具有曲线孔的矩形导轨工件的加工方法与流程

1.本公开涉及机械加工领域，特别涉及一种具有曲线孔的矩形导轨工件的加工方法。


背景技术：

2.矩形导轨工件可用于制备为类似导轨或者底座之类的机械零件，部分矩形导轨工件在制备成导轨的过程中，需要在矩形导轨工件的内部制备出较长的孔径不变的曲线孔的结构，以便于在后续的应用过程中可以实现良好的散热，此处的矩形导轨工件即指长方体形状的工件。
3.较长的孔径不变的曲线孔以及曲线孔本身具有一定的曲率，都提高了矩形导轨工件内制备出良好的曲线孔的加工难度，容易出现曲线孔加工失败而导致矩形导轨工件报废的情况，曲线孔的制备难度大且批量生产时曲线孔的制备效率较低。


技术实现要素：

4.本公开实施例提供了一种具有曲线孔的矩形导轨工件的加工方法，能够降低矩形导轨工件的曲线孔的加工难度并提高批量生产情况下曲线孔的制备效率。所述技术方案如下：
5.本公开实施例提供了一种具有曲线孔的矩形导轨工件的加工方法，所述加工方法包括：
6.提供一矩形毛坯与支撑块，所述矩形毛坯的材料为具有韧性的金属材料，所述矩形毛坯具有直孔，所述支撑块呈长方体状且具有呈弧形面的一个支撑表面；
7.将所述矩形毛坯贴合压紧在所述支撑表面，所述直孔的轴线异面垂直于所述弧形面的轴线，以使所述直孔的部分轴线弯曲出与所述弧形面相同的曲率得到曲线孔；
8.对所述矩形毛坯与所述支撑块进行去应力退火以去除所述矩形毛坯内部应力以避免曲线孔因内应力还原；
9.将所述矩形毛坯的各表面加工为平面得到具有所述曲线孔的矩形导轨工件。
10.可选地，所述矩形毛坯的材料包括铜合金、合金钢或铝合金。
11.可选地，所述去应力退火的温度与时间分别为200～500摄氏度与6～12h。
12.可选地，所述支撑表面具有两排并列的螺纹孔，每排所述螺纹孔的排列方向均平行于所述直孔的轴线，
13.所述将所述矩形毛坯贴合压紧在所述支撑表面，包括：
14.使用压板或者机器使所述矩形毛坯贴合压紧在所述支撑表面；
15.在每个所述螺纹孔内插入螺栓，所述螺栓的螺帽将所述矩形毛坯压紧在所述支撑表面上。
16.可选地，在平行于所述直孔的轴线的方向上，相邻的两个所述螺栓之间的距离为150～250mm。
17.可选地，所述矩形毛坯具有两个均由所述支撑表面延伸至所述支撑块的两个侧面的l型槽，且所述支撑表面位于两个所述l型槽之间，所述两排螺纹孔分别分布在两个所述l型槽内。
18.可选地，所述将所述矩形毛坯贴合压紧在所述支撑表面，还包括：校正所述矩形毛坯的侧面与所述支撑块的侧面相平行。
19.可选地，以所述矩形毛坯的与所述支撑表面贴合的表面为贴合面，与所述贴合面相反的表面为第一加工表面，所述矩形毛坯的两个端面为加工端面，所述矩形毛坯除所述贴合面、所述第一加工表面及两个所述加工端面之外的表面为两个侧面，所述将所述矩形毛坯的各表面加工为平面得到具有所述曲线孔的矩形导轨工件，包括：
20.加工所述两个端面；
21.加工所述第一加工表面，直至所述第一加工表面平行于所述支撑块的与所述支撑表面的一面；
22.翻转所述矩形毛坯，以所述第一加工表面为支撑面；
23.依次加工所述贴合面及两个所述侧面，得到呈长方体状且具有所述曲线孔的矩形导轨工件。
24.可选地，所述加工所述第一加工表面，直至所述第一加工表面平行于所述支撑块的与所述支撑表面的一面，包括：
25.以所述曲线孔的两个开口的轴线为基准加工所述第一加工表面，直至所述第一加工表面平行于所述支撑块的与所述支撑表面的一面。
26.可选地，所述具有曲线孔的矩形导轨工件的加工方法，还包括：
27.对所述矩形毛坯与所述支撑块进行去应力退火以去除所述矩形毛坯内部应力以避免曲线孔因内应力还原之后，将所述矩形毛坯的各表面加工为平面得到具有所述曲线孔的矩形导轨工件之前，检测所述支撑表面的曲线精度，若所述支撑表面的曲线精度不合格，则对所述支撑表面进行修正直至所述支撑表面的曲线精度合格。
28.本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
29.在需要将具有直孔的矩形毛坯制备成具有曲线孔的矩形导轨工件的过程中，需要加工的矩形毛坯的材料设置为具有韧性的金属材料，矩形毛坯具有直孔，可以在使矩形毛坯形变后退火实现对矩形毛坯以及矩形毛坯内部的孔的形状的改变。将矩形毛坯贴合压紧在呈长方体状的支撑块的支撑表面，支撑表面为弧形面，且直孔的轴线异面垂直于弧形面的轴线，矩形毛坯在压力与支撑表面的作用下会产生形变，矩形毛坯的直孔会受到支撑表面的曲率的影响弯曲出与弧形面相同的曲率，由此得到曲线孔。此时矩形毛坯以及曲线孔的形状还未固定，再对矩形毛坯与支撑块进行去应力退火以去除矩形毛坯内部应力以避免曲线孔因内应力还原，矩形毛坯以及曲线孔的形状都得到固定，曲线孔的形状稳定下来之后。由于矩形毛坯在贴合至支撑块上的过程中，矩形毛坯本身的表面也会产生一定的弯曲，导致矩形毛坯在退火之后的形状并不是长方体状，因此可以配合支撑块以及形状固定之后的曲线孔的两端开口，将变形之后的矩形毛坯进行进一步加工，在矩形毛坯上加工出六个平面并得到具有曲线孔的呈长方体状的矩形导轨工件。整个加工过程较为简单，且可以保证得到的曲线孔的孔径不变的同时存在一定的曲率，可以简化具有曲线孔的矩形导轨工件的加工过程并提高具有曲线孔的矩形导轨工件的加工效率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本公开实施例提供的具有曲线孔的矩形导轨工件的一种加工方法流程图；
32.图2是本公开实施例提供的具有曲线孔的矩形导轨工件的另一种加工方法流程图；
33.图3是本公开实施例提供的支撑块的结构示意图；
34.图4是本公开实施例提供的矩形毛坯中直孔与曲线孔的结构示意图；
35.图5是本公开实施例提供的矩形毛坯压紧在支撑块的支撑表面的状态示意图；
36.图6～图8是本公开实施例提供的矩形毛坯的表面加工过程示意图。
具体实施方式
37.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步的详细描述。
38.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
39.为便于理解，以下将结合附图对本公开进行说明。图1是本公开实施例提供的具有曲线孔的矩形导轨工件的一种加工方法流程图，参考图1可知，本公开实施例提供了一种具有曲线孔的矩形导轨工件的加工方法，加工方法包括：
40.s101：提供一矩形毛坯与支撑块，矩形毛坯的材料为具有韧性的金属材料，矩形毛坯具有直孔，支撑块呈长方体状且具有呈弧形面的一个支撑表面。
41.s102：将矩形毛坯贴合压紧在支撑表面，直孔的轴线异面垂直于弧形面的轴线，以使直孔的部分轴线弯曲出与弧形面相同的曲率得到曲线孔。
42.s103：对矩形毛坯与支撑块进行去应力退火以去除矩形毛坯内部应力以避免曲线孔因内应力还原。
43.s104：将矩形毛坯的各表面加工为平面得到具有曲线孔的矩形导轨工件。
44.在需要将具有直孔的矩形毛坯制备成具有曲线孔的矩形导轨工件的过程中，需要加工的矩形毛坯的材料设置为具有韧性的金属材料，矩形毛坯具有直孔，可以在使矩形毛坯形变后退火实现对矩形毛坯以及矩形毛坯内部的孔的形状的改变。将矩形毛坯贴合压紧在呈长方体状的支撑块的支撑表面，支撑表面为弧形面，且直孔的轴线异面垂直于弧形面
的轴线，矩形毛坯在压力与支撑表面的作用下会产生形变，矩形毛坯的直孔会受到支撑表面的曲率的影响弯曲出与弧形面相同的曲率，由此得到曲线孔。此时矩形毛坯以及曲线孔的形状还未固定，再对矩形毛坯与支撑块进行去应力退火以去除矩形毛坯内部应力以避免曲线孔因内应力还原，矩形毛坯以及曲线孔的形状都得到固定，曲线孔的形状稳定下来之后。由于矩形毛坯在贴合至支撑块上的过程中，矩形毛坯本身的表面也会产生一定的弯曲，导致矩形毛坯在退火之后的形状并不是长方体状，因此可以配合支撑块以及形状固定之后的曲线孔的两端开口，将变形之后的矩形毛坯进行进一步加工，在矩形毛坯上加工出六个平面并得到具有曲线孔的呈长方体状的矩形导轨工件。整个加工过程较为简单，且可以保证得到的曲线孔的孔径不变的同时存在一定的曲率，可以简化具有曲线孔的矩形导轨工件的加工过程并提高具有曲线孔的矩形导轨工件的加工效率。
45.需要说明的是，弧形面为沿圆柱的周向，将圆柱的外周壁等分划分之后得到的表面。且在平行于直孔的轴线的方向上，可以将支撑表面的两端延伸出平行于水平面的支撑面，可以便于矩形毛坯的基准加工。
46.需要说明的是，矩形毛坯的长高比大于100，曲线孔的斜率大于50:1，且矩形毛坯的长度小于或等于100mm，矩形毛坯的厚度小于或等于70mm。能够保证得到的矩形导轨工件的质量较好。
47.图2是本公开实施例提供的具有曲线孔的矩形导轨工件的另一种加工方法流程图，参考图2可知，另加工方法包括：
48.s201：提供一矩形毛坯与支撑块，矩形毛坯的材料为具有韧性的金属材料，矩形毛坯具有直孔，支撑块呈长方体状且具有呈弧形面的一个支撑表面。
49.可选地，矩形毛坯的材料包括铜合金、合金钢或铝合金。
50.矩形毛坯的材料设置在以上范围内，最终得到的矩形导轨工件的质量较好，也可以满足矩形毛坯的变形要求，得到的曲线孔的质量较好，且整体成本也不会过高。能够提高得到的矩形导轨工件及曲线孔的质量并合理控制制备成本。
51.示例性地，步骤s201中，具有直孔的矩形毛坯可通过在长方体状的块状结构上加工出直孔得到。便于矩形毛坯的获取。
52.可选地，块状结构上的直孔可通过机床加工得到。矩形毛坯的便于制备与获取。
53.需要说明的是，在块状结构上加工出直孔时，直孔的轴线所在位置与块状结构的几个侧面之间需要留下足够的加工余量，以保证后续矩形毛坯变形之后，有足够的余量被加工成平面再得到矩形导轨工件。
54.在本公开所提供的一种实现方式中，直孔的轴线所在位置与块状结构的几个侧面之间的距离大于曲线孔的挠度与直孔的直径之和，可以保证得到的矩形毛坯具有足够的加工余量。保证可以得到矩形导轨工件。块状结构的几个侧面，为块状结构的平行于直孔的轴线方向的几个表面。
55.需要说明的是，支撑块的材料可基本没有弹性的材料。可以保证支撑块的支撑表面的形状的稳定性，以为矩形毛坯提供一个良好的加工基准。
56.可选地，支撑块的支撑表面具有两排并列的螺纹孔，每排螺纹孔的排列方向均平行于直孔的轴线。
57.在支撑块的支撑表面增加两排并列的螺纹孔，则需要压紧矩形毛坯时，可以通过
在螺纹孔内插入类似螺栓的结构，再通过螺栓的螺帽将矩形毛坯压紧在支撑表面，每排螺栓孔均包括多个沿直孔的轴向并列的螺纹孔，这些螺纹孔可以以间隔的方式将矩形毛坯压紧在支撑表面上，且不会给矩形毛坯带来较大的形变，也不会压迫到曲线孔导致曲线孔产生形变，可以有效保证最终得到的曲线孔的加工精度，提高最终得到的具有曲线孔的矩形导轨工件的加工质量。
58.示例性地，在平行于直孔的轴线的方向上，相邻的两个螺栓之间的距离为150～250mm。
59.相邻的两个螺栓之间的距离在以上范围内，螺栓施加在矩形毛坯上的作用力较为合理，可以将矩形毛坯压紧的同时也不会出现矩形毛坯内部的曲线孔出现变形，可以提高得到的曲线孔的质量。
60.可选地，矩形毛坯具有两个均由支撑表面延伸至支撑块的两个侧面的l型槽，且支撑表面位于两个l型槽之间，两排螺纹孔分别分布在两个l型槽内。
61.在矩形毛坯靠近支撑表面的一侧增加两个l型槽，且两排螺纹孔分别分布在两个l型槽内，一方面可以便于支撑块的加工，另一方面两个l型槽也可以便于螺栓的连接，且由于l型槽的深度低于支撑表面，与l型槽内的螺纹孔进行连接的螺栓的侧壁还可以与矩形毛坯的侧壁起到支撑与夹紧作用，保证矩形毛坯的良好弯曲与固定。
62.为便于理解，此处可提供图3，图3是本公开实施例提供的支撑块的结构示意图，参考图3可知，支撑块1具有支撑表面11，两个l型槽12均由支撑表面11延伸至支撑块1的两个侧面，两排螺纹孔13则分别分布在两个l型槽12内，l型槽12的侧壁为侧壁121，每排螺纹孔13均包括多个螺纹孔。
63.s202：使用压板或者机器使矩形毛坯贴合压紧在支撑表面；在每个螺纹孔内插入螺栓，螺栓的螺帽将矩形毛坯压紧在支撑表面上，以将矩形毛坯贴合压紧在支撑表面，直孔的轴线异面垂直于弧形面的轴线，以使直孔的部分轴线弯曲出与弧形面相同的曲率得到曲线孔。
64.在支撑块的每个螺纹孔内插入螺栓，螺栓的螺帽将矩形毛坯压紧在支撑表面上，可以实现矩形毛坯的一个表面与支撑表面之间的良好贴合，且矩形毛坯内部的曲线孔也不会受到较大压迫，可以保证最终得到的具有曲线孔的矩形导轨工件的加工质量。
65.需要说明的是，螺栓与螺纹孔之间是通过螺纹连接。在本公开所提供的其他实现方式中，也可以减螺栓改变为其他的具有螺帽的螺纹连接件，本公开对此不做限制。
66.可选地，将矩形毛坯贴合压紧在支撑表面，还包括：校正矩形毛坯的侧面与支撑块的侧面相平行。
67.校正矩形毛坯的侧面与支撑块的侧面相平行，可以保证曲线孔与矩形毛坯的形变主要集中在矩形毛坯的长度方向以及曲线孔所需要弯曲的方向上，即曲线孔所需要变形的方向。且可以保证在垂直于支撑块的侧面的方向上，曲线孔的截面形状不会产生变形，保证最终得到的曲线孔的加工质量。
68.示例性地，校正矩形毛坯的侧面与支撑块的侧面相互平行，可以通过控制l型槽的侧壁与支撑块的侧壁相互平行，再控制两个l型槽的侧壁之间的距离与矩形毛坯的两个侧面之间的距离相等。
69.上述结构中，l型槽的侧壁即为矩形毛坯的压紧基准，保证矩形毛坯的两个侧面分
别与两个l型槽的侧壁在同一平面上，即可保证矩形毛坯的两个侧面均与支撑块的侧面平行。便于矩形毛坯的压紧操作的进行，简化矩形导轨工件的加工步骤。且插入螺纹孔内的螺栓也可以对矩形毛坯起到基本的定位作用。
70.需要说明的是，在本公开所提供的其他实现方式中，也可以增加一个具有与支撑表面相吻合的压紧面的压紧块，压紧块的压紧面将矩形毛坯压紧在支撑块的支撑表面上。也可以达到控制矩形毛坯以及直孔弯曲的目的。本公开对此不做限制。
71.为便于理解，此处可提供图4与图5，图4是本公开实施例提供的矩形毛坯中直孔与曲线孔的结构示意图，示意了矩形毛坯压紧到支撑块的支撑表面的过程中，直孔变为曲线孔的过程中，直孔与曲线孔的两种状态，图4中虚线为曲线孔。图5是本公开实施例提供的矩形毛坯压紧在支撑块的支撑表面的状态示意图，参考图5可知，矩形毛坯2的直孔变化为曲线孔21，矩形毛坯2本身的表面也出现一定的弯曲。
72.s203：对矩形毛坯与支撑块进行去应力退火以去除矩形毛坯内部应力以避免曲线孔因内应力还原。
73.可选地，去应力退火的温度与时间分别为200～500摄氏度与6～12h。
74.去应力退火的温度与时间分别在以上范围内，矩形毛坯的退火的时间较为稳定，且退火之后的矩形毛坯的质量也较好，可以有效提高最终得到的矩形导轨工件的质量。且去应力退火的时长也较为合理，整体的制备成本较为合理。
75.s204：将矩形毛坯从支撑块上分离，检测支撑表面的曲线精度，若支撑表面的曲线精度不合格，则对支撑表面进行修正直至支撑表面的曲线精度合格。
76.步骤s204中，对退火之后的支撑块的支撑表面的曲线精度进行检测，若支撑表面的曲线精度不合格，则对支撑表面进行修正直至支撑表面的曲线精度合格，可以保障支撑块的表面的曲线精度与曲线孔的曲线精度相同，便于支撑块用于下一次矩形毛坯的加工过程中。
77.步骤s204中，检测支撑表面的曲线精度，可包括：在支撑表面上设计多个标记点，测量每个标记点对应的厚度；将每个标记点的厚度数据与退火之前每个标记点的厚度数据进行对比；若所有标记点中仅存在部分标记点对应的厚度出现变化，则对支撑表面进行修正。
78.需要说明的是，若每个标记点对应的厚度均发生变化，且每个标记点对应的厚度的变化量均相同，也不需要对支撑表面进行修正。
79.步骤s204中，对支撑表面进行修正直至支撑表面的曲线精度合格，可包括：将支撑块压至机床工作台上，校正支撑块的前端面和侧面分别与机床y轴、x轴平行；以前端面为x0，每间隔一定距离(xi)打表检测支撑表面在xi处与x0处的高度差zi；根据检测的xi、zi结果，与支撑块的理论曲线数据进行对比，计算偏差值；若支撑表面与理论曲线要求偏差大于0.5mm；采用数控铣削程序，按理论0.5mm余量铣削支撑表面；若支撑表面与理论曲线要求偏差小于等于0.5mm，则直接采用数控磨削加工，将支撑表面磨削至要求尺寸。
80.s205：将矩形毛坯贴合至支撑表面上。
81.退火修正之后，再将矩形毛坯贴合至支撑表面上，可以保证支撑表面作为加工基准，对矩形毛坯起到支撑作用。可以在矩形毛坯得到支撑的前提下，再对矩形毛坯的表面进行加工。
82.s206：将矩形毛坯的各表面加工为平面得到具有曲线孔的矩形导轨工件。
83.可选地，以矩形毛坯的与支撑表面贴合的表面为贴合面，与贴合面相反的表面为第一加工表面，矩形毛坯的两个端面为加工端面，矩形毛坯除贴合面、第一加工表面及两个加工端面之外的表面为两个侧面。将矩形毛坯的各表面加工为平面得到具有曲线孔的矩形导轨工件，包括：
84.加工两个端面；加工第一加工表面，直至第一加工表面平行于支撑块的与支撑表面的一面；翻转矩形毛坯，以第一加工表面为支撑面；依次加工贴合面及两个侧面，得到呈长方体状且具有曲线孔的矩形导轨工件。
85.加工两个加工端面作为加工基准，再加工得到了支撑表面的支撑的第一加工表面，在有曲线孔的两端的开口的轴线作为加工基准的前提下，第一加工表面的加工较为方便。后续可以以曲线孔以及第一加工表面作为基准再加工矩形毛坯的其他表面。
86.可选地，加工第一加工表面，直至第一加工表面平行于支撑块的与支撑表面的一面，包括：
87.以曲线孔的两个开口的轴线为基准加工第一加工表面，直至第一加工表面平行于支撑块的与支撑表面的一面。可以得到质量较好的第一加工表面。
88.需要说明的是，加工端面可以以支撑块的背离支撑表面的一面作为基准进行加工，曲线孔的两端的开口在加工端面加工之后可以作为其他表面加工基准；第一加工表面加工之后，第一加工表面可以翻转起到支撑的作用，再以第一加工表面以及以曲线孔的两个开口的轴线为基准加工出贴合面；进一步以第一加工表面以及以曲线孔的两个开口的轴线为基准加工出两个侧面。
89.为便于理解，此处提供图6～图8，图6～图8是本公开实施例提供的矩形毛坯的表面加工过程示意图，图6中可见两个加工端面与第一加工表面加工完毕；图7与图8可见贴合面和侧面加工完毕，图7与图8为最终得到的矩形导轨工件的结构图。矩形导轨工件2上的曲线孔21可为一个或者两个，本公开对此不做限制。
90.以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。