专利名称：一种深孔加工方法及其专用刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工技术，特别提供了一种深孔加工方法及其专用刀具。
背景技术：
在机械技工技术中，深孔加工始终是一大技术难点，此类技术一直备受关注。在深孔加工中，有时会要求达到很高的孔加工精度；对于空心轴类零件加工，一个主要加工难点问题就是对空心轴壁厚差数值的控制。
传统的深孔加工成型工艺是钻孔、扩孔、粗铰大锥面孔、粗铰小锥面孔、精铰大锥面孔、精铰小锥面孔、镗小头尾孔。加工深孔常在深孔钻床上进行(参见附图7)，钻杆8通过辅助支撑9帮助定位，各段深孔、型面分段成型，这样很容易造成基准定位误差偏大，而且容易产生各段内孔中心线不重合误差。过去在粗铰孔时，采用浮动铰刀在铰削余量不均匀的情况下，刀具的浮动刀头偏向一边切削，容易产生内孔偏移现象，这在精铰时也无法修复。
现有技术的深孔加工过程中，深孔(尤其是细长比超过10或深度超过800mm的深孔)壁厚差只能控制在0.10左右，工序中内控零件壁厚差也仅可达到0.08。同时，孔的同轴度误差也难以保证较高精度。若在要求壁厚差为0.05的情况下仍然沿用传统的加工方法，加工后零件的壁厚差合格率极低，在整个深孔型面中，小孔的内表面与大孔的内表面同轴度误误差较大，导致壁厚差值超差。过去人们往往采用找偏大孔理论中心线使其与小孔一致后，加工大孔内表面保证与小孔内表面同轴度要求；然后，修复内孔基准和外圆各个表面，以保证空心轴壁厚差的要求。这种方法，修复加工起来过程十分复杂，随机性较大，一些地方尺寸和技术条件很不容易控制。
在对同轴度误差或壁厚差要求很高的情况下，深孔加工已经成为一个急待解决的技术难题。如果我们进行深孔镗削加工，由于受空心轴结构的限制，效果仍然不理想。而采用原有的结构钢刀杆则满足不了空心轴的结构要求和加工刚性的要求。
市场期望一种能达到同轴度、壁厚差的更高精度要求的深孔加工方法。
发明内容
本发明目的是提供一种能实现更高加工精度的深孔加工方法。其特征在于按照工艺路线的先后顺序，深孔加工工艺为钻孔、扩孔、粗铰孔、精镗深孔型面、精铰孔；深孔加工在整个加工长度上的壁厚差控制精度为0.02～0.10mm；选用硬质合金长刀杆作为专用刀具进行深孔镗削加工。
本发明一种深孔加工方法，其特征在于选用硬质合金长刀杆进行深孔加工的切削参数为切削速度150～1000mm/s，进给量0.06～0.30mm，切削深度0.06～0.40mm；加工后粗糙度为Ra1.6～6.3，壁厚差值为0.02～0.10mm。
一种如上所述深孔加工方法的专用刀具--硬质合金长刀杆，其由固定连接的刀杆和加工刀具(4)两大部分构成，其特征在于所述刀杆可以加工长径比为10～20的深孔。所述长径比为刀杆可加工的深孔孔深长度与孔直径的比值。所述刀杆可以是整体式硬质合金长刀杆(7)，或者刀杆分为由刀杆本体(1)和刀杆头(2)固定连接组成的两部分。
本发明硬质合金长刀杆，其特征在于所述加工刀具(4)与刀杆之间的固定连接为螺钉(3)连接，所述刀杆的横截面为偏心形状。
本发明硬质合金长刀杆，其特征在于所述刀杆由刀杆本体(1)和刀杆头(2)两部分组成，两者之间为固定连接；其中，刀杆本体(1)选用硬质合金材料，刀杆头(2)选用高速钢。
本发明硬质合金长刀杆，其特征在于组成刀杆的刀杆本体(1)和刀杆头(2)两部分之间的固定连接方式为真空钎焊；所述真空钎焊是将焊料置于被焊的硬质合金刀杆本体(1)和刀杆头(2)之间的焊接区域内，注入银钎剂，一同放入到真空炉中，加热至595～605℃使焊料熔化随炉冷却，完成焊接。
本发明硬质合金长刀杆，其特征在于组成刀杆的刀杆本体(1)和刀杆头(2)两部分之间的固定连接方式为粘接；所述粘接过程为先对战接表面打磨、洗净、烘干处理，选用一种酚醛橡胶型胶粘剂，在一定温度和压力下将粘结剂固化，从而将刀杆本体(1)和刀杆头(2)粘接在一起。
本发明硬质合金长刀杆，其特征在于所述刀杆本体(1)和刀杆头(2)的横截面为偏心形状。
本发明硬质合金长刀杆，其特征在于所述加工刀具(4)与刀杆的刀杆头(2)固定连接的方式为螺钉(3)连接。
利用本发明的深孔加工工艺，可以在粗铰内孔型面之后用硬质合金刀杆进行深孔镗削加工修复，简化了空心轴壁厚差修复过程，通常的空心轴壁厚差均可控制在0.05mm之内，实际应用中也大大提高了深孔加工的效率，保证了深孔加工各段孔的中心线同轴，达到壁厚差要求。
本发明一种深孔加工方法，应用超长硬质合金刀杆，在细长比大于10的深孔镗削加工中，改变了传统的深孔(钻铰)加工工艺，满足了空心轴深孔加工壁厚差的技术要求，取得了明显有益的技术效果。本发明所涉及的硬质合金长刀杆的制造与应用，填补了我国在深孔加工领域里的一项制造空白，达到了国际先进水平。
图1粘接硬质合金长刀杆整体结构示意图；图2粘接硬质合金长刀杆刀杆本体结构示意图；图3粘接硬质合金长刀杆刀杆头结构示意图；图4真空钎焊硬质合金长刀杆整体结构示意图；图5硬质合金长刀杆真空钎焊原理示意图；图6整体式硬质合金长刀杆；图7传统内孔加工原理示意图；图8深孔加工的空心轴结构示意图；图9采用硬质合金长刀杆仿形加工过程原理示意图。
具体实施例方式图形说明刀杆本体1、刀杆头2、螺钉3、加工刀具4、钎料5、保护套6、整体式刀杆7、钻杆8、辅助支撑9、成型刀具10、零件加工型面11、零件12、深孔空心轴13、靠模板14、触针15、硬质合金长刀杆16(硬质合金长刀杆可以是整体式或分体式，分体式刀杆的刀杆本体1和刀杆头2可以是钎焊或粘接连接方式)。
一、深孔加工所用刀具1、真空钎焊硬质合金长刀杆(参见附图4、5)一种硬质合金长刀杆，由刀杆和加工刀具4构成，刀杆又分为固定连接的刀杆本体1和刀杆头2两部分，刀杆总长度为1080mm，刀杆细长比约为15。组成刀杆的刀杆本体1和刀杆头2两部分之间的固定连接方式为真空钎焊。所述真空钎焊是将焊料置于被焊的硬质合金刀杆本体1和刀杆头2之间的焊接区域内，注入银钎剂，一同放入到真空炉中，加热至595～605℃使焊料熔化随炉冷却，完成焊接(参见图5)。
焊后性能拉伸30～40Kg/cm2。
特点不熔化基体金属，是其化学成分、组织和机械性能保持不变，并保持结合面的牢固性；选用承受冲击载荷能力强、具有较好润湿性和填满间隙能力的钎料。
在满足加工要求的前提下，为了节省材料，方便加工实施，刀杆本体1和刀杆头2的横截面为偏心形状。
所述加工刀具4与刀杆头2用螺钉3固定连接。
2、粘接硬质合金长刀杆(参见附图1、2、3)一种硬质合金长刀杆，由刀杆和加工刀具4构成。刀杆又分为固定连接的刀杆本体1和刀杆头2两部分，刀杆总长度为1100mm，刀杆细长比约为15。组成刀杆的刀杆本体1和刀杆头2两部分之间的固定连接方式为粘接。
所述粘接过程为先对粘接表面打磨，然后对其作洗净和烘干处理；选用一种热固性酚醛橡胶型胶粘剂，在较适宜的温度下将粘结结合面涂胶后，放置约15分钟，然后放入烤箱中恒温预热约50分钟，取出后立即将两者粘合在一起，同时施加3Kg/cm2压力在室温下保持约10分钟即可将粘结剂固化，从而将刀杆本体1和刀杆头2粘接在一起。
粘接性能室温20摄氏度条件下，刀杆头2和刀杆本体1粘接后的非均匀扯离强度为Kg/cm2。
在满足加工要求的前提下，为了节省材料，方便加工实施，刀杆本体1和刀杆头2的横截面为偏心形状。
所述加工刀具4与刀杆头2用螺钉3固定连接。
3、整体式硬质合金长刀杆一种硬质合金长刀杆，由整体式刀杆7和加工刀具4构成。整体式刀杆7总长度为1100mm，刀杆可加工深孔的长径比最大为10。
在满足加工要求的前提下，为了节省材料，方便加工实施，整体式刀杆7的横截面为偏心形状。
所述加工刀具4与刀杆之间用螺钉3固定连接。
二、硬质合金刀杆应用我们应用的深孔加工成型工艺过程为钻孔-扩孔-粗铰大锥面孔-粗铰小锥面孔-精镗深孔型面-精铰大锥面孔-精铰小锥面孔-镗小头尾孔；所用刀具深孔钻头、深孔镗头、深孔铰刀、深孔镗杆、硬质合金长刀杆、镗刀头；使用设备深孔钻床、深孔镗床。
选用硬质合金长刀杆，利用常规的靠模仿型加工工艺精镗深孔型面，选用的工艺参数为切削速度可以为150～1000mm/s，进给量可以为0.06～0.30mm，切削深度可以为0.06～0.40mm；加工后粗糙度满足Ra1.6～6.3，壁厚差值可以控制在0.02～0.10mm范围内。
如附图9，我们采用硬质合金长刀杆进行仿形加工。
以下仅就对如附图8所示某一空心轴类零件(深孔空心轴13)的加工选择不同的加工参数举例如下实施例1硬质合金长刀杆深孔镗削加工试验应用一试验应用条件1、加工设备为KDM-18深孔镗床；2、使用的工装为硬质合金长刀杆、结构钢加工刀具材料为YT15车刀、仿型用的靠模板(如附图9所示)等。
在本模拟试验中，我们可以发现上刀后，硬质合金长刀杆的让刀量、在加工过程中刀杆的回弹、尤其是在近根部的震颤感均明显好于传统的结构钢刀杆。应用过程中采集的数据见附表1。
实施例2某种空心轴的深孔加工应用(参见附图8)应用条件1、设备为DDM-18深孔镗床；2、使用的工装硬质合金长刀杆、刀具材料为YG8车刀、仿型用的靠模板(如附图9所示)。
本实施例中，我们采用硬质合金刀杆按上述工艺过程对附图8所示空心轴进行深孔加工，加工结果与实施例1中的空心轴相近。附表2所示为加工附图8所示空心轴是的应用参数和加工结果。其中切削试验参数与附表1中序号2、3、4、5、6、的参数一致，效果非常现想。
应用结论采用了硬质合金刀杆对附图8所示空心轴进行深孔加工，可以达到并保证空心轴的整个加工长度上的壁厚差在0.05mm之内。
实施例3某种空心轴的深孔加工应用(参见附图8)应用条件1、设备为DDM-18深孔镗床；2、使用的工装硬质合金刀杆、刀具材料为YT15的车刀、仿型用的靠模板(如附图9所示)。
在本试验项目中，我们采用硬质合金长刀杆对附图8所示空心轴进行深孔加工，加工结果与第一种空心试验轴相近，其中切削试验参数与附表1中的序号2、3、4、5、6、的参数一致，效果非常理想。
附表1硬质合金刀杆频率测量记录表
附表2
权利要求
1.一种深孔加工方法，其特征在于按照工艺路线的先后顺序，深孔加工工艺为钻孔、扩孔、粗铰孔、精镗深孔型面、精铰孔；深孔加工在整个加工长度上的壁厚差控制精度为0.02～0.10；选用硬质合金长刀杆作为专用刀具进行深孔镗削加工。
2.按照权利要求1所述深孔加工方法，其特征在于选用硬质合金长刀杆进行深孔加工的切削参数为切削速度150～1000mm/s，进给量0.06～0.30mm，切削深度0.06～0.40mm；加工后粗糙度为Ra1.6～6.3，壁厚差值为0.02～0.10mm。
3.一种用于权利要求1所述深孔加工方法的硬质合金长刀杆，其由固定连接的刀杆和加工刀具(4)两大部分构成，其特征在于所述刀杆长度与其可加工深孔的直径之比为10～20。
4.按照权利要求3所述硬质合金长刀杆，其特征在于所述加工刀具(4)与刀杆之间的固定连接为螺钉(3)连接，所述刀杆的横截面为偏心形状。
5.按照权利要求3所述硬质合金长刀杆，其特征在于所述刀杆由刀杆本体(1)和刀杆头(2)两部分组成，两者之间为固定连接；其中，刀杆本体(1)选用硬质合金材料，刀杆头(2)选用高速钢。
6.按照权利要求5所述硬质合金长刀杆，其特征在于组成刀杆的刀杆本体(1)和刀杆头(2)两部分之间的固定连接方式为真空钎焊；所述真空钎焊是将焊料置于被焊的硬质合金刀杆本体(1)和刀杆头(2)之间的焊接区域内，注入银钎剂，一同放入到真空炉中，加热至595～605℃使焊料熔化随炉冷却，完成焊接。
7.按照权利要求5所述硬质合金长刀杆，其特征在于组成刀杆的刀杆本体(1)和刀杆头(2)两部分之间的固定连接方式为粘接；所述粘接过程为先将粘接表面打磨、洗净、烘干处理，选用一种热固性酚醛橡胶型胶粘剂，在一定温度和压力下将粘结剂固化，从而将刀杆本体(1)和刀杆头(2)粘接在一起。
8.按照权利要求6或7所述硬质合金长刀杆，其特征在于所述刀杆本体(1)和刀杆头(2)的横截面为偏心形状。
9.按照权利要求6或7所述硬质合金长刀杆，其特征在于所述加工刀具(4)与刀杆的刀杆头(2)固定连接的方式为螺钉(3)连接。
全文摘要
一种深孔加工方法，其特征在于按照工艺路线的先后顺序，深孔加工工艺为钻孔、扩孔、粗铰孔、精镗深孔型面、精铰孔；深孔加工在整个加工长度上的壁厚差控制精度为0.02～0.10；选用硬质合金长刀杆作为专用刀具进行深孔镗削加工，所述刀杆长度与其可加工深孔的直径之比为10～20。本发明应用超长硬质合金刀杆，在细长比大于10的深孔镗削加工中，改变了传统的深孔(钻铰)加工工艺，满足了空心轴深孔加工壁厚差的技术要求，取得了明显有益的技术效果。本发明所涉及的硬质合金长刀杆的制造与应用，填补了我国在深孔加工领域里的一项制造空白，达到了国际先进水平。
文档编号B23B41/02GK1781653SQ200410082829
公开日2006年6月7日 申请日期2004年12月2日 优先权日2004年12月2日
发明者姜雪梅, 刘伟龙, 哈剑义 申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司