CN108274202A - 一种深孔薄壁件的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种深孔薄壁件的加工工艺，工艺步骤为：S1、第一次外形开粗，采用盘铣刀对原料的外形进行第一次粗加工，去除表面材料，采用铣刀清除拐角残料成型工件外部形状；S2、成型深孔，从原料的两端部通过钻头打孔；S3、时效处理，将步骤S2中得到的工件放在烤箱中进行高温处理，去除内应力；S4、第二次外形开粗，采用铣刀对步骤S3中得到的工件的外形进行第二次粗加工；S5、外形精加工，采用铣刀对步骤S4中得到的工件的外形进行精加工；S6、加工深孔，采用镗刀对深孔进行半精加工以及精加工；S7、加工薄壁。解决了大型深孔薄壁件的加工时出现变形以及震刀纹的问题，提高加工效率及工件质量，降低次品率。

Description

一种深孔薄壁件的加工工艺
技术领域
本发明涉及深孔件的机械加工，尤其是涉及一种深孔薄壁件的加工工艺。
背景技术
在航空领域中，发动机是其核心部件，航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，为飞机提供飞行所需动力，作为飞机的心脏，它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。发动机的生产与制造是关乎到使用者生命安全的，所以发动机的制作需要达到很高的标准，目前，在发动机的组成结构中，需要使用到大型的深孔薄壁件，其加工尤为困难，要求极高，由于壁厚较薄，在加工过程中工件的内部会出现内应力并且容易发生变形，从而导致工件的报废；而且由于孔较深，在加工中容易出现震刀纹，震刀纹的出现使得圆周尺寸出现大幅度的变化，次品率也大幅度提升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够消除内应力并且杜绝震刀纹出现的深孔薄壁件的加工工艺。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种深孔薄壁件的加工工艺，所述的工艺步骤为：
S1、第一次外形开粗，采用盘铣刀对原料的外形进行第一次粗加工，去除表面材料，采用铣刀清除拐角残料成型工件外部形状；
S2、成型深孔，从原料的两端部通过钻头打孔；
S3、时效处理，将步骤S2中得到的工件放在烤箱中进行高温处理，在100℃～300℃的环境下放置6～12小时，去除内应力；
S4、第二次外形开粗，采用铣刀对步骤S3中得到的工件的外形进行第二次粗加工；
S5、外形精加工，采用铣刀对步骤S4中得到的工件的外形进行精加工；
S6、加工深孔，采用镗刀对深孔进行半精加工并留有余量0.1mm，之后通过镗刀对深孔精加工到所需尺寸；
S7、加工薄壁，将轴类固定工装***深孔内，并保证深孔内壁与轴类固定工装的外壁贴合，采用小型铣刀对工件的侧边外壁进行加工，加工到所需尺寸。
进一步具体的，所述的步骤S3中环境温度为200℃。
进一步具体的，所述的步骤S3中的放置时间为8小时。
进一步具体的，所述的步骤S1、S2、S4、S5、S6以及S7中均采用浓度为15％～20％的切削液。
进一步具体的，所述的步骤S1中第一次外形粗加工的盘铣刀的直径为80mm，铣刀的直径为20mm。
进一步具体的，所述的步骤S4中的第二次粗加工采用的铣刀直径为16mm。
进一步具体的，所述的步骤S5中精加工采用的铣刀直径为12mm。
进一步具体的，所述的步骤S6中采用的镗刀的直径为29mm。
进一步具体的，所述的步骤S7中的小型铣刀直径为4mm。
本发明的有益效果是：采用了上述工艺之后，解决了大型深孔薄壁件的加工时出现变形以及震刀纹的问题，能够顺利生产大型深孔薄壁件，提高了加工效率以及工件质量，降低了次品率，降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示一种深孔薄壁件的加工工艺，深孔薄壁件采用铝材料制作而成，因为所使用的领域为航空领域并用于发动机结构内，其质量要求极高，要求其没有内应力以及不会出现震刀纹，加工中采用去除材料加工，即从一整块铝材料中加工出大型的深孔薄壁件，所述的工艺步骤为：
S1、第一次外形开粗，采用直径为80mm的盘铣刀对铝块进行外形的第一次粗加工，之后采用直径为20mm的铣刀对盘铣刀加工不到的位置继续加工去除拐角处的残料，成型工件的外部轮廓，留有余量；第一次外形开粗去除材料可达到60％，盘铣刀以及铣刀的转速设置在10000r/min，刀具的进给量为5000mm/min。
S2、成型深孔，工件的孔较深，采用的方式是从两边向中间加工，分别对铝块的两个面进行钻孔，将深孔加工到所需尺寸并留有余量，为下一步加工作准备；钻孔的作用主要是成型深孔，将内部多余的材料去除。
S3、时效处理，将工件放置在烤箱里进行高温处理，其目的是为了消除内应力；在100℃～300℃的环境下放置6～12小时，能够消除工件的内应力，经过多次试验，并从成本以及质量上进行综合判断，当工件在200℃的环境下放置8小时为最优，能够达到所需效果；
S4、第二次外形开粗，采用直径为16mm的铣刀对工件的外形进行第二次粗加工，16mm的铣刀直接对工件的外形进行去除材料的加工，此时加工的主要目的是保证工件外形各个曲面的金属流向均匀一致，为后续精加工留有余量；铣刀的转速设置在10000r/min，刀具的进给量为5000mm/min。
S5、外形精加工，采用直径为12mm的铣刀对外形进行精加工，加工到所需尺寸；铣刀的转速设置在10000r/min，刀具的进给量为5000mm/min。
S6、加工深孔，采用直径为29mm的镗刀对步骤S2中成型的深孔进行去除材料的加工，第一次进行半精加工，快速的将深孔加工到所需尺寸并单边留有余量0.1mm，第二次进行精加工，花费较长的时间进行精加工，将深孔加工到所需尺寸并保证其公差在0.1mm的范围内；铣刀的转速设置在10000r/min，刀具的进给量为5000mm/min；在进行深孔加工的过程中，需要对其同轴度加以控制，通过对刀具长度、刀具进给量以及刀具的转速等参数的控制加以对同轴度的控制。
S7、加工薄壁，将轴类固定工装***深孔内，并保证深孔内壁与轴类固定工装的外壁完全贴合，轴类固定工装的外壁采用仿形制作而成，能够保证两者之间的贴合度，在完成装夹之后，采用4mm的小型铣刀对工件的外壁进行再次加工，将其加工到指定尺寸；轴类固定工装主要的作用是撑起薄壁，使其在加工过程中不易变形，同时不会产生震刀纹；小型铣刀的转速设置在在10000r/min，刀具的进给量为5000mm/min。
在第一次外形开粗、成型深孔、第二次外形开粗、外形精加工、加工深孔以及加工薄壁的过程中，均采用浓度为15％～20％的切削液，这种切削液有利于排屑，并且还能够防止粘刀，进一步提高产品的表面质量。切削液具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释等特点。
上述加工过程中均通过五轴机床工作台的摆动使得需要加工的位置始终与刀具垂直。
综上，大型深孔薄壁件在通过上述工艺加工过程中，不容易变形也不会出现震刀纹；通过时效处理将工件在200℃的环境下放置8小时，能够消除其内应力；提高了加工效率以及工件质量，降低了次品率，降低了生产成本。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是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范围内。

Claims (9)

1.一种深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的工艺步骤为：
S1、第一次外形开粗，采用盘铣刀对原料的外形进行第一次粗加工，去除表面材料，采用铣刀清除拐角残料成型工件外部形状；
S2、成型深孔，从原料的两端部通过钻头打孔；
S3、时效处理，将步骤S2中得到的工件放在烤箱中进行高温处理，在100℃～300℃的环境下放置6～12小时，去除内应力；
S4、第二次外形开粗，采用铣刀对步骤S3中得到的工件的外形进行第二次粗加工；
S5、外形精加工，采用铣刀对步骤S4中得到的工件的外形进行精加工；
S6、加工深孔，采用镗刀对深孔进行半精加工并留有余量0.1mm，之后通过镗刀对深孔精加工到所需尺寸；
S7、加工薄壁，将轴类固定工装***深孔内，并保证深孔内壁与轴类固定工装的外壁贴合，采用小型铣刀对工件的侧边外壁进行加工，加工到所需尺寸。
2.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S3中环境温度为200℃。
3.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S3中的放置时间为8小时。
4.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S1、S2、S4、S5、S6以及S7中均采用浓度为15％～20％的切削液。
5.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S1中第一次外形粗加工的盘铣刀的直径为80mm，铣刀的直径为20mm。
6.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S4中的第二次粗加工采用的铣刀直径为16mm。
7.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S5中精加工采用的铣刀直径为12mm。
8.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S6中采用的镗刀的直径为29mm。
9.根据权利要求1所述的深孔薄壁件的加工工艺，其特征在于，所述的步骤S7中的小型铣刀直径为4mm。
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