长度公差取值要一致;S6中,在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,为了增加刀杆的抗扭强度,锥铰刀上的排屑槽设计不能太深,太深了其刀杆中间圆柱部分直径变细,所承受的扭矩力会大大下降,在铰制过程中要勤退刀,及时排除切屑,避免切屑堵塞导致切屑阻力增大折断铰刀;S6中,在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,铰制过程中要加注切削液,加注切削液一个是为了润滑减小摩擦而减小扭矩力,另外一个是为了起到散热的作用,防止高温导致断裂,并且根据每段锥铰刀的刃长,要精准对刀并严格控制进给深度,这样才能保证每段锥面接刀平滑、无接刀痕,从而保证Ra0.6的粗糙度要求;S6中,在安装时,铰刀的装夹要稳固,铰制过程中不能出现刀杆后退现象,严格按照给定的切削参数设定进给量。
需要说明的是,本发明为实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,在使加工前,首先,将锥铰刀进行分段式锥铰刀的设置,每段铰刀的材质是通过钨钢制作而成,且在刀刃部分做耐磨涂层处理,以增加锥铰刀的使用寿命,另外每段锥铰刀的直径和长度设计时都要做精密计算,直径和长度公差取值要一致,设计时,第一段的刀体直径最细,刀杆长度也最长,通过试验,锥铰刀刀刃轴线长度定在5mm,严格按照锥孔相应的尺寸计算出锥铰刀小端和大端的直径,并给出相同的公差,对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工时,在固定的进给速率下产生的最大扭矩始终保持不变,且刀杆的抗扭强度大于最大扭矩,从而能够顺利的铰至第一段的终点,接着,第二段锥铰刀刀体直径设置时,随着第二段锥铰刀刀体直径的变大,刀杆的长度也有所减短,刀杆所能承受的扭矩也相应地增加,通过一系列的计算,将锥刃的长度设计在一个安全范围内,即尺寸为8mm,锥铰刀的大小直径也是与锥孔相对应段的直径尺寸相等,其公差与第一段刀体设计为同一公差,这样铰至终点时才能与前一段锥度平滑相接,接下来的第三段、第四段、第五段等等,锥铰刀的直径会越来越大,长度也会越来越短,刀杆的抗扭强度越来越大,锥刃的长度在接下来的设计中会越来越长,直至设置到将整个毛细细长锥孔铰制完成的长度,设置后,每个分体式铰刀长度按顺序首尾相接,正好是整个锥孔的尺寸,这样在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,单个分段的小锥铰刀无论深入产品多深,在一定切削速率的情况下产生的最大扭力始终保持不变,同时这个最大扭力不超过锥铰刀所能承受的范围,使之顺利铰至要求的长度位置,完成对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工,在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,为了增加刀杆的抗扭强度,锥铰刀上的排屑槽设计不能太深,在铰制过程中要勤退刀,及时排除切屑,避免切屑堵塞折断铰刀,铰制过程中要加注切削液,并且根据每段锥铰刀的刃长,要精准对刀并严格控制进给深度,这样才能保证每段锥面接刀平滑、无接刀痕,从而保证Ra0.6的粗糙度要求,另外铰刀的装夹要稳固,铰制过程中不能出现刀杆后退现象,严格按照给定的切削参数设定进给量,这样该FBI材料毛细细长锥孔的加工工艺便可实现CNC车床加工,防止了加工中扭矩力增大锥度铰刀断裂的问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,其特征在于:所述PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺包括以下几个步骤:
S1、首先,将锥铰刀进行分段式锥铰刀的设置;
S2、设计时,第一段的刀体直径最细,刀杆长度也最长,通过试验,锥铰刀刀刃轴线长度定在5mm,严格按照锥孔相应的尺寸计算出锥铰刀小端和大端的直径,并给出相同的公差;
S3、对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工时,在固定的进给速率下产生的最大扭矩始终保持不变,且刀杆的抗扭强度大于最大扭矩,从而能够顺利的铰至第一段的终点;
S4、接着,第二段锥铰刀刀体直径设置时,随着第二段锥铰刀刀体直径的变大,刀杆的长度也有所减短,刀杆所能承受的扭矩也相应地增加,通过一系列的计算,将锥刃的长度设计在一个安全范围内,即尺寸为8mm,锥铰刀的大小直径也是与锥孔相对应段的直径尺寸相等,其公差与第一段刀体设计为同一公差,这样铰至终点时才能与前一段锥度平滑相接;
S5、接下来的第三段、第四段、第五段等等,锥铰刀的直径会越来越大,长度也会越来越短,刀杆的抗扭强度越来越大,锥刃的长度在接下来的设计中会越来越长,直至设置到将整个毛细细长锥孔铰制完成的长度;
S6、设置后,每个分体式铰刀长度按顺序首尾相接,正好是整个锥孔的尺寸,这样在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,单个分段的小锥铰刀无论深入产品多深,在一定切削速率的情况下产生的最大扭力始终保持不变,同时这个最大扭力不超过锥铰刀所能承受的范围,使之顺利铰至要求的长度位置,完成对PBI材料毛细细长锥孔铰制加工。
2.根据权利要求1所述的实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,其特征在于:所述S1中,每段铰刀的材质是通过钨钢制作而成,且在刀刃部分做耐磨涂层处理,以增加锥铰刀的使用寿命。
3.根据权利要求1所述的实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,其特征在于:所述S1中,每段锥铰刀的直径和长度设计时都要做精密计算,直径和长度公差取值要一致。
4.根据权利要求1所述的实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,其特征在于:所述S6中,在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,为了增加刀杆的抗扭强度,锥铰刀上的排屑槽设计不能太深,在铰制过程中要勤退刀,及时排除切屑,避免切屑堵塞折断铰刀。
5.根据权利要求1所述的实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,其特征在于:所述S6中,在进行PBI材料毛细细长锥孔的加工时,铰制过程中要加注切削液,并且根据每段锥铰刀的刃长,要精准对刀并严格控制进给深度,这样才能保证每段锥面接刀平滑、无接刀痕,从而保证Ra0.6的粗糙度要求。
6.根据权利要求1所述的实现PBI材料毛细细长锥孔的加工工艺,其特征在于:所述S6中,铰刀的装夹要稳固,铰制过程中不能出现刀杆后退现象,严格按照给定的切削参数设定进给量。
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