CN109175905A - 一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，属于孔加工技术领域，主要包括以下步骤：步骤S3：分别精镗上沉孔和台阶孔，安装镗刀后，确定机床在SPOS=0时镗刀刀头的刀尖方向，并以刀尖指向作为X轴正向；然后将镗刀沿Y轴向下伸入孔中进行镗孔，镗完孔后机床停转且保证镗刀刀尖仍指向X轴正向；然后镗刀沿X轴负方向退L₁=0.1mm，然后沿Y轴向上退出；步骤S4：反镗下沉孔；还包括步骤S1：粗铣上沉孔、台阶孔、下沉孔；步骤S2：补铣下沉孔。本发明采用定镗方式镗上沉孔尺寸到位；采用定镗方式镗台阶孔尺寸到位；采用定镗、反镗方式镗下沉孔尺寸到位，减少了装夹和基准变换次数，保证了待加工孔的精度，如表面粗糙度、同轴度等，同时提高了孔加工效率。

Description

一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法

技术领域

本发明涉及孔加工技术领域，具体的说，是一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法。

背景技术

随着航空技术的发展，现代飞机机动性能、飞行性能、寿命和低制造成本等性能指标不断提高，航空结构件已逐渐向大型化、整体化、薄壁化、复杂化等方向发展，装配精度要求大幅提高，尤其体现在高尺寸精度、高位置度要求的精度孔上。双侧台阶孔一般存在于航空整体框梁类、接头类结构件上，主要用于装配高精密传动轴、关重轴承、衬套等核心部件，具有双侧沉孔及台阶通孔的结构，沉孔及台阶孔均为高精度孔，圆度、同轴度、表面粗糙度要求均高，典型结构如附图1所示。

由于双侧台阶孔待加工孔精度要求较高，并且沉孔一般存在R0.2~R0.8的底角部分，一般采用镗孔的方式加工到位，目前双侧台阶孔加工一般采用先加工一侧沉孔及台阶孔，翻面加工另一侧沉孔的方式，该加工方法存在以下问题：

（1）孔同轴度无法保证：采用两面镗沉孔及台阶孔到位方案，双侧台阶孔分别在两种装夹状态下加工形成，由于装夹、找正、零件变形所带来的误差，使3处孔的同轴度无法保证，从而影响装配精度。

（2）加工效率低：现镗孔工艺多采用低速镗进镗出的方式，轨迹如附图2所示。该镗孔方式退刀速度慢，加工效率低，同时存在二次切削，容易在孔壁产生加工划痕；由于两面制孔，导致制孔工艺分两次执行，加工工序繁琐，刀具准备次数增加，降低整个零件的加工效率。

由于双侧台阶孔结构具有3个典型结构：上沉孔，台阶孔和下沉孔，目前采用双面加工的方式，粗铣孔也是分两面执行，加工工艺流程繁琐。由于存在同轴度无法保证、加工效率低等问题，现有双侧台阶孔加工工艺方案已经无法满足当前加工需求，亟需高效、优质的工艺方法来提高双侧台阶孔加工的稳定性，从而保证该类结构的高性能加工。

发明内容

本发明的目的在于解决以上技术问题，提供一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，本发明采用定镗方式镗上沉孔尺寸到位；采用定镗方式镗台阶孔尺寸到位；采用定镗、反镗方式镗下沉孔尺寸到位，本发明减少装夹和基准变换次数，保证了待加工孔的精度，如表面粗糙度、同轴度等，同时提高了孔加工效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，主要包括以下步骤：

步骤S3：分别精镗上沉孔和台阶孔，安装镗刀后，确定机床在SPOS=0时镗刀刀头的刀尖方向，并以刀尖指向作为X轴正向；然后将镗刀沿Y轴向下伸入孔中进行镗孔，镗完孔后机床停转且保证镗刀刀尖仍指向X轴正向；然后镗刀沿X轴负方向退L₁=0.1mm，然后沿Y轴向上退出；

步骤S4：反镗下沉孔，使用反镗镗刀对下沉孔进行镗孔；安装镗刀后，确定机床在SPOS=0时反镗刀刀头的刀尖方向，并以刀尖指向作为X轴正向；主轴停转，反镗镗刀在孔轴线位置相X轴负方向移动L₃距离，然后沿Y轴向下快速伸入孔内且保证反镗镗刀的刀尖完全伸出下沉孔下端面；主轴继续停转，反镗镗刀沿X轴正方向移动L₃距离，主轴反转，反镗镗刀以镗孔的速度沿Y轴向上移动到下沉孔上端，镗完孔后，反镗镗刀再以镗孔的速度沿Y轴向下移动到下沉孔的下端面以退出零件；主轴停转，保证反镗镗刀的刀尖指向X轴正向，然后沿X轴反向运动L₃距离、沿Y轴方向向上退出。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述L₃=(D₄-D₃)/2+0.2~0.5，其中D₃为台阶孔的直径；D₄为下沉孔的直径。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤S3中采用数显镗刀和定镗的方法对上沉孔和台阶孔进行镗孔，每次镗孔切宽a _e ≤0.2mm。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述步骤S4中采用具有反镗功能的数显镗刀并采用定镗、反镗的方法对下沉孔进行镗孔，每次镗孔切宽a _e ≤0.2mm。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述反镗镗刀的刀头反装，且刀尖到反镗镗刀的刀杆近端一侧的距离L₄>（D₄-D₃）/2，且刀尖到刀杆远端一侧的距离L₅<D₃-1.1。

为了更好的实现本发明，进一步地，还包括以下步骤：

步骤S1：采用立铣刀分别粗铣上沉孔、台阶孔、下沉孔，此时台阶孔与下沉孔的直径相同，且粗铣得到的上沉孔侧面余量△₁=0.5mm，台阶孔侧面余量△₂=0.5mm，下沉孔的工艺余量△₃=(D₄-D₃)/2+0.5，其中2D₁＜D₃，D₁为立铣刀的直径；

步骤S2：采用T型刀补铣下沉孔，所述T型刀刀刃直径为D₅、刀杆直径为D₆，且D₅＜D₃，(D₅-D₆)/2＞(D₄-D₃)/2；补铣之后下沉孔的侧面余量△₄=0.5mm，底面不留余量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明采用定镗方式镗上沉孔尺寸到位；采用定镗方式镗台阶孔尺寸到位；采用定镗、反镗方式镗下沉孔尺寸到位，本发明减少装夹和基准变换次数，保证了待加工孔的精度，如表面粗糙度、同轴度等，同时提高了孔加工效率。本发明通过单侧分别对上沉孔、台阶孔和下沉孔加工，提高了孔同轴度，减小了误差，从而提高了装配精度，同时使得加工流程减少，加工更加方便。

（2）本发明通过采用定镗的加工方式，既减少了镗出的退刀时间，同时还避免了镗出时的二次切削；通过与定镗相结合的反镗加工方式，减少了加工步骤，更加方便，提高了加工的效率和质量。

（3）本发明通过在粗铣和补铣分别留出工艺余量以及对刀具的尺寸与孔加工尺寸相配合，提高了加工精度和孔同轴度，减少了误差，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明的双侧台阶孔的结构示意图；

图2为本发明的普通镗孔走刀轨迹示意图；

图3为本发明的粗铣孔走刀轨迹图；

图4为本发明的镗孔余量示意图；

图5为本发明的T型刀及粗铣下沉孔走刀轨迹示意图；

图6为本发明的下沉孔镗孔余量示意图；

图7为本发明的正镗台阶孔走刀轨迹示意图；

图8为本发明的反镗镗刀刀头示意图；

图9为本发明的反镗下沉孔走刀轨迹示意图。

其中：1-双侧台阶孔；2-镗进镗出走刀轨迹；3-上沉孔；4-台阶孔；5-下沉孔；6-粗铣孔轨迹；7-上沉孔镗孔余量；8-台阶孔镗孔余量；9-下沉孔台阶余量；10-T型刀；11-补铣下沉孔走刀轨迹；12-下沉孔侧面余量；13-定镗台阶孔走刀轨迹；14-镗刀；15-镗刀刀头；16-反镗镗刀刀头；17-主轴旋转中心；18-反镗下沉孔走刀轨迹。

具体实施方式

如图1所示，一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，主要包括以下步骤：

步骤S3：分别精镗上沉孔3和台阶孔4，安装镗刀14后，确定机床在SPOS=0时镗刀刀头15的刀尖方向，并以刀尖指向作为X轴正向；然后将镗刀14沿Y轴向下伸入孔中进行镗孔，镗完孔后机床停转且保证镗刀14刀尖仍指向X轴正向；然后镗刀14沿X轴负方向退L₁=0.1mm，然后沿Y轴向上退出；

双侧台阶孔1有上沉孔3、台阶孔4和下沉孔5三个部分，分别对这三个孔粗铣时在同一侧进行，如图2所示的现有的两面式镗进镗出走刀轨迹2，相比现有的加工工艺流程更加精简，提高了加工的效率。

由于一般镗孔采用低速镗镗进镗出，加工效率低而且容易在孔表面留下划痕，因此采用高质量、高效的定刀尖方向的镗孔方式，及定镗，定镗台阶孔走刀轨迹13如图7所示，在精镗上沉孔3和台阶孔4时，采用数显镗刀以定镗的镗孔方式进行镗孔，首先安装镗刀后，确定机床在SPOS=0时镗刀刀头15的刀尖方向，例如刀尖指向X正方向，然后按照图中轨迹镗孔，从①到点②，镗刀走刀轨迹沿着孔中心轴线，镗完孔后，机床停转，此时镗刀刀尖方向为SPOS=0时的方向，即X正向；接着镗刀向X负方向退L₁=0.1mm，然后沿点③到点④的轨迹快速退出。定镗的方式减少了镗出的退刀时间，同时还避免镗出时的二次切削，提高了加工效率及质量。

步骤S4：反镗下沉孔5，使用反镗镗刀对下沉孔5进行镗孔；安装镗刀14后，确定机床在SPOS=0时反镗刀刀头15的刀尖方向，并以刀尖指向作为X轴正向；主轴停转，反镗镗刀在孔轴线位置相X轴负方向移动L₃距离，然后沿Y轴向下快速伸入孔内且保证反镗镗刀的刀尖完全伸出下沉孔5下端面；主轴继续停转，反镗镗刀沿X轴正方向移动L₃距离，主轴反转，反镗镗刀以镗孔的速度沿Y轴向上移动到下沉孔5上端，镗完孔后，反镗镗刀再以镗孔的速度沿Y轴向下移动到下沉孔5的下端面以退出零件；主轴停转，保证反镗镗刀的刀尖指向X轴正向，然后沿X轴反向运动L₃距离、沿Y轴方向向上退出。

采用定镗和反镗结合的镗孔方式对下沉孔5进行镗孔，所用镗刀具备反镗功能，反镗镗刀是指将镗刀刀头15安反装成反镗镗刀刀头16，如图8所示，且镗刀刀具的尺寸满足镗孔要求的尺寸，其轴线穿过主轴旋转中心16；安装镗刀后，确定机床在SPO=0时镗刀刀头15的刀尖方向，例如刀尖指向X正方向，主轴停转，镗刀在孔轴向位置向X负方向移动L₃到点⑤，然后以快速进给从点⑤到点⑥，保证镗刀刀尖完全伸出下沉孔5下端面；主轴继续停转，镗刀从点⑥移动到点⑦；主轴反转，镗刀以镗孔速度从点⑦移动到点⑧，镗完孔后，再以镗孔速度退出零件，从点⑧移动到⑦；主轴停转，此时检查刀尖方向，应指向X正向，然后镗刀从点⑦分别依次移动到点⑥、点⑤，最终完成下沉孔5的反镗，反镗下沉孔走刀轨迹18如附图9所示。其中，L₂为刀头到主轴端面的距离，L₄为刀尖到刀杆近端一侧的距离，L₅为刀尖到刀杆远端一侧的距离。

进一步的，作为不同实施例的优选，所述L₃=(D₄-D₃)/2+0.2~0.5，其中D₃为台阶孔4的直径；D₄为下沉孔5的直径。

进一步的，作为不同实施例的优选，所述步骤S3中采用数显镗刀14和定镗的方法对上沉孔3和台阶孔4进行镗孔，每次镗孔切宽a _e ≤0.2mm。

进一步的，作为不同实施例的优选，所述步骤S4中采用具有反镗功能的数显镗刀14并采用定镗、反镗的方法对下沉孔5进行镗孔，每次镗孔切宽a _e ≤0.2mm。

在精镗下沉孔5时，采用具有反镗安装功能的数显镗刀安装成反镗并以定镗镗孔的方式对下沉孔5进行镗孔加工。

进一步的，作为不同实施例的优选，所述反镗镗刀的刀头反装，且刀尖到反镗镗刀的刀杆近端一侧的距离L₄>（D₄-D₃）/2，且刀尖到刀杆远端一侧的距离L₅<D₃-1.1。

进一步的，作为不同实施例的优选，步骤S1：采用立铣刀分别粗铣上沉孔3、台阶孔4、下沉孔5，此时台阶孔4与下沉孔5的直径相同，且粗铣得到的上沉孔3侧面余量△₁=0.5mm，台阶孔4侧面余量△₂=0.5mm，下沉孔5的工艺余量△₃=(D₄-D₃)/2+0.5，其中2D₁＜D₃，D₁为立铣刀的直径；

粗铣孔轨迹6如图3所示，粗铣后上沉孔镗孔余量7、台阶孔镗孔余量8、下沉孔台阶余量9如图4所示，在上沉孔3和台阶孔4侧面均留有0.5mm的工艺余量，而上沉孔3的底部不留余量，且粗铣后台阶孔4的直径上沉孔3的直径相同，图中△1为上沉孔侧面工艺余量，△₂为台阶孔侧面的工艺余量，△₃为下沉孔侧面粗铣时的工艺余量，下沉孔侧面余量12如图6所示，△₄为下沉孔侧面补铣时的工艺余量，D₂为上沉孔直径，D₃为台阶孔直径，D₄为下沉孔直径。

步骤S2：采用T型刀10补铣下沉孔5，所述T型刀10刀刃直径为D₅、刀杆直径为D₆，且D₅＜D₃，(D₅-D₆)/2＞(D₄-D₃)/2；补铣之后下沉孔5的侧面余量△₄=0.5mm，底面不留余量。

如图5所示，采用T型刀10按补铣下沉孔走刀轨迹11的进行粗铣，图中D₆为T型刀10的刀杆直径，D₅为T型刀10刀刃直径，

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，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，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

步骤S3：分别精镗上沉孔（3）和台阶孔（4），安装镗刀（14）后，确定机床在SPOS=0时镗刀刀头（15）的刀尖方向，并以刀尖指向作为X轴正向；然后将镗刀（14）沿Y轴向下伸入孔中进行镗孔，镗完孔后机床停转且保证镗刀（14）刀尖仍指向X轴正向；然后镗刀（14）沿X轴负方向退L₁=0.1mm，然后沿Y轴向上退出；

步骤S4：反镗下沉孔（5），使用反镗镗刀对下沉孔（5）进行镗孔；安装镗刀（14）后，确定机床在SPOS=0时反镗刀刀头（15）的刀尖方向，并以刀尖指向作为X轴正向；主轴停转，反镗镗刀（14）在孔轴线位置相X轴负方向移动L₃距离，然后沿Y轴向下快速伸入孔内且保证反镗镗刀（14）的刀尖完全伸出下沉孔（5）下端面；主轴继续停转，反镗镗刀（14）沿X轴正方向移动L₃距离，主轴反转，反镗镗刀（14）以镗孔的速度沿Y轴向上移动到下沉孔（5）上端，镗完孔后，反镗镗刀（14）再以镗孔的速度沿Y轴向下移动到下沉孔（5）的下端面以退出零件；主轴停转，保证反镗镗刀（14）的刀尖指向X轴正向，然后沿X轴反向运动L₃距离、沿Y轴方向向上退出。

2.根据权利要求1所述的一种双侧台阶孔（4）（1）零件单面装夹制孔方法，其特征在于：所述L ₃=(D ₄-D ₃)/2+0.2~0.5，其中D ₃为台阶孔（4）的直径；D ₄为下沉孔（5）的直径。

3.根据权利要求1所述的一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，其特征在于：所述步骤S3中采用数显镗刀（14）和定镗的方法对上沉孔（3）和台阶孔（4）进行镗孔，每次镗孔切宽a _e ≤0.2mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，其特征在于：所述步骤S4中采用具有反镗功能的数显镗刀（14）并采用定镗、反镗的方法对下沉孔（5）进行镗孔，每次镗孔切宽a _e ≤0.2mm。

5.根据权利要求4所述的一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，其特征在于：所述反镗镗刀（14）的刀头反装，且刀尖到反镗镗刀（14）的刀杆近端一侧的距离L ₄>（D ₄-D ₃）/2，且刀尖到刀杆远端一侧的距离L ₅<D ₃-1.1。

6.根据权利要求1所述的一种双侧台阶孔零件单面装夹制孔方法，其特征在于：还包括以下步骤：

步骤S1：采用立铣刀分别粗铣上沉孔（3）、台阶孔（4）、下沉孔（5），此时台阶孔（4）与下沉孔（5）的直径相同，且粗铣得到的上沉孔（3）侧面余量△ ₁=0.5mm，台阶孔（4）侧面余量△ ₂=0.5mm，下沉孔（5）的工艺余量△ ₃=(D ₄-D ₃)/2+0.5，其中2D ₁＜D ₃，D ₁为立铣刀的直径；

步骤S2：采用T型刀（10）补铣下沉孔（5），所述T型刀（10）刀刃直径为D₅、刀杆直径为D₆，且D ₅＜D₃，(D ₅-D ₆)/2＞(D ₄-D ₃)/2；补铣之后下沉孔（5）的侧面余量△ ₄=0.5mm，底面不留余量。