CN112171203A - 一种微孔喷管加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微孔喷管加工方法。该方法包括备料、探伤、车、无心磨外圆、研、圆磨、平磨、第一次数控车床、第二次数控车床和第三次数控车床。本发明的微孔喷管加工方法，通过合理的工艺流程、设计加工专用的工装和刀具，采用最经济最高效的手段实现了以微孔喷管为代表的高精度微小深孔的加工，具有低成本、效率高的优势，保证了一组微孔喷管的一致性，为加工类似的高精度微小深孔工件提供了借鉴意义。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种微孔喷管加工方法。
背景技术
为了提高战斗机超声速巡航气动力效率和隐身效能，得到最佳的内外流气动效率，需要在风洞中进行不同偏度喷管的推力矢量试验。为了提高超声速机动性能，尤其是转弯性能，战斗机采用了矢量控制，也需要在风洞中进行推力矢量试验。
微孔喷管是进行风洞推力矢量试验的关键部件，微孔喷管的作用是将气流加速到试验所需要的喷流速度。微孔喷管的加工精度对飞行器风洞推力矢量试验是否成功具有决定性作用。
现有的微孔加工方法主要有钻削、电火花加工、电解加工、超声加工、激光加工和电子束加工等。风洞推力矢量试验使用的微孔喷管材料硬度较高，采用钻削加工效率不高；采用电火花加工和电解加工的孔精度不高，且容易出现锥度；采用超声加工需要超声振动工具和有磨料的液体介质，不经济；采用激光加工，激光设备价格高，加工出来的孔表面粗糙度大，圆度差容易形成喇叭口；采用电子束需要真空环境，***成本较高、不经济。
微孔喷管的加工困难主要体现在以下几点：
1.微孔喷管两端锥孔之间的同轴度，两端锥孔与喉道之间的同轴度难以保证；
2.微孔喷管内型面与基准外圆的同轴度检测难度很大；
3.微孔喷管喉道加工困难，所获得的加工件喉道尺寸也难以准确测量；
4.微孔喷管两端锥面长度不易控制精确；
5.微孔喷管两端面的平行度难以保证；
6.微孔喷管外圆柱的圆柱度难以保证；
7.一组微孔喷管的外形一致性难以保证。
目前，风洞推力矢量试验急需的微孔喷管是长径比大于5的一组相同尺寸的微孔喷管，要求一组微孔喷管的外形一致并能够互换使用，加工一组微孔喷管比单独加工一个微孔喷管的难度更高。
当前，亟需发展一种微孔喷管加工方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种微孔喷管加工方法。
本发明的微孔喷管加工方法包括以下步骤：
a.备料；选用
的H62棒料Ⅰ；
b.探伤；按JB4730.3-2005标准进行超声波探伤，要求棒料Ⅰ达到II级合格指标；
c.车；粗加工棒料Ⅰ得到棒料Ⅱ，棒料Ⅱ的外圆直径为
长度为55.3±0.1，两端倒角为1.5×45°，两端的中心孔为A0.5，同轴度为0.05；
d.无心磨外圆；采用无心磨机床粗磨棒料Ⅱ的外圆得到棒料Ⅲ，棒料Ⅲ的外圆直径为
粗糙度Ra0.8以上；
e.研；采用夹具装夹定位棒料Ⅲ，找正棒料Ⅲ的外圆，允差为0.005，在数控车床上精研棒料Ⅲ两端中心孔的60°接触面，要求60°接触面的粗糙度Ra0.8以上，圆度0.001以上，同轴度0.002以上，得到棒料Ⅳ；
f.圆磨；在外圆磨床上圆磨棒料Ⅳ，得到棒料Ⅴ，棒料Ⅴ的外圆直径为
圆柱度0.001以上，粗糙度Ra0.8以上；
g.平磨；采用零级V型块固定棒料Ⅴ，在平面磨床上平磨棒料Ⅴ的两端面，得到棒料Ⅵ，棒料Ⅵ的长度为55±0.002，端面与外圆的垂直度0.001以上，两端面的平行度0.001以上,粗糙度Ra0.8以上；
h.第一次数控车床：采用夹具装夹定位棒料Ⅵ，找正外圆，允差0.005，在数控车床上分别加工两端锥孔，锥孔直径上放0.15～0.2mm加工余量，得到棒料Ⅶ；
i.第二次数控车床；采用夹具装夹定位棒料Ⅶ，找正外圆和端面，允差0.001，在数控车床上，采用15°度锥形刀具加工15°锥孔，允差±0.01，得到棒料Ⅷ；棒料Ⅷ调头，采用夹具装夹定位棒料Ⅷ，找正外圆和端面，允差0.001，采用21°度锥形刀具加工21°锥孔，21°锥孔与15°锥孔的同柱度0.002以上，允差±0.01，粗糙度Ra0.8以上；随后加工喉道，喉道直径为0.189mm；得到棒料Ⅸ；
j.第三次数控车床；在棒料Ⅸ的两端分别穿入15°度芯轴和21°度芯轴，顶尖顶紧15°度芯轴和21°度芯轴的中心孔，找正外圆和端面，允差0.001，加工棒料Ⅸ的外圆达到图纸要求的尺寸，加工两端面达到图纸要求的长度，加工两端面密封槽达到图纸要求，加工完成。
本发明的微孔喷管加工方法进行探伤目的是检查棒料内部裂纹和缺陷分布情况，剔除不合格的棒料，选取合格的棒料。
本发明的微孔喷管加工方法，通过合理的工艺流程、设计加工专用的工装和刀具，采用最经济最高效的手段实现了以微孔喷管为代表的高精度微小深孔的加工，具有低成本、效率高的优势，保证了一组微孔喷管的一致性，为加工类似的高精度微小深孔工件提供了借鉴意义。
附图说明
图1为采用本发明的微孔喷管加工方法加工得到的微孔喷管；
图2为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤c工序图；
图3为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤h工序图；
图4a为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤i中的15°度锥形刀具；
图4b为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤i中的15°度锥形刀具(A-A剖面图)；
图5a为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤i中的21°度锥形刀具；
图5b为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤i中的21°度锥形刀具(A-A剖面图)；
图6为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤j中的15°度芯轴；
图7为本发明的微孔喷管加工方法中的步骤j中的21°度芯轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
实施例1
本实施例加工获得如图1所示的微孔喷管。
本实施例的加工过程如下：
a.备料；选用
的H62棒料Ⅰ；
b.探伤；按JB4730.3-2005标准进行超声波探伤，要求棒料Ⅰ达到II级合格指标；
c.车；粗加工棒料Ⅰ得到棒料Ⅱ，棒料Ⅱ的外圆直径为
长度为55.3±0.1，两端倒角为1.5×45°，两端的中心孔为A0.5，同轴度为0.05；本步骤的工序图见图2；
d.无心磨外圆；采用无心磨机床粗磨棒料Ⅱ的外圆得到棒料Ⅲ，棒料Ⅲ的外圆直径为
粗糙度Ra0.8以上；
e.研；采用夹具装夹定位棒料Ⅲ，找正棒料Ⅲ的外圆，允差为0.005，在数控车床上精研棒料Ⅲ两端中心孔的60°接触面，要求60°接触面的粗糙度Ra0.8以上，圆度0.001以上，同轴度0.002以上，得到棒料Ⅳ；
f.圆磨；在外圆磨床上圆磨棒料Ⅳ，得到棒料Ⅴ，棒料Ⅴ的外圆直径为
圆柱度0.001以上，粗糙度Ra0.8以上；
g.平磨；采用零级V型块固定棒料Ⅴ，在平面磨床上平磨棒料Ⅴ的两端面，得到棒料Ⅵ，棒料Ⅵ的长度为55±0.002，端面与外圆的垂直度0.001以上，两端面的平行度0.001以上,粗糙度Ra0.8以上；
h.第一次数控车床：采用夹具装夹定位棒料Ⅵ，找正外圆，允差0.005，在数控车床上分别加工两端锥孔，锥孔直径上放0.15～0.2mm加工余量，得到棒料Ⅶ；本步骤的工序图见图3；
i.第二次数控车床；采用夹具装夹定位棒料Ⅶ，找正外圆和端面，允差0.001，在数控车床上，采用如图4a、图4b所示的15°度锥形刀具加工15°锥孔，允差±0.01，得到棒料Ⅷ；棒料Ⅷ调头，采用夹具装夹定位棒料Ⅷ，找正外圆和端面，允差0.001，采用如图5a、图5b所示的21°度锥形刀具加工21°锥孔，21°锥孔与15°锥孔的同柱度0.002以上，允差±0.01，粗糙度Ra0.8以上；随后加工喉道，喉道直径为0.189mm；得到棒料Ⅸ；
j.第三次数控车床；在棒料Ⅸ的两端分别穿入如图6所示的15°度芯轴和如图7所示的21°度芯轴，顶尖顶紧15°度芯轴和21°度芯轴的中心孔，找正外圆和端面，允差0.001，加工棒料Ⅸ的外圆达到图纸要求的尺寸，加工两端面达到图纸要求的长度，加工两端面密封槽达到图纸要求，加工完成。
Claims (1)
1.一种微孔喷管加工方法，其特征在于，所述的加工方法包括以下步骤：
a.备料；选用
的H62棒料Ⅰ；
b.探伤；按JB4730.3-2005标准进行超声波探伤，要求棒料Ⅰ达到II级合格指标；
c.车；粗加工棒料Ⅰ得到棒料Ⅱ，棒料Ⅱ的外圆直径为
长度为55.3±0.1，两端倒角为1.5×45°，两端的中心孔为A0.5，同轴度为0.05；
d.无心磨外圆；采用无心磨机床粗磨棒料Ⅱ的外圆得到棒料Ⅲ，棒料Ⅲ的外圆直径为
粗糙度Ra0.8以上；
e.研；采用夹具装夹定位棒料Ⅲ，找正棒料Ⅲ的外圆，允差为0.005，在数控车床上精研棒料Ⅲ两端中心孔的60°接触面，要求60°接触面的粗糙度Ra0.8以上，圆度0.001以上，同轴度0.002以上，得到棒料Ⅳ；
f.圆磨；在外圆磨床上圆磨棒料Ⅳ，得到棒料Ⅴ，棒料Ⅴ的外圆直径为
圆柱度0.001以上，粗糙度Ra0.8以上；
g.平磨；采用零级V型块固定棒料Ⅴ，在平面磨床上平磨棒料Ⅴ的两端面，得到棒料Ⅵ，棒料Ⅵ的长度为55±0.002，端面与外圆的垂直度0.001以上，两端面的平行度0.001以上,粗糙度Ra0.8以上；
h.第一次数控车床：采用夹具装夹定位棒料Ⅵ，找正外圆，允差0.005，在数控车床上分别加工两端锥孔，锥孔直径上放0.15～0.2mm加工余量，得到棒料Ⅶ；
i.第二次数控车床；采用夹具装夹定位棒料Ⅶ，找正外圆和端面，允差0.001，在数控车床上，采用15°度锥形刀具加工15°锥孔，允差±0.01，得到棒料Ⅷ；棒料Ⅷ调头，采用夹具装夹定位棒料Ⅷ，找正外圆和端面，允差0.001，采用21°度锥形刀具加工21°锥孔，21°锥孔与15°锥孔的同柱度0.002以上，允差±0.01，粗糙度Ra0.8以上；随后加工喉道，喉道直径为0.189mm；得到棒料Ⅸ；
j.第三次数控车床；在棒料Ⅸ的两端分别穿入15°度芯轴和21°度芯轴，顶尖顶紧15°度芯轴和21°度芯轴的中心孔，找正外圆和端面，允差0.001，加工棒料Ⅸ的外圆达到图纸要求的尺寸，加工两端面达到图纸要求的长度，加工两端面密封槽达到图纸要求，加工完成。
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| CN202011037488.7A CN112171203A (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 一种微孔喷管加工方法 |
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| CN112171203A true CN112171203A (zh) | 2021-01-05 |
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| CN202011037488.7A Pending CN112171203A (zh) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | 一种微孔喷管加工方法 |
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| CN (1) | CN112171203A (zh) |
Cited By (1)
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2020
- 2020-09-28 CN CN202011037488.7A patent/CN112171203A/zh active Pending
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