一种大长径比空心轴类零件内型面的加工方法与流程

1.本发明属于机械加工领域，尤其是一种大长径比空心轴类零件内型面的加工方法。


背景技术：

2.大长径比空心轴类零件内型面的加工一直以来是轴类零件加工的难题。若零件内型面为直孔，通常情况下采用在深孔钻床上钻孔、扩孔或在珩磨机上珩孔完成；若零件内型面轴向长径比较小的也可采用在车床上镗削完成。但对于长径比较大(长径比大于8)且带有较为复杂型面的深孔采用上述两种方法均无法完成，必须采用特殊的方法才能完成零件内型面的加工。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种大长径比空心轴类零件内型面的加工方法。
4.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.一种大长径比空心轴类零件内型面的加工方法，包括以下步骤：
6.步骤1、采用镗孔刀具在零件轴端面镗削出工艺直孔，所述工艺直孔作为钻头引导孔；
7.步骤2、以钻头引导孔作为引导，采用扩孔钻头从轴端面向内加工直深孔，所加工直深孔的轴向深度依据零件的结构确定，所述直深孔作为伸缩刀具引导孔；
8.步骤3、以伸缩刀具引导孔作为引导，利用伸缩刀具从轴内向轴端面方向进行加工，具体过程为：
9.步骤3.1、将伸缩刀具上的刀头缩进到刀杆内，刀杆沿伸缩刀具引导孔进入到零件的工艺直孔中；
10.步骤3.2、将伸缩刀具上的刀头伸出，开始加工零件，刀头的伸缩方向为零件径向，刀杆沿零件轴向移动，机床的x轴与z轴根据零件内型面尺寸按数控程序插补联动分段完成内型面加工。
11.进一步的，步骤2中的扩孔钻头为带有刃后支撑块的内排屑的钻头，所述刃后支撑块与钻头引导孔相配合，保证待加工部位与已加工部位保持同轴。
12.进一步的，步骤3中的伸缩刀具为带有刃后支撑的伸缩刀具，刀杆轴向受力为拉力。
13.进一步的，刀杆上的刃后支撑与伸缩刀具引导孔为间隙配合。
14.进一步的，间隙为0.02～0.05mm。
15.进一步的，步骤3.2中采用径向分层、轴向分段的方法进行加工。
16.进一步的，径向每层所去除的余量由加工系统刚性、刀具及零件材料和刀具参数确定。
17.进一步的，轴向根据伸缩刀具刀尖到与伸缩刀具引导孔的轴向尺寸相同位置的距离进行分段，每段轴向所移动的距离小于伸缩刀具刀尖到刃后支撑的轴向距离。
18.进一步的，步骤3.2具体为：
19.刀头的伸缩方向为机床x轴方向，刀杆沿机床z轴方向移动，刀杆逐渐向外退出，x轴与z轴插补联动由数控程序根据零件型面尺寸进行控制；
20.伸出刀头，x方向每层所去除的余量xmm，z方向每段所移动的距离zmm，每完成xmm的余量加工，刀杆同时向外退出zmm；
21.之后刀杆重新进入zmm，再次去除一层余量，按此循环，刀头不断伸出，直到该段加工完成；
22.刀头缩进到刀杆内，刀杆向外退出，重复分层加工过程，分层分段循环，直至完成零件内型面的加工。
23.进一步的，所述工艺直孔的长径比为2-3。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.本发明的大长径比空心轴类零件内型面的加工方法，利用镗孔刀、扩孔钻及伸缩刀具相结合完成大长径比空心轴类零件复杂内型面的成套加工。本发明操作简单、加工效率高，解决了大长径比空心轴类零件复杂内型面加工的难题，可广泛应用于各领域大长径比空心轴内型面的加工。
附图说明
26.图1是实施例中空心轴类零件底孔结构示意图；
27.图2是实施例中采用内孔镗刀镗削完成引导孔之后结构示意图；
28.图3是实施例中采用扩孔钻头扩孔完成引导孔之后结构示意图；
29.图4是实施例中采用伸缩刀杆加工完成最终型面的结构示意图。
30.其中：1-工件；2-底孔；3-钻头引导孔；4-伸缩刀具引导孔；5-最终内型面。具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例
34.本实施例为加工一空心长轴的复杂内型面，该零件长度为1800mm，小端最小直径ф67mm，大端最小直径ф79mm，中间部分孔径为ф103mm，不同直径段通过圆弧及锥面转接。小端ф67内孔距离大端端面轴向距离1500mm，大端ф79直径距离大端端面轴向距离200mm，孔径落差大，空腔长度长，单边径向落差大端12mm、小端18mm，悬臂切削所需刀杆的长径比达到17，刀杆刚性极差，无法采用传统钻削或镗削的方法加工内型面，采用本发明提出的加工方法进行加工，下面结合图1-图4来说明本实施例的加工流程。
35.参见图1，图1为实施例中空心轴类零件底孔结构示意图，可以看出加工之前零件1内加工有底孔2，底孔2为贯穿零件1的通孔。
36.本实施例的加工流程为：
37.步骤1、采用内孔镗刀镗削大端内孔至ф78 0.05，镗孔深度200mm，参见图2，对大端内孔进行镗孔得到图2中的钻头引导孔3；
38.步骤2、采用ф78扩孔钻头进入钻头引导孔3内进行扩深，扩孔深度1450mm，将该孔作为伸缩刀具引导孔4，参见图3，图3中伸缩刀具引导孔4即为扩深后的钻头引导孔3；
39.步骤3、将伸缩刀具上的刀头缩进到刀杆中，刀杆沿伸缩刀具引导孔4进入到零件内部，伸缩刀杆上的支撑装置与伸缩刀具引导孔4为间隙配合，间隙为0.02～0.05mm；而伸缩刀具所进入的深度为刀头距离零件大端端面1500mm，利用数控程序进行调节；
40.步骤4、将伸缩刀具上的刀头伸出，进行分层分段加工零件。刀头的伸缩方向为机床x轴方向，刀杆沿机床z轴方向移动，刀杆逐渐向外退出，x与z轴插补联动由数控程序根据零件型面尺寸进行控制。x方向每层所去除的余量为1.5mm，z方向每段所移动的距离为120mm，每完成1.5mm的余量加工，刀杆同时向外退出120mm，然后重新进入120mm，再次去除一层余量，按此循环，刀头不断伸出，直到该段加工完成；
41.刀头缩进到刀杆中，刀杆向外退出，重复分层加工过程，分层分段循环，完成零件内型面的加工，参见图4，加工完成后的内型面见图4中的最终内型面5。
42.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。