金属内孔加工方法与流程

本发明涉及一种金属内孔加工方法，属于机械制造领域。

背景技术：

孔加工是金属加工中常见的类型，在机械加工中比重高达20％以上，而钻孔是使用较为频繁的加工方式，占整个孔加工的三分之一。加工刀具主要有麻花钻、硬质合金钻头等。硬质合金钻头在实际生产中一般长度较长，会牺牲整体刚性从而导致加工的稳定性较差；钻头中心和长度加工前也需每次测量确认，使用较为不便，浪费人力物力。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种金属内孔加工方法，将内孔加工转换成开敞式加工，避免普通加工时深孔、弯孔“半封闭”钻削、镗削精度较低、直线度较差的缺点。

本发明所述的金属内孔加工方法，包括以下步骤：

(1)子毛坯分层：沿待加工内孔轴线方向将待加工件划分成多层子毛坯；

(2)子毛坯加工：按照待加工内孔在子毛坯上映射的加工曲面，对子毛坯去除材料加工；

(3)焊接合并：将加工好的子毛坯顺次焊接合并，形成完整的的内孔。

将需加工内孔的毛坯沿内孔截面方向分为多个连续子毛坯，每个子毛坯作为单独加工段加工，这样可以避免普通加工时深孔、弯孔“半封闭”钻削、镗削等精度较低、直线度较差的缺点。

加工内孔映射在子毛坯上具有不同曲面和轨迹，将子毛坯按曲面和轨迹去除材料以达到零件要求；

优选地，子毛坯待加工曲面的截面积小于待加工内孔的截面积的一半。

优选地，对子毛坯去除材料加工为车削或铣削。

优选地，子毛坯加工精度与待加工孔加工精度一致。

优选地，相邻子毛坯的面为配合面，配合面精加工加工精度，与子毛坯去除材料加工精度一致。

优选地，焊接合并还包括焊接定位，按照待加工孔制作定位轴，定位轴与待加工孔相配合，固定好定位轴，将已加工好的子毛坯分层对应定位轴固定好，焊接合并。

优选地，焊接合并，对应配合件固定好定位轴，将已加工好的子毛坯分层对应定位轴固定好，将子毛坯与配合件焊接牢固，完成子毛坯焊接合并。

优选地，待加工孔为多边形孔。多边形孔至少有三条边。

优选地，待加工孔为异形孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过子毛坯分层、加工子毛坯、焊接合并得到加工的内孔，较好的解决了目前内孔加工长度较长时会牺牲整体刚性从而导致加工的稳定性较差的问题，解决了长内孔测量和加工不便的问题，提高了合格率，减少了物料浪费。

2、本发明将内孔的整体加工，改为分层式加工，子毛坯加工轨迹与内孔的整体轨迹关联性不大，其应用性更广泛，通用性更强。

附图说明

图1是本发明所述工艺对加工件进行加工的工艺示意图，

图2是加工件与配合件焊接示意图。

图中：1、加工件2、配合件3、焊接层；

1.1、子毛坯a1.2、子毛坯b1.3、子毛坯c1.4、子毛坯d1.5、子毛坯e1.6、子毛坯f1.7、子毛坯g1.8、子毛坯h1.9、内孔o1.10、内孔p。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案作进一步清楚、完整地描述：

实施例1

如图1所示，本发明所述的金属内孔加工方法，包括以下步骤：

第一步，提供需加工内孔的毛坯，材料为普通碳钢。

第二步，子毛坯分层：内孔加工通常为闭式切削，加工环境较恶劣，且刀具易磨损，鉴于上述情况可沿加工内孔轴线方向将毛坯分为多层子毛坯，这样将内孔加工转换成开敞式加工；如图1所示，将加工件1沿垂直于内孔截面方向分为子毛坯a1.1、子毛坯b1.2、子毛坯c1.3、子毛坯d1.4、子毛坯e1.5、子毛坯f1.6、子毛坯g1.7和子毛坯h1.8；

子毛坯a1.1、子毛坯b1.2、子毛坯c1.3、子毛坯d1.4、子毛坯e1.5、子毛坯f1.6、子毛坯g1.7和子毛坯h1.8相邻面为配合面，即子毛坯a1.1相对子毛坯b1.2的一面为子毛坯a配合面a；子毛坯b1.2相对子毛坯a1.1一面为子毛坯b配合面b1，毛坯b1.2另一面为毛坯b配合面b2；子毛坯c1.3相对子毛坯b1.2的一面为子毛坯c配合面c1，子毛坯c1.3另一面为子毛坯c配合面c2；相应地，依次为，子毛坯d配合面d1，子毛坯d配合面d2；子毛坯e配合面e1，子毛坯e配合面e2；子毛坯f配合面f1，子毛坯f配合面f2；子毛坯g配合面g1，子毛坯g配合面g2；子毛坯h配合面h。每个子毛坯作为单独加工段分别加工，这样可以避免普通加工时深孔、弯孔“半封闭”钻削、镗削等精度较低、直线度差的缺点；

待加工内孔o1.9，待加工内孔p1.10，如图1所示，其中内孔o1.9待加工尺寸φ9.8，尺寸精度it9～it10级，表面粗糙度ra值达到3.2～6.3um；内孔p1.10待加工尺寸φ9.8，尺寸精度it9～it7级，表面粗糙度ra值达到3.2～0.8um。

子毛坯加工精度与待加工孔加工精度一致。

相邻子毛坯的面为配合面，配合面精加工加工精度与子毛坯去除材料加工精度一致。

第三步，子毛坯加工：如图1所示内孔o、内孔p映射在子毛坯上具有不同曲面和轨迹，通过加工内孔在子毛坯上映射的加工曲面，确定实际加工轮廓，将子毛坯a按曲面和轨迹去除材料以达到零件要求，加工方式为粗车、精车，并且每个子毛坯对应一把车刀，每次车削毛坯前更换新车刀。依次地，其他毛坯按子毛坯a的加工方式去除材料，粗车后表面粗糙度ra应达到12.5，精车后表面粗糙度ra应达到3.2，最后采用砂轮进行超精加工，表面粗糙度ra1.6。

第四步，焊接合并：将加工好的子毛坯按照步骤(1)中分层顺次焊接合并，焊接合并还包括焊接定位，按照待加工孔制作定位芯轴。通过定位芯轴与子毛坯配合，对子毛坯焊接进行定位来保证同轴度。定位芯轴外圆尺寸9.8mm，上偏差+0.01，下偏差0；将已加工好的子毛坯分层对应定位轴固定好，进行焊接合并。其中焊接可以采用等离子弧焊，对焊方式，保证内孔上偏差0.05，下偏差0，同轴度公差0.01。

依次通过子毛坯a配合面a、子毛坯b配合面b1、子毛坯b配合面b2、子毛坯c配合面c1、子毛坯c配合面c2、子毛坯d配合面d1、子毛坯d配合面d2、子毛坯e配合面e1、子毛坯e配合面e2、子毛坯f配合面f1、子毛坯f配合面f2、子毛坯g配合面g1、子毛坯g配合面g2、子毛坯h配合面h，将子毛坯两两焊接，可以采用激光焊，焊接变形比较小，焊点0.2mm。

所述子毛坯a1.1、子毛坯b1.2、子毛坯c1.3、子毛坯d1.4、子毛坯e1.5、子毛坯f1.6、子毛坯g1.7和子毛坯h1.8焊接加工“组合”为内孔o和内孔p。

实施例2

如图1～图2所示，焊接合并，对应配合件固定好定位轴，将已加工好的子毛坯分层对应定位轴固定好，将加工件1子毛坯与配合件2焊接牢固，完成子毛坯焊接合并，形成焊接层3。

其余同实施例1。

实施例3

如图1所示，子毛坯待加工曲面的截面积小于待加工内孔的截面积的一半。以子毛坯c1.3为例，如图1所示，子毛坯c1.3与内孔1.9相交截面，即为子毛坯1.3待加工曲面的截面积；内孔1.9即为待加工内孔的截面积，即子毛坯1.3待加工曲面的截面积小于内孔1.9面积的一半。其余同实施例1。

实施例4

如图1所示，对子毛坯去除材料加工为也可以为铣削。其余同实施例1。

实施例5

待加工孔多边形孔。多边形孔至少有3条边；多边形孔可以为三角形孔、四边形孔、五边形孔、六边形孔或八边形孔。其余同实施例1。

实施例6

待加工孔为异形孔。采用划分成多层子毛坯后加工内孔，每个子毛坯作为单独加工段分别加工，这样可以避免普通加工时深孔、弯孔“半封闭”钻削、镗削等精度较低、直线度差的缺点；这种加工方式，本身已经改变了基于内孔形状确定加工轨迹的模式，其单个子毛坯的加工轨迹与内孔形状无关，因此，对于异形孔的加工，本发明所述的金属内孔加工方法，更有加工精度高、效率高、加工方式简单易行的优势。本发明所述的金属内孔加工方法通用性更强。

其余同实施例1。

本发明中对结构的方向以及相对位置关系的描述，如前后左右上下的描述，不构成对本发明的限制，仅为描述方便。