一种内球面加工工艺

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种内球面加工工艺。

背景技术

目前，内球面加工方案通常是采用数控车床通过车加工技术来实现。但是由于内球面结构形式的限制，底部镗刀无法回转开，无法通过镗球面直接加工成型。因此，一般只能通过两步车加工来实现。

首先是粗车工序，先用钻头钻内孔，镗内孔单边留余量1.5mm，如图1所示，然后精车工序，第一步精车内孔至尺寸，单边留余量0.1mm；第二步用成型铰刀去除球面大量，单边留余量0.1mm；第三步，镗引导孔至尺寸ΦA1，对成型铰刀起引导作用；第四步，用专用成型刀铰内型面至图纸尺寸如图2所示；第五步，镗孔口倒角。

精车工序至少需要5把刀具来完成，普通4工位数控车床难以满足，需8工位数控车床来加工。导致加工效率低、成本高、尺寸精度难保证等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种内球面加工工艺，可减少内球面的加工工序，提高效率，降低成本，且能保证零件尺寸精度。

本发明采取的技术方案是：

一种内球面加工工艺，包括以下步骤：

步骤一：使用夹套装夹外圆，在上端面用钻头钻内孔，再用圆柱形铣刀粗加工内孔，单边留余量1mm；

步骤二：使用球形铣刀对步骤一粗加工后的内孔进行半精铣，单边留余量0.1mm(防止后续精加工余量过大，造成零件切削变形)；

步骤三：使用球形铣刀对步骤二半精铣后的内型面进行精铣。一次加工成型，保证零件尺寸及粗糙度。

进一步的，步骤一所用钻头直径为12mm。

进一步的，步骤一所用圆柱形铣刀的直径为10mm。

进一步的，步骤三的精铣包括铣内球面和孔口倒角。

进一步的，步骤三的精铣标准为零件变形量不超过0.01mm。

进一步的，所述球形铣刀的纵截面包括半圆形铣刀头、与铣刀头直径相等的矩形铣刀面和铣刀柄三部分构成。

本发明还可采用电加工技术，制作成型电极，用电火花成型机电加工出内孔及内球面，保证尺寸精度及粗糙度。

本发明的有益效果：

该方案加工的内型面，完全符合了图纸尺寸，保证了加工的零件尺寸精度，圆柱与内球面一次加工，无接刀痕，效率高，大大降低了生产成本，在加工过程中仅用3把刀具即可完成了内型面的加工，比起传统的加工节约了刀具成本及减少了加

图3所示，该零件内部结构型面看似简单，常规车加工方案，车刀在底部回转存在限制，球面底部无法通过车加工来加工出来。

铣加工技术，可采用专用球刀，避让开孔口限位尺寸，刀柄在加工时不碰伤该尺寸，铣出内部结构，保证无接刀、零件尺寸精度、粗糙度和防止在铣加工中的变形。

本发明的(专用)球形铣刀，该铣刀刀柄处尺寸减小，刃部尺寸增大，底部采用球形，该刀具特点可一次铣成型内球面，如图3所示，上面孔小，低部孔大，内孔与球面无接刀，如常规加工方法，此处可产生接刀，刀具材料选用K40合金材质，切削性能好，耐磨损，满足产品的加工要求。

附图说明

图1和图2是常规车加工的工艺过程；

图3是本发明铣加工工艺图；

图4是本发明专用的球形铣刀图。

具体实施方式

本方案加工的零件材料牌号是GH3536，标准HB5497-1992，毛坯类型锻件，材料状态HB≤241,该材料是一种含铁量较高的镍基高温合金，冷加工性良好。该零件外圆处直径17.4mm，最小壁1.2mm，属薄壁件类零件，在加工过程中易装夹和加工变形，该零件的加工难点是内型面的加工和保证孔的尺寸，防止零件变形。

采用铣加工技术及定制特定材料专用球形铣刀，运用加工中心设备，编制铣球面程序，规定合理的切削参数，加工出符合图纸的零件。

内球面加工过程包括以下步骤：

步骤一：使用夹套装夹外圆2，在上端面1用直径12mm钻头钻内孔，再用直径10mm圆柱形铣刀粗加工内孔，单边留余量1mm；

步骤二：使用球形铣刀对步骤一粗加工后的内孔进行半精铣，单边留余量0.1mm(防止后续精加工余量过大，造成零件切削变形)；

步骤三：使用球形铣刀对步骤二半精铣后的内型面3(图3中黑色粗实线)进行精铣，包括铣内球面和孔口倒角，零件变形量不超过0.01mm。一次加工成型，保证零件尺寸及粗糙度。

所述球形铣刀的纵截面包括半圆形铣刀头4、与铣刀头直径相等的矩形铣刀面5和铣刀柄6三部分构成，见图4。

本发明中，半精铣的作用是图纸要求公差小，尺寸精度高，若一次加工到图纸要求尺寸，加工量较大，容易造成加工变形，公差难保证，精加工吃刀量较小。

虽然专用球形铣刀是同一把，但是分工步加工效率较高，容易保证零件尺寸。通过分工序，合理的参数，加工的尺寸符合图纸要求，保证零件的尺寸精度。图3所示加工的型面，最后精加工是用一把专用球形铣刀加工的，在加工过程中没有换刀，不存在换刀误差，一把刀具一次精加工成型的内型面，不会存在接刀痕。

本方案是采用铣加工技术及定制专用球形铣刀，运用加工中心设备，编制铣球面程序，选用合理的切削参数，加工出符合图纸的零件。

加工出内型面可凹进行，保证零件尺寸精度，无接刀，效率高，大大降低了生产成本。

该零件内部结构型面看似简单，常规车加工方案，车刀在底部回转存在限制，球面底部无法通过车加工来加工出来。

铣加工技术，可采用专用球刀，刀柄在加工过程中避开了孔口处位置，防止刀柄在加工过程中碰伤该尺寸，铣出内部结构，保证无接刀、零件尺寸精度、粗糙度和防止在铣加工中的变形。

本工艺一次装夹，一个工序即可加工完成，效率高，加工成本低，加工出的零件精度高。