一种多层材料舱体外层法向孔加工工艺方法与流程

本发明涉及一种多层材料舱体外层法向孔加工工艺方法，它是一种基于三轴机床的法向孔精密加工工艺方法，属于机械加工技术领域。

背景技术：

目前，针对曲面法向孔加工的工艺方法主要有两种：一种是利用五轴联动机床加工；另外一种是利用特定的法向孔钻模加工。

五轴联动机床可以提供3个直线自由度和2个旋转自由度，可以实现刀轴朝向任意姿态，是目前法向特征加工的最主要途径。但这种加工方式只适用于法向特征的轴线方向和中心位置精确已知的情况，本发明所述的多层材料舱体在外表面成型、加工的过程中会造成舱体的变形，因此其法向孔相对于整个舱体的加工基准的位置及姿态和图纸的理论位置及姿态存在一定的偏差，此时针对法向特征的轴线方向和中心位置未知的情况，该加工方式已不再适用。

利用法向孔钻模加工需要使用手持钻孔设备进行配打孔操作，加工过程受到钻削反作用力的影响，手持钻孔设备会产生振动，很容易造成加工孔径超差及加工后的孔壁表面质量较差的情况，无法满足高质量高精度的加工要求。

因此，迫切需要一种能精确找正此类多层材料舱体法向孔轴线方向及中心位置，并精密加工的工艺方法。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：提供一种多层材料舱体外层法向孔加工工艺方法，本方法可将加工基准从舱体内层精确引出至外层无干涉区域，并三轴机床和双角度转台实现法向孔的精密找正和低成本、高质量的加工。

本发明的技术方案是：一种多层材料舱体外层法向孔加工工艺方法，包括以下步骤：

S1：根据舱体内层上基准孔的尺寸，从舱体内层向外加工预加工工艺通孔，所述的通孔直径小于基准孔直径且保证通孔与基准孔同轴度满足要求；

S2：将已经预加工工艺通孔的舱体装夹在机床上并安装芯轴；所述的芯轴为圆柱状台阶轴，芯轴大径与基准孔之间采用间隙配合；芯轴小径穿过预加工的工艺通孔；

S3：调整芯轴轴线方向与机床主轴方向两者同轴，完成后拆除芯轴；

S4：利用机床根据舱体外层理论孔径加工法向孔。

其中：所述的预加工工艺通孔采用在基准孔上安装钻套的形式保证加工余量及同轴度；所述钻套是一种与所述的基准孔存在间隙配合关系的圆柱状空心套筒，间隙配合的最大间隙不大于0.3mm，钻套壁厚不小于0.5mm。

其中：所述芯轴的小径圆柱段和大径圆柱段同轴度不大于0.02mm。芯轴大径圆柱段与基准孔的最大配合间隙不大于0.04mm。芯轴小径的直径不大于所述的钻套的内径-1mm，小径圆柱段伸出舱体外表面的长度不小于30mm。。

其中：所述的机床采用三轴机床和角度调节工装实现法向孔的加工，其中，角度调节工装采用双角度转台，找正方法为：先盘表找正芯轴小径圆柱段上的某一个截面，径跳不大于0.02mm，然后找正芯轴小径圆柱段上另一个截面，径跳不大于0.02mm，两个截面沿芯轴轴向的距离不小于20mm。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

本发明提供的一种多层材料舱体外层法向孔加工工艺方法，首先从舱体内层向外加工预加工工艺通孔，加工时通过钻套确保留有精加工余量，控制钻套与基准孔的配合间隙可间接保证精加工余量的均匀分布。然后安装芯轴并装夹找正，芯轴小径圆柱段穿过工艺通孔伸出至舱体外表面，通过控制芯轴自身小径圆柱段与大径圆柱段的同轴度以及芯轴大径圆柱段与舱体内层基准孔的配合间隙，将内层基准精确引出至舱体外层无干涉区域。最后，利用三轴机床和双角度转台对舱体法向孔找正，通过先后调整两个相距一定距离的圆柱截面的径跳至满足要求，即可实现对法向孔的精密找正，并最终实现多层材料舱体外层法向孔的低成本、高质量加工。

附图说明

图1是多层材料舱体的局部三维示意图以及剖视图

图2是工件安装钻套的三维示意图以及剖视图

图3是工件安装芯轴的三维示意图以及剖视图

图4是加工完成后的三维示意图以及剖视图

图5是本发明一种多层材料舱体外层法向孔加工工艺方法的流程图

图中附图标记说明如下：

1：工件；2：基准孔；3：法向孔；4：钻套；

5：工艺通孔；6：芯轴；7：加工完成后的孔

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

见图1所示，本发明是一种多层材料舱体外层法向孔加工工艺方法，将多层材料舱体称为工件1，该工件上法向孔的理论直径为其具体步骤如下：

S1：工件1内层上基准孔2的尺寸为12.08mm，根据基准孔2的尺寸设计并制造钻套4和芯轴6，其材料选择不锈钢。其中，钻套4的外径满足要求，确保其与基准孔2为间隙配合，且最大配合间隙为0.3mm，钻套外径钻套厚度0.5mm；芯轴6大径圆柱段的直径满足要求，确保其与基准孔2为间隙配合，且最大配合间隙为0.04mm；芯轴6小径圆柱段直径为Φ10mm，确保其直径不大于钻套4的内径-1mm；芯轴6的大径圆柱段和小径圆柱段的同轴度为0.02mm。

钻套4和芯轴6准备完毕后，使用手持电钻从工件1的内层向外预加工工艺通孔5；

S2：将双角度转台装夹于三轴机床台面上，并将工件1装夹于双角度转台上，将芯轴6的小径穿过工艺通孔5安装并固定紧。其中，选用的三轴机床为卧式搪床，双角度转台为摇篮式B、C轴转台；

S3：调整芯轴6轴线方向与机床主轴方向两者同轴，首先压表找正芯轴6小径根部一截面的径跳至0.02mm以内，然后压表找正芯轴6小径远离根部的的某一截面的径跳至0.02mm以内，两个截面沿机床Z轴的距离为20mm，确保两个截面沿芯轴6的轴向距离不小于20mm。完成后拆除芯轴6；

S4：利用三轴机床主轴的转动按照理论孔径加工法向孔3，得到加工完成后的孔7。

上述实施例仅为本发明的一种实施方式，发明的范围由权利要求的范围限定。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。