[发明专利]一种超大长径比深孔类零件的金属增材制造方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，更具体地，涉及一种超大长径比深孔类零件的金属增材制造方法。

背景技术

在机械制造中，一般L/D＞50(L为孔深，D为孔径)的孔称为深孔，L/D＞100的孔称为超深孔。深孔类零件在制造业中占有重要的地位。零件中的深孔加工是加工制造技术中的难点之一。深孔由于其超大的长径比以及加工时的封闭和半封闭状态，决定了其加工过程有如下难点：切削散热难、工艺系统刚性差、刀具易走偏等。目前世界上利用外排屑(如枪钻)深孔钻削技术，可钻削的孔径小到1.8mm，而内拍屑深孔钻削的孔径可小到2.5mm，且多数采用SIED(单管内排屑喷吸钻)技术。对于孔径小到1mm及以下，长径比超过200的超长深孔，其钻削加工仍是制造业有待解决的问题。

另外，目前制造业深孔类零件的加工制造面临个性化、小批量等要求，传统加工工艺周期较长、成本较高、材料利用率低，尤其对于钛合金等采用传统方法难于加工的金属材料，探索其加工制造的有效方法，具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或不足，本发明提供了一种超大长径比深孔类零件的金属增材制造方法，其目的在于为超大长径比深孔类零件的加工制造提供一种解决方案，由此解决深孔类零件个性化需求和其孔径小到1mm及以下难以加工制造的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种超大长径比深孔类零件的金属增材制造方法，尤其是对于深孔直径低至1mm的超大长径比深孔类零件。利用增材制造过程中“层层累积”的特点，将深孔加工与增材制造过程相结合，每沉积一层金属后进行平面铣削，再进行钻孔成形，重复此工艺过程，直到零件成形。

进一步的，所述的制造方法，包括如下步骤：

1.将需要成形的零件分为若干沉积层，各沉积层平行于基板工作面；

2.在基板工作面上沉积一层金属材料；

3.对所沉积金属材料表面进行铣削加工，使其成为平行于基板工作面的光洁表面；

4.根据所成形零件的深孔位置和尺寸，用钻孔工具在所述光洁表面对沉积层进行钻孔，孔径与各沉积层的孔径要求相对应，钻孔深度大于所述沉积层高度；

5.重复2-4步骤，直到完成最上一层金属的沉积与钻孔；

6.将成形零件从基板上切割下来，完成零件的金属增材制造。

图1、图2是上述过程的示意图。

进一步的，所述的制造方法，在每一层钻孔之后，下一层沉积之前，对沉积表面进行铣削，使其光洁，可以使相邻的沉积层之间实现更好的冶金结合。

进一步的，钻孔表面位于铣削平面内，所述深孔主要位于零件薄壁处。

进一步的，成形零件包括基板时，不将零件从基板上切割下来。

进一步的，所述的制造方法，用于成形的金属包括但不限于钢、铝合金、钛合金及其它高温合金。

进一步的，所述的制造方法，各层钻孔的直径是相同的。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于在每层增材制造的过程中进行深孔的加工，具有如下优点：避免了传统深孔加工中存在的许多技术难题，如切屑散热困难、排屑困难等；可实现大范围长径比的深孔加工，孔径可低至1mm；工艺过程简单，成形周期较短，成本较低，材料利用率高。

附图说明

图1是金属增材制造第一层薄壁墙及平面铣削、钻孔成形横截面示意图；

图2是金属增材制造第二层薄壁墙及平面铣削、钻孔成形横截面示意图；

图3为金属增材制造锥形深孔薄壁件示意图；

图4为金属增材制造锥形深孔薄壁件俯视示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的结构，其中：1-成形基板；2-第一层沉积金属横截面；3-钻孔；4-第二层沉积金属横截面；5-金属增材制造锥形深孔薄壁件的成形基板；6-金属增材制造锥形深孔薄壁件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。