CN114147250B - 一种硅部件深孔钻加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅部件深孔钻加工工艺，通过相应治具对硅部件定位，解决了传统硅部件深孔钻加工时在对硅部件翻转过程出现位置偏差的问题；本发明能保证硅部件深孔钻作业时孔的位置精度在合理范围内，便于后续装配作业，工序合理，加工效率高。

Description

一种硅部件深孔钻加工工艺

技术领域

本发明涉及硅部件钻深孔的技术领域，具体涉及一种硅部件深孔钻加工工艺。

背景技术

在机械深孔钻加工中通常把孔深与孔径之比大于15的孔称为深孔。在现有的硅部件深孔钻加工中，由于硅部件本身材质属于硬脆材料，且传统的加工方式是一次性完成钻孔，导致在深孔钻加工过程中极易发生硅部件崩裂的情况，并且受限于刀具长度，深径比大于25的产品，单面钻孔无法实现。因此为提高成品良品率，同时提高生产效率，特进行分段加工，先钻孔一面再翻面钻至孔钻穿，以保证钻孔的质量

在现有的硅部件深孔钻进行分次加工时，需要件硅部件由夹具上取下进行翻面，然后再重新定位，可重新定位过程及其麻烦容易存在偏差，这样不仅影响孔的贯穿，而且影响二次钻孔后深孔的精度使其容易产生次品。

发明内容

因此，针对上述的问题，本发明提出一种硅部件深孔钻加工工艺

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种硅部件深孔钻加工工艺,依次包括以下步骤：

1）安装硅部件：将硅部件通过定位治具固定于深孔钻机床的工作台上，所述定位治具包括可拆卸设于所述工作台上的固定底座、可转动设于所述固定底座上用于夹持硅部件进行钻孔的翻转组件、设于所述固定底座上用于驱动所述翻转组件在所述固定座上转动的翻转驱动装置、设于所述固定底座上用于在深孔钻机床对硅部件钻孔时抵顶硅部件下端面进行缓冲减震的抵顶组件；

2）第一次钻孔：硅部件夹持于所述翻转组件上后，所述抵顶组件升起抵顶于硅部件下端面，深孔钻机床采用水冷加工方法开始对硅部件进行钻孔，钻孔至一定深度后停止钻孔，深孔钻机床带动其钻头回位，采用水冷加工方法加工时其中钻头选用中心出水钻头,中心出水钻头的钻头直径根据产品图纸孔径定制，如φ0.3-φ0.75等，中心出水钻头的钻头刀尖采用金刚石；

3）硅部件翻面：所述抵顶组件下降回位，所述翻转组件翻转180度将硅部件翻转至另一面，所述抵顶组件再次升起抵顶于翻转后的硅部件的下端面；

4）第二次钻孔：深孔钻机床驱动步骤2）中回位的钻头再次开始对硅部件进行钻孔，第二次钻孔直至打通整个孔后停止钻孔，钻头再次回位，完成深孔钻取；

5）钻孔完成：将硅部件取下，对硅部件表面及深孔进行脱脂清洗及超声波清洗，清理工件表面及孔内硅粉与脏污；

6)后续处理：将去除脏污后的硅部件进行化学腐蚀，去除硅部件表面上因机械加工而导致的损伤层，使表面及小孔更加平润光滑。

进一步改进的是：所述步骤2）中的水冷加工方法通过水冷装置对硅部件进行加工。

进一步改进的是：所述水冷装置包括设于深孔钻机床上用于将深孔钻机床工作时回收的冷却液进行过滤的过滤机、设于深孔钻机床上与所述过滤机连接用于将过滤后的冷却液进行冷却后并将冷却的冷却液通入中心出水钻头的冷却机、两个设于深孔钻机床上分别位于钻头两侧与所述冷却机连接用于将冷却后的冷却液浇淋于钻头刀尖处的喷嘴、设于深孔钻机床上用于监控所述中心出水钻头和所述喷嘴出水量的水量监控装置。

进一步改进的是：所述固定底座包括支撑底座、设于所述支撑底座上的两个支撑座，所述翻转组件可转动设于所述两个支撑座之间，所述翻转组件包括与所述支撑座转动连接的翻转块、设于两个翻转块之间用于夹持硅部件进行钻孔的翻转板。

进一步改进的是：所述翻转板包括设于两个翻转块之间用于放置硅部件的翻转板本体、若干设于所述翻转板本体上用于将硅部件抵顶夹持于翻转板本体上的夹持组件、设于所述翻转板本体上用于调节所述夹持组件在所述翻转板本体上位置的滑槽。

进一步改进的是：所述夹持组件包括设于所述翻转板本体一端面上且与所述滑槽滑动连接的滑动块、通过固定螺栓可拆卸设于所述滑动块上的夹持块、设于所述翻转板本体另一端面上的夹紧块、设于所述夹紧块上与所述滑动块连接用于在转动时使所述滑动块沿滑槽向下移动并带动所述夹持块将硅部件抵顶夹持于翻转板本体上的锁紧螺栓，所述夹持块与所述翻转板本体之间形成有用于夹持硅部件的夹持区。

进一步改进的是：所述夹持块与所述滑动块上靠近所述夹持区那端面设有用于在所述夹持块夹紧硅部件时保护硅部件表面的弹性块，所述翻转板本体上靠近所述夹持块一端面上设有用于在所述夹持块夹紧硅部件时保护硅部件与翻转板本体接触面的弹性垫。

进一步改进的是：所述夹紧块与所述滑动块之间设有用于在转动所述锁紧螺栓夹持硅部件时防止夹紧块偏移的定位装置，所述定位装置包括设于所述滑动块靠近所述夹紧块那端面上的定位柱、设于所述夹紧块上用于供所述定位柱穿入的定位孔。

进一步改进的是：所述抵顶组件包括设于所述固定底座上的伺服电动缸、设于所述伺服电动缸输出端上通过伺服电动缸带动升起抵顶硅部件下端面用于在深孔钻机床对硅部件钻孔时对硅部件进行缓冲减震的支撑板、若干个设于所述支撑板上用于在所述支撑板通过伺服电动缸带动升起抵顶至硅部件上时控制伺服电动缸停止运行的到位传感器。

进一步改进的是：所述支撑板包括设于所述伺服电动缸输出端上用于在伺服电动缸带动支撑板升起抵顶硅部件下端面后深孔钻机床对硅部件钻孔时对硅部件进行支撑的支撑板本体、设于所述支撑板本体上用于在伺服电动缸带动支撑板升起抵顶硅部件下端面过程中避让所述翻转组件的避让槽、设于所述支撑板本体靠近硅部件那端面上用于在支撑板抵顶硅部件下端面后深孔钻机床对硅部件钻孔时进行缓冲减震的缓冲减震层。

本发明所述的一种硅部件深孔钻加工工艺，具有以下有益效果：本发明结构简单、使用方便且定位准确，定位治具与深孔钻机床的工作台连接，然后将硅部件放在定位治具的翻转板本体上通过夹持组件夹持，硅部件即被定位治具定位，即可记录硅部件的加工位置，在进行一次钻孔之后，对硅部件一面加工完后，要进行另一面要加工的时候，通过翻转组件翻转180度将硅部件翻转至另一面，进行另一面的加工，即简单，又方便，使得加工后孔的同心度优于传统工艺，除小孔外观以外，还通过设置过滤机及冷却机，使冷却液一直保持一定的洁净度及温度，防止水冷过程由异物导致刀具堵塞，有效冷却更是提高了生产效率及产品良品率，避免了传统方式将硅部件拆下，硅部件还要再次进行夹装时出现偏位，导致两面钻孔贯穿时偏位或者斜位，影响硅部件钻孔的精度，出现产品位置度差的情况。

附图说明

图1为本发明实施例中深孔钻机床的结构示意图；

图2为本发明实施例中定位治具（抵顶组件不工作时）的结构示意图；

图3为本发明实施例中定位治具（抵顶组件工作时）的结构示意图；

图4为本发明实施例中翻转板的结构示意图；

图5为本发明实施例中夹持组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

一种硅部件深孔钻加工工艺,依次包括以下步骤：

1）安装硅部件：将硅部件通过定位治具2固定于深孔钻机床1的工作台上，所述定位治具2包括可拆卸设于所述工作台上的固定底座、可转动设于所述固定底座上用于夹持硅部件进行钻孔的翻转组件、设于所述固定底座上用于驱动所述翻转组件在所述固定座上转动的翻转驱动装置、设于所述固定底座上用于在深孔钻机床对硅部件钻孔时抵顶硅部件下端面进行缓冲减震的抵顶组件；

2）第一次钻孔：硅部件夹持于所述翻转组件上后，所述抵顶组件升起抵顶于硅部件下端面，深孔钻机床采用水冷加工方法开始对硅部件进行钻孔，钻孔至一定深度后停止钻孔，深孔钻机床1带动其钻头11回位，采用水冷加工方法加工时其中钻头11选用中心出水钻头，中心出水钻头的钻头直径根据产品图纸孔径定制，如φ0.3-φ0.75等，中心出水钻头的钻头刀尖采用金刚石；

3）硅部件翻面：所述抵顶组件下降回位，所述翻转组件翻转180度将硅部件翻转至另一面，所述抵顶组件再次升起抵顶于翻转后的硅部件的下端面；

4）第二次钻孔：深孔钻机床驱动步骤2）中回位的钻头再次开始对硅部件进行钻孔，第二次钻孔直至打通整个孔后停止钻孔，钻头再次回位，完成深孔钻取；

5）钻孔完成：将硅部件取下，对硅部件表面及深孔进行脱脂清洗及超声波清洗，清理工件表面及孔内硅粉与脏污；

6)后续处理：将去除脏污后的硅部件进行化学腐蚀，去除硅部件表面上因机械加工而导致的损伤层，使表面及小孔更加平润光滑。

所述步骤2）中的水冷加工方法通过水冷装置对硅部件进行加工，所述水冷装置包括设于深孔钻机床上用于将深孔钻机床工作时回收的冷却液进行过滤的过滤机（图中未示出）、设于深孔钻机床上与所述过滤机连接用于将过滤后的冷却液进行冷却后并将冷却的冷却液通入中心出水钻头的冷却机（图中未示出）、两个设于深孔钻机床上分别位于钻头两侧与所述冷却机连接用于将冷却后的冷却液浇淋于钻头刀尖处的喷嘴（图中未示出）、设于深孔钻机床上用于监控所述中心出水钻头和所述喷嘴出水量的水量监控装置（图中未示出），通过过滤机和冷却机使冷却液一直保持一定的洁净度及温度，冷却后的冷却液通过中心出水钻头的钻头中心孔向两侧喷出，并通过设置水量监控装置监控水量，再由两个设于深孔钻机床上分别位于钻头两侧与所述冷却机连接用于将冷却后的冷却液浇淋于钻头刀尖处的喷嘴，防止水冷过程由异物导致刀具堵塞，同时两侧使用喷嘴将冷却液浇淋于钻头刀尖处，使得钻孔中能有效的润滑与冷却，减少孔内壁损伤，使小孔表面更加光滑圆润，同时减少了小孔崩边；水量监控装置为现有技术，再次不再赘述，通过水量监控装置实时监控钻头出水量的稳定性，并在程序设定出水量不足时，堵塞时，刀具折断时报警提醒；

所述步骤2）中使用中心出水钻头进行深孔钻加工，可以使得钻孔过程及时排屑，减少表层损伤使孔壁光滑圆润，并且钻头刀尖使用金刚石以保证钻头刚性，确保加工中能够高效钻孔；

在步骤1）中所述翻转驱动装置可采用伺服电机3，通过伺服电机可保证翻转组件的翻转角度更加精确；

在步骤1）中所述固定底座包括支撑底座21、设于所述支撑底座21上的两个支撑座22，所述翻转组件可转动设于所述两个支撑座22之间，在本发明实施例中，两个支撑座22在支撑底座21上对称设置，在支撑座22外表面上设有把手23，通过设置把手23便于在深孔钻机床1上搬运及放置定位治具2，在所述支撑座22上设置有用于加强支撑座22稳定程度的加强板24；

参考图2、图3所示，所述翻转组件包括与所述支撑座22转动连接的翻转块31、设于两个翻转块31之间用于夹持硅部件进行钻孔的翻转板4，参考图4所示所述翻转板包括设于两个翻转块31之间用于放置硅部件的翻转板本体32、若干设于所述翻转板本体41上用于将硅部件抵顶夹持于翻转板本体41上的夹持组件、设于所述翻转板本体41上用于调节所述夹持组件在所述翻转板本体41上位置的滑槽42，在本发明实施例中所述夹持组件数量为两个，两个夹持组件在所述翻转板本体41上相对设置；

参考图4、图5所示，所述夹持组件包括设于所述翻转板本体41一端面上且与所述滑槽42滑动连接的滑动块43、通过固定螺栓可拆卸设于所述滑动块43上的夹持块44、设于所述翻转板本体41另一端面上的夹紧块45、设于所述夹紧块45上与所述滑动块43连接用于在转动时使所述滑动块43沿滑槽42向下移动并带动所述夹持块44将硅部件抵顶夹持于翻转板本体41上的锁紧螺栓46，所述滑动块43靠近所述夹紧块45那端面设置用于配合锁紧螺栓46的螺纹孔47；所述夹持块44与所述翻转板本体41之间形成有用于夹持硅部件的夹持区48，所述夹持块44与所述滑动块43上靠近所述夹持区48那端面设有用于在所述夹持块44夹紧硅部件时保护硅部件表面的弹性块51，弹性块51可为树脂块或橡胶块等本身具有弹性对物品起保护作用的材质制成的块；所述翻转板本体41上靠近所述夹持块44一端面上设有用于在所述夹持块44夹紧硅部件时保护硅部件与翻转板本体41接触面的弹性垫52，弹性垫52可为树脂垫或橡胶垫等本身具有弹性对物品起保护作用的材质制成的垫，通过设置弹性块51和弹性垫52防止夹紧硅部件的时候硅部件受损，提高工件成品率，避免造成生产上的损失；所述夹紧块45与所述滑动块43之间设有用于在转动所述锁紧螺栓47夹持硅部件时防止夹紧块45偏移的定位装置，所述定位装置包括设于所述滑动块43靠近所述夹紧块45那端面上的定位柱61、设于所述夹紧块45上用于供所述定位柱61穿入的定位孔（图中未示出），所述定位装置能够方便滑动块与夹紧块的安装，提高安装效率；

参考图2、图3所示，所述抵顶组件包括设于所述固定底座21上的伺服电动缸71、设于所述伺服电动缸71输出端上通过伺服电动缸71带动升起抵顶硅部件下端面用于在深孔钻机床1对硅部件钻孔时对硅部件进行缓冲减震的支撑板、若干个设于所述支撑板上用于在所述支撑板通过伺服电动缸71带动升起抵顶至硅部件上时控制伺服电动缸71停止运行的到位传感器72；

所述支撑板包括设于所述伺服电动缸71输出端上用于在伺服电动缸71带动支撑板升起抵顶硅部件下端面后深孔钻机床1对硅部件钻孔时对硅部件进行支撑的支撑板本体73、设于所述支撑板本体73上用于在伺服电动缸71带动支撑板升起抵顶硅部件下端面过程中避让所述翻转组件的避让槽74、设于所述支撑板本体73靠近硅部件那端面上用于在支撑板抵顶硅部件下端面后深孔钻机床对硅部件钻孔时进行缓冲减震的缓冲减震层75。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及其优点，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 (5)

1.一种硅部件深孔钻加工工艺,其特征在于：依次包括以下步骤：

1）安装硅部件：将硅部件通过定位治具固定于深孔钻机床的工作台上，所述定位治具包括可拆卸设于所述工作台上的固定底座、可转动设于所述固定底座上用于夹持硅部件进行钻孔的翻转组件、设于所述固定底座上用于驱动所述翻转组件在所述固定底座上转动的翻转驱动装置、设于所述固定底座上用于在深孔钻机床对硅部件钻孔时抵顶硅部件下端面进行缓冲减震的抵顶组件；

2）第一次钻孔：硅部件夹持于所述翻转组件上后，所述抵顶组件升起抵顶于硅部件下端面，深孔钻机床采用水冷加工方法开始对硅部件进行钻孔，钻孔至一定深度后停止钻孔，深孔钻机床带动其钻头回位，采用水冷加工方法加工时其中钻头选用中心出水钻头,中心出水钻头的钻头直径根据产品图纸孔径定制，中心出水钻头的钻头刀尖采用金刚石；

3）硅部件翻面：所述抵顶组件下降回位，所述翻转组件翻转180度将硅部件翻转至另一面，所述抵顶组件再次升起抵顶于翻转后的硅部件的下端面；

4）第二次钻孔：深孔钻机床驱动步骤2）中回位的钻头再次开始对硅部件进行钻孔，第二次钻孔直至打通整个孔后停止钻孔，钻头再次回位，完成深孔钻取；

5）钻孔完成：将硅部件取下，对硅部件表面及深孔进行脱脂清洗及超声波清洗，清理工件表面及孔内硅粉与脏污；

6)后续处理：将去除脏污后的硅部件进行化学腐蚀，去除硅部件表面上因机械加工而导致的损伤层，使表面及小孔更加平润光滑;

所述固定底座包括支撑底座、设于所述支撑底座上的两个支撑座，所述翻转组件可转动设于所述两个支撑座之间，所述翻转组件包括与所述支撑座转动连接的翻转块、设于两个翻转块之间用于夹持硅部件进行钻孔的翻转板；

所述翻转板包括设于两个翻转块之间用于放置硅部件的翻转板本体、若干设于所述翻转板本体上用于将硅部件抵顶夹持于翻转板本体上的夹持组件、设于所述翻转板本体上用于调节所述夹持组件在所述翻转板本体上位置的滑槽；所述夹持组件包括设于所述翻转板本体一端面上且与所述滑槽滑动连接的滑动块、通过固定螺栓可拆卸设于所述滑动块上的夹持块、设于所述翻转板本体另一端面上的夹紧块、设于所述夹紧块上与所述滑动块连接用于在转动时使所述滑动块沿滑槽向下移动并带动所述夹持块将硅部件抵顶夹持于翻转板本体上的锁紧螺栓，所述夹持块与所述翻转板本体之间形成有用于夹持硅部件的夹持区；所述抵顶组件包括设于所述固定底座上的伺服电动缸、设于所述伺服电动缸输出端上通过伺服电动缸带动升起抵顶硅部件下端面用于在深孔钻机床对硅部件钻孔时对硅部件进行缓冲减震的支撑板、若干个设于所述支撑板上用于在所述支撑板通过伺服电动缸带动升起抵顶至硅部件上时控制伺服电动缸停止运行的到位传感器；所述支撑板包括设于所述伺服电动缸输出端上用于在伺服电动缸带动支撑板升起抵顶硅部件下端面后深孔钻机床对硅部件钻孔时对硅部件进行支撑的支撑板本体、设于所述支撑板本体上用于在伺服电动缸带动支撑板升起抵顶硅部件下端面过程中避让所述翻转组件的避让槽、设于所述支撑板本体靠近硅部件那端面上用于在支撑板抵顶硅部件下端面后深孔钻机床对硅部件钻孔时进行缓冲减震的缓冲减震层。

2.根据权利要求1所述的一种硅部件深孔钻加工工艺,其特征在于：所述步骤2）中的水冷加工方法通过水冷装置对硅部件进行加工。

3.根据权利要求2所述的一种硅部件深孔钻加工工艺,其特征在于：所述水冷装置包括设于深孔钻机床上用于将深孔钻机床工作时回收的冷却液进行过滤的过滤机、设于深孔钻机床上与所述过滤机连接用于将过滤后的冷却液进行冷却后并将冷却的冷却液通入中心出水钻头的冷却机、两个设于深孔钻机床上分别位于钻头两侧与所述冷却机连接用于将冷却后的冷却液浇淋于钻头刀尖处的喷嘴、设于深孔钻机床上用于监控所述中心出水钻头和所述喷嘴出水量的水量监控装置。

4.根据权利要求1所述的一种硅部件深孔钻加工工艺,其特征在于：所述夹持块与所述滑动块上靠近所述夹持区那端面设有用于在所述夹持块夹紧硅部件时保护硅部件表面的弹性块，所述翻转板本体上靠近所述夹持块一端面上设有用于在所述夹持块夹紧硅部件时保护硅部件与翻转板本体接触面的弹性垫。

5.根据权利要求1所述的一种硅部件深孔钻加工工艺,其特征在于：所述夹紧块与所述滑动块之间设有用于在转动所述锁紧螺栓夹持硅部件时防止夹紧块偏移的定位装置，所述定位装置包括设于所述滑动块靠近所述夹紧块那端面上的定位柱、设于所述夹紧块上用于供所述定位柱穿入的定位孔。