一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，所述加工方法包括如下步骤：S1、配置一中高体分铝基碳化硅的工件；S2、在所述工件上钻出底孔；步骤S2包括如下步骤：S21、朝工件上喷淋切削液，采用带PCD刀头的钻头在所述工件上钻出底孔；S3、采用带PCD刀头的单刃螺纹刀在所述底孔内壁铣出内螺纹，使得底孔成形为螺纹孔；S4、在所述底孔中安装钢丝螺套，其中，所述钢丝螺套的外径大于所述螺纹孔的内径，所述钢丝螺套具有内螺纹和外螺纹，所述钢丝螺套的外螺纹配合嵌设于所述螺纹孔；本发明专利技术具有快速地在铝基碳化硅材料上成形螺纹结构的优点，提高了制造效率。提高了制造效率。提高了制造效率。

【技术实现步骤摘要】
一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法


[0001]本专利技术涉及复合材料加工技术的领域，特别涉及一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法。

技术介绍

[0002]中高体分铝基碳化硅复合材料具有热导率高，弹性模量高，低热膨胀系数等特性，是航空航天结构件、空间大口径反射镜架、镜面、高精密仪器部件的理想工件。
[0003]由于中高体积分数铝基碳化硅颗粒物硬度高，硬度略低于金刚石的硬度，刚度大，脆性大，不易加工，以上几类航空航天结构件上又必须加工许多高精度的带有内螺纹的不同口径的螺纹孔，用于固定安装各种外挂设备。在刚度大，脆性高的中高体分铝基碳化硅复合材料上打孔并加工螺纹，无论是手工钻孔攻丝，还是普通台钻孔攻丝都较为困难，且极易引起螺纹孔开裂、崩边等现象，严重甚至引起加工件报废，中高体分铝基碳化硅复合材料螺纹加工效率低，加工成本高，造成很大的经济损失。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，此加工方法能够快速地在铝基碳化硅材料上实现螺纹结构，不仅提高了制造效率，也促进了铝基碳化硅材料的应用范围。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：本专利技术提供一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，所述加工方法包括如下步骤：S1、配置一中高体分铝基碳化硅的工件；S2、在所述工件上钻出底孔；步骤S2包括如下步骤：S21、朝工件上喷淋切削液，采用带PCD刀头的钻头在所述工件上钻出底孔；S3、采用带PCD刀头的单刃螺纹刀在所述底孔内壁铣出内螺纹，使得底孔成形为螺纹孔；S4、在所述底孔中安装钢丝螺套，其中，所述钢丝螺套的外径大于所述螺纹孔的内径，所述钢丝螺套具有内螺纹和外螺纹，所述钢丝螺套的外螺纹配合嵌设于所述螺纹孔。
[0006]在本方案中，通过PCD刀头的钻头在工件表面钻出底孔，并通过带PCD刀头的单刃螺旋刀在底孔内壁铣出螺纹，由此相较于采用丝锥攻丝的方式，本方法在做螺纹时作用于工件的底孔内壁的力较小，螺纹成型较为顺畅，提升加工效率，同时不易引起螺纹孔开裂、崩边，提高成品率。螺纹孔成形后，螺纹孔中嵌设配合一钢丝螺套，钢丝螺套的外径大于螺纹孔的内径，使得钢丝螺套与螺纹孔配合后固定于螺纹孔内而不易从螺纹孔中脱出。当工件需要与其他工件螺纹连接时，螺纹连接件与钢丝螺套的内螺纹配合实现工件的连接。铝基碳化硅材料是硬度很高的脆性材料，在使用螺纹连接时，螺钉拧入螺纹孔，螺钉受力后螺
牙有滑牙的现象。本专利技术中，螺纹连接件不与工件上的螺纹孔直接接触，使得螺纹连接件螺旋连接或拆卸于工件时不会与工件直接摩擦，且钢丝螺套的耐磨性能较中高体分铝基碳化硅材料更好，由此提高工件通过螺纹连接时的耐磨损性能，减少了经常拆卸导致的铝基碳化硅材料磨损。
[0007]较佳地，在步骤S21中，当钻头每次钻进设定深度后进行一次抬刀。
[0008]在本方案中，步骤S21中在钻底孔时，由于铝基碳化硅材料的碎屑呈颗粒状且硬度较高，钻孔时产生的碎屑会磨损刀具；本方案中通过钻头每次钻进设定深度后进行一次抬刀，从而切削液能够在钻头抬刀时将正在开设的底孔中的碎屑冲出，从而减少碎屑对刀具的磨损。
[0009]较佳地，在步骤S21中，所述设定深度为0.5mm～1mm。
[0010]在本方案中，若设定深度过大，则钻头钻进得过深，碎屑对钻头的磨损越大；若设定深度过小，钻头钻进深度过小，影响底孔的开设效率。经实验，当设定深度在0.5mm
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1mm时钻头的磨损较小，且底孔的钻进速度较为适中。
[0011]较佳地，步骤S2还包括如下步骤：S22、在所述底孔的开口边沿处加工出倒角。
[0012]在本方案中，底孔的开口边沿加工出倒角，避免底孔的开口边沿处应力集中而出现崩边、崩口的情况。
[0013]较佳地，步骤S3包括如下步骤：S31、采用螺旋下刀的方式铣螺纹，单刃螺纹刀的单刃PCD刀头转动一圈，单刃螺纹刀的Z轴同步移动一个下刀高度，所述下刀高度与所述底孔的内螺纹的螺距相同；S32、重复执行步骤S31，直至螺纹孔的内螺纹达到设定长度；S33、使用螺纹规对螺纹孔进行成品检测。
[0014]在本方案中，铣螺纹时，单刃螺纹刀转动时同步沿Z轴向靠近底孔的底部转动，且单刃螺纹刀转动一周时其沿Z轴同步移动一个下刀高度，下刀高度与所铣的内螺纹的螺距相等，重复执行上述步骤直至在底孔的内壁铣出设定长度螺纹后，停止下刀和转动单刃螺旋刀。该螺纹成型方法成型简单，编程可重复调用，具有效率高、可靠性强的优点。
[0015]较佳地，在步骤S31中，在工件的底孔内铣螺纹时，机床转速为3k～5k转/分，进给量控制在F100。
[0016]较佳地，所述螺纹孔的内螺纹的有效长度比所述钢丝螺套的长度大0.1mm～0.5mm。
[0017]在本方案中，最终铣出的内螺纹的有效长度比钢丝螺套的长度大0.1～0.5mm，使得钢丝螺套能够完全沉入螺纹孔中并与螺纹孔的内螺纹紧密配合。
[0018]较佳地，所述螺纹孔的内螺纹的有效长度比所述底孔的深度小至少0.5mm。
[0019]在本方案中，螺纹孔的内螺纹的有效长度比底孔的深度小至少0.5mm，以保证有足够的空间为单刃螺纹刀让刀，避免单刃螺纹刀与螺纹孔的底部碰撞。
[0020]较佳地，步骤S4包括如下步骤：S41、对铣好的内螺纹的工件进行清洗；S42、检查螺纹孔，螺纹孔中无杂物后，将钢丝螺套嵌入螺纹孔中固定，其中所述钢丝螺套不高于所述底孔的开口，且所述钢丝螺套的上表面不低于所述底孔的开口1.5扣。
[0021]在本方案中，先对工件进行清洗，去除工件上的杂质和油污，保证产品质量；安装钢丝螺套前，检查螺纹孔，确保螺纹孔中无杂物后再安装钢丝螺套，避免因螺纹孔中存在碎屑使得钢丝螺套挤压嵌入螺纹孔中时损坏螺纹孔的丝牙。
[0022]较佳地，步骤S41包括如下步骤：S411、清理底孔、工件外表面及工件的其他部位上的粉末和碎屑；S412、在水槽中通入水与清洗剂的比例为100：1的浸泡液，将工件平放入水槽内浸泡；S413、工件浸泡时，对工件的各外形进行擦拭；S414、螺纹孔处点滴或涂抹航空煤油并浸泡1小时，用棉签反复擦拭螺纹孔，确认无油污后用棉签蘸酒精擦拭螺纹孔；S415、用清水清洗工件；S416、用酒精擦拭工件外表面及各槽口，用酒精擦拭螺纹孔；S417、检验清洗效果，用白色无纺布擦拭工件表面及各槽口，无纺布上无变色及油渍，用棉签擦拭螺纹孔，棉签上无变色及油渍、碎屑，零件表面无碎屑、无水印，则检验合格，执行步骤S338，否则重新执行步骤S331；S418、将工件用无纺布包裹后放入防护架内并送进烘干箱；控制升温速率在20℃/h，烘干温度为45℃，恒温持续8h后，工件随炉冷却至室温出炉。
[0023]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术中，通过PCD刀头的钻头在工件表面钻出底孔，并通过带PCD刀头的单刃螺旋刀在底孔内壁铣出螺纹，由此相较于采用丝锥攻丝的方式，本方法在做螺纹时作用于工件的底孔内壁的力较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括如下步骤：S1、配置一中高体分铝基碳化硅的工件；S2、在所述工件上钻出底孔；步骤S2包括如下步骤：S21、朝工件上喷淋切削液，采用带PCD刀头的钻头在所述工件上钻出底孔；S3、采用带PCD刀头的单刃螺纹刀在所述底孔内壁铣出内螺纹，使得底孔成形为螺纹孔；S4、在所述底孔中安装钢丝螺套，其中，所述钢丝螺套的外径大于所述螺纹孔的内径，所述钢丝螺套具有内螺纹和外螺纹，所述钢丝螺套的外螺纹配合嵌设于所述螺纹孔。2.如权利要求1所述的一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，其特征在于，在步骤S21中，当钻头每次钻进设定深度后进行一次抬刀。3.如权利要求2所述的一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，其特征在于，在步骤S21中，所述设定深度为0.5mm～1mm。4.如权利要求1所述的一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，其特征在于，步骤S2还包括如下步骤：S22、在所述底孔的开口边沿处加工出倒角。5.如权利要求1所述的一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，其特征在于，步骤S3包括如下步骤：S31、采用螺旋下刀的方式铣螺纹，单刃螺纹刀的单刃PCD刀头转动一圈，单刃螺纹刀的Z轴同步移动一个下刀高度，所述下刀高度与所述底孔的内螺纹的螺距相同；S32、重复执行步骤S31，直至螺纹孔的内螺纹达到设定长度；S33、使用螺纹规对螺纹孔进行成品检测。6.如权利要求5所述的一种中高体分铝基碳化硅孔螺纹的加工方法，其特征在于，在步骤S31中，在工件的底孔内铣螺纹时，机床转速为3k～5k转/分，进给量控制在F100。7.如权利要求5所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙少龙，李金明，张洪立，李照东，高福，付春，
申请(专利权)人：浙江驰宇空天技术有限公司，
类型：发明
国别省市：