一种镗锥度孔的数控加工方法与流程

本发明属于数控加工的技术领域，具体涉及一种镗锥度孔的数控加工方法。

背景技术：

现有技术中，对于锥度孔，一般有两种思路方法来加工。一种是选用一般铣刀或专用成型铣刀，通过弯头或者摆大角度铣削加工。但这类方法由于零件的锥度孔精度要求较高，一者五坐标铣床设备精度难以达到，零件加工风险高、效率低；二者很多零件本身结构开敞性不够，没有足够的空间预留给该种方法进行程编走刀轨迹的编制，该方法适应性不广。第二种正常镗锥度孔加工，没有通过合理有效的方式得到镗刀基准偏心值u0，完全由操作人员自行控制，通过一次次小余量累加试验得到最终实际u0值。加工受经验影响较大，没有合理的控制手段与标准，存在一定风险，并且效率较低。

随着航空技术的发展，新一代航空装备的要求越来越高，锥度孔作为与轴承装配的关键特征结构，逐渐成为一种零件设计的常见结构，在各类梁、接头零件上出现较多，能否高效精确加工锥度孔极大影响这类梁、接头零件的生产、装配，继而影响整机的装配结构。该锥度孔位于零件高耳片等具有一定外部进退刀空间的结构上，孔口有直孔结构相连接，整体上呈现通孔结构，直孔直径与锥度孔最小直径d0相等。

现有技术中，此类锥度孔还没有明确的加工方式，大多受工艺程编人员个人经验影响，加工方式也各有不同。

技术实现要素：

本发明公开了一种镗锥度孔的数控加工方法，本发明通过镗孔到位时的终值，配合相应镗刀轨迹，明确现场镗刀调整偏心值的标准，保证了零件的加工质量与效率。本发明依据得到的镗刀基准偏心值明确要求加工时偏心的终值，现场加工逐步调整至终值加工尺寸到位。

本发明主要通过以下技术方案实现：一种镗锥度孔的数控加工方法，主要包括以下步骤：

步骤s100：镗直孔到位得到镗刀基准偏心值u0；

步骤s200：计算镗刀初始偏心值u1以及首尾偏心差值δu：

其中，θ为锥度孔的角度，h为锥孔深度；

步骤s300：镗锥度孔。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤s100中计算镗刀基准偏心值u0的公式如下：

d0＝d1+2u0

其中，d0为零件锥度孔的最小直径，d1为镗刀的直径。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤s100中，先将目标锥度孔钻至初始孔，且初始孔的直径为d2，然后将直孔加工到位。

为了更好地实现本发明，进一步的，在通过偏心盘调整镗刀的偏心距将直孔加工到位，此时的偏心距即为镗刀基准偏心值u0。虽然可以通过公式计算得到u0，但是u0作为后续加工的基准值，精度要求一般至少达0.01mm级别，实际加工中受刀具直径精度、安装误差精度等影响，此时u0从实际加工中得出会更精确。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述d2小于d0，且d0＝d2+(2～3)mm。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤s100中，d1≤d0-6mm。保证在目标锥度孔留有一定余量的情况下仍能正常进退刀，并适用于双耳片锥度孔等典型结构的加工需求。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述d0为31mm，则d1为24mm。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤s300中镗锥度孔的方向为由大到小。

为了更好地实现本发明，进一步的，所述步骤s300中针对铝合金零件，则镗孔的进给速度f为20；针对钛合金零件，则镗孔的进给速度f为10。

本发明在镗直孔时，过工装装夹零件，固定在镗床工作台上，选用合理的镗刀，将锥度孔孔口的直孔镗到位，得到镗刀基准偏心值u0。然后计算编程，依据锥度孔的角度θ和锥孔深度h带入相应公式得到程编初始u1，首尾偏心差值δu，选用合理的进退刀方式、参数，镗锥度方向为由大到小，得到相应程编轨迹。最后实现镗锥度孔加工，依据之前得到的镗刀基准偏心值u0明确要求加工时偏心的终值，现场加工逐步调整至终值，保证锥度孔加工尺寸到位。

零件材料为金属件，包含铝合金和钛合金。锥度孔如图1-图3所示，位于零件高耳片等具有一定外部进退刀空间的结构上，通常保证能让镗刀刀杆能正常通过即可。孔口有直孔结构相连接，整体上呈现通孔结构，直孔直径与锥度孔最小直径d0相等。

本发明的有益效果：

(1)本发明相较此类特征的常规加工方式，将镗锥度孔的数控加工方法增加了计算验证镗孔到位时的终值，配合相应镗刀轨迹，明确现场镗刀调整偏心值的标准，打破原有方法完全凭经验加工的局限性，科学规范地进行该类零件特征的数控加工，简化了镗锥度孔的加工难度，保证零件的加工质量与效率。

(2)在加工时，通过镗直孔尺寸到位来得到镗刀基准偏心值u0，保证u值加工的一致性，消除了因刀具状态、安装误差而产生的加工误差，保证加工尺寸的精确性。

(3)目标锥度孔钻初孔，采用常规镗刀去除大余量，精镗时采用专用高精度镗刀，保证粗精分离，确保加工的稳定高效。初孔直径d2相较于目标尺寸留有2～3mm余量，在保证后续加工余量空间足够时，尽可能提高后续镗精孔的加工效率。

附图说明

图1为锥度孔零件的结构示意图；

图2为图1中a-a的剖视图；

图3为图2中b-b的剖视图；

图4为锥度孔结构示意图；

图5为镗孔走刀轨迹的示意图；

图6为镗孔加工流程示意图；

图7为镗刀的结构示意图；

图8为本发明的加工流程示意图。

其中：1-刀杆、2-刀套、3-偏心盘。

具体实施方式

实施例1：

一种镗锥度孔的数控加工方法，其包括以下几个步骤：

(1)镗直孔；通过工装装夹零件，固定在镗床工作台上，依据锥度孔结构尺寸选用合适镗刀直径d1。如图4、图7所示，要求：

d1≤d0-6mm；

如d0＝31mm，可选择镗刀直径d1＝24mm。

先将目标锥度孔钻初孔至d2，如图4、6所示，要求：

d0＝d2+(2～3)mm；

如d0＝31mm，可选择初孔直径d2＝29mm。

通过现场实践加工得到u0，如实践得到u0＝2.498。

(2)计算编程，依据锥度孔的角度θ和锥孔深度h带入相应公式得到程编初始u1，首尾偏心差值δu。如图4、6所示，要求：

如u0＝2.498，θ＝24°，h＝13.6，可计算δu＝2.891，u1＝5.389。

镗锥度方向为由大到小的方式，进退刀增加u-0.5语句,保证进退刀时不会与已加工形成的尺寸发生接触，保护已形成尺寸。

步骤(2)所述的程编轨迹，是指如图5所示的镗刀轨迹，其程编基本框架为下例：

x0.000y0.000z0.000f100

u2.891(δu)f20

u0.000z-13.600(h)f10。

其中第一行中的x0.000y0.000z0.000是指图7中的锥度孔外表面中心线位置，即加工进刀的初始点位置；第二行中的u2.891为前面所计算的δu；第三行中的u0.000为固定值；第三行中的z-13.600为锥孔深度h，±值与所建立的坐标系正方向有关，与正方向相同为﹢，相反为负；三行中的f代表进给速度，由实际加工决定。如图7所示，镗刀包括依次连接的刀杆21、刀套和偏心盘3。

步骤(2)所述的合理的进退刀方式、参数，加工的进给f由实际加工决定，一般铝合金控制在f20左右，钛合金控制在f10左右。进退刀时可在程序中将u值调整至负值，保证进退刀不会加工铣伤零件，一般保证进退刀时u-0.5左右即可。

(3)镗锥度孔，依据之前得到的镗刀基准偏心值u0明确要求加工时偏心的终值，现场加工逐将u逐步均匀地由0增加到u0，保证锥度孔加工尺寸到位。

如图8所示，步骤(3)所述的现场加工的方式，由程编人员在指导书里明确现场加工的偏心基准值为u0，将u逐步均匀地由0增加到u0，每次增加的余量由实际加工情况决定，一般认为保证在4～6次里加工完毕效率、效果较好。

本发明针对镗锥度孔的数控加工方法进行分析，分别对镗直孔、计算程编和镗锥度孔三个主要步骤进行了本发明的应用说明。本领域的技术人员在不超过本发明范围的情况下，可自行选择机床和工艺参数，亦可保证零件加工质量和效率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。