一種凹槽的加工方法與流程

本發明涉及機械加工領域，尤其涉及一種凹槽的加工方法。

背景技術：

在機械加工行業，凹槽是零部件上常見特征，例如，在某型航空發動機的零部件上，工件上設計有凹槽，凹槽深度是20毫米，寬度約115毫米，現有技術中，一般使用槽刀片對凹槽進行切削加工，加工過程存在以下缺陷：由于凹槽深且寬，凹槽寬度大約是凹槽深度的5倍，在加工過程中，一方面，隨著槽刀片加工深度的增加，鐵屑不易排出，容易產生打刀現象，另一方面，由于切削過程中鐵屑未能及時排出殘留于凹槽內，當鐵屑堆積在凹槽內，使切削加工過程中產生的任亮不能及時排出，容易產生卡屑現象，并產生積屑瘤，造成槽刀刀具崩刃，影響了工件的表面加工質量，尤其是使工件的表面粗糙度達不到設計要求，此外，在加工過程中，槽刀片切削參數低，凹槽的加工效率很低，槽刀片由于懸伸長度長，剛性較差，容易產生振刀現象，影響了槽刀片的使用壽命，影響了機械加工效率。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種凹槽的加工方法。

本發明提供了一種凹槽的加工方法，包括以下步驟：

步驟一：準備毛坯；

步驟二：在步驟一中所述的毛坯上劃出待加工區域邊線；

步驟三：使用硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀沿加工路徑x粗加工毛坯，并在待加工區域邊線內側面預留加工余量；

步驟四：使用硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿加工路徑y精加工所述毛坯，切削加工步驟三所述加工余量；

所述加工余量法向厚度是0.2毫米至0.5毫米。

所述步驟三中所述使用硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀沿加工路徑x粗加工毛坯包括以下步驟：

步驟1：使所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀移動至所述待加工區域的一端邊線處；

步驟2：使所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀向所述待加工區域深度方向沿圓弧形路徑，以進給速度v1進刀切削加工；

步驟3：使所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀向所述待加工區域相對一側邊線方向沿直線路徑，以進給速度v2進刀切削加工；

步驟4：使所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀向所述待加工區域與深度相反的方向沿圓弧形路徑，以進給速度v1進刀切削加工；

步驟5：重復步驟2至步驟4；

步驟6：使所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀移出所述待加工區域。

所述步驟2至步驟4中，所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的切削深度小于所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的寬度的四分之三；

所述步驟2或步驟4中，所述硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的半徑小于所述圓弧形路徑的半徑。

所述步驟2至步驟4中，所述進給速度v1與所述進給速度v2滿足以下關系：50％×v2≤v1≤60％×v2；

所述進給速度v2的范圍是0.15mm/r至0.4mm/r。

所述步驟四中所述使用硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿加工路徑y精加工所述毛坯包括以下步驟：

步驟1：使所述硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀移動至所述待加工區域的一端邊線處；

步驟2：使所述硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿所述步驟三已加工成形后的側面輪廓線向深度方向進刀切削加工，切削步驟三所述加工余量；

步驟3：使所述硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿所述步驟三已加工成形后的底面輪廓線向相對一側邊線的方向進刀切削加工，切削步驟三所述加工余量；

步驟4：使所述硬質合金圓頭槽刀片沿所述步驟三已加工成形后的側面輪廓線向與深度相反的方向進刀切削加工，切削步驟三所述加工余量；

步驟5：移出所述硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀。

所述步驟2至步驟4中，所述硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀進給速度是0.15mm/r至0.4mm/r。

本發明的有益效果在于：

采用本發明所提供的凹槽的加工方法，包括提供毛坯，在毛坯上劃出待加工區域邊線；使用硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀粗加工所述毛坯，移動所述刀具至所述待加工區域的一端邊線處，使所述刀具在所述待加工區域相對兩條邊線之間反復來回移動，切削所述待加工區域內大部分毛坯材料，最終預留在所述待加工區域邊線內側面法向加工余量是0.3毫米至0.5毫米；使用硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀精加工所述毛坯，使刀具沿步驟三已加工輪廓移動切削加工步驟三所述加工余量；使用本發明提供的技術方案，在粗加工和精加工階段分別使用了不同的刀具，粗加工中使刀具在所述待加工區域往復擺動，使用直線加工路徑與曲線加工路徑相結合的加工方式，直線加工路徑進給速度快，而降低了曲線加工路徑的進給速度，避免了卡屑、崩刃等現象，增強了加工穩定性，減少了刀具在切削過程中的振動，盡管刀具懸伸長度較長，但由于粗加工和精加工過程中所使用的刀具具有很強的加工剛性，提高了加工質量和效率，降低了生產成本。

附圖說明

圖1是本發明加工路徑x的示意圖；

圖2是本發明加工路徑y的示意圖。

圖中：1-凹槽，2-毛坯。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明，但所要求的保護范圍并不局限于所述；

本發明提供了一種凹槽的加工方法，如圖1、圖2所示，包括以下步驟：

步驟一：準備毛坯；使用本發明提供的技術方案，毛坯可以是圓柱體，也可以是長方體形，當使用圓柱體形時，可在數控車床上完成凹槽加工，當毛坯是長方體形時，可在加工中心上完成凹槽加工。

步驟二：在步驟一中的毛坯上劃出待加工區域邊線；使用本發明提供的技術方案，待加工區域劃線至少具有一對相對的邊線，以提高后續加工工序的加工精度，所需要加工成形的凹槽既可以是封閉的凹腔，也可以是非封閉的凹槽，凹槽或凹腔可設置于毛坯端面或毛坯側面，

步驟三：使用硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀沿加工路徑x粗加工毛坯，并在待加工區域邊線內側面預留加工余量；使用本發明提供的技術方案，加工路徑x如圖1所示，優選使用硬質合金方頭槽刀時，預留法向加工余量是0.3毫米至0.5毫米，若使用陶瓷圓片刀，優選預留法向加工余量是0.2毫米至0.4毫米，使用硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的寬度為6毫米，硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀在使用前必須進行檢測，避免硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀刃口出現裂紋等缺陷，刀具在切削加工過程中，造成崩刃的主要原因之一即是毛坯材料硬度不均勻，存在氣孔、夾砂等缺陷，而刀具若存在裂紋，則會使作用于刀具上的切削力不均勻，造成刀具崩刃，因此，仔細檢驗刀具刃口，提高刀具質量是有效的防止刀具崩刃和打刀的措施。

步驟四：使用硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿加工路徑y精加工毛坯，切削加工步驟三加工余量；使用本發明提供的技術方案，進一步地，優選硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀寬度為6毫米，硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀在使用前必須進行檢測，避免硬質合金圓頭槽刀片刃口出現裂紋等缺陷。

進一步地，加工余量法向厚度是0.2毫米至0.5毫米。

使用本發明提供的技術方案，分別使用不同刀具進行粗加工和精加工，粗加工中使硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀在待加工區域往復擺動，使用直線加工路徑與曲線加工路徑相結合的加工方式，直線加工路徑進給速度快，而降低了曲線加工路徑的進給速度，避免了卡屑、崩刃等現象，增強了加工穩定性，減少了刀具在切削過程中的振動，盡管刀具懸伸長度較長，但硬質合金方頭槽刀片具有很強的加工鋼性，提高了加工質量和效率，降低了生產成本。

步驟三中使用硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀沿加工路徑x粗加工毛坯包括以下步驟：

步驟1：使硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀移動至待加工區域的一端邊線處；使用本發明提供的技術方案，進一步地，當將述硬質合金方頭槽刀片移動至待加工區域的一端邊線處時，可使硬質合金方頭槽刀片快速移動，從而減少工序間隔時間，提高生產效率；

步驟2：使硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀向待加工區域深度方向沿圓弧形路徑，以進給速度v1進刀切削加工；使用本發明提供的技術方案，如圖1所示，硬質合金方頭槽刀片從a點移動至b點，這時，硬質合金方頭槽刀片進給速度較低，大約是直線進給速度的50％至60％，從而有效避免硬質合金方頭槽刀片出現崩刃，進一步，優選使硬質合金方頭槽刀片沿圓弧形加工路徑進給，有利于使鐵屑被刀具的旋轉帶出來，防止產生積屑瘤。

步驟3：使硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀向待加工區域相對一側邊線方向沿直線路徑，以進給速度v2進刀切削加工；使用本發明提供的技術方案，如圖1所示，硬質合金方頭槽刀片從b點移動至c點，這時，硬質合金方頭槽刀片進給速度較快，以最大化利用直線進給時的加工效率，硬質合金方頭槽刀片在告訴旋轉過程中，使鐵屑被刀具的旋轉帶出來，防止了產生積屑瘤。

步驟4：使硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀向待加工區域與深度相反的方向沿圓弧形路徑，以進給速度v1進刀切削加工；使用本發明提供的技術方案，如圖1所示，硬質合金方頭槽刀片從c點移動至d點，這時，硬質合金方頭槽刀片進給速度較低，大約是直線進給速度的50％至60％，從而有效避免硬質合金方頭槽刀片出現崩刃，進一步，優選使硬質合金方頭槽刀片沿圓弧形加工路徑進給，有利于使鐵屑被刀具的旋轉帶出來，防止產生積屑瘤。

步驟5：重復步驟2至步驟4；使用本發明提供的技術方案，粗加工中使硬質合金方頭槽刀片在待加工區域往復移動，使用直線加工路徑與曲線加工路徑相結合的加工方式，最大化利用了直線加工路徑進給速度快的特點，提高了加工效率。

步驟6：使硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀移出待加工區域。

步驟2至步驟4中，硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的切削深度小于硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的寬度的四分之三；使用本發明提供的技術方案，優選硬質合金方頭槽刀片的切削深度小于硬質合金方頭槽刀片寬度的四分之三，若硬質合金方頭槽刀片寬度為6毫米，則切削深度不應超過4.5毫米，使用這樣的切削參數，有利于保護硬質合金方頭槽刀片，避免造成硬質合金方頭槽刀片崩刃，延長硬質合金方頭槽刀片的使用壽命。

步驟2或步驟4中，硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的半徑小于圓弧形路徑的半徑。使用本發明提供的技術方案，當硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀的半徑小于圓弧形路徑的半徑時，一方面便于刀具沿進刀路徑轉向，另一方面，刀具進刀路徑圓弧線更長，使作用于刀具上的切削力分布范圍更大，從而減小了作用于刀具上的作用力，減少了振刀等現象，提高了加工穩定性。

步驟2至步驟4中，進給速度v1與進給速度v2滿足以下關系：50％×v2≤v1≤60％×v2；使用本發明提供的技術方案，優選使用刀具按照曲線路徑加工時，使用較低的進給速度，優選為硬質合金方頭槽刀片或陶瓷圓片刀直線加工進給速度的50％至60％，從而最大可能保護刀具，減少打刀、振刀等現象，避免造成刀具崩刃，延長刀具的使用壽命。

進一步地，優選進給速度v2的范圍是0.15mm/r至0.4mm/r。進一步地，若使用硬質合金方頭槽刀片，進給速度v2的范圍是0.2mm/r至0.4mm/r，若使用陶瓷圓片刀，進給速度v2的范圍是0.15mm/r至少0.25mm/r，使用本發明提供的技術方案，粗加工中分別使用不同的刀具加工，刀具在待加工區域往復移動，使用直線加工路徑與曲線加工路徑相結合的加工方式，最大化利用了直線加工路徑進給速度快的特點，提高了加工效率。

加工路徑y如圖2所示，所述步驟四中所述使用硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿加工路徑y精加工所述毛坯包括以下步驟：

步驟1：使硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀移動至待加工區域的一端邊線處；

步驟2：使硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿步驟三已加工成形后的側面輪廓線向深度方向進刀切削加工，切削步驟三加工余量；使用本發明提供的技術方案，由于使用硬質合金圓頭槽刀片，硬質合金材料具有極高的硬度，能適于加工各種材料的毛坯，如圖2所示，刀具切削加工路徑是從p點至m點，再從m點至n點，最后由n點至q點移出硬質合金圓頭槽刀片，使用圓頭槽刀片，其刀具材料上的硬質合金粉末材質分布更加均勻，因而能更適于用在精加工工序，在加工過程中作用在刀具上的作用力較均勻，有效防止了硬質合金圓頭槽刀片崩刃。

步驟3：使硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀沿步驟三已加工成形后的底面輪廓線向相對一側邊線的方向進刀切削加工，切削步驟三加工余量；使用本發明提供的技術方案，精加工過程中使用直線進刀路徑，最大化提高了進給速度，提高了切削效率，使本發明的加工方法更適于大批量的工件凹槽的生產。

步驟4：使硬質合金圓頭槽刀片沿步驟三已加工成形后的側面輪廓線向與深度相反的方向進刀切削加工，切削步驟三加工余量；使用本發明提供的技術方案，精加工過程中使用直線進刀路徑，最大化提高了進給速度，提高了切削效率，使本發明的加工方法更適于大批量的工件凹槽的生產。

步驟5：移出硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀。

步驟2至步驟4中，硬質合金圓頭槽刀片或硬質合金圓片刀進給速度是0.15mm/r至0.4mm/r。使用本發明提供的技術方案，若使用硬質合金圓頭槽刀片，優選直線進給速度是0.2mm/r至0.4mm/r，若使用硬質合金圓片刀優選直線進給速度是0.15mm/r至0.25mm/r，精加工過程中使用直線進刀路徑，最大化提高了進給速度，提高了切削效率，使本發明的加工方法更適于大批量的工件凹槽的生產。