带有浮动环的深孔加工刀具的制作方法

本发明属于机械制造孔加工技术领域，具体涉及带有浮动环的深孔加工刀具。

背景技术：

深孔加工主要方式有：第一，刀具旋转，工件进给；第二，工件旋转，刀具进给；第三，刀具和工件都旋转，同时刀具相对工件进给。钻头按排屑方式主要分为：内排屑深孔钻和外排屑深孔钻。深孔加工基本原理见于王峻《现代深孔加工技术》和王世清主编的《深孔加工技术》。

深孔加工过程中难以观察加工部位和刀具状况，刀杆长度大，容易发生偏斜，造成工件报废，因此深孔加工是机械加工的难点。防止与纠正钻头、镗刀及刀杆偏斜，确保加工精度，是需要解决的重大课题，也是远未解决的世界性技术难题。

现有深孔加工机床、现有深孔加工BTA刀具是本发明重要的技术背景之一。

目前所用的内排屑深孔钻钻杆外部为圆柱体。于大国等针对深孔刀具和刀杆申请了多项专利，包括一种纠偏钻杆、自纠偏深孔加工系统、一种带有凸起的切削工具、一种斜面结构后置的深孔加工刀具、自纠偏深孔加工刀具系统，取得了良好的效果，但是技术无止境，还可以继续进行新的研究。

枪管中有来复线(rifle)，来复线是枪管中的膛线，可以让子弹产生自转，提高子弹射出后飞行中的稳定性。

浮动环轴承是提高轴承抗振性和增大轴承承载能力的有效方法之一。被推荐用于防止振动和减少发热的高速回转机械当中。

技术实现要素：

本发明的目的：针对深孔加工过程中刀具容易偏离理想位置这一技术难题，提出相关解决方案，防止和纠正刀具的偏斜，使刀具尽可能处于正确位置，提高深孔加工成品率及加工精度。

本发明借鉴了滑动轴承的设计原理。动压滑动轴承的内孔与轴之间有油液，深孔加工中已加工孔壁与刀杆之间有油液，两者有相似之处。前苏联沃斯克列辛斯基(Воскресенский，B.A.)，和杰雅科夫(Дьяков，В.И.)撰写了著作《滑动轴承计算和设计》，陈金宝和包传福翻译了上述著作，1986年在国防工业出版社出版，中图分类号TH133.31，该书共290页，该书的超星网：

http：//www.sslibrary.com/reader/jpath/jpathreader？ssid＝10706389&d＝81610d2e12ae9df1c9f4c289b7eafe86

该著作在153页提出，提高轴承抗振性和增大承载能力的有效方法之一是在一般径向轴承中安装浮动环，浮动环轴承的优点如下：

1.提高抗振性。

2.减小发热(由于摩擦功与圆周速度的平方成正比，因此如果浮动环以等于主轴角速度的一半旋转，那么总发热量大约比一般圆柱形径向轴承小1/2)

3.沿圆周均匀摩擦，这确保环保持圆柱形状。

4.提高工作可靠性(当浮动环一侧卡住时另一侧继续工作)。

5.在冲击和变载荷作用下增加主铀径向位移的阻尼(由于存在双油膜)。

上述工作原理还可进一步参考以下文献：Таанака М.，Хори Ю.Харастеристикиустойчивоcти подшипников с плаввЮщeй втулкой.-В книге：Проблемы тpения и cмазки.Tp.ASME.Cepня.F.M.Mиp，1972，No.3，55-67。

本发明采用如下的技术方案实现：

带有浮动环的深孔加工刀具，包括刀头2、刀杆3，浮动环5，其特征在于刀头2位于工件1内，刀头与刀杆固定连接，刀杆内部有通孔，浮动环套在刀杆上，浮动环的外径小于深孔内径，浮动环的内径大于刀杆3的外径，浮动环位于密封空间内，切屑液从输油器4上的油口6流入，经过刀头2，从刀杆内部通孔流出。

所述的带有浮动环的深孔加工刀具，其特征在于，在浮动环5靠近刀头的一端加工有排油孔7，有切削液从排油孔7流出。

所述的带有浮动环的深孔加工刀具，其特征在于，一部分切削液从浮动环5外表面与深孔内壁之间的间隙流过，另一部分切削液从浮动环5内表面与刀杆3之间的间隙流过。

本发明还借鉴了可倾瓦动压滑动轴承原理。濮良贵主编高等教育出版社出版的机械设计(第八版)介绍，液体具有楔效应，当液体流过楔形空间时，液体内部将会产生压力，该压力高于非楔形空间内的压力。在轴承中楔形油膜使轴稳定于正确位置，在深孔加工中利用楔形油膜产生的力使刀杆位于正确的位置。

可倾瓦轴承可形成楔形油膜被广泛应用。其工作原理如下：轴瓦由扇形块组成，轴瓦的倾斜度可以随轴颈位置的不同而自动调整，以适应不同载荷、转速、和轴的弹性变形引起的偏斜情况。保持轴颈与轴瓦之间的适当间隙，能够建立起可靠的摩擦润滑油膜。即使在空载运转时，轴与各轴瓦也相对处于某个偏心位置上，即形成几个有承载力的油楔，而这些油楔中产生的油膜压力有助轴稳定的运转。

因此带有浮动环的深孔加工刀具，其浮动环5内表面有两个或两个以上可倾瓦9。

本发明还借鉴了枪管和炮管的内部结构。本方案中设计有螺旋槽8，这一设计思想参考了枪管中的来复线(rifle)。

来复线是枪管中膛线，让子弹产生自转，提高子弹射出后飞行中的稳定性。其工作原理如下：在枪膛内切出的螺旋状凹沟使弹头通过枪膛时产生旋转，在膛外飞行时形成陀螺仪式的稳定效果，弹头飞行远，弹道稳定，空气阻力的力矩会使子弹绕其质心前进的方向飞行。

带有浮动环的深孔加工刀具，其浮动环5内表面为圆柱面，浮动环5外表面为圆柱面，借鉴来复线的原理，本发明中在刀杆3外表面或浮动环内表面或浮动环外表面加工有螺旋槽8。切屑液流过螺旋槽，因多条螺旋槽的作用，切削液在流动时作螺旋运动，旋转的液体形成陀螺仪式的稳定效果，阻止刀具刀杆偏离理想位置。螺旋还能形成动压油膜。还可利用螺旋泵入作用给浮动环和刀杆之间的间隙供油。

本发明的有益效果：第一、本发明参考浮动环轴承的设计思想，在深孔刀杆上套有浮动环，提高了深孔加工刀具的抗振性。第二、本发明依据楔形油膜原理，浮动环5内表面有两个或两个以上可倾瓦9，形成楔形空间，流经楔形空间的液体会产生压力，阻止了刀杆的偏斜。第三、刀杆外侧或者浮动环内侧或浮动环外侧加工有螺旋槽，切屑液流动时作螺旋运动，旋转的液体形成陀螺仪式的稳定效果，阻止刀具刀杆偏离理想位置。

附图说明

图1为带有浮动环的简易深孔加工刀具，图2为带有浮动环的可倾瓦式深孔加工刀具，图3为带有浮动环的螺旋槽式深孔加工刀具。图中：1-工件，2-刀头，3-刀杆，4-输油器，5-浮动环，6-油口，7-排油孔，8-螺旋槽，9-可倾瓦。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。

实施方式一：刀杆外侧和浮动环内侧以及浮动环外侧都为圆柱面。

实施方式二：刀杆外侧或浮动环内侧或浮动环外侧加工螺旋槽。

实施方式三：浮动环内侧安装可倾瓦。