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CN111715918A - 航空壳体小直径深孔的加工方法 - Google Patents

航空壳体小直径深孔的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空壳体小直径深孔的加工方法，包括以下步骤：S1.定心找正：选择枪钻作为加工工具，选择自定心三爪卡盘作为紧固工件，以工件外圆为基准找正；S2.加工引导孔：使用枪钻在工件的待加工面上打出相当于枪钻直径3倍深的引导孔；S3.加工深孔：在不开冷却液的情况下，以低转速将枪钻进入引导孔中相当于所述枪钻2倍直径的深度处；接着，将枪钻提速至正常转速，开冷却液，待冷却完全开启后打孔至孔底；然后退回至引导孔中相当于枪钻2倍直径的深度处，降速至低转速，关掉冷却液，再退出到安全平面内，即完成所述小直径深孔的加工。本发明的航空壳体小直径深孔的加工方法，解决了现有技术中小直径深孔难以加工的技术难题。

Description

航空壳体小直径深孔的加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种航空壳体小直径深孔的加工方法。
背景技术
一般钻削孔深与孔径之比大于10的孔，被称为深孔。机械技工技术中，小直径深孔加工始终是一大技术难点，此类技术一直备受关注。对于普通孔的加工方法，需要几道加工工序。一般先钻孔，再扩孔、镗孔，精度要求高或粗糙度要求低时，还需要进行铰孔和磨孔，通过这些加工手段都可以达到需要的要求。但是，对于小直径深孔，由于其孔深较深，孔径较小，长径比大，造成加工难度较大，很难用这些加工手段达到要求。具体说来，小直径深孔结构的加工难点主要有两处：一是由于内孔为小深孔结构，内径尺寸的公差很小，形状公差圆柱度一般在0.01mm以下，因而加工很难保证尺寸公差、形状公差；二是由于内孔为小深孔结构，内孔表面粗糙度等级要求高，在小直径深孔结构排屑不良的条件下，因而加工很难保证表面粗糙度等级。
因此，这类零件内孔在此情况下，迫切需要在现有的加工条件下找到一种解决小直径深孔加工的方法，来保证该零件的顺利加工。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种航空壳体小直径深孔的加工方法，解决了现有技术中小直径深孔难以加工的技术难题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种航空壳体小直径深孔的加工方法，包括以下步骤：
S1.定心找正：选择枪钻作为加工工具，选择自定心三爪卡盘作为紧固工件，以工件外圆为基准找正，保证枪钻的径向跳动量和轴向跳动量以及工件的径向跳动量≤0.01mm；
S2.加工引导孔：使用枪钻在工件的待加工面上打出相当于枪钻直径3倍深的引导孔；
S3.加工深孔：在不开冷却液的情况下，以低转速将枪钻进入引导孔中相当于所述枪钻2倍直径的深度处；接着，将枪钻提速至正常转速，开冷却液，待冷却完全开启后打孔至孔底；然后退回至引导孔中相当于枪钻2倍直径的深度处，降速至低转速，关掉冷却液，再退出到安全平面内，即完成所述小直径深孔的加工。
本发明中，枪钻直径指的是枪钻钻尖和排铁屑部分的直径。
进一步地，所述小直径深孔的孔径为3～4.5mm，深度为40倍孔径。
进一步地，步骤S1中，所述枪钻的钻杆采用经氮化处理的碳钢，钻头采用硬质合金。
进一步地，步骤S2中，采用比枪钻直径大0.01mm到0.02mm的钻头进行引导孔的加工。
进一步地，步骤S3中，所述低转速为100～200r/min，正常转速为2000～2500r/min。
进一步地，步骤S3中，当孔深大于40倍枪钻的直径时，采用长枪钻与短枪钻接打的方式，先用短枪钻打深至70％，再使用长枪钻加工成孔底；如果孔深的70％依然大于40倍直径，采用三根枪钻接打。
进一步地，还包括对孔底和孔壁进行精加工的步骤，其中采用硬质合金铰刀对孔底进行精加工，采用超声波滚压设备精加工孔壁。
进一步地，所述超声波滚压设备的工具头与所述深孔孔壁之间的角度保持在75°～88°的范围内，所述超声波滚压设备的变幅杆邻近工具头的输出端的振幅为8～20μm。
进一步地，所述超声波滚压的工作频率为25～28KHz，输出功率为220～350W，进给量为50～80mm/min。
本发明的有益效果：
1.本发明的航空壳体小直径深孔的加工方法，采用枪钻作为加工刀具，其中枪钻的钻杆采用经氮化处理的碳钢，钻头采用硬质合金，保证了枪钻的径向跳动量和轴向跳动量≤0.01mm，采用自定心三爪卡盘作为紧固工件，保证了工件的径向跳动量≤0.01mm，在加工过程中能够降低工件和枪钻的轴向和径向跳动，避免钻头在加工时发生漂移，从而保证了深孔加工的同心度和一致性；其次，枪钻自身带有V形切削刃和能通切削液的钻头，高压切削液通过钻头中的小孔送到切削区域内，进行冷却、润滑并帮助排屑，切屑和切削液顺著钻头的V形槽排出，从而解决了小直径深孔结构排屑不良的难题，有利于提高深孔加工的表面精度。
2.本发明的航空壳体小直径深孔的加工方法，在进刀时，先在不开冷却液的情况下将枪钻以低转速进入引导孔中一定深度处，再提速至正常转速，开冷却液进行深孔加工；退刀时，先推至引导孔中一定深度处，降速并关冷却液，再退回至安全平面，其目的是避免枪钻发生被甩断的情况。
3.本发明的航空壳体小直径深的加工方法，适用于各类小直径深孔或深盲孔的加工。
附图说明
图1是由本发明的加工方法加工的小直径深孔的剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例公开了一种深度160mm，孔径φ3mm的钛合金深孔的加工方法，包括如下的步骤：
S1.定心找正：选择枪钻作为加工工具，其中枪钻的钻杆采用经氮化处理的碳钢材质，钻头采用硬质合金材质。选择自定心三爪卡盘作为紧固工件，以工件外圆为基准找正，保证枪钻的径向跳动量和轴向跳动量以及工件的径向跳动量≤0.01mm。
S2.加工引导孔：使用枪钻在工件的待加工面上打出相当于枪钻直径3倍深的引导孔，其中，选择比枪钻直径大0.01～0.02mm的钻头，加工的引导孔的直径比钻头的直径大0.02mm。
S3.加工深孔：在不开冷却液的情况下，以100r/mm的转速将枪钻进入引导孔中相当于枪钻2倍直径的深度处；接着，将枪钻提速至2500r/mm，开冷却液暂停5s钟，待冷却完全开启后打孔至孔底，预留0.1mm精加工余量；然后将枪钻退回至引导孔中相当于枪钻2倍直径的深度处，降速至低转速200r/min，关掉冷却液，再退出到安全平面内。其中，深孔的直径比引导孔的直径小0.02mm。
S4.孔底精加工：采用硬质合金铰刀对孔底进行精加工，其中硬质合金铰刀中开有输送冷却液的小孔，开内冷却，进行精加工。
S4.孔壁精加工：采用超声波滚压设备精加工孔壁，超声波滚压设备的工具头与深孔孔壁之间的角度保持在80°～85°的范围内，超声波滚压设备的变幅杆邻近工具头的输出端的振幅为10～15μm。加工时，超声波滚压的工作频率为28KHz，输出功率为260W，进给量为60mm/min。
本实施例的小直径深孔的加工方法，采用枪钻作为加工刀具，其中枪钻的钻杆采用经氮化处理的碳钢，钻头采用硬质合金，从而保证了枪钻的径向跳动量和轴向跳动量≤0.01mm；采用自定心三爪卡盘作为紧固工件，保证了工件的径向跳动量≤0.01mm，如此，则在加工过程中能够尽可能地降低工件和枪钻的轴向和径向跳动，避免钻头在加工时发生漂移，从而保证了深孔加工的同心度和一致性；其次，枪钻自身带有V形切削刃和能通切削液的钻头，高压切削液通过钻头中的小孔送到切削区域内，进行冷却、润滑并帮助排屑，切屑和切削液顺著钻头的V形槽排出，从而解决了小直径深孔结构排屑不良的难题，有利于提高深孔加工的表面精度；最后，本实施例采用在枪钻加工后，还采用硬质合金铰刀精加工孔底，采用超声波滚压设备精加工孔壁，进一步提高深孔孔壁和孔底的精度，达到粗糙度等级的要求。从而完成小直径深孔的加工。该方法可广泛用于金属零部件的加工，例如航空壳体。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.定心找正：选择枪钻作为加工工具，选择自定心三爪卡盘作为紧固工件，以工件外圆为基准找正，保证枪钻的径向跳动量和轴向跳动量以及工件的径向跳动量≤0.01mm；
S2.加工引导孔：使用枪钻在工件的待加工面上打出相当于枪钻直径3倍深的引导孔；
S3.加工深孔：在不开冷却液的情况下，以低转速将枪钻进入引导孔中相当于所述枪钻2倍直径的深度处；接着，将枪钻提速至正常转速，开冷却液，待冷却完全开启后打孔至孔底；然后退回至引导孔中相当于枪钻2倍直径的深度处，降速至低转速，关掉冷却液，再退出到安全平面内，即完成所述小直径深孔的加工。
2.如权利要求1所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，所述小直径深孔的孔径为3~4.5mm，深度为40倍孔径。
3.如权利要求1所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，步骤S1中，所述枪钻的钻杆采用经氮化处理的碳钢，钻头采用硬质合金。
4.如权利要求1所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，步骤S2中，采用比枪钻直径大0.01mm到0.02mm的钻头进行引导孔的加工。
5.如权利要求1所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，步骤S3中，所述低转速为100~200r/min，正常转速为2000~2500r/min。
6.如权利要求1所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，步骤S3中，当孔深大于40倍枪钻的直径时，采用长枪钻与短枪钻接打的方式，先用短枪钻打深至70%，再使用长枪钻加工成孔底；如果孔深的70%依然大于40倍直径，采用三根枪钻接打。
7.如权利要求1所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，还包括对孔底和孔壁进行精加工的步骤，其中采用硬质合金铰刀对孔底进行精加工，采用超声波滚压设备精加工孔壁。
8.如权利要求7所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，所述超声波滚压设备的工具头与所述深孔孔壁之间的角度保持在75°~88°的范围内，所述超声波滚压设备的变幅杆邻近工具头的输出端的振幅为8~20μm。
9.如权利要求7所述的一种航空壳体小直径深孔的加工方法，其特征在于，所述超声波滚压的工作频率为25~28KHz，输出功率为220~350W，进给量为50~80mm/min。
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