CN115401249A - 一种窄槽的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种窄槽的加工方法，所述窄槽设置于喷嘴涡流器的燃油喷嘴上，所述窄槽的宽度小于0.6mm，所述窄槽的深度小于0.6mm，所述方法包括：使用预定铣刀对所述窄槽进行如下加工，所述预定铣刀齿数为2，采用预设主轴转速、预设每齿进给量以及预设每层切削深度进行加工，其中，所述预设主轴转速为8000r/min～16000r/min，所述预设每齿进给量为0.002‑0.005mm/r，所述预设每层切削深度为0.002‑0.005mm。其能够提高加工效率，同时降低刀具的磨损。

Description

一种窄槽的加工方法
技术领域
本申请涉及数控铣床加工领域，具体涉及一种窄槽的加工 方法。
背景技术
喷嘴涡流器的燃油喷嘴上设置有中心对称的两个窄槽，用 于引入和喷射液体。由于窄槽的尺寸过小(窄槽的宽度小于0.6mm， 窄槽的深度小于0.6mm)，以往采用铣削加工的刀具尺寸较大，无法 加工该窄槽，如果采用较小尺寸的刀具，在加工过程中由于金属直径的摩擦生热以及刀具本身较小尺寸，会使刀具磨损得十分严重，因此， 在现有技术中，通常采用传统电火花成型电极的电腐蚀方法对窄槽进 行加工。
但是，这种加工方法的加工效率低，窄槽的尺寸和表面粗 糙度难以满足工件的要求，影响喷嘴涡流器的液体喷射效果。
因此，需要一种高效的加工方法，能够降低刀具磨损，同 时满足工件的尺寸和表面粗糙度要求。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种窄槽的加工方法，其 能够提高加工效率，同时降低刀具的磨损。
在所述的窄槽的加工方法中，所述窄槽设置于喷嘴涡流器 的燃油喷嘴上，所述窄槽的宽度小于0.6mm，所述窄槽的深度小于 0.6mm，所述方法包括：使用预定铣刀对所述窄槽进行如下加工，所 述预定铣刀齿数为2，采用预设主轴转速、预设每齿进给量以及预设每层切削深度进行加工，其中，所述预设主轴转速为8000r/min～16000r/min，所述预设每齿进给量为0.002-0.005mm/r，所 述预设每层切削深度为0.002-0.005mm。
通过上述设置，相比于传统的电火花成型电极的电腐蚀加 工方法，通过采用小尺寸铣刀(刀具半径小于窄槽的尺寸)、高主轴 转速(即主轴转速大于5000r/min)、低每齿进给量(即每齿进给量 小于0.1mm/r)以及低每层切削深度(即每层切削深度小于0.1mm) 能够在减少刀具磨损的同时保证加工速度，进而提高加工效率；采用 在数控加工中心进行铣削加工的方法使窄槽的尺寸和表面粗糙度达 到图纸要求。
在一种可能的实现方式中，所述预设主轴转速包括第一主 轴转速、第二主轴转速以及第三主轴转速；所述预设每齿进给量包括 第一每齿进给量和第二每齿进给量；所述预设每层切削深度包括第一 每层切削深度和第二每层切削深度，采用预设主轴转速、预设每齿进 给量以及预设每层切削深度进行加工具体包括：采用第一主轴转速、 第一每齿进给量以及第一每层切削深度进行加工；采用第二主轴转速、 第一每齿进给量以及第一每层切削深度进行加工；采用第三主轴转速、 第二每齿进给量以及第二每层切削深度进行加工，其中，所述第二主 轴转速大于或等于所述第一主轴转速，所述第三主轴转速大于所述第二主轴转速；所述第二每齿进给量大于或等于所述第一每齿进给量， 所述第二每层切削深度大于或等于所述第一每层切削深度。
通过逐渐增大的主轴转速以及逐渐增大的每齿进给量以及 每层切削深度来加工窄槽，能够减少因较大的主轴转速导致的刀具与 燃油喷嘴部件之间温度上升过快，同时减少因一次性较大的每齿进给 量以及每层切削深度导致的较快得刀具磨损；此外，逐渐增大的主轴 转速以及逐渐增大的每齿进给量提高了加工速度，保证了加工效率。
在一种可能的实现方式中，所述第一每齿进给量为 0.002-0.003mm/r。
在一种可能的实现方式中，所述第二每齿进给量为 0.003-0.005mm/r。
在一种可能的实现方式中，所述第一每层切削深度为 0.003-0.005mm。
在一种可能的实现方式中，所述第二每层切削深度为 0.005-0.007mm。
在一种可能的实现方式中，所述第一主轴转速为 8000-10000r/min。
在一种可能的实现方式中，所述第二主轴转速为 10000-12000r/min。
在一种可能的实现方式中，所述第三主轴转速为 12000-16000r/min。
在一种可能的实现方式中，所述喷嘴涡流器的燃油喷嘴的 材质为：1Cr18Ni9Ti\1Cr13，所述窄槽的宽度为
Figure BDA0003864645320000031
所述窄槽 的深度
Figure BDA0003864645320000032
所述预定铣刀的刀尖直径为0.5mm。
附图说明
下面参照附图来进一步说明本申请的各个技术特征和它们 之间的关系。附图为示例性的，一些技术特征并不以实际比例示出， 并且一些附图中可能省略了本申请所属技术领域中惯用的且对于理 解和实现本申请并非必不可少的技术特征，或是额外示出了对于理解 和实现本申请并非必不可少的技术特征，也就是说，附图所示的各个 技术特征的组合并不用于限制本申请。另外，在本申请全文中，相同 的附图标记所指代的内容也是相同的。具体的附图说明如下：
图1是本申请实施例提供的设置有窄槽的喷嘴涡流器的燃 油喷嘴的示意图。
图2是本申请实施例提供的窄槽加工方法的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本申请的具体实施方式进行详细的说明。
图1示出了本申请实施例提供的设置有窄槽的喷嘴涡流器 的燃油喷嘴100。喷嘴涡流器的燃油喷嘴为带有圆柱形凸缘15的圆柱 体，贯穿圆柱体的柱轴设置有圆形的通孔14，窄槽10设置在凸缘15 的上表面上。喷嘴涡流器的燃油喷嘴的材质为1Cr18Ni9Ti\1Cr13。窄 槽10包括第一窄槽11和第二窄槽12，窄槽10为直线形，第一窄槽 11和第二窄槽12分别从凸缘的圆周向通孔14的孔周直线地延伸，并 相对于圆柱的柱轴中心对称。流体通过第一窄槽11引入，并通过第 二窄槽12喷出。窄槽10的截面为矩形，其中，窄槽的深度小于0.6mm， 窄槽的宽度小于0.6mm，在图1所示的示例中，窄槽的宽度为
Figure BDA0003864645320000041
所述窄槽的深度
Figure BDA0003864645320000042
由于燃油喷嘴的窄槽的尺寸过小，采用铣削加工的刀具尺 寸较大，无法加工该窄槽，如果采用较小尺寸的刀具，在加工过程中 由于金属直径的摩擦生热以及刀具本身较小尺寸，会使刀具磨损得十 分严重，因此，现有技术中采用电火花成型电极的电腐蚀加工方法， 其主要包括以下步骤：将专用夹具放电火花机床上，找正夹具；将喷 嘴涡流器的燃油喷嘴固定在该专用夹具上，并装夹专用电极，其中， 电极的厚度为0.53(+0.01,0)；调整机床加工参数；根据夹具上的电极 对刀面，平移尺寸，加工两处槽；用测具测量深度，深度符合图纸尺 寸后将燃油喷嘴取下。然后进行位置度和粗糙度的测试。经实验，这 种加工方法效率低(即10件燃油喷嘴部件需花费100分钟的加工时 间)，位置度和粗糙度的检测结果也不符合图纸需求(其中，窄槽深 度要求为
Figure BDA0003864645320000043
窄槽宽度要求为
Figure BDA0003864645320000044
窄槽表面粗糙度要求为小 于Ra1.6)。
有鉴于此，本申请的实施例提供了一种窄槽加工方法，其 使用专用的铣刀在数控加工中心上进行加工，其加工效率高，刀具磨 损程度小，同时满足工件的尺寸和表面粗糙度要求。
本申请实施例提供的窄槽加工方法的使用的刀具刀具为平 面铣刀，其齿数为2，刀具的刀尖直径为0.5mm。
图2是本申请实施例提供的窄槽加工方法的流程图，如图2 所示，本申请实施例提供的窄槽加工方法包括：
采用预设主轴转速、预设每齿进给量以及预设每层切削深 度，沿窄槽得延伸方向进行加工，直至窄槽的尺寸满足图纸要求。
其中，窄槽的深度小于0.6mm，窄槽的宽度小于0.6mm， 所述预设主轴转速为8000r/min～16000r/min，所述预设每齿进给量为 0.002-0.005mm/r，所述预设每层切削深度为0.002-0.005mm。
相比于传统的电火花成型电极的电腐蚀加工方法，通过采 用小尺寸铣刀(刀具半径小于窄槽的尺寸)、高主轴转速(即主轴转 速大于5000r/min)、低每齿进给量(即每齿进给量小于0.1mm/r)以 及低每层切削深度(即每层切削深度小于0.1mm)本申请能够在减少刀具磨损的同时保证加工速度，进而提高加工效率；采用在数控加工 中心进行铣削加工的方法使窄槽的尺寸和表面粗糙度达到图纸要求。
表1为本申请发明人在材质为1Cr18Ni9Ti\1Cr13的工件上 进行窄槽加工的多组实验结果。其中，主轴转速的单位为r/min，每 齿进给量的单位为mm/r，每层切削深度的单位为mm，位置度的单位 为mm。其中，窄槽的位置度要求是窄槽深度的上偏差与窄槽宽度的上偏差的和sum1与窄槽宽度的下偏差与窄槽深度的下偏差的和sum2 构成的范围(sum1～sum2)。即，窄槽深度要求为
Figure BDA0003864645320000051
0.05 是窄槽深度的上偏差，0是窄槽的下偏差，窄槽宽度要求为
Figure BDA0003864645320000052
0.03是窄槽宽度的上偏差，0是窄槽的下偏差，位置度要求为在0～0.08 内。
表1
Figure BDA0003864645320000053
Figure BDA0003864645320000061
Figure BDA0003864645320000071
Figure BDA0003864645320000081
Figure BDA0003864645320000091
从表1中能够看出，当主轴转速在8000-10000r/min范围内、 每层切削深度在0.03-0.07mm范围内且每齿进给量在0.002-0.005mm/r 范围内时，加工后测得的位置度和粗糙度在所要求的范围内。
所述采用预设主轴转速、预设每齿进给量以及预设每层切 削深度进行加工具体可以包括以下步骤：
步骤S1：采用第一主轴转速、第一每齿进给量以及第一每 层切削深度对窄槽进行加工。
其中，第一主轴转速大于或等于8000r/min，优选地，所述 第一主轴转速为8000-10000r/min；第一每齿进给量为0.002-0.003mm/r； 第一每层切削深度为0.003-0.005mm。
步骤S2：采用第二主轴转速、第一每齿进给量以及第一每 层切削深度对窄槽进行加工。
其中，所述第二主轴转速大于所述第一主轴转速，优选地， 所述第二主轴转速为10000-12000r/min。
步骤S3：采用第三主轴转速、第二每齿进给量以及第二每 层切削深度对窄槽进行加工。
其中，所述述第三主轴转速大于所述第二主轴转速，所述 第二每齿进给量大于所述第一每齿进给量，所述第二每层切削深度大 于所述第一每层切削深度。优选地，所述第三主轴转速为 12000-16000r/min。所述第二每齿进给量为0.003-0.005mm/r。所述第 二每层切削深度为0.005-0.007mm。
在步骤S1、步骤S2以及步骤S3中，对每个步骤所达到的 切削深度不做限制，可以根据所使用的机床的性能，使用步骤S1的 参数加工至窄槽的目标深度的1/3；使用步骤S2的参数加工至窄槽的 目标深度的2/3；使用步骤S3的参数加工至窄槽的目标深度。也可以使用步骤S1的参数加工至窄槽的目标深度的2/3；使用步骤S2的参 数加工至窄槽的目标深度的1/6；使用步骤S3的参数加工至窄槽的目 标深度。或者使用步骤S1、步骤S2以及步骤S3的参数加工分别加 工窄槽至任意深度，直至窄槽满足目标深度和目标尺寸。
通过逐渐增大的主轴转速以及逐渐增大的每齿进给量以及 每层切削深度来加工窄槽，能够减少因较大的主轴转速导致的刀具与 燃油喷嘴之间温度上升过快，同时减少因一次性较大的每齿进给量以 及每层切削深度导致的较快得刀具磨损；此外，逐渐增大的主轴转速 以及逐渐增大的每齿进给量提高了加工速度，保证了加工效率。
需要说明的是，根据适用的机床型号，可以对加工次数以 及每次加工时的主轴转速、每齿进给量以及每层切削深度进行调整。 例如，可以采用12000r/min的主轴转速、0.004mm/r的每齿进给量以 及0.004的每层切削深度加工窄槽至其目标深度；也可以采用10000r/min的主轴转速、0.004mm/r的每齿进给量以及0.005的每层 切削深度加工窄槽至其深度的1/2；然后采用14000r/min的主轴转速、 0.004mm/r的每齿进给量以及0.005的每层切削深度加工窄槽至其目 标深度。
下面，描述采用图2所示的刀具加工图1所示的窄槽的具 体方法。
步骤S10：将夹具放立式加工中心机床上，找正夹具，将燃 油喷嘴(以下称为部件)固定在夹具上。
步骤S20：将刀具固定在机床的主轴上。
其中，刀具为图2所示的平面铣刀，具体描述参加上文。
步骤S30：调用数控程序，图2所示的平面铣刀，分层加工 第一窄槽和第二窄槽。
在步骤S30中，具体包括：
步骤S31：采用9000r/min的主轴转速，0.004mm的每层切 削深度以及0.003mm/r的每齿进给量，从第一窄槽或第二窄槽的位于 外圆周的一端开始加工。其中，进给速度为0.216mm/min，进给速度 根据公式Vf＝n×fz×Z计算得到，其中:Vf是进给速度(mm/min)，n是主轴转速(r/min)，fz是每齿进给量(mm/r)，Z是铣刀齿数。
步骤S32：采用11000r/min的主轴转速，0.004mm的每层 切削深度以及0.003mm/r的每齿进给量，从第一窄槽或第二窄槽的位 于外圆周的一端进行第二次加工。
步骤S33：采用15000r/min的主轴转速，0.005mm的每层 切削深度以及0.006mm/r的每齿进给量，从第一窄槽或第二窄槽的位 于外圆周的一端进行第三次加工。
步骤S40：加工完成，用测具测量深度，深度满足图纸标准 后将部件取下。
步骤S50：检测部件的位置度和粗糙度。
其中，经测量，部件的位置度为0.05-0.07和粗糙度为 Ra0.8-Ra1.6。满足工件的粗糙度和位置度要求。此外，采用步骤S10- 步骤S50加工10个部件花费30分钟左右，相比于100分钟，大大提 高了加工效率。
在本申请全文中使用的词语“第一、第二、第三等”或模块A、 模块B、模块C等类似用语，仅用于区别类似的对象，不代表针对对 象的特定排序，可以理解的是，在允许的情况下可以互换特定的顺序 或先后次序。
在本申请全文中，所涉及的表示步骤的标号，如S10、 S20……等，并不表示一定会按此步骤执行，在允许的情况下可以互 换前后步骤的顺序，或同时执行。
在本申请的全文中使用的术语“包括”不应解释为限制于其 后列出的内容；它不排除其它的结构要素或步骤。因此，其应当诠释 为指定所提到的所述技术特征、整体、步骤或部件的存在，但并不排 除存在或添加一个或更多其它技术特征、整体、步骤或部件及其组群。
可以理解，本领域技术人员可以将本申请全文中提到的一 个或多个实施例中提到的特征，以任何适当的方式与其他实施例中的 特征进行组合来实施本申请。
注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。 本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本 领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会 脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了 较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申 请的技术构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，均属于本 申请的保护范畴。

Claims (10)

1.一种窄槽的加工方法，所述窄槽设置于喷嘴涡流器的燃油喷嘴上，所述窄槽的宽度小于0.6mm，所述窄槽的深度小于0.6mm，其特征在于，包括：
使用预定铣刀对所述窄槽进行如下加工，所述预定铣刀的齿数为2，
采用预设主轴转速、预设每齿进给量以及预设每层切削深度进行加工，其中，所述预设主轴转速为8000r/min～16000r/min，所述预设每齿进给量为0.002-0.005mm/r，所述预设每层切削深度为0.002-0.005mm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设主轴转速包括第一主轴转速、第二主轴转速以及第三主轴转速；所述预设每齿进给量包括第一每齿进给量和第二每齿进给量；所述预设每层切削深度包括第一每层切削深度和第二每层切削深度，采用预设主轴转速、预设每齿进给量以及预设每层切削深度进行加工具体包括：
采用第一主轴转速、第一每齿进给量以及第一每层切削深度进行加工；
采用第二主轴转速、第一每齿进给量以及第一每层切削深度进行加工；
采用第三主轴转速、第二每齿进给量以及第二每层切削深度进行加工，
其中，所述第二主轴转速大于或等于所述第一主轴转速，所述第三主轴转速大于所述第二主轴转速；所述第二每齿进给量大于或等于所述第一每齿进给量，所述第二每层切削深度大于或等于所述第一每层切削深度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一每齿进给量为0.002-0.003mm/r。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二每齿进给量为0.003-0.005mm/r。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一每层切削深度为0.003-0.005mm。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二每层切削深度为0.005-0.007mm。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一主轴转速为8000-10000r/min。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二主轴转速为10000-12000r/min。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三主轴转速为12000-16000r/min。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述喷嘴涡流器的燃油喷嘴的材质为：1Cr18Ni9Ti\1Cr13，所述窄槽的宽度为
Figure FDA0003864645310000021
所述窄槽的深度
Figure FDA0003864645310000022
所述预定铣刀的刀尖直径为0.5mm。
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