CN115007902B - 一种超大长径比细孔的高效加工方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种超大长径比细孔的高效加工方法，属于机械加工技术领域，该加工方法是针对在工件上加工超大长径比细孔，细孔贯穿工件上下两端面，并且细孔中心线与工件中心线呈一定夹角θ的工件加工。本发明采用将卧式加工中心工作台回转优势和雷尼绍在线找正功能相结合，在保证细长孔的进、出口位置精度的基础上，由孔的两端分别对细长孔进行加工、接通，快速、准确的完成长径比细孔的加工，保证加工质量，提高加工效率。

Description

一种超大长径比细孔的高效加工方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种超大长径比细孔的高效加工方法。
背景技术
对于超大长径比细孔的加工，如某型工件图1所示，其上直径φ为φ7mm 的深孔需要加工，φ7mm孔与工件轴线夹角θ为8°，该孔全长L1为525mm，孔两端距零件中心位置a为225.7±0.2，b为152.66±0.2，精度均为±0.2。从被加工要素结构特点分析：该孔长径比为75，属于细长孔。从被加工要素设计精度分析：该孔进、出口相对零件轴线都有位置±0.2的精度要求。
目前，细长孔加工的成熟方案是在深孔钻床、卧式加工中或镗床上结合外接冷却系统使用枪钻加工。由于被加工孔长径比达到75且孔径仅为φ7，结合零件自身结构限制，常规情况下是在镗床上结合外接冷却系统用枪钻来加工该孔。设计专用工装，如图2示，将工件放在工装机体上，工件两侧面与工装上的限位块a1、a2、a3靠紧，限制工件的旋转自由度和与工装的相对位置。工件靠紧、压紧后拉直工装上的找正块Ⅰ和Ⅱ，此时被加工孔轴线与机床主轴平行，同时使零件大端面面向机床主轴，找正基准孔A偏移尺寸 200.71钻φ6.8底孔、铰至φ7H7，最后用枪钻钻通。该方法加工后，用三坐标测量φ7孔下端面出口位置，与图纸要求的152.66±0.2偏差较大，所以这样加工存在孔的出口位置精度不易保证且加工效率低的问题。因此有必要提出改进。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种超大长径比细孔的高效加工方法，本发明将卧式加工中心工作台回转优势和雷尼绍在线找正功能相结合，在保证细长孔的进、出口位置精度的基础上，由孔的两端分别对细长孔进行加工、接通，快速、准确的完成长径比细孔的加工，保证加工质量，提高加工效率。
本发明采用的技术方案：一种超大长径比细孔的高效加工方法，该加工方法是针对在工件上加工超大长径比细孔，细孔贯穿工件上下两端面，并且细孔中心线与工件中心线呈一定夹角θ的工件加工；
具体包括以下步骤：
步骤一：将工件固定在卧式加工中心的回转工作台上；
步骤二：采用卧式加工中心工作台的回转和雷尼绍在线找正相结合确定细孔两端的入口位置，由工件上端先钻加工细孔到一定深度后，再旋转工作台从下端钻加工细孔进行接通；
1)细孔上端面加工入口位置确定：
旋转工作台使细孔的上端面面向机床主轴，使用雷尼绍在线找正功能确定工件上端面中心A的位置，又已知机床回转中心O的位置，即可计算出A 与O在X向和Z向的差值分别是△X、△Z，根据△X、△Z结合工件图纸尺寸确定出细孔上端面旋转前位置C1相对于机床回转中心O的位置，然后以机床回转中心O为圆心，使细孔上端面旋转前位置C1旋转夹角θ得到细孔旋转后的上端面加工入口位置C'1；
2)细孔下端面加工入口位置确定：
回转工作台旋转180°后工件的下端面面向机床主轴，使用雷尼绍在线找正功能确定工件下端面中心B的位置，又已知机床回转中心O的位置，即可计算出B与O在X向和Z向的差值分别是△X'、△Z'，则工件实际厚度L＝△Z+△Z'，由L计算出细孔在下端面旋转夹角θ前的实际位置lx＝a-L*tan θ°，根据lx和△Z'计算出细孔下端面旋转前位置C2相对于机床回转中心 O的位置，然后以机床回转中心O为圆心，使细孔下端面旋转前位置C2旋转夹角θ得到细孔旋转后的下端面加工入口位置C'2。
上述步骤二中，所述细孔的钻加工采用深孔钻头，加工时，所述深孔钻头先低速进入引导孔后暂停2秒，同时机床内冷打开、机床主轴提速至2000 转/分，开始钻孔加工。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本方案将卧式加工中心工作台回转优势和雷尼绍在线找正功能相结合，在保证细长孔的进、出口位置精度的基础上，由孔的两端分别对细长孔进行加工、接通，快速、准确的完成长径比细孔的加工，保证加工质量，提高加工效率；
2、本方案中工件上下端面的基准是A、B两点即基准中心连线为AB，目的是保证孔的进出口位置精度，避免以一端为找正基准时将机床工作台旋转精度误差带入计算中；
3、本方案在确定接通端即下端面孔的入口位置时，用到了lx，目的是保证孔的接通精度，避免将零件的实际厚度的加工精度误差带入到孔口的计算精度中。
附图说明
图1为本发明中工件的结构示意图；
图2为本发明现有技术示意图；
图3为本发明中细孔上端面加工入口位置确定示意图；
图4为本发明中细孔下端面加工入口位置确定示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
请参阅图1-4，详述本发明的实施例。
一种超大长径比细孔的高效加工方法，该加工方法是针对在工件1上加工超大长径比细孔1-1，细孔1-1贯穿工件上下两端面，并且细孔1-1中心线与工件1中心线呈一定夹角θ的工件加工。
本实施例针对如图1所示的工件1按照本加工方法进行加工。工件1上直径φ为φ7mm的深孔需要加工，φ7mm孔与工件轴线夹角θ为8°，该孔全长L1为525mm，两端距零件中心位置a为225.7±0.2mm，b为152.66±0.2mm，精度均为±0.2。
具体步骤如下：
步骤一：将工件(1)固定在卧式加工中心的回转工作台上；
步骤二：采用卧式加工中心工作台的回转和雷尼绍在线找正相结合确定细孔(1-1)两端的入口位置，由工件(1)上端先钻加工细孔(1-1)到一定深度后，再旋转工作台从下端钻加工细孔(1-1)进行接通。为了保证整个孔轴线的直线度即孔在对接处的对接精度，两端孔的入口位置的确定就尤为重要。
1)细孔(1-1)上端面加工入口位置确定：
如图3所示，旋转工作台使细孔(1-1)的上端面面向机床主轴，使用雷尼绍在线找正功能确定工件(1)上端面中心A的位置，又已知机床回转中心 O的位置，即可计算出A与O在X向和Z向的差值分别是△X、△Z，根据△X、△Z结合工件(1)图纸尺寸即a距离225.7±0.2mm确定出细孔(1-1)上端面旋转前位置C1相对于机床回转中心O的位置，然后以机床回转中心O为圆心，使细孔(1-1)上端面旋转前位置C1旋转夹角θ即8°后得到细孔(1-1) 旋转后的上端面加工入口位置C'1；
2)细孔(1-1)下端面加工入口位置确定：
如图4所示，回转工作台旋转180°后工件(1)的下端面面向机床主轴，使用雷尼绍在线找正功能确定工件(1)下端面中心B的位置，又已知机床回转中心O的位置，即可计算出B与O在X向和Z向的差值分别是△X'、△Z'，则工件(1)实际厚度L＝△Z+△Z'，由L计算出细孔(1-1)在下端面旋转夹角θ前的实际位置，按照lx＝a-L*tanθ°即可得出lx＝225.7-L*tan8°，根据lx和△Z'计算出细孔(1-1)下端面旋转前位置C2相对于机床回转中心O 的位置，然后以机床回转中心O为圆心，使细孔(1-1)下端面旋转前位置 C2旋转夹角θ即8°后得到细孔(1-1)旋转后的下端面加工入口位置C'2。
工件1上下端面的基准是A、B两点即基准中心连线为AB，能够保证孔的进出口位置精度，避免以一端为找正基准时将机床工作台旋转精度误差带入计算中。
在确定接通端即下端面孔的入口位置时，用到了lx，目的是保证孔的接通精度，避免将零件的实际厚度的加工精度误差带入到孔口的计算精度中。
加工时，选择5倍径的合金钻头加工引导孔，然后用40倍径的深孔钻头加工至孔深约270mm。深孔钻头先低速进入引导孔后暂停2秒，同时机床内冷打开、机床主轴提速至2000转/分，开始钻孔加工。深孔钻头加工可以保证孔加工的直线度和加工效率。
本发明将卧式加工中心工作台回转优势和雷尼绍在线找正功能相结合，在保证细长孔的进、出口位置精度的基础上，由孔的两端分别对细长孔进行加工、接通，快速、准确的完成长径比细孔的加工，保证加工质量，提高加工效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内,不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (2)

1.一种超大长径比细孔的高效加工方法，其特征在于：该加工方法是针对在工件(1)上加工超大长径比细孔(1-1)，细孔(1-1)贯穿工件上下两端面，并且细孔(1-1)中心线与工件(1)中心线呈一定夹角θ的工件加工；
具体包括以下步骤：
步骤一：将工件(1)固定在卧式加工中心的回转工作台上；
步骤二：采用卧式加工中心工作台的回转和雷尼绍在线找正相结合确定细孔(1-1)两端的入口位置，由工件(1)上端先钻加工细孔(1-1)到一定深度后，再旋转工作台从下端钻加工细孔(1-1)进行接通；
1)细孔(1-1)上端面加工入口位置确定：
旋转工作台使细孔(1-1)的上端面面向机床主轴，使用雷尼绍在线找正功能确定工件(1)上端面中心A的位置，又已知机床回转中心O的位置，即可计算出A与O在X向和Z向的差值分别是△X、△Z，根据△X、△Z结合工件(1)图纸尺寸确定出细孔(1-1)上端面旋转前位置C1相对于机床回转中心O的位置，然后以机床回转中心O为圆心，使细孔(1-1)上端面旋转前位置C1旋转夹角θ得到细孔(1-1)旋转后的上端面加工入口位置C'1；
2)细孔(1-1)下端面加工入口位置确定：
回转工作台旋转180°后工件(1)的下端面面向机床主轴，使用雷尼绍在线找正功能确定工件(1)下端面中心B的位置，又已知机床回转中心O的位置，即可计算出B与O在X向和Z向的差值分别是△X'、△Z'，则工件(1)实际厚度L＝△Z+△Z'，由L计算出细孔(1-1)在下端面旋转夹角θ前的实际位置lx＝a-L*tanθ°，根据lx和△Z'计算出细孔(1-1)下端面旋转前位置C2相对于机床回转中心O的位置，然后以机床回转中心O为圆心，使细孔(1-1)下端面旋转前位置C2旋转夹角θ得到细孔(1-1)旋转后的下端面加工入口位置C'2。
2.根据权利要求1所述的一种超大长径比细孔的高效加工方法，其特征在于：上述步骤二中，所述细孔(1-1)的钻加工采用深孔钻头，加工时，所述深孔钻头先低速进入引导孔后暂停2秒，同时机床内冷打开、机床主轴提速至2000转/分，开始钻孔加工。
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