一种加工深孔的内扩孔镗刀的制作方法

本发明属于机械加工装备，具体涉及一种加工深孔的内扩孔镗刀。

背景技术：

在机械制造行业中，所谓的深孔是指孔深超过孔径5倍的圆柱孔，也就是长径比大于5倍的圆柱孔。目前可用于加工深孔的方法很多：传统的机械加工占绝对优势，主要通过钻、扩、镗、铰实现，市场上相应的刀具也很多，如枪钻、bta、双管喷吸钻、df系统、sied技术；此外一些特种加工技术也逐渐步入深孔加工技术领域如电解加工、电火花加工、激光加工等，但仅仅局限于微小孔加工、难加工材料中。从性价比的角度考虑，镗削加工精度高、价格低，国内外广泛采用镗削加工工艺来加工预置孔。

在研究两端小中间大的孔类加工问题。当工件上这类孔大而短时，可以在车床上通过刀架机构实现径向移动加工里面的大孔即使里面有锥面、球面等异型曲面都可以在数控车床上仿形加工。特别是最近几年国外从减小振动入手，采取提高镗杆的静刚度或动刚度的措施成功开发的减振镗杆，长径比稍大的这种深孔在减振镗杆的配合下也可以在车床上加工。

在国外，日本东芝公司和三菱公司已经有系列化的减振刀杆(最大长径比为6)。东芝公司的tsupprⅱchiban减振刀杆是在刀杆的两边平行的切掉一部分，然后镶嵌刚度和强度较大的硬质材料来提高静刚度。三菱公司的dampbar、fsclpf、stup系列镗杆是通过优化刀体几何形状来提高刀体的动刚度。在不太影响刀体静刚度的情况下，采用计算机模拟优化设计来减轻刀头重量。这两种方法由于自身的局限性，刀杆长径比不可能很大。美国kennametal公司生产的长径比可达8的减振镗杆，也是采用特殊材料制成来提高静刚度的。目前国外最先进的减振镗杆制造商瑞典sandvik公司，生产的最大长径比可达16的减振镗杆是采取在镗杆内安置减振器来提高镗杆的动刚度的。但长径比也是有限的，减振块密度也不可能太大，阻尼器寿命也会影响镗杆长期使用。除上述通过车床上刀架移动实现径向进给外，英国伊瓷(its)公司生产的单、双刀头径向进给系列镗头可以加工两端小中间大中部带有圆柱面、锥面、球面等复杂异型曲面的短而大的孔，通过内部转换机构将镗杆轴向移动变为切削刀头的径向伸缩运动，但其结构决定只能加工短而大的孔，没有导向性和防振功能不能加工超长深孔。

对于两端小、中间大、中小直径超长深孔加工，国内外研究的很少，国外由于技术保护能够查阅检索到的相关资料很少，国内对此类问题研究几乎还是一片空白，西安石油大学深孔加工研究所王世清、朱林教授等在与吐哈油田机械厂科研合作中对注水偏心工作筒的深孔加工过程中遇到过这种问题，其学生高本河在硕士论文和发表在《机械工艺师》第7期第23页的镗削装置中研究过这种问题，并开发设计了中心转动式镗刀很好的解决了中部￠21×50mm的台阶孔加工。这种镗刀结构简单、容易制造，镗刀伸缩是通过推拉杆转到上下端，推动镗刀块绕固定锥销强迫旋转实现的，但存在如下不足：①转动伸缩方式决定了其径向伸缩量有限，不能灵活镗削不同孔径的中间大孔。②孔径精度取决于装刀时配合精度，镗刀块磨损带来的误差无法补偿。③对内锥面、球面等异型曲面无法加工。④前排屑方式使其只能加工通孔，对盲孔无能为力。

苟明钦、李晓发明的“入口小中间大变径深孔加工方法及装置”，首先需要将具有刀头调节机构的镗削装置送入直通深孔加工部位，然后用专用工具伸入在孔内手动调刀，通过调节锥的轴向位移转变为刀头的径向移动。这种结构局限性更明显，径向调刀繁琐不便、伸缩幅度也有限，而且变径比在1～1.2之间很小，对盲孔和超长深孔无法实现。

石洪刚、张书华等在中国专利实用新型中提及的深孔变径镗刀，通过调节芯杆和刀座上配合的斜面机构实现刀片的径向伸缩，结构简单、能解决一定的实际问题，有可取之处。但导向条布置不合理、导向作用不明显，没有防振功能，径向伸缩机构也不成熟没有限位机构，外排屑方式决定对盲孔不能加工，同时也不能仿形加工异型曲面。

以前国内外对于两端小中间大中部扩孔余量较大的超长深孔零件，只能采用电解加工。电解加工是利用阴阳极的电化学腐蚀对工件成形加工的一种方法。虽然不受金属材料本身硬度和强度限制，可以加工硬质合金、淬火钢、不锈钢、高硬度及高强度导电材料，能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型腔或型面，加工中无切削力和切削热，加工表面无残余应力和毛刺；但同时也有其致命的缺点：加工精度不高、平均精度为±0.1mm左右，设备造价昂贵、工艺控制要求严格，生产周期长、成本高、效率低、不适合大批量生产而且对环境污染严重。况且像特种加工技术中的电火花、电解、激光、电子束、超声甚至它们之间的复合加工方法在￠1mm以下的小孔、微小孔材料也是难加工材料中才占一定优势。

纵观国内外发展现状，在机械加工领域内目前市场上的内扩孔刀，要么适合大而短的孔、没有自导向和强制排屑功能，要么扩孔余量小、不能自动径向伸缩和扩孔，要么功能上不能实现曲面加工。到目前为止，国内外还尚未发现能有效解决两端小中间大中部带有圆柱面、锥面、球面等异型曲面的超长深孔大腹扩孔问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提出了一种加工深孔的内扩孔镗刀，该内扩孔镗刀采用四条导向条扶持刀头、用以减少刀头振动，同时采用机夹式刀片，显著提升刀具的使用寿命，能够有效解决两端小、中间大、且中部带有圆柱面、锥面、球面等异型曲面的超长深孔、大腹扩孔的技术难题。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种加工深孔的内扩孔镗刀包括压紧螺钉、固定螺钉、固定板、固定螺母、压紧板、刀片、弹簧、导向条、刀体和顶进螺钉，其中：所述压紧螺钉的径向设置有用于安装顶进螺钉的第一螺纹孔；所述固定板的中部设置有用于通过压紧螺钉的第一通孔，固定板的两侧开设有用于安装固定螺钉的沉头孔；所述固定螺母的中部设置有用于螺纹连接压紧螺钉的第二螺纹孔，固定螺母的两端开设有用于连接固定螺钉的滑动槽；所述压紧板的中部设置有用于通过顶进螺钉的第二通孔，压紧板的两侧开设有用于安装固定螺钉的第三螺纹孔；所述刀片的两侧为安装面，刀片的底部设置有接触斜面，刀片的顶部为刀面；所述刀体为圆柱形安装主体，刀体的一端设置有用于连接固定板的安装台，所述安装台上设置有用于连接固定螺钉的安装孔和用于安装压紧螺钉的第四螺纹孔，所述安装台内部开设有用于容放固定螺母和压紧板以及刀片的安装腔，刀体的另一端侧面设置有用于安装导向条的安装槽，导向条的底部安装有弹簧；所述顶进螺钉上设置有特制螺纹，特制螺纹的末端设置有接触圆角，所述接触圆角与接触斜面配合工作，通过前后移动接触圆角实现接触斜面的上下移动。

优选的，所述固定螺钉分为短螺钉和长螺钉，其中：所述短螺钉穿过沉头孔将固定板连接在安装台上，短螺钉上配有压簧；所述长螺钉依次穿过安装孔、滑动槽和第三螺纹孔将固定螺母和压紧板滑动连接在安装腔内，通过旋转压紧螺钉能够带动固定螺母和压紧板挤压或远离刀片的安装面、实现刀片的拆装。

优选的，其特征在于所述固定板的背面设置有用于连接安装台的圆柱台。

优选的，所述刀体的另一端设置有固定用的螺纹柱。

优选的，所述固定螺母为长方体结构、且两端为弧形结构。

优选的，述特制螺纹旋转一周，顶进螺钉前后移动1mm，接触圆角和接触斜面的倾斜角度均为60°，顶进螺钉前后移动1mm将带动刀片上下移动0.6mm。

本发明的加工深孔的内扩孔镗刀具有以下有益效果：

1)本发明的内扩孔镗刀能够有效解决两端小、中间大、且中部带有圆柱面、锥面、球面等异型曲面的超长深孔、大腹扩孔的技术难题；2)本发明的内扩孔镗刀有多个导向条，可以很好的扶持刀头，减少刀头的振动，提升了加工质量和加工效率；3)本发明的内扩孔镗刀的导向条下面有弹簧，可以更好的扶持刀头；4)本发明的内扩孔镗刀加工方式为拉削加工，拉削加工可以减少工件变形；5)本发明的内扩孔镗刀采用机夹式刀片，可以提升刀具的使用寿命；6)本发明的内扩孔镗刀结构简单，便于维修，降低了加工成本。

附图说明

图1为本发明的第一整体结构示意图；

图2为本发明的第二整体结构示意图；

图3为本发明的前端部分结构示意图；

图4为本发明的后端部分结构示意图。

图中，1-压紧螺钉、101-第一螺纹孔、2-固定螺钉、201-短螺钉、202-长螺钉、3-固定板、301-第一通孔、302-沉头孔、303-圆柱台、4-固定螺母、401-第二螺纹孔、402-滑动槽、5-压紧板、501-第二通孔、502-第三螺纹孔、6-刀片、601-安装面、602-接触斜面、603-刀面、7-弹簧、8-导向条、9-刀体、901-安装孔、902-第四螺纹孔、903-安装腔、904-安装槽、905-螺纹柱、10-顶进螺钉、1001-特制螺纹、1002-接触圆角。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图4所示，本实施例中压紧螺钉1为普通的螺钉，数量为1根，压紧螺钉1中间有一个通孔，固定螺钉2为普通螺钉，数量为4根，两根短螺钉配有弹簧，固定板3为圆柱状，中间有个通孔，两边有对称的沉头孔，固定板3的上端面为平面，下端面沿着中心孔有一个圆柱，固定螺母4为长方体，端的两端为圆弧形，中心有螺纹孔，压紧板5的形状与固定螺母4相似，中心有一个锥较浅的锥孔，还有一个通孔，中心孔的两端有螺纹孔，压紧板5下端面有一个圆形的型腔，刀片6有两个，采用机夹式刀片，刀片6的接触斜面602是一个60°的斜面；需要说明的是，也可以采用其他角度，例如45°、70°等。

需要说明的是，图2中短螺钉201穿过沉头孔302将固定板3连接在安装台上，短螺钉201上配有压簧；长螺钉202依次穿过安装孔901、滑动槽402和第三螺纹孔502将固定螺母4和压紧板5滑动连接在安装腔903内，通过旋转压紧螺钉1能够带动固定螺母4和压紧板5挤压或远离刀片6的安装面601、实现刀片6的拆装。

图4中，弹簧7为普通的弹簧有4个，导向条8为长方体，数量为4个，尼龙材料。刀体9为圆柱形，具体的，在刀体9前端的径向方向有方形通孔，中间位置有四个小孔，用于出冷却液，尾端为锥形的圆柱，上面有螺纹。

需要说明的是，顶进螺钉10为普通的螺钉，数量为1根，顶进螺钉10的根部为60°的圆角，需要说明的是，也可以采用其他角度，例如45°、70°等。

具体的，图中尾端的螺纹为特制，当接触圆角1002和接触斜面602的倾斜角度均为60°，顶进螺钉10旋转一周，顶进螺钉10前后移动1mm，顶进螺钉10前后移动1mm将带动刀片6上下移动0.6mm。压紧螺钉1主要用于压紧刀片，固定螺钉2分别用于安装固定板3、固定螺母4和压紧板5，固定板3主要用于扶持压紧螺钉1，固定螺母4主要用于跟压紧螺钉1配合，锁死压紧螺钉1；压紧板5主要用于将刀片6压紧固定，刀片6主要用于切削，弹簧7用于将导向条顶起；导向条8主要用于稳定整体刀具的稳定性，刀体9为内扩孔镗刀的主体；顶进螺钉10主要是将刀片6向外挤出。

需要说明的是，所述顶进螺钉10上设置有特制螺纹1001，特制螺纹1001的末端设置有接触圆角1002，所述接触圆角1002与接触斜面602配合工作，通过前后移动接触圆角1002实现接触斜面602的上下移动。

实际加工中，在加工两端小中间大的深孔时，将弹簧7、导向条8与现有孔尺寸装配，将压紧螺钉1、固定螺钉2、固定板3、固定螺母4、压紧板5、刀片6、顶进螺钉10安装在刀体9，顶进螺钉10放置在刀体9的内部，与刀片6靠在一起。工件开始旋转，通过压紧螺钉1的内孔，使用螺丝刀开始对顶进螺钉10固定，顶进螺钉10往下移动，顶进螺钉10的斜面与刀片6的尾端斜面接触，刀片6受到顶进螺钉10的挤压力开始向外移动，根据加工尺寸，计算出顶进螺钉10需要转几圈。调整好刀片6的位置后，开始上紧压紧螺钉1，压紧螺钉1顶着压紧板5固定刀片6位置，同时固定螺母4将压紧螺钉1锁死，开始加工。加工方式一般为拉销加工，加工参数：转速80r/min，进给速度0.1mm/r，开始注入冷却液，冷却液类型为水乳液。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。