一种大型工件上异形深孔加工方法与流程

1.本发明涉及深孔加工技术领域，具体而言，尤其涉及一种大型工件上异形深孔加工方法。


背景技术：

2.大型工件上的深孔是机械加工领域的一个难点，受结构限制，需在大型数控镗铣床上进行加工，大型工件上的深孔的特点是工件结构庞大，长孔的深度达到200mm以上，且孔径较小，在深孔的底部设有倒角。目前比较常用的为镗用深孔钻加工长孔方案，然而，此方案不但在加工过程中尺寸难于控制，还无法实现120
°
倒角及小孔的加工。
3.因此，有必要研发一种适用于大型工件的深孔加工方法，用以解决上述问题。


技术实现要素：

4.根据上述提出大型工件的深孔加工存在尺寸难于控制，无法加工倒角等技术问题，而提供一种大型工件上异形深孔加工方法。本发明主要针对大型工件上的异形深孔进行加工，异形阶梯孔包括阶梯大孔部分，阶梯大孔深度在200mm以上，阶梯大孔底部为锥面，阶梯大孔底部连通有阶梯小孔，对三个部分依次进行加工，对深孔的部分进行减震防护，然后利用加长杆的各种切削工具，机械及手动相结合对深孔进行加工，从而起到加工过程稳定，且深孔尺寸精细等效果。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种大型工件上异形深孔加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.s1、阶梯大孔的加工：对待加工的工件外圆进行减震防护，采用不同直径的钻头，按照钻头直径从小到大依次进行钻削、扩孔和铰削；
8.s2、锥面的加工：所述锥面位于阶梯大孔的底部，采用带有铜套导向的锥面刀具进行锥面的加工，刀具铜套与内孔直径存在一定间隙；
9.s3、阶梯小孔的加工：所述阶梯小孔位于深孔的孔底，与阶梯大孔及锥面位于同一轴线上，采用带铜套导向的钻削刀具进行阶梯小孔的加工，之后采用带有铜套的铰削刀具进行手工铰削，直至完成加工。
10.进一步地，所述待加工的工件具有两段不同直径的外圆，即薄壁处外圆和底部外圆，所述减震防护是通过两组具有与相应外圆匹配的v型槽工装包裹待加工工件后，再进行加工操作。
11.进一步地，所述步骤s1中，阶梯大孔的钻削采用φ16加长麻花钻钻孔，在钻削前采取定位孔精定位；所述定位孔精定位的方式为：根据钻头直径，钻镗定位孔，镗孔直径至φd( 0.03/ 0.02)，镗孔深度l＝2
×
φd，其中，φd为实测钻头直径；钻头低速引入定位孔内，进行钻削，控制线速度vc＝10mm/min，进给f＝30mm/mim，每进给30mm，钻头返回，清理钻削产生的铁屑。
12.进一步地，所述步骤s1中，阶梯大孔的扩孔采用φ18.7扩孔钻进行扩孔，扩孔前采
用同钻削同样的方式加工定位孔后，在进行扩孔加工，控制线速度vc＝8mm/min，进给f＝20mm/mim，每进给40mm，扩孔钻返回，清理扩孔产生的铁屑。
13.进一步地，所述步骤s1中，阶梯大孔的铰削采用手用铰刀加工的方式进行铰削，手工铰削时，采用机床的顶尖跟进，保证铰刀轴线与孔轴线重合，铰削过程中施加白铅油进行润滑，保证孔壁的粗糙度，最终加工出φ18.88的孔径。
14.进一步地，所述步骤s2中，所述锥面刀具的主要特性参数为：钻头前端直径为φ18.88(-0.2/-0.25)mm，前端锥面角度为120
°±1°
，锥面端面跳动为0.08mm，加长杆部分直径为φ14(0/-0.1)，柄部直径为φ12(0/-0.1)，铜套直径为φ18.88(-0.12/-0.14)，锥面刀具总长为350mm。
15.进一步地，所述步骤s3中，所述钻削刀具的主要特性参数为：钻头前端直径为φ5.8(-0.05/-0.1)mm，前端锥面角度为118
°
，前端径向跳动为0.04mm，过渡段角度为120
°
，加长杆部分直径为φ14(0/-0.1)，柄部直径为φ12(0/-0.1)，铜套直径为φ18.88(-0.12/-0.14)，钻削刀具总长380mm。
16.进一步地，所述步骤s3中，所述铰削刀具的主要特性参数为：铰刀前端直径为φ6( 0.04/ 0.02)mm，前端锥面角度为15
°
，前端径向跳动为0.04mm，过渡段角度为120
°
，加长杆部分直径为φ14(0/-0.1)，柄部方形尺寸为10( 0.3/-0.1)，铜套直径为φ18.88(-0.12/-0.14)，铰刀刃数为6，铰削刀具总长为380mm。
17.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
18.1、本发明提供的减震防护，主要针对深孔薄壁处的保护，采用不同v型槽对外圆进行保护，有效减缓加工过程中的震动，避免对工件产生影响。
19.2、本发明通过对深孔结构的划分，采用三个阶段对其进行分别加工，确保每个部分的精度。
20.3、本发明结合每个部分不同的结构特点，对现有刀具进行改装，从而实现对不同孔径尺寸及深度的加工。
21.基于上述理由本发明可在异型深孔加工领域广泛推广。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明待加工的大型工件上的异形深孔的示意图。
24.图2为本发明用于减震防护的工装示意图。
25.图3为本发明的减震防护与大型工件结合的结构示意图。
26.图4为本发明图3中a-a向的视图。
27.图5为本发明使用的锥面刀具的结构示意图。
28.图6为本发明使用的钻削刀具的结构示意图。
29.图7为本发明使用的铰削刀具的结构示意图。
30.图8为图7铰削刀具的切削刃的示意图。
31.图中：1、薄壁处外圆；2、底部外圆；3、锥面；4、阶梯小孔；5、薄壁处防护工装；6、底部防护工装；7、锥面刀具钻头前端；8、铜套；9、加长杆；10、柄部；11、钻削刀具钻头前端；12、过渡段；13、铰削刀具钻头前端。
具体实施方式
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
36.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
37.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
38.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于
对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
39.如图1所示，本发明提供了一种大型工件上异形深孔加工方法，具体地，本实施例列举的异形深孔具有阶梯深长孔段，锥面段和阶梯小孔段，阶梯深长孔的深度为271mm，孔径为φ18.88，要求精度极高，其中薄壁处外圆1的长度为63mm；锥面段的锥面3为120
°
，锥面段下端为阶梯小孔4，长度为20mm，阶梯小孔4的孔径为φ6，孔径较小。
40.具体加工步骤如下：
41.s1、阶梯大孔的加工：对待加工的工件外圆进行减震防护，由于工件的结构刚性较差，工件外圆需制作专用工装进行减震防护，工装采用尼龙材质，根据两段外圆不同直径设计v型槽尺寸(如图2、4所示)，将薄壁处外圆1相匹配的薄壁处防护工装5，和与底部外圆2相匹配的底部防护工装6，薄壁处防护工装5和底部防护工装6同时贴合(如图3所示)，通过卡箍连接固定后，有效的减轻壁厚管在加工过程中的振动。
42.采用不同直径的钻头，按照钻头直径从小到大依次进行钻削、扩孔和铰削；具体地，
43.1.1孔的钻削
44.阶梯大孔的钻削采用φ16加长麻花钻钻孔(常规钻头)，由于细长孔钻削易产生较大的偏斜，在钻削前采取定位孔精定位的方式如下：
45.根据钻头直径，钻镗定位孔，镗孔直径至φd( 0.03/ 0.02)，镗孔深度l＝2
×
φd，其中，φd为实测钻头直径；钻头低速引入定位孔内，进行钻削，控制线速度vc＝10mm/min，进给f＝30mm/mim，每进给30mm，钻头返回，清理钻削产生的铁屑。
46.1.2扩孔加工
47.阶梯大孔的扩孔采用φ18.7扩孔钻进行扩孔，扩孔前采用同钻削同样的方式加工定位孔后，在进行扩孔加工，控制线速度vc＝8mm/min，进给f＝20mm/mim，每进给40mm，扩孔钻返回，清理扩孔产生的铁屑。
48.1.3铰削加工
49.由于φ18.88孔径公差较为严格，且排屑难度较大，为规避孔的整个长度加工时异常断屑等造成的孔壁沟痕，采用手用铰刀加工的方式进行铰削。
50.手工铰削时，采用机床的顶尖跟进，保证铰刀轴线与孔轴线重合，铰削过程中施加白铅油进行润滑，保证孔壁的粗糙度，最终加工出φ18.88的孔径。
51.s2、锥面的加工：所述锥面位于阶梯大孔的底部，同样刀具刚性不足，采用带有铜套导向的专用锥面刀具进行锥面的加工，刀具铜套与内孔直径存在合适间隙，加工过程中按已加工孔定位，增强刀杆刚性。
52.采用低速锪削的方式进行加工，深度合格后再微量进给提高表面质量。
53.其中，专用锥面加工刀具(如图5所示)为加长设计，且前端外圆带有导向铜套8，在切削过程中提供稳定支撑，增强刀具刚性。
54.刀具主要特性参数表如下：
55.序号部位名称部位参数1锥面刀具钻头前端7的直径φ18.88(-0.2/-0.25)mm2前端锥面角度120
°±1°
3锥面端面跳动0.08mm4加长杆9部分直径φ14(0/-0.1)5柄部10直径φ12(0/-0.1)6铜套8直径φ18.88(-0.12/-0.14)7总长350mm
56.s3、阶梯小孔的加工：所述阶梯小孔位于深孔的孔底，与阶梯大孔及锥面位于同一轴线上，规避小直径孔带来的刀具折断风险，采用带铜套导向的钻削刀具进行阶梯小孔的加工，之后采用带有铜套的铰削刀具进行手工铰削，直至完成加工。
57.专用钻削加工刀具(如图6所示)为阶梯加长设计，前端钻头刃口部位与主刀杆增加同轴度0.04mm要求，满足加工过程中整体的偏摆要求。
58.刀具主要特性参数表如下：
[0059][0060][0061]
专用铰削加工刀具(如图7所示)为阶梯加长设计，为6齿切削方式，增大了切削加工容屑空间，并增加了末端方尾设计，提供了手工铰削的受力点。
[0062]
刀具主要特性参数表如下：
[0063]
序号部位名称部位参数1铰削刀具钻头前端13直径φ6( 0.04/ 0.02)mm2前端锥面角度15
°
3前端径向跳动0.04mm4过渡段角度120
°
5加长杆部分直径φ14(0/-0.1)6柄部方形尺寸10( 0.3/-0.1)7铜套直径φ18.88(-0.12/-0.14)8铰刀刃数69总长380mm
[0064]
另外，如图8所示，铰削刀具钻头的6齿刃之间的夹角为42
°
，切削刃端部的宽度为0.12，且与圆弧处交接部分的夹角为12
°
，可以对较小的孔进行精密铰削。
[0065]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。