大厚径比平板圆孔加工方法
【专利摘要】本发明创造提供一种使用水切割机对大厚径比平板进行圆孔加工的方法，控制水切割机的喷嘴沿着预定的线路在水平方向上运动，实现对圆孔的两次切割，对于平板上相对位置固定的多个圆孔，采用设置基点的方法，控制喷嘴以所述基点为起点，沿着多条圆周线形成的线路对平板切割，并对每个圆孔切割两次。按本方法的加工步骤可实现在平板上加工相对位置固定的多个圆孔，并保证每个圆孔的孔径和孔圆度等满足精度要求。总之，本方法可用于在航空航天领域中大厚径比的蒙皮上加工装配孔，并保证装配孔符合规格标准，且生产效率高，自动化程度高，加工出的装配孔精度高，无需依赖模具，生产成本降低。
【专利说明】 大厚径比平板圆孔加工方法
【技术领域】
[0001]本发明创造属于对板材穿孔的领域，尤其是涉及一种航空航天领域中大厚径比平板圆孔的加工方法，也可用于其它领域。
【背景技术】
[0002]蒙皮是维持运载火箭外形，承受一定空气动力，保护火箭内部结构的关键零件，其厚度在0.8?4_之间。现有技术中，对于厚度在0.8?2_之间的蒙皮，可利用激光切割机进行平面加工；而对于厚度大于2mm的厚蒙皮，则采用数控冲床对蒙皮进行冲孔。
[0003]中国专利CN 103230975 A公开了一种薄板件冲孔方法，其步骤为:制作薄板件冲压模具，在冲压模具本体与薄板件需冲孔的相应位置处设置凹凸点；在冲压过程中，所述凹凸点直接在薄板件上压出所要开孔的成孔位置印痕；将冲压成形后的薄板件置入薄板件冲孔装置的工作平台中，根据所述成孔位置印痕，冲头找准所述成孔位置后进行冲孔。利用本方法对蒙皮进行冲孔时仅适用于装配孔直径大于材料规格(即厚径比小于I)的情况，而对于装配孔直径小于材料规格(即厚径比大于I)的情况，由于设备结构及参数限制，该方法加工出的孔无法满足规格标准，还需要进一步的人工操作，而且该方法不仅会造成材料局部变形，还会对冲床本身造成损伤，且依赖于模具，孔的规格不能灵活选择。
[0004]因此，在大厚径比的蒙皮上加工装配孔时，如果依然采用数控冲床，势必会存在产品精度差、生产效率低、劳动强度大、生产成本高等缺点，很难满足产品生产研制需要。
[0005]水切割技术时利用高压水与切割介质混合完成零件加工，属于冷加工，不会造成材料局部变形。其通过绘制产品CAD图并编制加工程序完成对喷嘴运动线路的模拟与控制，主要工艺参数为进给率、刀具补偿值、水压力等。因此通过水切割机对大厚径比的平板进行孔加工，不仅能避免上述缺点，还可按照每个圆孔在平板上所需的位置，实现准确、快速地孔加工，且加工出的孔能够符合相关的规格标准。
【发明内容】
[0006]本发明创造要解决的问题是提供一种大厚径比平板圆孔加工方法，用于在航空航天领域中的大厚径比的蒙皮上加工装配孔，并保证装配孔符合规格标准。
[0007]为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是:大厚径比平板圆孔加工方法，使用水切割机进行孔加工，其特征在于:包括以下步骤:
[0008]SI，测量平板的厚度，根据所需圆孔的直径及平板圆孔的厚径比设置水切割机的参数并选择水切割机喷嘴的口径规格，然后将待加工平板水平固定在水切割机的工作台上且位于水切割机喷嘴的正下方；
[0009]S2，选取所述平板上的任意一点作为基点，并将水切割机的喷嘴调至该基点的正上方Imm?3mm距离处，且喷嘴的喷射方向垂直于所述平板的板面；
[0010]S3，根据多个待加工圆孔与所述基点的相对位置，确定所述喷嘴的在水平面上的运动线路，控制所述喷嘴顺序地沿每个圆孔所在的圆周线路切割平板，且对每个圆孔切割两次；
[0011]S4，清理所述喷嘴切割圆孔产生的料渣。
[0012]水切割机的喷嘴喷射出的水箭沿着预设的线路对平板进行切割，但由于材料硬度、水流反作用力等影响，对圆孔的第一次切割后形成的孔径和孔圆度不能达到规格标准，孔截面成锥形，所以每个圆孔需切割两次，并按同样的圆周线路切割，第二次切割时前述的环境影响减少很多，可切割出精度满足要求的圆孔。
[0013]其中，S3中对每个圆孔切割两次的线路为:控制所述喷嘴顺序地沿每个圆孔所在的圆周线路切割平板一次后，回到基点，再次顺序地沿每个圆孔所在的圆周线路切割平板一次；或者，控制所述喷嘴沿单个圆孔所在的圆周线路切割两次之后再沿下一个圆孔所在的圆周线路切割两次，按此，顺序地切割每个圆孔。
[0014]两种方式均可实现对圆孔的两次切割，经过两次切割的圆孔的孔径及孔圆度等方面均可满足精度要求。
[0015]其中，所述水切割机的进给率设置为20%、刀具补偿值设置为I。
[0016]其中，所述水切割机的水压力设置为3800bar。
[0017]本发明创造具有的优点和积极效果是:使用水切割机在大厚径比的平板上进行圆孔的加工，控制水切割机的喷嘴喷射出的水箭沿着规定的线路切割平板，并在每个圆孔的圆周线路上切割两次，按本方法的加工步骤可实现在平板上加工相对位置固定的多个圆孔，并保证每个圆孔的孔径和孔圆度等满足精度要求。总之，本方法加工出的圆孔精度高，生产效率高，自动化程度高，无需依赖模具，生产成本降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明中水切割机沿圆周线路切割一次后的圆孔状态示意图，其中，虚线示出了圆孔的标准规格
[0019]图2是本发明中水切割机沿圆周线路切割两次后的圆孔状态示意图
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
[0021]本发明的设计思路是:为避免现有技术中数控冲床对蒙皮进行冲孔过程中存在的缺陷，采用水切割机进行孔切割，控制水切割机的喷嘴沿着预定的线路在水平方向上运动，实现对装配孔的两次切割，对于蒙皮上相对位置固定的多个装配孔，采用设置基点的方法，控制喷嘴以所述基点为起点，沿着多条圆周线形成的线路对蒙皮切割，并对每个装配孔切割两次。这样，不仅能避免冲床冲孔时对蒙皮造成的局部变形，还能缩短生产周期，脱离模具的限制，通过控制水切割机喷嘴的运动线路，即可完成蒙皮上相对位置固定的多个装配孔的加工，且精度高，效率高。
[0022]本加工方法，包括以下步骤:
[0023]SI，测量蒙皮的厚度，根据所需装配孔的直径及装配孔与蒙皮的厚径比设置水切割机的参数(进给率、水刀补偿值和水压力等)并选择水切割机喷嘴的口径规格，然后将蒙皮水平固定在水切割机的工作台上且位于水切割机喷嘴的正下方；
[0024]S2，选取蒙皮上的任意一点作为基点，并将水切割机的喷嘴调至该基点的正上方Imm?3mm距离处，且喷嘴的喷射方向垂直于蒙皮的板面；
[0025]S3，根据多个待加工装配孔与前述基点的相对位置，确定喷嘴的在水平面上的运动线路，控制喷嘴顺序地沿每个装配孔所在的圆周线路切割蒙皮，且对每个装配孔切割两次；
[0026]S4，清理喷嘴切割装配孔产生的料渣。
[0027]水切割机的喷嘴喷射出的水箭沿着预设的线路对蒙皮进行切割，但由于蒙皮的硬度、水流反作用力等影响，对装配孔的第一次切割后形成的孔径和孔圆度不能达到规格标准，如图1所示，孔截面成锥形，所以每个装配孔需切割两次，并按同样的圆周线路切割，如图2所示，第二次切割时前述的环境影响减少很多，可切割出精度满足要求的装配孔。
[0028]优选地，为了使喷嘴喷射出的水箭达到最好的切割效果，S2中喷嘴调至蒙皮上基点的正上方2mm距离处。
[0029]进一步，S3中对每个装配孔切割两次的线路为:控制所述喷嘴顺序地沿每个装配孔所在的圆周线路切割平板一次后，回到基点，再次顺序地沿每个装配孔所在的圆周线路切割平板一次；或者，控制所述喷嘴沿单个装配孔所在的圆周线路切割两次之后再沿下一个装配孔所在的圆周线路切割两次，按此，顺序地切割每个装配孔。
[0030]两种方式均可实现对装配孔的两次切割，经过两次切割的装配孔的孔径及孔圆度等方面均可满足精度要求。
[0031 ] 其中，根据蒙皮的硬度和厚度，水切割机的进给率设置为20 %，此切割速度既可保证装配孔的精度，也可保证切割面的高光洁度。
[0032]其中，为保证切割出的装配孔满足精度要求，根据所选喷嘴的口径规格，刀具补偿值设置为I。
[0033]其中，所述水切割机的水压力设置为3800bar。
[0034]以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.大厚径比平板圆孔加工方法，使用水切割机进行孔加工，其特征在于:包括以下步骤: Si，测量平板的厚度，根据所需圆孔的直径及平板圆孔的厚径比设置水切割机的参数并选择水切割机喷嘴的口径规格，然后将待加工平板水平固定在水切割机的工作台上且位于水切割机喷嘴的正下方； S2，选取所述平板上的任意一点作为基点，并将水切割机的喷嘴调至该基点的正上方Imm?3mm距离处,且喷嘴的喷射方向垂直于所述平板的板面； S3，根据多个待加工圆孔与所述基点的相对位置，确定所述喷嘴的在水平面上的运动线路，控制所述喷嘴顺序地沿每个圆孔所在的圆周线路切割平板，且对每个圆孔切割两次； S4，清理所述喷嘴切割圆孔产生的料渣。
2.根据权利要求1所述的大厚径比平板圆孔加工方法，其特征在于:S2中喷嘴调至平板上所述基点的正上方2mm距离处。
3.根据权利要求1所述的大厚径比平板圆孔加工方法，其特征在于:S3中对每个圆孔切割两次的线路为:控制所述喷嘴顺序地沿每个圆孔所在的圆周线路切割平板一次后，回到基点，再次顺序地沿每个圆孔所在的圆周线路切割平板一次。
4.根据权利要求1所述的大厚径比平板圆孔加工方法，其特征在于:S3中对每个圆孔切割两次的线路为:控制所述喷嘴沿单个圆孔所在的圆周线路切割两次之后再沿下一个圆孔所在的圆周线路切割两次，按此，顺序地切割每个圆孔。
5.根据权利要求1所述的大厚径比平板圆孔加工方法，其特征在于:所述水切割机的进给率设置为20%、刀具补偿值设置为I。
6.根据权利要求1所述的大厚径比平板圆孔加工方法，其特征在于:所述水切割机的水压力设置为3800bar。
【文档编号】B24C9/00GK104139342SQ201410387860
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】李玉辰, 曹杰, 张杰刚, 刘京平, 胡顺玺 申请人:天津航天长征火箭制造有限公司, 中国运载火箭技术研究院