AF1410钢零件淬火后钻孔方法

摘要

本发明属于机械加工的技术领域，具体涉及一种AF1410钢零件淬火后钻孔方法。本发明提供的AF1410钢零件淬火后钻孔方法通过断屑钻孔及循环钻孔工艺方法实现AF1410钢零件淬火强化后平面、曲面导孔及深孔的精准钻制。本发明提出的AF1410钢零件淬火后精准钻孔方法，有效解决了该材料零件淬火后钻制导孔过程中刀具磨损严重，导孔形位不满足精度要求的问题。

权利要求

1.一种AF1410钢零件淬火后钻孔方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：步骤1、平面上钻孔

(1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠；

(2)根据孔径精度要求，选择硬质合金两齿钻头，钻头直径与导孔孔径相同；

(3)安装钻头，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔，其中，设置机床主轴‑1 ‑1

转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min 、单步钻削深度d为1.5～2.5mm、单步退出深度l为0.5～1.5mm，运行数控程序，依次钻制各部位位于平面上的导孔；

步骤2、曲面上钻孔

(1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠；

‑1

(2)安装中心钻头，控制机床主轴转速n为300～500rpm，进给速度f为20～25mm·min ，‑1

退出速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，匀速钻入0.3～0.5mm；

(3)根据孔径精度要求，选择硬质合金两齿钻头，钻头直径与导孔孔径相同；

(4)安装钻头，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔，其中，设置机床主轴‑1 ‑1

转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min 、单步钻削深度d为1.5～2.5mm、单步退出深度l为0.5～1.5mm，运行数控程序，依次钻制各部位位于曲面上的导孔；

步骤3、深孔钻制

(1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠；

‑1

(2)安装中心钻头，设置主轴转速n为300～500rpm、进给速度f为20～25mm·min ，退出‑1

速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，钻制深度为0.3～0.5mm的底孔，为后续钻孔起定心作用；

(3)选择满足孔深要求的大长径比硬质合金两齿钻头，直径与被加工孔径大小相同；

(4)安装大长径比钻头，采取分段钻进与完全退出相结合的方法，实现循环钻孔，使切屑随钻头退出而排出孔内；其中，设置机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～‑1 ‑1

15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min 、接近距离b为2～3mm、单步钻削深度d为0.5～1.5mm、单步退出深度l、快速进入深度l1，退缩长度a为0.25～0.75mm，每单步退出深度l＝m·d+b‑a、快速进入深度l1＝(m‑1)·d+b‑a，其中m为循环次数，直至各深孔加工结束。

说明书

AF1410钢零件淬火后钻孔方法

技术领域

[0001] 本发明属于机械加工的技术领域，具体涉及一种AF1410钢零件淬火后钻孔方法。

背景技术

[0002] AF1410钢大型航空结构件上多分布大量导孔、注油孔、溢流孔。但在淬火强化过程中，零件往往发生不同程度的伸长、扭曲等变形现象，导致已加工的导孔、注油孔、溢流孔等
位置发生窜动，与其它零件无法正常装配。为解决此问题，可在该材料零件淬火强化后进行
钻孔。但AF1410钢淬火强化后硬度大幅度提升，抗弯剪能力强、导热系数低、韧性较好，加工
难度极高。同时导孔孔径较小，一般集中在 之间，钻头刚度较差，导致此类材
料淬火强化后的钻孔过程经常发生钻头较难定心、摆动严重，影响孔径尺寸精度及孔轴线
与基准面的垂直度；钻头于孔中折断，划伤孔壁；钻制上百个导孔，加工效率低，钻头磨损严
重等不可控现象。基于此，本发明提出了一种AF1410钢零件淬火强化后钻孔方法，实现此类
材料零件的导孔精准钻制及顺利装配。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种AF1410钢零件淬火后钻孔方法，解决钻头易磨损及折断，孔径形位精度不佳的技术问题。

[0004] 本发明的技术方案为：

[0005] 一种AF1410钢零件淬火后钻孔方法，其包括以下步骤：

[0006] 步骤1、平面上钻孔

[0007] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠；

[0008] (2)根据孔径精度要求，选择硬质合金两齿钻头，钻头直径与导孔孔径相同；

[0009] (3)安装钻头，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔，其中，设置机床‑1
主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min
‑1
、单步钻削深度d为1.5～2.5mm、单步退出深度l为0.5～1.5mm，其中，l为d/2，运行数控程
序，依次钻制各部位位于平面上的导孔；

[0010] 步骤2、曲面上钻孔

[0011] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠；

[0012] (2)安装中心钻头，控制机床主轴转速n为300～500rpm，进给速度f为20～25mm·‑1 ‑1
min ，退出速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，匀速钻入0.3～0.5mm；

[0013] (3)根据孔径精度要求，选择硬质合金两齿钻头，钻头直径与导孔孔径相同；

[0014] (4)安装钻头，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔，其中，设置机床‑1
主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min
‑1
、单步钻削深度d为1.5～2.5mm、单步退出深度l为0.5～1.5mm，其中，l为d/2，运行数控程
序，依次钻制各部位位于曲面上的导孔；

[0015] 步骤3、深孔钻制

[0016] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠；

[0017] (2)安装中心钻头，设置主轴转速n为300～500rpm、进给速度f为20～25mm·min‑1，‑1
退出速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，钻制深度为0.3～0.5mm的底孔，为后续钻
孔起定心作用；

[0018] (3)选择满足孔深要求的大长径比硬质合金两齿钻头，直径与被加工孔径大小相同；

[0019] (4)安装大长径比钻头，采取分段钻进与完全退出相结合的方法，实现循环钻孔，使切屑随钻头退出而排出孔内；其中，设置机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10
‑1 ‑1
～15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min 、接近距离b为2～3mm、单步钻削深度d为
0.5～1.5mm、单步退出深度l、快速进入深度l1，退缩长度a为0.25～0.75mm，a为d/4～d/2，
每单步退出深度l＝m·d+b‑a、快速进入深度l1＝(m‑1)·d+b‑a，其中m为循环次数，直至各
深孔加工结束。

[0020] 本发明的效果和益处是：

[0021] 本发明提出的AF1410钢零件淬火后精准钻孔方法，有效解决了该材料零件淬火后钻制导孔过程中刀具磨损严重，导孔形位不满足精度要求的问题。钻制400百余导孔后，钻
头仍无明显磨损；孔径表面质量、孔径形位精度均满足三维图样要求，实现了此类材料零件
导孔的精准、高效、低成本钻制，保障了此类材料零件的顺利装配。

附图说明

[0022] 图1A和图1B为零件平面导孔结构及钻孔方法示意图；

[0023] 图2为钻制底孔方法简图；

[0024] 图3A和图3B为零件曲面导孔结构及钻孔方法示意图；

[0025] 图4A和图4B为深孔钻制方法简图；

[0026] 图中：1第一导孔；2第二导孔；3第三导孔；4深孔；5钻头；6加长钻套；7中心钻头；8大长径比钻头。

具体实施方式

[0027] 以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

[0028] 应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、
位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

[0029] 在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。

[0030] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。

[0031] 本发明提供的AF1410钢零件淬火后钻孔方法通过断屑钻孔及循环钻孔工艺方法实现AF1410钢零件淬火强化后平面、曲面导孔及深孔的精准钻制。首先，平面上钻孔时，如
图1A和图1B所示，通过控制钻头单步退缩比例，设置单步钻削深度d及单步退出深度l以实
现断屑钻孔，降低孔内温度，避免切屑缠绕钻头。其次，钻制深孔时，如图4A和图4B所示，通
过控制钻头单步退缩比例及退缩长度a，设置单步钻削深度d、单步退出深度l、快速进入深
度l1、接近距离b以实现循环钻孔，避免钻头于孔内挤塞或折断，降低发生事故风险，提高孔
径质量。

[0032] 本发明中为实现断屑钻孔，要求l为d/2左右。另外，在深孔钻制过程中，为实现循环钻孔，要求a应为d/4～d/2，且l＝m·d+b‑a、l1＝(m‑1)·d+b‑a，其中m为循环次数，直至
此深孔加工结束。同时，在曲面上钻制导孔及钻制深孔时，要求使用钻头加工之前，首先应
用中心钻头，控制主轴转速n及进给速度f，钻制深度为0.3～0.5mm的底孔，解决钻头落点窜
动、导孔形位不满足精度要求的问题。

[0033] 本发明提供的AF1410钢零件淬火后钻孔方法具体包括以下步骤：

[0034] 步骤1、平面上钻孔

[0035] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠；

[0036] (2)根据孔径精度要求，选择适用于该材料淬火强化后钻孔的硬质合金两齿钻头，钻头直径与导孔孔径相同；

[0037] (3)安装钻头，由于AF1410钢淬火强化后硬度在HRC50以上，防止加工温度过高，切屑缠绕钻头，要求钻孔过程排屑顺畅，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔。

[0038] (4)部分筋条特殊孔位，当孔位与零件边界大于钻头长度时，需要在钻头基础上安装加长钻套。为保证刚度，要求在不与零件干涉的情况下，选择直径较大、长度较小的加长
钻套。

[0039] (5)设置机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min‑1、退出速度‑1
f1为200～300mm·min 、单步钻削深度d为1.5～2.5mm、单步退出深度l为0.5～1.5mm，其
中，l为d/2。运行数控程序，依次钻制各部位导孔，防止加工温度过高，需向加工区域喷射充
足冷却液。

[0040] 步骤2、曲面上钻孔

[0041] 由于材料淬火强化后硬度高，加之小直径钻头刚度较差，且导孔位于曲面上，导致钻制起点钻头受力不集中，钻头摆动，很难保证钻头轴线与导孔理论轴线重合。为避免钻头
落点窜动、导孔形位不满足精度要求，需要在正式钻孔之前安装中心钻头，进行底孔钻制，
为后续钻孔起到定心作用。设置主轴转速及进给速度f，退出速度f1，运行数控程序，依次钻
制深度为0.3～0.5mm的底孔，具体地：

[0042] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠。

[0043] (2)安装中心钻头，控制机床主轴转速n为300～500rpm，进给速度f为20～25mm·‑1 ‑1
min ，退出速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，匀速钻入0.3～0.5mm。

[0044] (3)根据孔径精度要求，选择适用于该材料淬火强化后钻孔的硬质合金两齿钻头，钻头直径与导孔孔径相同；

[0045] (4)安装钻头，由于AF1410钢淬火强化后硬度在HRC50以上，防止加工温度过高，切屑缠绕钻头，要求钻孔过程排屑顺畅，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔。

[0046] (5)部分筋条特殊孔位，当孔位与零件边界大于钻头长度时，需要在钻头基础上安装加长钻套。为保证刚度，要求在不与零件干涉的情况下，选择直径较大、长度较小的加长
钻套。

[0047] (6)设置机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min‑1、退出速度‑1
f1为200～300mm·min 、单步钻削深度d为1.5～2.5mm、单步退出深度l为0.5～1.5mm，其
中，l为d/2。运行数控程序，依次钻制各部位导孔，防止加工温度过高，需向加工区域喷射充
足冷却液。

[0048] 步骤3、深孔钻制

[0049] 此类材料零件结构复杂，有时存在深径比大于10的特殊深孔。深孔加工常见问题为钻孔温度不易扩散，排屑不易排出。加之该材料淬火强化后硬度极高，极易发生钻头挤塞
或折断现象。对于此类材料深孔的钻制，可通过以下步骤实现：

[0050] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠。

[0051] (2)安装中心钻头，设置主轴转速n为300～500rpm、进给速度f为20～25mm·min‑1，‑1
退出速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，钻制深度为0.3～0.5mm的底孔，为后续钻
孔起定心作用。

[0052] (3)选择满足孔深要求的大长径比硬质合金两齿钻头。直径与被加工孔径大小相同，长度在满足孔深的情况下尽量短，提高钻头刚度。

[0053] (4)安装大长径比钻头，防止深孔加工排屑不畅，加工区域温度急剧升高，避免钻头挤塞及孔内折断，采取分段钻进与完全退出相结合的方法，实现循环钻孔，使切屑随钻头
退出而排出孔内。

[0054] (5)设置机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min‑1、退出速度‑1
f1为200～300mm·min 、接近距离b为2～3mm、单步钻削深度d为0.5～1.5mm、单步退出深度
l、快速进入深度l1，退缩长度a为0.25～0.75mm。

[0055] 其中，为防止钻头快速进入孔内发生折断，a为d/4～d/2。为使切屑完全排出孔内，要求每单步退出深度l＝m·d+b‑a、快速进入深度l1＝(m‑1)·d+b‑a，其中m为循环次数，直
至此深孔加工结束。同时，防止加工温度过高，需向加工区域喷射充足冷却液。

[0056] 实施例

[0057] 1、平面上钻孔

[0058] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠。

[0059] (2)如图1A和图1B所示，安装钻头5，一般情况下硬质合金两齿钻头，直径与导孔孔径相同，可达到H9的导孔精度，满足装配需求。

[0060] (3)为防止加工温度过高，切屑缠绕钻头，要求钻孔过程排屑顺畅，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔。

[0061] (4)当孔位与零件边界大于钻头长度时，如图1A和图1B中第二导孔2，需要在钻头基础上安装加长钻套6。为保证刚度，要求在不与零件干涉的情况下，选择直径较大、长度较
小的加长钻套6。

[0062] (5)采取断屑钻孔工艺。控制机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～‑1 ‑1
15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min ；当控制单步钻削深度d为1.5～2.5mm时，设
置单步退出深度l为0.5～1.5mm。运行数控程序，依次钻制各部位第一导孔1、第二导孔2。防
止加工温度过高，需向加工区域喷射充足冷却液。

[0063] 2、曲面上钻孔

[0064] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠。

[0065] (2)如图2所示，安装中心钻头7，控制机床主轴转速n为300～500rpm，进给速度f为‑1 ‑1
20～25mm·min ，退出速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，匀速钻入0.3～0.5mm。

[0066] (3)如图3A和图3B所示，安装钻头5，一般情况下硬质合金两齿钻头，直径与导孔孔径相同，可达到H9的导孔精度，满足装配需求。

[0067] (4)为防止加工温度过高，切屑缠绕钻头，要求钻孔过程排屑顺畅，采取分段钻进与后退相结合的方法，实现断屑钻孔。

[0068] (5)采取断屑钻孔工艺。控制机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～‑1 ‑1
15mm·min 、退出速度f1为200～300mm·min ；当控制单步钻削深度d为1.5～2.5mm时，设
置单步退出深度l为0.5～1.5mm。运行数控程序，依次钻制各部位第三导孔3。防止加工温度
过高，需向加工区域喷射充足冷却液。

[0069] 3、深孔4钻制

[0070] (1)选择五轴AC摆角机床，将零件放置于机床工作台上，并确保装夹可靠。

[0071] (2)如图2所示，安装中心钻头7，控制机床主轴转速n为300～500rpm，进给速度f为‑1 ‑1
20～25mm·min ，退出速度f1为500～700mm·min ，运行数控程序，匀速钻入0.3～0.5mm的
底孔，为后续钻孔起定心作用。

[0072] (3)如图4A和图4B所示，安装大长径比钻头8，选择满足孔深要求的大长径比、硬质合金、两齿钻头。直径与被加工孔径大小相同，长度在满足孔深的情况下尽量短，提高钻头
刚度。

[0073] (4)为防止深孔4加工排屑不畅，加工区域温度急剧升高，避免钻头挤塞及孔内折断，采取分段钻进与完全退出相结合的方法，实现循环钻孔，使切屑随钻头退出而排出孔
内。

[0074] (5)设置机床主轴转速n为400～600rpm、进给速度f为10～15mm·min‑1、退出速度‑1
f1为200～300mm·min 。

[0075] (6)当设置单步钻削深度d为0.5～1.5mm、接近距离b为2～3mm时，退缩长度a为0.25～0.75mm、单步退出深度l为m·d+b‑a、快速进入深度l1为(m‑1)·d+b‑a，其中m为循环
次数。运行数控程序，直至此深孔4加工结束。为防止加工温度过高，需向加工区域喷射充足
冷却液。

[0076] 以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根
据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释
本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用
本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所
附权利要求书及其等效形式所限定。