本發(fā)明屬于金屬材料加工領(lǐng)域，具體涉及一種加工帶有超大長徑比深孔的零件的制造方法。

背景技術(shù)：

在機(jī)械行業(yè)與機(jī)械制造中，有時(shí)會(huì)使用到深孔，而深孔類的零件不易加工，由于其長度和孔徑的比值很大，需要對(duì)加工的過程進(jìn)行精確的控制來防止走偏，同時(shí)，對(duì)采用的刀具也有較高的要求，由于深孔內(nèi)散熱不良，如何保證高溫下刀具的強(qiáng)度也是目前深孔加工的難點(diǎn)，傳統(tǒng)方法利用鉆頭直接加工，手工操作時(shí)對(duì)工人的水平要求極高，機(jī)械切割時(shí)也需要精確控制其精度，對(duì)于機(jī)械設(shè)備也有較高的要求。以現(xiàn)有的工藝與技術(shù)，在進(jìn)行深孔加工時(shí)都存在不可避免的若干問題。

針對(duì)以上的問題，部分研究者也提出了相應(yīng)的解決方案，但依然存在著一定的問題。在專利號(hào)為CN201110063360的發(fā)明專利“深孔加工裝置”中，采用了一種專門的深孔加工裝置，利用各種機(jī)械零件與機(jī)構(gòu)的配合，保證深孔加工的精密度，但是，在這個(gè)專利中，整套設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，體積較大，安裝與操作工藝復(fù)雜，對(duì)操作人員的要求較高，很難進(jìn)行大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。在專利號(hào)為CN201420014691的實(shí)用新型專利“用于細(xì)長孔加工的槍鉆”中，采用了一種分級(jí)式（主要針對(duì)鉆頭）的深孔加工裝置，大幅提高了裝置的適用性和便攜性，但是分級(jí)加工對(duì)深孔的尺寸控制也存在著一定的問題。綜上所述，目前既有的技術(shù)都是在機(jī)械加工設(shè)備上進(jìn)行改進(jìn)，很少有在工藝上采用新思路的做法。

此外，對(duì)于需要特別定制加工的深孔或少量生產(chǎn)時(shí)，特意去定制專門的設(shè)備經(jīng)濟(jì)效益低，且造成材料或者設(shè)備的浪費(fèi)，消耗時(shí)間長；且部分加工難度較高的金屬材料可能會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞，也是需要考慮的問題，在這種前提下，有必要研究設(shè)計(jì)新的深孔加工方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題采用的技術(shù)方案如下：

一種深孔零件的金屬增材制造方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一、根據(jù)待加工的深孔零件設(shè)計(jì)尺寸，將零件從長度方向分為若干層；

步驟二、將零件輪廓模具固定在基板上端工作面上，利用堆焊技術(shù)在模具內(nèi)進(jìn)行第一堆焊層加工；

步驟三、待第一堆焊層冷卻后，將第一堆焊層從模具中取出，對(duì)鉆孔平面進(jìn)行銑平處理，使第一堆焊層上下端保持水平；

步驟四、根據(jù)待加工深孔零件上深孔設(shè)計(jì)位置和尺寸，選擇對(duì)應(yīng)孔徑的鉆頭，從設(shè)計(jì)位置開始進(jìn)行鉆孔處理，只至將第一堆焊層鉆穿，形成第一道圓孔；

步驟五、用易熔材料或砂粒對(duì)已加工孔進(jìn)行封堵；

步驟六、將第一堆焊層放置于基板上，將模具套設(shè)在第一堆焊層上端，繼續(xù)在模具內(nèi)進(jìn)行第二堆焊層的堆焊加工和第二圓孔的加工，重復(fù)步驟三到步驟五，直至堆焊層達(dá)到零件設(shè)計(jì)長度；

步驟七、將已成型零件外形進(jìn)行后續(xù)加工處理，完成整個(gè)深孔零件的制造。

所述每一道堆焊層加工完成后，需對(duì)其表面進(jìn)行銑削加工，保證銑削后的堆焊層上表面與深孔鉆削方向垂直。

在新的堆焊層上進(jìn)行鉆孔操作時(shí)，應(yīng)確保鉆孔位置的準(zhǔn)備，可以事先選擇參照物進(jìn)行測量，或利用機(jī)械約束條件進(jìn)行校準(zhǔn)；具體操作中，可以利用模具進(jìn)行孔的定位，記錄設(shè)計(jì)圖紙中孔的軸線到模具各面的距離，或選擇其他可能參照物進(jìn)行定位；有條件的話，也可以使用機(jī)械裝置定位，如二維或三維工作臺(tái)，利用其上的各種粗調(diào)或微調(diào)裝置進(jìn)行定位校準(zhǔn)；也可利用在遠(yuǎn)處固定的激光設(shè)備，保持孔軸線與其射出的激光重合以實(shí)現(xiàn)定位。

所述的模具側(cè)壁與零件外壁緊密貼合，堆焊成型時(shí)不會(huì)有熔融材料從模具側(cè)壁流出，堆焊層成型凝固后可以取出不與模具粘連，當(dāng)深孔零件長度很長時(shí)，模具不設(shè)底面，將每一次成型后的堆焊層作為下一次堆焊操作的底面，模具與基板均不會(huì)與零件的堆焊材料發(fā)生冶金反應(yīng)。

所述步驟五中的易熔材料為石蠟，本方法需要在加工好的層上進(jìn)行進(jìn)一步堆焊，在完成一道堆焊后，若孔徑較大，應(yīng)使用石蠟等易熔材料或砂粒等可方便排出的材料進(jìn)行封堵，在重力作用下，被封堵柱的孔不會(huì)被上層材料破壞。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明所采用的方法與傳統(tǒng)方法相比以及其他專利中所作出的改進(jìn)相比，該方法是從思路上進(jìn)行了優(yōu)化，跳開了先將整個(gè)零件制造處理再進(jìn)行鉆孔操作的常規(guī)思維定式，進(jìn)行先鉆孔后整體零件成型的操作，該方案具有明顯的優(yōu)勢如下：

1、回避了普通深孔加工過程中刀具會(huì)出現(xiàn)的各種問題，如刀具走偏、散熱不良、排屑困難等問題而導(dǎo)致孔的加工質(zhì)量不高，這些問題在本專利中的分段淺孔加工中得到很大改善；

2、不需要任何大型設(shè)備，操作工藝簡單易懂，甚至不需要外界提供電能就可以完成操作；

3、適用但不限于銅合金、鋼鐵材料、鋁合金等深孔零件的制造，尤其是對(duì)于硬質(zhì)合金來說，普通的鉆削對(duì)鉆頭的損傷很大，而通過采用這一項(xiàng)工藝，可以避開鉆頭可能造成的不利影響；

4、和常規(guī)的深孔加工改進(jìn)方法相比，本發(fā)明提供的辦法沒有長度極限，理論上可以制造出任何所需長度的深孔；

5、與傳統(tǒng)深孔加工方法相比，本方法可以在加工過程中控制精度，及時(shí)進(jìn)行修正或校準(zhǔn)，避免了傳統(tǒng)加工中“一鉆到底”的誤差累積；

6、適合于個(gè)性化生產(chǎn)，不需特別定制鉆頭。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中基板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一堆焊層加工示意圖；

圖3為本發(fā)明第一道圓孔加工示意圖；

圖4為本發(fā)明第二堆焊層加工示意圖；

圖5為本發(fā)明第二道圓孔加工示意圖；

其中：1-基板，2-第一堆焊層母材，3-第一道圓孔，4-第二堆焊層母材，5-第二道圓孔。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明，如圖1-5所示，將本發(fā)明中的一種深孔零件的金屬增材制造方法，應(yīng)用到方形深圓孔零件的堆焊制造，所需材料為：焊粉、火藥、引線，所需設(shè)備為：方形模具，鉆頭，銑床。

成型過程如下：

步驟1：將所需成型的方形深圓孔零件設(shè)計(jì)分為若干個(gè)堆焊層，計(jì)算出每一層所需要的焊粉質(zhì)量；

步驟2：將焊粉倒入放置在基板1上的模具或者坩堝中，本次實(shí)施采用的焊粉材料為98%的銅焊粉，外加2%的Na₂SO₄，將引線插入焊粉中，然后在焊粉的表面均勻地撒上火藥，引線周圍的火藥可略多一點(diǎn)；

步驟3：點(diǎn)燃引線，此過程注意人身安全，此步驟中焊粉熔化成型，此后等待其自然冷卻，完成第一堆焊層母材的成型；

步驟4：冷卻后移走模具或坩堝，將第一道堆焊層母材上表面進(jìn)行銑削，此過程務(wù)必保證銑削后的平面與基板平行，保證深孔的軸向與底面垂直；

步驟5：選擇合適的鉆頭，在上表面所需鉆孔的位置進(jìn)行第一道圓孔3的鉆削，并保證將此堆焊層鉆透；

步驟6：若孔徑較大時(shí)，可以使用易熔材料（如石蠟等）將此孔填充至上表面處；

步驟7：將已完成的第一堆焊層繼續(xù)放置于基板1上，上部套設(shè)模具或坩堝，將第一堆焊層作為后續(xù)堆焊操作的底面，重復(fù)步驟2到步驟6，直至零件的長度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，此步驟需要特別注意鉆孔的定位精度；

步驟8：堆焊全過程完成后，若有需要，對(duì)已成型的方形深圓孔零件進(jìn)行表面加工、熱處理等處理。

本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實(shí)施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。