CN114425683A - 一种锥销孔的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工件加工技术领域，具体公开了一种锥销孔的加工方法，该锥销孔的加工方法用于在相连接的第一工件和第二工件上加工锥销孔，具体包括S1：在数控加工中心上安装曲面铣刀。S2：数控加工中心采用XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方式在第一工件与第二工件上粗铣出锥销孔。S3：降低曲面铣刀的进给量及其旋转360°后沿Z轴方向的变化量，采用步骤S2中的加工方式继续对锥销孔进行精铣。数控加工中心内安装有曲面铣刀，通过XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方式在第一工件与第二工件上粗铣出锥销孔，然后继续对锥销孔进行精铣，从而快速加工出锥销孔，降低了锥销孔的加工难度，提高了锥销孔的加工效率和加工质量。

Description

一种锥销孔的加工方法

技术领域

本发明属于工件加工技术领域，尤其涉及一种锥销孔的加工方法。

背景技术

锥销孔是一种与锥销精密配合的光孔，锥销孔与锥销相配合的作用主要是 将两个工件连接在一起，并通过锥销自身的抗剪作用阻止两个工件之间发生相 对转动。

在特大型的锥销孔加工时，第一工件与第二工件通过锥销相连。第一工件 与第二工件的锥销孔的大端直径D1大于等于80mm，小端直径为D2，第一工 件与第二工件的宽度(锥销孔的长度)为L，锥销孔的锥度为(D1-D2)/L。一 般要求锥销孔的粗糙度小于等于Ra1.6，且加工完成后必须与锥销配合进行着色 检查，使得锥销孔的接触面积大于等于75％。

目前，这种特大直径锥度销孔的传统加工方法为：先用麻花钻按锥度钻出 若干个阶梯孔，然后使用锥铰刀进行铰孔。由于锥铰刀的尺寸很大，铰刀的切 削直径在80mm以上，锥铰刀在每个切削截面上受到的铰削阻力较大，增加了 铰削难度，极大地降低了加工效率。同时，这种锥铰刀尺寸较大，无法做成浮 动铰刀，与机床刚性连接的锥铰刀在铰孔时受力不均，严重影响锥销孔的粗糙 度和着色接触精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锥销孔的加工方法，以提高锥销孔的加工质量 和加工效率。

为达此目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锥销孔的加工方法，用于在相连接的第一工件和第二工件上加工锥销 孔，所述锥销孔的加工方法包括如下步骤：

S1：在数控加工中心上安装曲面铣刀；

S2：所述数控加工中心采用XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方 式在所述第一工件与所述第二工件上粗铣出所述锥销孔；

S3：降低所述曲面铣刀的进给量及其旋转360°后沿Z轴方向的变化量，采 用步骤S2中所述加工方式继续对所述锥销孔进行精铣。

进一步地，在步骤S1和S2之间，在所述数控加工中心内设定加工坐标， 确定所述曲面铣刀在所述加工坐标中X轴上的初始坐标后编写加工程序。

进一步地，在步骤S2和S3中，采用单向铣削法进行所述锥销孔的粗铣和 精铣。

进一步地，在步骤S2中还包括步骤

S21：完成粗铣后，通过游标卡尺的内卡爪测量所述锥销孔的实际内径；

在步骤S3中还包括步骤

S31：完成精铣后，通过所述游标卡尺的所述内卡爪测量所述锥销孔的实际 内径。

进一步地，计算粗铣后的所述锥销孔的理论内径，以及粗铣后的所述锥销 孔的所述实际内径与所述理论内径的差值，根据所述差值在精铣过程中进行补 偿加工。

进一步地，当加工多个所述锥销孔时，在进行步骤S3之前，通过步骤S2 粗铣出全部的所述锥销孔；在每个所锥销孔完成步骤S3后，将销轴插入所述锥 销孔内，然后继续通过步骤S3精铣下一个所述锥销孔。

进一步地，在步骤S3之后还包括步骤

S4：对所述锥销孔进行粗糙度检测和着色检测。

进一步地，在步骤S4中，着色检测包括：将与锥销孔适配的锥销的外周涂 满蓝油，所述锥销穿设于所述锥销孔内并取出，计算所述锥销孔内涂布蓝油的 面积。

进一步地，在步骤S2中，粗铣所述锥销孔时，单边留余量0.25mm。

进一步地，所述数控加工中心的定位精度大于等于0.02/1000mm。

本发明的有益效果为：

本发明提出的锥销孔的加工方法，数控加工中心内安装有曲面铣刀，通过 XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方式在第一工件与第二工件上粗铣 出锥销孔，然后降低曲面铣刀的进给量及其旋转360°后沿Z轴方向的变化量， 采用XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方式继续对锥销孔进行精铣， 从而快速加工出锥销孔，降低了锥销孔的加工难度，提高了锥销孔的加工效率 和加工质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的曲面铣刀铣削锥销孔的端面视图；

图2是本发明实施例提供的锥销孔的加工方法的详细流程图。

图中部件名称和标号如下：

1、第一工件；2、第二工件；10、锥销孔；3、曲面铣刀；31、刀杆；32、 刀盘；33、圆刀。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚， 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解 的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。 另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而 非全部。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、 “固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成 一体；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或两个元件的相互作用关系。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发明中的具体含 义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上” 或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不 是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征 “之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅 仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方” 和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水 平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于 附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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 能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加 以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

目前，特大直径锥度销孔的传统加工方法为：先用麻花钻按锥度钻出若干 个阶梯孔，然后使用锥铰刀进行铰孔。由于锥铰刀的铰削阻力较大，增加了铰 削难度，导致加工效率低下。同时，锥铰刀在铰孔时受力不均，使得锥销孔的 加工质量难以满足要求。

为解决上述问题，如图1和图2所示，本实施例公开了一种锥销孔的加工 方法，该锥销孔的加工方法用于在相连接的第一工件1和第二工件2上加工锥 销孔10，该特大直径的锥销孔10的大端直径D1大于等于80mm。当然，本实 施例的锥销孔的加工方法还可以用于其他尺寸的锥销孔10的加工，在此不作具 体限定。

具体地，锥销孔的加工方法包括如下步骤：

S1：在数控加工中心上安装曲面铣刀3。

S2：数控加工中心采用XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方式在 第一工件1与第二工件2上粗铣出锥销孔10。

S3：降低曲面铣刀3的进给量及其旋转360°后沿Z轴方向的变化量，采用 步骤S2中的加工方式继续对锥销孔10进行精铣。

在本实施例中，数控加工中心内安装有曲面铣刀3，通过XY轴圆弧插补与 Z轴轴向逐层进给的加工方式在第一工件1与第二工件2上粗铣出锥销孔10， 然后降低曲面铣刀3的进给量及其旋转360°后沿Z轴方向的变化量，继续采用 XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方式对锥销孔10进行精铣，从而快 速加工出锥销孔10，降低了锥销孔10的加工难度，提高了锥销孔10的加工效 率和加工质量。

为了提高锥销孔10的加工精度，选用数控加工中心的定位精度大于等于 0.02/1000mm。同时，根据第一工件1和第二工件2的装夹要求，选择卧式数控 加工中心或立式数控加工中心，数控加工中心能够进行XYZ三轴联动，目前大 部分工厂的数控加工中心皆可满足该要求，提高了锥销孔的加工方法的实用性。

如图1所示，曲面铣刀3包括刀杆31、刀盘32和圆刀33，其中刀盘32连 接于刀杆31的端部，多个圆刀33沿刀盘32的周向间隔安装于刀盘32上。曲 面铣刀3具有足够的铣削深度，便于加工特大直径的锥销孔10。

需要说明的是，在步骤S2和S3中，曲面铣刀3采用单向铣削法进行锥销 孔10的粗铣和精铣。由于曲面铣刀3保持单向转动，即曲面铣刀3在加工锥销 孔10时转动方向始终保持不便，提高了加工的连贯性，有利于提高锥销孔10 的加工质量，降低了锥销孔10的粗糙度，从而使精铣后的锥销孔10的粗糙度 小于等于Ra1.6。

在本实施例中，数控加工中心进行运行前，需要进行锥销孔10的加工程序 (宏程序)的编写和输入。在步骤S1和S2之间，在数控加工中心内设定加工 坐标，确定曲面铣刀3在加工坐标中X轴上的初始坐标后编写加工程序。

本实施例的加工坐标为XYZ三轴坐标。加工坐标的Z轴方向为锥销孔10 的轴向，加工坐标的圆点为锥销孔10大端的圆心，锥销孔10大端的端面为加 工坐标的XY平面。

编写程序时，Z轴方向的初始坐标为锥销孔10的大端端面的圆心，即为加 工坐标的原点。Z轴方向的最终坐标为锥销孔10小端端面的圆心。锥销孔10 的锥度可以通过计算获得。需要说明的是，曲面铣刀3旋转360°为一个循环， 每个循环后曲面铣刀3沿Z轴移动的位移为Z轴方向的变化量，为设定值。因 此，只需确定曲面铣刀3在加工坐标中X轴上的初始坐标即可进行程序编写。

如图1所示，通过绘图软件(如CAD软件)绘制如图1所示的锥销孔10 的内轮廓和曲面铣刀3的轮廓。当曲面铣刀3装夹于数控加工中心的卡盘时， 圆刀33的外轮廓分别与锥销孔10的大端端面和锥销孔10内轮廓的延长线相切， 即可在图中测量出曲面铣刀3在加工坐标中X轴上的初始坐标R1。其中，曲面 铣刀3的刀盘32和圆刀33的直径可以通过测量曲面铣刀3获得。

本实施例的锥销孔10通过粗铣和精铣两个加工步骤获得。具体地，在步骤 S2中，粗铣锥销孔10时，单边留余量0.25mm。在粗铣过程中，曲面铣刀3的 刀具进给量和每次循环后的Z轴方向的变化量皆相应增大，从而提高了加工效 率。例如，当圆刀33直径为12mm时，可以将每次循环后的Z轴方向的变化量 设定为0.5mm。

在精铣过程中，需要根据数控加工中心的运行参数和曲面铣刀3的尺寸参 数降低刀具进给量和每次循环后的Z轴方向的变化量，从而兼顾精铣过程的质 量和效率。例如，当圆刀33直径为12mm时，可以将每次循环后的Z轴方向的 变化量设定为0.1mm。

需要注意的是，在锥销孔10完成粗铣和精铣后分别需要进行锥销孔10的 内径的测量，以实时监控锥销孔10的加工质量和加工精度。由于锥销孔10为 锥形孔，沿锥销孔10的轴向具有不同的直径，因此常规的内径测量工具无法测 量锥销孔10的直径，选用游标卡尺的内卡爪对锥销孔10的内径进行测量。

如图2所示，在步骤S2中还包括步骤S21：完成粗铣后，通过游标卡尺的 内卡爪测量锥销孔10的实际内径。在步骤S3中还包括步骤S31：完成精铣后， 通过游标卡尺的内卡爪测量锥销孔10的实际内径。

在测量锥销孔10的内径后，需要与锥销孔10的理论内径进行比较，以判 断是否达到加工精度。锥销孔10的理论内径的计算方法为：如图1所示，锥销 孔10的大端直径为D1，锥销孔10的锥度为1/K，则在锥销孔10沿Z轴方向深 度为L的部位的内孔测量结果应为D1-L/K。

在本实施例中，计算粗铣后的锥销孔10的理论内径，以及粗铣后的锥销孔10的实际内径与理论内径的差值，根据实际内径与理论内径的差值在精铣过程 中进行补偿加工，从而改善锥销孔10的加工质量，提高锥销孔10的加工精度。

如图2所示，在步骤S3之后还包括步骤S4：对锥销孔10进行粗糙度检测 和着色检测。通过粗糙度检测和着色检测以判断锥销孔10的粗糙度是否小于等 于Ra1.6，以及锥销孔10的接触面积是否大于等于75％，从而判断锥销孔10是 否满足加工要求。

具体地，锥销孔10的粗糙度可用粗糙度样板或粗糙度仪检测。在步骤S4 中，着色检测包括：将与锥销孔10适配的锥销的外周涂满蓝油，锥销穿设于锥 销孔10内并取出，计算锥销孔10内涂布蓝油的面积(吃色面积)。本实施例的 着色检测采用蓝油吃色法，在销轴的外周均匀涂满蓝油，将销轴插入锥销孔10 内，用铜棒等工具轻敲销轴几下，使得销轴与锥销孔10完全贴合。然后，取下 销轴，观察并计算锥销孔10的吃色面积。

本实施例的锥销孔的加工方法使用意大利PAMA1000卧式数控加工中心， 通过粗铣和精铣大端直径D1为90的锥销孔10，最终测得的锥销孔10的粗糙 度为Ra0.5，锥销孔10的吃色面积大于等于90％，满足加工要求。

需要说明的是，当加工多个锥销孔10时，若通过粗铣和精铣的加工方法依 次铣出多个锥销孔10时，由于加工过程中振动因素的影响，第一工件1和第二 工件2存在轻微的松动和错位，降低了锥销孔10的加工精度和加工质量。为此， 当加工多个锥销孔10时，在进行步骤S3之前，通过步骤S2粗铣出全部的锥销 孔10。在每个所锥销孔10完成步骤S3后，将销轴插入锥销孔10内，然后继续 通过步骤S3精铣下一个锥销孔10。通过销轴与精铣后的锥销孔10进行装配， 提高了第一工件1和第二工件2的定位精度和连接强度，避免了第一工件1和 第二工件2发生松动，提高了锥销孔10的加工质量。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施 方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变， 这些变化和改变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 (10)

1.一种锥销孔的加工方法，用于在相连接的第一工件(1)和第二工件(2)上加工锥销孔(10)，其特征在于，所述锥销孔的加工方法包括如下步骤：

S1：在数控加工中心上安装曲面铣刀(3)；

S2：所述数控加工中心采用XY轴圆弧插补与Z轴轴向逐层进给的加工方式在所述第一工件(1)与所述第二工件(2)上粗铣出所述锥销孔(10)；

S3：降低所述曲面铣刀(3)的进给量及其旋转360°后沿Z轴方向的变化量，采用步骤S2中所述加工方式继续对所述锥销孔(10)进行精铣。

2.根据权利要求1所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，在步骤S1和S2之间，在所述数控加工中心内设定加工坐标，确定所述曲面铣刀(3)在所述加工坐标中X轴上的初始坐标后编写加工程序。

3.根据权利要求1所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，在步骤S2和S3中，采用单向铣削法进行所述锥销孔(10)的粗铣和精铣。

4.根据权利要求1所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，

在步骤S2中还包括步骤

S21：完成粗铣后，通过游标卡尺的内卡爪测量所述锥销孔(10)的实际内径；

在步骤S3中还包括步骤

S31：完成精铣后，通过所述游标卡尺的所述内卡爪测量所述锥销孔(10)的实际内径。

5.根据权利要求4所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，计算粗铣后的所述锥销孔(10)的理论内径，以及粗铣后的所述锥销孔(10)的所述实际内径与所述理论内径的差值，根据所述差值在精铣过程中进行补偿加工。

6.根据权利要求1所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，当加工多个所述锥销孔(10)时，在进行步骤S3之前，通过步骤S2粗铣出全部的所述锥销孔(10)；在每个所锥销孔(10)完成步骤S3后，将销轴插入所述锥销孔(10)内，然后继续通过步骤S3精铣下一个所述锥销孔(10)。

7.根据权利要求1所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，在步骤S3之后还包括步骤

S4：对所述锥销孔(10)进行粗糙度检测和着色检测。

8.根据权利要求7所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，在步骤S4中，着色检测包括：将与锥销孔(10)适配的锥销的外周涂满蓝油，所述锥销穿设于所述锥销孔(10)内并取出，计算所述锥销孔(10)内涂布蓝油的面积。

9.根据权利要求1所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，在步骤S2中，粗铣所述锥销孔(10)时，单边留余量0.25mm。

10.根据权利要求1所述的锥销孔的加工方法，其特征在于，所述数控加工中心的定位精度大于等于0.02/1000mm。

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