一种狭腔内小径孔边缘机械加工方法与流程

[0001]
本发明涉及倒角/圆机械加工技术，特别涉及一种狭腔内小径孔边缘机械加工方法。


背景技术：

[0002]
机械加工零件的孔边一般会有倒圆倒角等边缘加工要求，但受加工零件结构的影响，窄小型腔内的孔边边缘加工，特别是小径孔内侧边缘加工成为了目前的加工瓶颈。因受型腔结构及孔径限制，对窄腔内孔边内侧边缘手工抛修已不可能，且手工抛修的边缘一致性差；按传统数控加工方式，需选择回转直径小于孔径的棒铣刀具进行加工。但直径越小，刀具强度越差，打刀风险越大，零件加工质量无保障。


技术实现要素：

[0003]
本发明的目的是为了解决窄小型腔内小孔径边缘加工的难题，特提供了一种狭腔内小径孔边缘机械加工方法。
[0004]
本发明提供了一种狭腔内小径孔边缘机械加工方法，其特征在于：所述的狭腔内小径孔边缘机械加工方法，具体为要保证零件孔边边缘质量的一致性，首选数控机床进行加工。根据零件结构特征，在加工中心上采用机加刀具对孔边内侧进行反倒角/倒圆r。按传统数控加工方式，选择回转直径小于孔径的棒铣刀具加工，刀具最大回转直径必须小于孔径，且刀具柄部直径d<(d-2
×
r)，刀具强度大大降低，加工质量风险增高；窄小型腔内小径孔内侧倒角/倒圆加工方案有两个创新点：一、刀具结构采取单刃、偏心设计：增大加工刀具最大回转直径(l1'增至l1)和刀具强度最弱部位的尺寸(l2' 增至l2)，增强刀具强度和刚性，避免打刀；刀具非加工部位作偏心处理，防止刀具外廓尺寸超过孔径；选用侧固刀柄进行刀具装夹，保证机床能控制刀具的角向位置；二、数控程序采用spos主轴定向、偏心铣削。
[0005]
在刀具进入孔前和加工完成后刀具抬刀前进行主轴定向，避免孔径过小、刀具回转直径过大造成刀具与孔边碰撞；
[0006]
具体步骤如下：
[0007]
首先将主轴移至孔上方的安全位置(x0，y0，z0)，并采用spos 定向(spos＝θ)，使刀轴沿孔径上下移动时与孔壁无接触；第二步，将刀轴沿孔径方向下刀至孔内侧的安全距离(x0，y0，z0’)，保证主轴旋转时刀具与零件无接触)；第三步，主轴移动至程序加工初始点位(x1，y1，z1)；第四步，主轴正传，抬刀并切削加工；第五步，加工完成后，主轴移动至程序加工初始点位(x1，y1，z1)；第六步，保持主轴正传，沿z轴负向移刀至孔下方安全距离(x0，y0，z0’)，再次进行主轴定向(spos＝θ)；第七步，保持主轴定向，并沿z轴正向移刀至孔上方的安全位置(x0，y0，z0)。
[0008]
以孔加工r0.5为例：
[0009]
步骤一：加工刀具及刀柄结构改进
[0010]
原结构刀具l2'＝＝d-0.7-2r＝4-0.7-2
×
0.5＝2.3，改进后刀具结构采取单刃、偏心设计；将刀具最大回转直径l1增至 l2＝d-r-0.4＝4-0.5-0.4＝3.1，增强刀具强度和刚性，避免打刀。刀具非加工部位作偏心处理，防止刀具外廓尺寸超过孔径；
[0011]
步骤二：采用spos主轴定向、偏心铣削。
[0012]
本发明的优点：
[0013]
本发明所述的狭腔内小径孔边缘机械加工方法，可推广使用至所有不同零件孔/槽边缘的机械加工中，解决了窄小型腔中小径孔/槽内侧边缘加工难题。
附图说明
[0014]
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0015]
图1是一种窄小型腔内小径孔倒圆示意图。1-为被加工零件窄腔示意图，2-原有刀具结构示意图，3-改进后的加工刀具结构示意图， 4-加工用的侧固刀柄示意图。d为被加工零件孔径，r为孔边内侧边缘加工尺寸。其中，l为加工刀具与刀柄配合直径，l1为刀具最大回转直径，l2为刀具夹持部位与切削刃之间过度区域的最大宽度尺寸；
[0016]
图2是偏心铣削程序编制流程示意图；
[0017]
刀具最大外径与孔径间隙0.1，切削刃与刀杆之间过渡区距离约 0.3，l2'＝l1'-2
×
r-2
×
0.3，l2＝l3-r-0.3，l1'＝l3＝d-0.1；
[0018]
故l2'＝d-0.7-2r，l2＝d-r-0.4，可看出l2-l2'＝r+0.3，可大大增强刀具的强度，降低小径孔内侧边缘加工中打刀风险。
具体实施方式
[0019]
实施例1
[0020]
一种狭腔内小径孔边缘机械加工方法，其特征在于：所述的狭腔内小径孔边缘机械加工方法，具体为要保证零件孔边边缘质量的一致性，首选数控机床进行加工。根据零件结构特征，在加工中心上采用机加刀具对孔边内侧进行反倒角/倒圆r。按传统数控加工方式，选择回转直径小于孔径的棒铣刀具加工，刀具最大回转直径必须小于孔径，且刀具柄部直径d<(d-2
×
r)，刀具强度大大降低，加工质量风险增高；窄小型腔内小径孔内侧倒角/倒圆加工方案有两个创新点：一、刀具结构采取单刃、偏心设计：增大加工刀具最大回转直径 (l1'增至l1)和刀具强度最弱部位的尺寸(l2'增至l2)，增强刀具强度和刚性，避免打刀；刀具非加工部位作偏心处理，防止刀具外廓尺寸超过孔径；选用侧固刀柄进行刀具装夹，保证机床能控制刀具的角向位置；二、数控程序采用spos主轴定向、偏心铣削。
[0021]
具体步骤如下：
[0022]
首先将主轴移至孔上方的安全位置(x0，y0，z0)，并采用spos 定向(spos＝θ)，使刀轴沿孔径上下移动时与孔壁无接触；第二步，将刀轴沿孔径方向下刀至孔内侧的安全距离(x0，y0，z0’)，保证主轴旋转时刀具与零件无接触)；第三步，主轴移动至程序加工初始点位(x1，y1，z1)；第四步，主轴正传，抬刀并切削加工；第五步，加工完成后，主轴移动至程序加工初始点位(x1，y1，z1)；第六步，保持主轴正传，沿z轴负向移刀至孔下方安全距离(x0，y0，z0’)，再次进行主轴定向(spos＝θ)；第七步，保持主轴定向，并沿z轴正向移刀至孔上方的安全位置(x0，y0，z0)。
[0023]
实施例2
[0024]
一种狭腔内小径孔边缘机械加工方法，其特征在于：所述的狭腔内小径孔边缘机械加工方法，具体为要保证零件孔边边缘质量的一致性，首选数控机床进行加工。根据零件结构特征，在加工中心上采用机加刀具对孔边内侧进行反倒角/倒圆r。按传统数控加工方式，选择回转直径小于孔径的棒铣刀具加工，刀具最大回转直径必须小于孔径，且刀具柄部直径d<(d-2
×
r)，刀具强度大大降低，加工质量风险增高；窄小型腔内小径孔内侧倒角/倒圆加工方案有两个创新点：一、刀具结构采取单刃、偏心设计：增大加工刀具最大回转直径 (l1'增至l1)和刀具强度最弱部位的尺寸(l2'增至l2)，增强刀具强度和刚性，避免打刀；刀具非加工部位作偏心处理，防止刀具外廓尺寸超过孔径；选用侧固刀柄进行刀具装夹，保证机床能控制刀具的角向位置；二、数控程序采用spos主轴定向、偏心铣削。
[0025]
在刀具进入孔前和加工完成后刀具抬刀前进行主轴定向，避免孔径过小、刀具回转直径过大造成刀具与孔边碰撞；
[0026]
具体步骤如下：
[0027]
首先将主轴移至孔上方的安全位置(x0，y0，z0)，并采用spos 定向(spos＝θ)，使刀轴沿孔径上下移动时与孔壁无接触；第二步，将刀轴沿孔径方向下刀至孔内侧的安全距离(x0，y0，z0’)，保证主轴旋转时刀具与零件无接触)；第三步，主轴移动至程序加工初始点位(x1，y1，z1)；第四步，主轴正传，抬刀并切削加工；第五步，加工完成后，主轴移动至程序加工初始点位(x1，y1，z1)；第六步，保持主轴正传，沿z轴负向移刀至孔下方安全距离(x0，y0，z0’)，再次进行主轴定向(spos＝θ)；第七步，保持主轴定向，并沿z轴正向移刀至孔上方的安全位置(x0，y0，z0)。
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以孔加工r0.5为例：
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步骤一：加工刀具及刀柄结构改进
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原结构刀具l2'＝＝d-0.7-2r＝4-0.7-2
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0.5＝2.3，改进后刀具结构采取单刃、偏心设计；将刀具最大回转直径l1增至 l2＝d-r-0.4＝4-0.5-0.4＝3.1，增强刀具强度和刚性，避免打刀。刀具非加工部位作偏心处理，防止刀具外廓尺寸超过孔径；
[0031]
步骤二：采用spos主轴定向、偏心铣削。