一种多级台阶节流孔车削加工方法与流程

本发明属于机械加工领域，涉及一种节流孔加工方法，尤其是多级台阶节流孔在车床的加工。

背景技术：
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喷嘴是伺服阀上的关键零件，节流孔是喷嘴类零件中一种常见特征，尤其是喷嘴内腔形状和尺寸，其尺寸对产品的流量特性影响很大，对射流流场能量转换起着至关重要的作用。喷嘴内部型腔既有小孔，又有锥面，多级组合而成的结构复杂、同时尺寸精度又很高，为了保证产品性能，减小局部阻力、减小沿程摩擦，就需要保证各小孔之间的同轴度，小孔与锥面部分圆滑过渡，需要采取从大端一次成型的加工方法，这种方法就导致了加工刀具和加工复合小孔的难度增加，尤其加工保证小孔长度。由于孔小且与锥面连接，分界不清晰，难于控制及测量，加工难度非常大，是机械加工领域内车削加工小孔方面的难题。

目前，对于节流孔的普通切削加工的方案研究较少，选择的加工方案不同，加工出的质量差异较大，不能满足产品性能要求。像节流孔类小孔常采用的加工方法多为特种加工，如电火花、激光、超声加工等。其中电火花加工是最常见的加工方法，该方法加工效率低，且孔内壁有电蚀层，影响使用性能，局限性较大。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题：为了满足伺服阀节流孔的复杂结构、高精度的尺寸要求，进一步提高节流孔的加工质量与加工效率，降低生产成本，减小对设备的依赖性，本发明提出一种多级台阶节流孔车削加工方法，实现节流孔的高效、高精度车削加工。

本发明的技术方案：一种多级台阶节流孔的车削加工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：制作多级台阶节流孔加工的刀具与测量工具

(1)根据节流孔每个台阶结构尺寸，分别制作加工每个台阶节流孔的扁钻，所述扁钻形状与节流孔内腔结构相复合，用于进行逐级仿形加工；

(2)制作测量多级台阶节流孔长度的测杆，用于对试切孔长度进行测量校正，所述测杆需结合台阶孔锥度和孔径设计测杆；

步骤二：选用中心钻、普通麻花钻、所述扁钻及测杆，由节流孔大端向小端逐级进行加工

(1)试切，保证刀具与车床主轴中心重合，误差不大于0.003mm；

(2)用中心钻加工中心孔，使用普通麻花钻加工节流孔D₂，严格控制中心孔的位置、角度、深度、直径，所述普通麻花钻的顶角为90°；

(3)选择所述对应台阶孔扁钻，加工台阶孔大端α锥面和下一级中心孔；

(4)重复步骤二(3)，加工下一级台阶孔锥面和中心孔；

(5)选择所述最后一级台阶孔扁钻，加工最后一级台阶孔β锥面和D₁孔，完成工件台阶孔的加工；

(6)使用所述测杆测量孔D₁长度L₁，并根据测量结果校正加工过程，所述长度L₁测量值根据下式计算：

L₁＝喷嘴长度-测杆深入孔内长度+(D₁-D₆)/tan(β/2)/2

所述扁钻的材料选用硬质合金；扁钻结构与被加工内腔形状相一致，中间锥面锥角Φ与被加工锥面一致，底部直径小于被加工直径D₃，顶部直径D₄按照实际被加工孔直径及公差设计，刃长L₁和L₂大于实际被加工孔长度；

所述小孔长度尺寸测杆为圆柱状，顶部为一圆锥，测杆结构需结合阶梯孔锥度β和孔径D1和D3设计，测杆锥度θ<β和直径D3>D5>D1>D6；

所述扁钻的加工参数：

a、转速1,500r/min～2,000r/min；

b、进给速度0.003mm/rpm～0.008mm/rpm；

c、进给深度0.02mm～0.05mm

有益效果：

本发明针对多级台阶节流孔结构特点，通过设计扁钻，与测量工具，并严格控制加工过程中的加工参数，在车床上实现了加工，其效果主要有两点：

1、能够很好保证多级台阶小孔的形状与尺寸精度，保证了加工质量；

2、通过本方法的应用，固化了多级节流孔加工技术，提高了多级台阶节流孔的效率。

附图说明

图1：多级台阶节流孔结构示意图

图2：多级台阶节流孔结构尺寸示意图

图3：扁钻基本结构示意图

图4：节流孔长度测量杆意图

具体实施方式：

通过附图1、2、3、4对上述方案做进一步说明。

以航空液压伺服阀喷嘴多阶台阶节流孔为例，其内部结构如附图2所示，对具体实施方案进行说明：

(1)制作加工多级台阶节流孔的刀具与测量工具

1)制作多级台阶节流孔的加工扁钻，扁钻形状与节流孔型腔结构相一致如附图3所示，此处，节流孔有两级锥面就需要制作两把扁钻，扁钻1和扁钻2。

扁钻1，用于加工锥面α和锥面β的中心孔，扁钻锥面锥角Φ等于α，D₄小于底孔D₁，以保证加工中不发生干涉，长度L₃大于D₄孔深。

扁钻2，用于加工锥面β和孔径D₁，扁钻锥面锥角Φ等于β，L₄等于L₁。

2)制作多级台阶节流孔的长度测量工具测杆，所述测杆需结合台阶孔锥度和孔径设计测杆。孔长度尺寸测杆结构如附图4所示，根据合阶梯孔锥面锥度β和孔径D₁、D₃，设计测杆锥度θ和直径D₅、D₆：

θ<β；D₆<D₁<D₅；

(2)选用中心钻、普通麻花钻、所述扁钻及测杆进行加工，见附图2。

1)用中心钻加工中心孔，使用普通麻花钻加工节流孔D₂，严格控制中心孔的位置、角度、深度、直径，所述普通麻花钻的顶角90°。

2)选择所述扁钻加工。首先，试切保证刀具与车床主轴中心重合，误差不大于0.003mm；其次，选择第一把扁钻加工第一级台阶孔，并加工出下一级台阶孔的中心孔；然后选择另一把扁钻加工第二级台阶孔；

3)注意控制车削加工参数：

a、转速1,500～2,000r/min；

b、进给速度0.003～0.008mm/rpm；

c、进给深度0.02～0.05mm

(3)使用所述测杆测量D₁孔长度，根据下式计算节流孔D₁长度L₁：

L₁＝喷嘴长度-测杆深入孔内长度+(D₁-D₆)/tan(β/2)/2

本发明针对多级台阶节流孔结构特点，通过自行设计并磨制扁钻，与测量工具，严格控制加工步骤与加工参数，在车床上进行加工，既能够很好保证微孔尺寸精度，位置精度，大大提高了多级台阶节流孔的加工质量和效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围，并不局限与此，任何技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。