一种深孔端面环槽成形刀的制作方法

本发明涉及刀具领域，特别是涉及一种深孔端面环槽成形刀。

背景技术：

在航天设备以及民用设备领域中，经常用到具有环形槽的零件，通常情况下，环形槽主要用于安装密封圈，起到密封作用。但是，在深孔内部的端面上设置环形槽，则很难进行加工，而且加工出的环形槽很难进行观察和测量，因此很难保证质量，通常情况下，通过挖槽刀加工环形槽具有以下缺陷：

1、加工效率低。分多次吃刀、进刀，加工时间长，生产效率低。

2、环形槽的尺寸难以控制。处于深孔部位的环形槽，经常难于找到合适的测具进行检测其尺寸是否合格，通常只能依靠经验来进行控制。

3、环形槽的粗糙度较差。处于深孔部位的环形槽距离空口部位较远，刀具的刚性差，容易出现振纹，使得粗糙度较差，进而不仅影响环形槽的密封功能，而且影响刀具的使用寿命。

因此，如何有效地加工出深孔端面上的环形槽，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种深孔端面环槽成形刀，可以有效地加工出深孔端面上的环形槽，而且使用寿命长，加工精度高，生产效率也高。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种深孔端面环槽成形刀，包括刀柄和备用部，所述备用部的末端设有一个或多个成形齿，所述成形齿的切削段的外圆直径和所述备用部的外圆直径相等，所述备用部的轴向长度为所述成形齿的轴向长度的2倍以上。

优选地，所述备用部的外侧面上设有两个相互对称的平面，所述平面和所述备用部的轴线相互平行。

优选地，所述成形齿上设有让位段，所述让位段的外侧壁沿所述成形齿到所述备用部的方向渐缩。

优选地，所述成形齿为硬质合金成形齿，所述备用部为硬质合金备用部。

优选地，所述备用部的基本尺寸值和待加工环形槽的孔的最小实体尺寸值相等,所述备用部的下偏差为+0.006mm，上偏差为+0.010mm。

优选地，所述成形齿的切削段的外周齿的刃带宽为0.1～0.15mm，所述外周齿的前角为0°，主后角为3°～5°，次后角为10°～15°，所述成形齿的切削段的端齿的外侧比内侧长0.02～0.03mm，所述端齿的前角为4°～6°，主后角为3°～5°，次后角为10°～15°，刃带宽为0.05～0.10mm，所述成形齿的齿高高于所述待加工环形槽的深度值的0.5～0.6mm，所述成形齿的切削段的内周齿的径向基本尺寸值等于所述待加工环形槽的最大极限尺寸值与最小极限尺寸值之和的一半，所述内周齿的刃带宽为0.08～0.12mm，主后角为3°～5°，次后角为10°～15°。

优选地，所述备用部的末端设有一个所述成形齿。

优选地，所述备用部的末端还设有一个和所述成形齿相对设置的副齿，所述成形齿的内周齿的尺寸值大于所述副齿的相对应位置的尺寸值0.15～0.20mm。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明所提供的一种深孔端面环槽成形刀，包括刀柄和备用部，备用部的末端设有一个或多个成形齿，成形齿的切削段的外圆直径和备用部的外圆直径相等，备用部的轴向长度为成形齿的轴向长度的2倍以上。当成形齿磨损至报废时，由于刀柄和备用部仍可以使用，因此可以将磨损的成形齿去除，然后在备用部上加工出成形齿，无需更换整个成形刀具，进而提高了刀具的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种深孔端面环槽成形刀的主视结构示意图；

图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种深孔端面环槽成形刀的左视结构示意图；

图3为图1中的A区域的放大结构示意图；

图4为具有1个成形齿的深孔端面环槽成形刀的结构示意图；

图5为图4的左视结构示意图。

附图标记如下：

1为刀柄，2为备用部，3为成形齿，31为刀尖圆弧，4为平面，5为排屑槽，6为副齿。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，目前的刀具很难在深孔端面加工出尺寸精度较高的环形槽，而且刀具寿命较短，生产效率低。

基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种深孔端面环槽成形刀，当成形齿磨损至报废时，由于刀柄和备用部仍可以使用，因此可以将磨损的成形齿去除，然后在备用部上加工出成形齿，无需更换整个成形刀具，进而提高了刀具的使用寿命。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1-图3，图1为本发明一种具体实施方式所提供的一种深孔端面环槽成形刀的主视结构示意图；图2为本发明一种具体实施方式所提供的一种深孔端面环槽成形刀的左视结构示意图；图3为图1中的A区域的放大结构示意图。

本发明的一种具体实施方式提供了一种深孔端面环槽成形刀，包括刀柄1和备用部2，备用部2的末端设有一个或多个成形齿3，成形齿3的切削段的外圆直径和备用部2的外圆直径相等，备用部2的轴向长度为成形齿3的轴向长度的2倍以上。

在本实施例中，通过机床上的旋转头将成形刀插入深孔中，使成形齿3的末端和深孔的端面相互接触，通过成形齿3的旋转，即可加工出深孔端面上的环形槽，另外切削屑可以从备用部2的外侧面上的排屑槽5排出。当成形齿3磨损至报废时，由于刀柄1和备用部2仍可以使用，因此可以将磨损的成形齿3去除，然后在备用部2上加工出成形齿3，无需更换整个成形刀具，进而提高了刀具的使用寿命。其中优选将备用部2的轴向长度设为成形齿3的轴向长度的3～5倍。

其中刀柄1与机床上弹簧夹头的相对应孔的配合间隙优选为0～0.003mm，且刀柄1的圆柱度不大于0.002mm。

需要注意的是，刀柄1需要有足够的刚性。若加工深孔端面上的环形槽时，应尽量减小刀柄1的长径比，使刀柄1部具有足够的刚性。当深孔的直径较小时，应使刀柄1的直径大于备用部2的直径。

进一步地，备用部2的外侧面上设有两个相互对称的平面4，平面4和备用部2的轴线相互平行。通过平面4一方面便于拆装成形刀具，另一方面便于制造成形刀具时加工、检测和原物返修。

更进一步地，成形齿3上设有让位段，让位段的外侧壁沿成形齿3到备用部2的方向渐缩。其中让位段位于成形齿3上的切削段和备用部2之间，通过让位段可以避免对环形槽的已加工处产生干涉，进而提高环形槽的加工精度。其中让位段可以为设置在成形齿3内外侧壁上的倒锥，关于倒锥的长度和锥度具体视情况而定。

其中优选地，成形齿3为硬质合金成形齿3，备用部2为硬质合金备用部2。将成形齿3和备用部2通过硬质合金材料制成，可以方便成形刀具的维修，进而提高生产效率。

由于成形刀具在装夹后，其回转中心与机床主轴的回转中心常常不会完全重合，因此本实施例提供的一种深孔端面环槽成形刀的备用部2的基本尺寸值和待加工环形槽的孔的最小实体尺寸值相等，备用部2的下偏差为+0.006mm，上偏差为+0.010mm。

为了提高待加工环形槽的加工精度，成形齿3的切削段的外周齿的刃带宽为0.1～0.15mm，外周齿的前角为0°，主后角为3°～5°，次后角为10°～15°，成形齿3的切削段的端齿的外侧比内侧长0.02～0.03mm，因此可以使成形刀具在切削中始终保持顺畅、轻快，而且在加工环形槽时，具有自动定心的作用，其中端齿的前角为4°～6°，主后角为3°～5°，次后角为10°～15°，刃带宽为0.05～0.10mm，成形齿3的齿高高于待加工环形槽的深度值的0.5～0.6mm，成形齿3的切削段的内周齿的径向基本尺寸值等于待加工环形槽的最大极限尺寸值与最小极限尺寸值之和的一半，内周齿的刃带宽为0.08～0.12mm，主后角为3°～5°，次后角为10°～15°。其中刀尖圆弧31的半径应于待加工环形槽的根部的圆弧半径相一致。

请参考图4和图5，图4为具有1个成形齿的深孔端面环槽成形刀的结构示意图；图5为图4的左视结构示意图。

为了提高深孔端面环槽成形刀具的易维护性，备用部2的末端设有一个成形齿3。

当然，备用部2的末端还可以设有一个和成形齿3相对设置的副齿6，成形齿3的内周齿的尺寸值大于副齿6的相对应位置的0.15～0.20mm。也就是在副齿6上不设置加工环形槽内圈的切削段，以消除干涉。

本发明实施例所提供的深孔端面环槽成形刀的主要加工方法包括以下步骤：

1、下棒料(成形刀的材料为硬质合金，例如牌号ZK30UF)，使用电火花线切割为需要的长度，在外磨设备上用金刚石砂轮粗、精加工出两端的阳顶尖，粗、精磨各外圆，使尺寸、形位公差和粗糙度都符合要求。

2、在卧铣设备上用金刚石砂轮对称粗、精铣磨加工出平面，其平面度优选为0.003mm，粗、精铣磨加工前刀面(包括排屑槽)都符合要求。

3、找正外圆和平面，全跳动0.003mm，在电火花慢走丝线切割设备上用铜丝对称粗、精加工两齿，使得各尺寸、形位公差和粗糙度都符合要求。

4、找正外圆和平面，全跳动0.003mm，在万能工具磨设备上用金刚石砂轮刃磨端齿前角，刃磨副齿的让位段(从径向方向去除)0.15～0.20mm，刃磨各主后角，刃磨各次后角，使其符合要求。使用公法线千分尺可以精确测量齿宽(即c点到d点的直线段到g点到h点的直线段之间的距离)尺寸，从而有效控制环形槽的径向尺寸。

为了彻底消除干涉，可以不设置副齿，仅设置一个成形齿来加工环形槽，其中可以通过螺纹千分尺来精确控制此成形齿的齿宽。

另外，通过本发明提供的成形刀不仅可以适用于数控铣床加工环形槽，也适用于车床、普通铣床和钻床。

以上对本发明所提供的一种深孔端面环槽成形刀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。