CN117139759B - 多段异形锥形孔的加工方法及工件 - Google Patents

多段异形锥形孔的加工方法及工件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多段异形锥形孔的加工方法及工件，该加工方法包括：采用第一次线切割工艺在工件中加工出贯穿工件的通孔，第一段锥形孔和第二段锥形孔的左/下侧面与通孔的左/下侧面共面，第三段锥形孔和第四段锥形孔的右/上侧面与通孔的右/上侧面共面，第二段锥形孔的上侧面与通孔的上侧面共面，第三段锥形孔的下侧面与通孔的下侧面共面；采用第二次线切割工艺加工出第三段锥形孔和第四段锥形孔的左侧面；采用第三次线切割工艺加工出第四段锥形孔的下侧面；采用第四次线切割工艺加工出第一段锥形孔和第二段锥形孔的右侧面；采用第五次线切割工艺加工出第一段锥形孔的上侧面。通过采用多次线切割，从而可以在工件上加工出多段异形锥形孔。

Description

多段异形锥形孔的加工方法及工件
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种多段异形锥形孔的加工方法及工件。
背景技术
随着工业的发展和科技的进步，当今越来越多的工业产品呈现出个性化和复杂化的特点，有些工件上的通孔需要采用异形孔，导致工件的加工难度比较大，甚至是无法利用现有的加工方法加工出来。
其中，插件冷却体应用于科研技术领域，使用特殊材料及加工工艺而成，不能使用镶件拼凑组装，需要加工成一个整体。最重要的加工难点在于异形冷却通道的加工，由于电极和刀具的限制，电火花放电加工和中心刀具铣削等，均不能完成加工制作。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种多段异形锥形孔的加工方法及工件，以解决现有技术中有些异形孔无法通过现有加工方法加工制作的问题。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供一种多段异形锥形孔的加工方法，用于加工工件，所述工件具有贯穿所述工件的异形孔，所述异形孔依次包括第一段锥形孔、第二段锥形孔、第三段锥形孔以及第四段锥形孔，所述加工方法包括：
采用第一次线切割工艺在所述工件中加工出贯穿所述工件的通孔，所述第一段锥形孔和所述第二段锥形孔的左/下侧面与所述通孔的左/下侧面共面，所述第三段锥形孔和所述第四段锥形孔的右/上侧面与所述通孔的右/上侧面共面，所述第二段锥形孔的上侧面与所述通孔的上侧面共面，所述第三段锥形孔的下侧面与所述通孔的下侧面共面；
采用第二次线切割工艺对所述通孔进行加工，并加工出所述第三段锥形孔和所述第四段锥形孔的左侧面；
采用第三次线切割工艺对所述通孔进行加工，并加工出所述第四段锥形孔的下侧面；
采用第四次线切割工艺对所述通孔进行加工，并加工出所述第一段锥形孔和所述第二段锥形孔的右侧面；
采用第五次线切割工艺对所述通孔进行加工，并加工出所述第一段锥形孔的上侧面。
进一步地，所述异形孔还包括直孔，所述直孔位于所述第二段锥形孔和所述第三段锥形孔之间，所述直孔的上/下/左/右侧面与所述通孔的上/下/左/右侧面共面。
进一步地，所述异形孔还包括第五段锥形孔，所述第五段锥形孔位于所述第四段锥形孔远离所述第三段锥形孔的一端，所述加工方法还包括：
采用电火花工艺对所述通孔的一端进行加工，并加工出所述第五段锥形孔。
进一步地，所述第五段锥形孔的右/上侧面与所述通孔的右/上侧面共面，所述第五段锥形孔的左/下侧面通过所述电火花工艺进行加工。
进一步地，所述第五段锥形孔的下侧面包括第一斜面和第二斜面，所述第一斜面位于所述第二斜面靠近所述第四段锥形孔的一端，所述第一斜面通过所述第三次线切割工艺进行加工并与所述第四段锥形孔的下侧面共面，所述第二斜面通过所述电火花工艺进行加工。
进一步地，所述工件具有贯穿所述工件的直通孔，所述直通孔与所述异形孔相互错开。
本申请还提供一种工件，采用如上所述的多段异形锥形孔的加工方法加工而成；
所述工件具有贯穿所述工件的异形孔，所述异形孔依次包括第一段锥形孔、第二段锥形孔、第三段锥形孔以及第四段锥形孔；
其中，所述第一段锥形孔和所述第二段锥形孔的左/右侧面共面，所述第三段锥形孔和所述第四段锥形孔的左/右侧面共面，所述第一段锥形孔和所述第二段锥形孔的左侧面与所述第三段锥形孔和所述第四段锥形孔的右侧面相平行且具有第一间距，所述第一段锥形孔和所述第二段锥形孔的右侧面与所述第三段锥形孔和所述第四段锥形孔的左侧面相平行且具有第二间距；所述第一段锥形孔、所述第二段锥形孔以及所述第三段锥形孔的下侧面共面，所述第二段锥形孔、所述第三段锥形孔以及所述第四段锥形孔的上侧面共面，所述第一段锥形孔、所述第二段锥形孔以及所述第三段锥形孔的下侧面与所述第二段锥形孔、所述第三段锥形孔以及所述第四段锥形孔的上侧面相平行且具有第三间距，所述第一段锥形孔的上侧面与所述第四段锥形孔的下侧面相平行且具有第四间距。
进一步地，所述异形孔还包括直孔，所述直孔位于所述第二段锥形孔和所述第三段锥形孔之间，所述直孔的左/下侧面与所述第一段锥形孔和所述第二段锥形孔的左/下侧面共面，所述直孔的右/上侧面与所述第三段锥形孔和所述第四段锥形孔的右/上侧面共面。
进一步地，所述异形孔还包括第五段锥形孔，所述第五段锥形孔位于所述第四段锥形孔远离所述第三段锥形孔的一端；
所述第五段锥形孔的右/上侧面与所述第三段锥形孔和所述第四段锥形孔的右/上侧面共面，所述第五段锥形孔左侧面的斜度大于所述第四段锥形孔左侧面的斜度，所述第五段锥形孔的下侧面包括第一斜面和第二斜面，所述第一斜面位于所述第二斜面靠近所述第四段锥形孔的一端，所述第一斜面与所述第四段锥形孔的下侧面共面，所述第一斜面的斜度小于所述第二斜面的斜度。
进一步地，所述工件具有贯穿所述工件的直通孔，所述直通孔与所述异形孔相互错开。
本发明有益效果在于：通过采用多次线切割，先在工件中加工出贯穿工件的通孔，然后在通孔的内壁上切割出各个锥形孔的侧面，从而可以在工件上加工出多段异形锥形孔，以解决现有技术中无法通过现有加工方法加工出特定的异形孔的问题。
附图说明
图1是本发明中工件的立体结构示意图。
图2是本发明中工件的侧视结构示意图。
图3是图2中A-A方向的截面结构示意图。
图4是图2中B-B方向的截面结构示意图。
图5是本发明中多段异形锥形孔的加工方法的流程框图。
图6a是工件在第一次线切割工艺后A-A方向的截面结构示意图。
图6b是工件在第一次线切割工艺后B-B方向的截面结构示意图。
图7是工件在第二次线切割工艺后A-A方向的截面结构示意图。
图8是工件在第三次线切割工艺后B-B方向的截面结构示意图。
图9是工件在第四次线切割工艺后A-A方向的截面结构示意图。
图10是工件在第五次线切割工艺后B-B方向的截面结构示意图。
图11a是工件在电火花工艺后A-A方向的截面结构示意图。
图11b是工件在电火花工艺后B-B方向的截面结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的多段异形锥形孔的加工方法及工件的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：
图1是本发明中工件的立体结构示意图。图2是本发明中工件的侧视结构示意图。图3是图2中A-A方向的截面结构示意图。图4是图2中B-B方向的截面结构示意图。
如图1至图4所示，本发明提供的一种工件10，工件10例如为插件冷却体。工件10具有贯穿工件10的异形孔11，异形孔11为多段异形锥形孔。异形孔11依次包括第一段锥形孔C1、第二段锥形孔C2、第三段锥形孔C3以及第四段锥形孔C4，即第一段锥形孔C1、第二段锥形孔C2、第三段锥形孔C3以及第四段锥形孔C4按顺序依次设置。
如图3和图4所示，第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左/右侧面共面，即第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左侧面共面，第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的右侧面共面。第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的左/右侧面共面，即第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的左侧面共面，第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右侧面共面。第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右侧面相平行且具有第一间距，即第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右侧面不在同一平面。第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的右侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的左侧面相平行且具有第二间距，即第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的右侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的左侧面为两个不同且平行的平面。第一段锥形孔C1、第二段锥形孔C2以及第三段锥形孔C3的下侧面共面，第二段锥形孔C2、第三段锥形孔C3以及第四段锥形孔C4的上侧面共面，第一段锥形孔C1、第二段锥形孔C2以及第三段锥形孔C3的下侧面与第二段锥形孔C2、第三段锥形孔C3以及第四段锥形孔C4的上侧面相平行且具有第三间距，即第一段锥形孔C1、第二段锥形孔C2以及第三段锥形孔C3的下侧面与第二段锥形孔C2、第三段锥形孔C3以及第四段锥形孔C4的上侧面为两个不同且平行的平面。第一段锥形孔C1的上侧面与第四段锥形孔C4的下侧面相平行且具有第四间距，即第一段锥形孔C1的上侧面与第四段锥形孔C4的下侧面为两个不同且平行的平面。其中，上、下、左、右均是以图2中工件10的摆放位置为参照。
进一步地，异形孔11还包括直孔S1，直孔S1位于第二段锥形孔C2和第三段锥形孔C3之间。直孔S1的左/下侧面与第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左/下侧面共面，即直孔S1的左侧面与第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左侧面共面，直孔S1的下侧面与第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的下侧面共面。直孔S1的右/上侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右/上侧面共面，即直孔S1的右侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右侧面共面，直孔S1的上侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的上侧面共面。
进一步地，异形孔11还包括第五段锥形孔C5，第五段锥形孔C5位于第四段锥形孔C4远离第三段锥形孔C3的一端。
其中，第五段锥形孔C5的右/上侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右/上侧面共面，第五段锥形孔C5的右侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右侧面共面，第五段锥形孔C5的上侧面与第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的上侧面共面。第五段锥形孔C5左侧面的斜度大于第四段锥形孔C4左侧面的斜度。
如图4所示，第五段锥形孔C5的下侧面包括第一斜面C51和第二斜面C52，第一斜面C51位于第二斜面C52靠近第四段锥形孔C4的一端。第一斜面C51与第四段锥形孔C4的下侧面共面，第一斜面C51的斜度小于第二斜面C52的斜度。
本实施例中，工件10具有贯穿工件10的直通孔12，直通孔12与异形孔11相互错开，直通孔12的长度方向与异形孔11的长度方整体上平行。
图5是本发明中多段异形锥形孔的加工方法的流程框图。图6a是工件在第一次线切割工艺后A-A方向的截面结构示意图。图6b是工件在第一次线切割工艺后B-B方向的截面结构示意图。图7是工件在第二次线切割工艺后A-A方向的截面结构示意图。图8是工件在第三次线切割工艺后B-B方向的截面结构示意图。图9是工件在第四次线切割工艺后A-A方向的截面结构示意图。图10是工件在第五次线切割工艺后B-B方向的截面结构示意图。图11a是工件在电火花工艺后A-A方向的截面结构示意图。图11b是工件在电火花工艺后B-B方向的截面结构示意图。如图5至图11b所示，本申请还提供一种多段异形锥形孔的加工方法，用于加工工件10，工件10具有贯穿工件10的异形孔11，异形孔11为多段异形锥形孔。异形孔11依次包括第一段锥形孔C1、第二段锥形孔C2、第三段锥形孔C3以及第四段锥形孔C4。该加工方法包括：
步骤S1：如图5至图6b所示，采用第一次线切割工艺在工件10中加工出贯穿工件10的通孔101，通孔101为斜孔，即通孔101的长度方向与工件10的长度方向具有一定夹角。第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左/下侧面与通孔101的左/下侧面共面，即第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的左侧面与通孔101的左侧面共面，第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的下侧面与通孔101的下侧面共面。第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右/上侧面与通孔101的右/上侧面共面，即第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的右侧面与通孔101的右侧面共面，第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的上侧面与通孔101的上侧面共面。第二段锥形孔C2的上侧面与通孔101的上侧面共面，第三段锥形孔C3的下侧面与通孔101的下侧面共面。
步骤S2：如图5和图7所示，采用第二次线切割工艺对通孔101进行加工，并加工出第三段锥形孔C3和第四段锥形孔C4的左侧面。
步骤S3：如图5和图8所示，采用第三次线切割工艺对通孔101进行加工，并加工出第四段锥形孔C4的下侧面。
步骤S4：如图5和图9所示，采用第四次线切割工艺对通孔101进行加工，并加工出第一段锥形孔C1和第二段锥形孔C2的右侧面。
步骤S5：如图5和图10所示，采用第五次线切割工艺对通孔101进行加工，并加工出第一段锥形孔C1的上侧面。
进一步地，异形孔11还包括直孔S1，直孔S1位于第二段锥形孔C2和第三段锥形孔C3之间，直孔S1的上/下/左/右侧面与通孔101的上/下/左/右侧面共面，即直孔S1的上侧面与通孔101的上侧面共面，直孔S1的下侧面与通孔101的下侧面共面，直孔S1的左侧面与通孔101的左侧面共面，直孔S1的右侧面与通孔101的右侧面共面。
进一步地，异形孔11还包括第五段锥形孔C5，第五段锥形孔C5位于第四段锥形孔C4远离第三段锥形孔C3的一端。该加工方法还包括：
步骤S6：如图5至图11b所示，采用电火花工艺对通孔101的一端进行加工，并加工出第五段锥形孔C5。
进一步地，第五段锥形孔C5的右/上侧面与通孔101的右/上侧面共面，即第五段锥形孔C5的右侧面与通孔101的右侧面共面，第五段锥形孔C5的上侧面与通孔101的上侧面共面。第五段锥形孔C5的右/上侧面通过第一次线切割工艺加工形成，第五段锥形孔C5的左/下侧面通过电火花工艺进行加工。
进一步地，第五段锥形孔C5的下侧面包括第一斜面C51和第二斜面C52，第一斜面C51位于第二斜面C52靠近第四段锥形孔C4的一端，第一斜面C51的斜度小于第二斜面C52的斜度。第一斜面C51通过第三次线切割工艺进行加工并与第四段锥形孔C4的下侧面共面，第二斜面C52通过电火花工艺进行加工。由于第五段锥形孔C5的左侧面和下侧面的第二斜面C52斜度过大，因此，第五段锥形孔C5还需要采用电火花工艺进行加工。
其中，步骤S2-S6的顺序可以根据需要进行调整，图6a-图11b中，通孔101处虚线表示当前步骤加工的侧壁。各个锥形孔的尺寸公差可以控制到±0.010MM以内，满足客户设计使用要求。
本实施例中，工件10具有贯穿工件10的直通孔12，直通孔12与异形孔11相互错开。直通孔12可以采用线切割工艺、电火花工艺或中心加工工艺进行加工。
综上，本申请通过采用多次线切割工艺搭配电火花工艺，先在工件中加工出贯穿工件的通孔，然后在通孔的内壁上切割出各个锥形孔的侧面，最后再通过电火花工艺加工斜度过大的斜面。从而可以在工件上加工出多段异形锥形孔，以解决现有技术中无法通过现有加工方法加工出特定的异形孔的问题。
在本文中，所涉及的上、下、左、右、前、后等方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。还应当理解，本文中使用的术语“第一”和“第二”等，仅用于名称上的区分，并不用于限制数量和顺序。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰，为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多段异形锥形孔的加工方法，用于加工工件(10)，所述工件(10)具有贯穿所述工件(10)的异形孔(11)，所述异形孔(11)依次包括第一段锥形孔(C1)、第二段锥形孔(C2)、第三段锥形孔(C3)、第四段锥形孔(C4)以及第五段锥形孔(C5)，其特征在于，所述加工方法包括：
采用第一次线切割工艺在所述工件(10)中加工出贯穿所述工件(10)的通孔(101)，所述第一段锥形孔(C1)和所述第二段锥形孔(C2)的左/下侧面与所述通孔(101)的左/下侧面共面，所述第三段锥形孔(C3)和所述第四段锥形孔(C4)的右/上侧面与所述通孔(101)的右/上侧面共面，所述第二段锥形孔(C2)的上侧面与所述通孔(101)的上侧面共面，所述第三段锥形孔(C3)的下侧面与所述通孔(101)的下侧面共面；
采用第二次线切割工艺对所述通孔(101)进行加工，并加工出所述第三段锥形孔(C3)和所述第四段锥形孔(C4)的左侧面；
采用第三次线切割工艺对所述通孔(101)进行加工，并加工出所述第四段锥形孔(C4)的下侧面；
采用第四次线切割工艺对所述通孔(101)进行加工，并加工出所述第一段锥形孔(C1)和所述第二段锥形孔(C2)的右侧面；
采用第五次线切割工艺对所述通孔(101)进行加工，并加工出所述第一段锥形孔(C1)的上侧面；
采用电火花工艺对所述通孔(101)的一端进行加工，并加工出所述第五段锥形孔(C5)。
2.根据权利要求1所述的多段异形锥形孔的加工方法，其特征在于，所述异形孔(11)还包括直孔(S1)，所述直孔(S1)位于所述第二段锥形孔(C2)和所述第三段锥形孔(C3)之间，所述直孔(S1)的上/下/左/右侧面与所述通孔(101)的上/下/左/右侧面共面。
3.根据权利要求1所述的多段异形锥形孔的加工方法，其特征在于，所述第五段锥形孔(C5)的右/上侧面与所述通孔(101)的右/上侧面共面，所述第五段锥形孔(C5)的左/下侧面通过所述电火花工艺进行加工。
4.根据权利要求3所述的多段异形锥形孔的加工方法，其特征在于，所述第五段锥形孔(C5)的下侧面包括第一斜面(C51)和第二斜面(C52)，所述第一斜面(C51)位于所述第二斜面(C52)靠近所述第四段锥形孔(C4)的一端，所述第一斜面(C51)通过所述第三次线切割工艺进行加工并与所述第四段锥形孔(C4)的下侧面共面，所述第二斜面(C52)通过所述电火花工艺进行加工。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多段异形锥形孔的加工方法，其特征在于，所述工件(10)具有贯穿所述工件(10)的直通孔(12)，所述直通孔(12)与所述异形孔(11)相互错开。
6.一种工件，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项所述的多段异形锥形孔的加工方法加工而成；
所述工件(10)具有贯穿所述工件(10)的异形孔(11)，所述异形孔(11)依次包括第一段锥形孔(C1)、第二段锥形孔(C2)、第三段锥形孔(C3)、第四段锥形孔(C4)以及第五段锥形孔(C5)；
其中，所述第一段锥形孔(C1)和所述第二段锥形孔(C2)的左/右侧面共面，所述第三段锥形孔(C3)和所述第四段锥形孔(C4)的左/右侧面共面，所述第一段锥形孔(C1)和所述第二段锥形孔(C2)的左侧面与所述第三段锥形孔(C3)和所述第四段锥形孔(C4)的右侧面相平行且具有第一间距，所述第一段锥形孔(C1)和所述第二段锥形孔(C2)的右侧面与所述第三段锥形孔(C3)和所述第四段锥形孔(C4)的左侧面相平行且具有第二间距；所述第一段锥形孔(C1)、所述第二段锥形孔(C2)以及所述第三段锥形孔(C3)的下侧面共面，所述第二段锥形孔(C2)、所述第三段锥形孔(C3)以及所述第四段锥形孔(C4)的上侧面共面，所述第一段锥形孔(C1)、所述第二段锥形孔(C2)以及所述第三段锥形孔(C3)的下侧面与所述第二段锥形孔(C2)、所述第三段锥形孔(C3)以及所述第四段锥形孔(C4)的上侧面相平行且具有第三间距，所述第一段锥形孔(C1)的上侧面与所述第四段锥形孔(C4)的下侧面相平行且具有第四间距；所述第五段锥形孔(C5)的右/上侧面与所述第三段锥形孔(C3)和所述第四段锥形孔(C4)的右/上侧面共面，所述第五段锥形孔(C5)左侧面的斜度大于所述第四段锥形孔(C4)左侧面的斜度。
7.根据权利要求6所述的工件，其特征在于，所述异形孔(11)还包括直孔(S1)，所述直孔(S1)位于所述第二段锥形孔(C2)和所述第三段锥形孔(C3)之间，所述直孔(S1)的左/下侧面与所述第一段锥形孔(C1)和所述第二段锥形孔(C2)的左/下侧面共面，所述直孔(S1)的右/上侧面与所述第三段锥形孔(C3)和所述第四段锥形孔(C4)的右/上侧面共面。
8.根据权利要求6所述的工件，其特征在于，所述第五段锥形孔(C5)的下侧面包括第一斜面(C51)和第二斜面(C52)，所述第一斜面(C51)位于所述第二斜面(C52)靠近所述第四段锥形孔(C4)的一端，所述第一斜面(C51)与所述第四段锥形孔(C4)的下侧面共面，所述第一斜面(C51)的斜度小于所述第二斜面(C52)的斜度。
9.根据权利要求6-8任一项所述的工件，其特征在于，所述工件(10)具有贯穿所述工件(10)的直通孔(12)，所述直通孔(12)与所述异形孔(11)相互错开。
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