一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具及使用方法
【专利摘要】本发明公开了一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具，包括刀柄、刀头、支承套和镗刀；所述刀柄、刀头为分体式连接结构，便于在小腔室内部便于安装；所述支承套安装于刀柄上；所述镗刀安装在刀头顶端。支承套在加工过程中自然形成一个滑动轴承，在不破坏已加工好的孔系精度的情况下，充分提高了镗杆的刚性。支承套具有一定的轴向定位调整量，覆盖尺寸大。有效解决了典型性的口小肚大腔室内部高精度圆孔镗削时存在的镗杆悬伸长、挠度差等问题。刀柄与刀头的分体式设计，满足了小腔室加工的操作需求，保证了镗杆的精度与强度。采用模块化思路，其主要零部件，如刀柄、刀头、支承块等联接方式简单可靠，均可根据实际情况改制，使用便捷。
【专利说明】 一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及口小肚大的狭小腔室的内孔加工。具体地讲是一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具及使用方法。
【背景技术】
[0002]工业汽轮机是各类大型工业装置的关键动力装备。根据其特殊用途，工业汽轮机被广泛应用于化工、冶金、电力、轻工、电站等工业领域。相对于电站汽轮机来说，工业汽轮机的重要零部件常常具有一些根据其特殊用途而制定的特殊的设计和制造要求。由于某些工业汽轮机的轴承箱结构尺寸小，箱体内部结构复杂，要求加工精度高，在需要进行轴承箱轴承档口小肚大的狭小腔室的内孔加工时，与传统汽轮机轴承箱的加工差别较大。现有的加工方案是:使用专用镗杆反镗加工该轴承档前后两处轴承内孔。采用现有加工方案虽然可以保证轴承档中前端轴承内孔的定位精度和尺寸要求，但由于其后端轴承内孔距离轴承箱前端面较远，约200mm，镗杆的长径比超过5，加工中镗杆挠度差，直接影响轴承内孔的加工精度，致使前、后两个轴承内孔的实际中心线并不同心。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了克服上述技术问题，提供一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具及使用方法，很好地解决了口大肚小的狭小腔体中的内孔镗削质量问题，满足了加工精度高的要求。
[0004]实现本发明的技术方案是:一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具，包括刀柄、刀头、支承套和镗刀；所述刀柄、刀头为分体式连接结构；所述支承套套接于刀柄上；所述镗刀安装在刀头顶端；所述刀柄、刀头为分体式主要是为了在小腔室内部便于安装。
[0005]所述刀柄直径略小于加工件外孔直径；所述支承套为圆环状套筒，其内圆与刀柄相配合，其外圆与加工件前端内孔间隙配合；所述支承套与刀柄止口间垫标准垫片；支承套的作用是提高镗杆的刚性。
[0006]所述刀柄两侧有对称的两处定位键槽，槽内分别有定位螺孔，且两螺孔呈错位布置；定位键槽安装有定位块，该定位块可在槽内沿轴向调整位置；所述定位块上有腰形槽，用紧定螺钉穿过腰形槽将定位块固定在刀柄上，且安装后紧定螺钉顶部不能突出支承套直径。
[0007]所述刀柄与刀头通过端面上的销孔结构和端键结构完成联接。
[0008]所述刀头前端面有圆柱销，该圆柱销前端带有锥面导向结构；所述刀柄的前端面有圆柱销孔；所述圆柱销与圆柱销孔相适配。
[0009]所述刀柄与刀头间有用于传递扭矩的对称的两处键槽结构，在该键槽上有固定刀柄刀头的螺孔。
[0010]所述刀柄上端键呈弧状，刀头上有与刀柄端键配套的键槽结构，这种结构加工方便。
[0011]所述刀头端部有安装镗刀的方形镗刀刀槽，所述镗刀通过方头紧定螺钉与径向压紧螺孔配合、镗刀轴向压紧螺钉与轴向压紧螺孔配合紧定。
[0012]一种使用上述小腔室内孔带支承模块化镗削工具的方法，包括如下步骤:
1)先在加工件上镗削作为安装孔的外孔及前端内孔，并同时在后端内孔的前端镗一基准圆，见光即可，用于镗刀对刀找中；
2)将刀柄安装至镗床主轴；
3)移动工作台，从外侧将刀柄穿过作为安装孔的外孔；
4)从外孔的内侧将支承套安装在刀柄上；在支承套与刀柄止口间垫标准垫片调整支承套位置；支承套位置调整确定后，在刀柄两侧定位键槽内安装定位块，使定位块紧顶支承套，并用紧定螺钉通过定位块上的腰形槽固定定位块；且安装后紧定螺钉顶部不能突出支承套直径；
5)安装刀头，将刀头前端面的带有锥面导向结构圆柱销，插入刀柄的前端面圆柱销孔；同时将刀柄与刀头间有用于传递扭矩的对称的两处键槽结构，用紧定螺钉穿过端键上的紧定孔，再穿入该键槽上固定刀柄刀头的螺孔，并紧定；
6)安装镗刀，将镗刀安装于刀头端部的方形镗刀刀槽，用方头紧定螺钉与径向压紧螺孔配合、镗刀轴向压紧螺钉与轴向压紧螺孔配合紧定，将镗刀预紧；
7)按后端内孔的前端基准圆完成镗刀对刀，对刀时可配合使用标准塞尺，最终确定镗刀位置，并最终按步骤6)固定该镗刀，粗镗后端内孔，单边留余量；
8)按已加工的内孔复核中心，并精镗内孔。
[0013]本发明的有益效果是:
1、引入了支承套结构，该支承套在加工过程中自然形成一个滑动轴承，在不破坏已加工好的孔系精度的情况下，充分提高了镗杆的刚性。支承套具有一定的轴向定位调整量，覆盖尺寸大。有效解决了典型性的口小肚大腔室内部高精度圆孔镗削时存在的镗杆悬伸长、接度差等问题。
[0014]2、采用了刀柄与刀头的分体式设计，满足了小腔室加工的操作需求，保证了镗杆的精度与强度。
[0015]3、采用模块化思路，其主要零部件，如刀柄、刀头、支承块等联接方式简单可靠，均可根据实际情况改制，使用便捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为加工件外观示意图；
图2为图1的A-A视图；
图3为本发明结构示意图；
图4为刀柄结构示意图；
图5为图4的A向视图；
图6为刀头结构示意图；
图7为图6的B向示意图；
图8为定位块结构意图；
图9为图8的B-B视图。
[0017]图中标号:I—刀柄，2—刀头，3—支承套，4一定位块，5—紧定螺钉，6—垫片，7—键刀轴向压紧螺钉，8—方头紧定螺钉，9一键刀，10—与外孔相接触的轴段，11-支承套安装轴段，12—定位键槽，13—定位螺孔，14 一圆柱销孔，15—端键，16—紧定孔，17—圆柱销，18—端面键槽，19一方形镗刀安装槽，20—键刀径向压紧螺孔，21—键刀轴向压紧螺孔，22一外孔，23一IU端内孔，24一后端内孔，25一加工件,26一腰形槽，27一腰形槽台阶，ΦE—外孔直径，ΦD—内孔直径。
【具体实施方式】
[0018]如图1至图9所示，以某型工业汽轮机的轴承箱轴承孔镗削为例，一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具，包括刀柄1、刀头2、支承套3和镗刀9 ;所述刀柄I采用了与数控镗床数控接口相匹配的Φ40削平柄结构。加工件25的外孔22为轴承箱箱体前端安装孔，其外孔直径ΦΕ为40mm，内孔直径Φ?大于外孔直径ΦΕ，呈典型口小肚大结构。内孔分为前端内孔23和后端内孔24，前端内孔23即为前端轴承孔，后端内孔24即为后端轴承孔。考虑到轴承箱箱体前端直径仅40mm的安装孔结构，镗杆的直径尺寸在刀柄I与箱体端面安装孔相接触的轴段10直径为Φ39.5mm。为了提高镗杆的刚性，该镗杆专门设计支承套3。支承套3采用黄铜(H62)材料制作，结构为一圆环状套筒。支承套3内圆与镗杆刀柄I相配合，其配合公差为Φ37Η7/ h6。考虑到轴承箱前端内孔23加工尺寸为Φ50 (+0.05，0)，为保证支承套3外圆与轴承箱前端内孔23相配合，其设计尺寸为Φ49.5 (+0.05，0)。支承套3的总长度应能够覆盖镗削后轴承孔时的走刀行程。为实现支承套3在镗杆的定位和轴向方向上的位置调整，该镗杆设计有定位块4。该定位块4上有腰形槽26，槽内有腰形槽台阶27，用紧定螺钉5穿过腰形槽26将定位块4固定在刀柄I上，且安装后紧定螺钉5顶部不能突出支承套3直径。该定位块4可在槽内沿轴向调整位置，可实现最大8_的轴向位置调整。刀柄I的前端设计有对称的两处定位键槽12，槽内分别设计有M6-6H定位螺孔13，且两螺孔呈错位布置。切削过程中，支承套3与前端内孔23为间隙配合，相当于一个滑动轴承，从而起到很好的支承作用。所述支承套3与刀柄I止口间垫标准垫片6。为保证在使用过程中支承套3易于定位和调整，刀柄I中支承套安装轴段11的直径基本尺寸设计为Φ37πιπι。由于支承套3只能在镗杆刀柄I穿过轴承箱前端安装孔后，从箱体内侧安装到镗杆刀柄I上，且轴承箱箱体内腔狭小，结构复杂，操作空间极为有限，因此，本镗杆采用分体式结构，将刀柄I与刀头2通过端面上的销孔结构和端键结构完成联接。其中，刀头2前端面设计有Φ12Η7圆柱销17，圆销长14.5mm，前端带有15°锥面导向结构。刀柄I的前端面设计有Φ121ι6圆柱销孔14,孔深15mm。刀柄I与刀头2间除了通过销孔结构完成定位外，还设计有用于传递扭矩的对称的两处键槽结构，并在该键槽上设计有固定刀柄I刀头2的螺孔结构。其中，刀柄I上端键15呈弧状，键宽16mm，厚6mm，长度14mm。刀头2上则设计有与刀柄端键15配套的端面键槽18，同时设计有M6-6H紧定孔16。刀头2端部设计有宽21mm，高20 (+0.05，+0.02) mm的方形镗刀安装槽19，用于安装镗刀9。镗刀9的紧定则通过镗刀径向压紧螺孔20和镗刀轴向压紧螺孔21分别拧入方头紧定螺钉8和镗刀轴向压紧螺钉7实现。值得一提的是，由于镗杆刀头2直径仅Φ37πιπι，考虑到镗刀径向压紧螺孔20的位置，方形镗刀安装槽19的径向中心线与镗杆的中心线并不重合，因此，设计镗刀9时应考虑到这个差值，以保证镗刀9的刀尖中心过镗杆的中心。
[0019] 一种使用上述小腔室内孔带支承模块化镗削工具的方法，包括如下步骤:
1)先在加工件上镗削作为安装孔的外孔及前端内孔，并同时在后端内孔的前端镗一基准圆，见光即可，用于镗刀对刀找中；
2)将刀柄安装至镗床主轴；
3)移动工作台，从外侧将刀柄穿过作为安装孔的外孔；
4)从外孔的内侧将支承套安装在刀柄上；在支承套与刀柄止口间垫标准垫片调整支承套位置；支承套位置调整确定后，在刀柄两侧定位键槽内安装定位块，使定位块紧顶支承套，并用紧定螺钉通过定位块上的腰形槽固定定位块；且安装后紧定螺钉顶部不能突出支承套直径；
5)安装刀头，将刀头前端面的带有锥面导向结构圆柱销，插入刀柄的前端面圆柱销孔；同时将刀柄与刀头间有用于传递扭矩的对称的两处键槽结构，用紧定螺钉穿过端键上的紧定孔，再穿入该键槽上固定刀柄刀头的螺孔，并紧定；
6)安装镗刀，将镗刀安装于刀头端部的方形镗刀刀槽，用方头紧定螺钉与径向压紧螺孔配合、镗刀轴向压紧螺钉与轴向压紧螺孔配合紧定，将镗刀预紧；
7 )按后端内孔的前端基准圆完成镗刀对刀，对刀时可配合使用标准塞尺，最终确定镗刀位置，并最终按步骤6)固定该镗刀，粗镗后端内孔，单边留余量；
8)按已加工的内孔复核中心，并精镗内孔。
【权利要求】
1.一种小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:包括刀柄、刀头、支承套和镗刀；所述刀柄、刀头为分体式连接结构；所述支承套套接于刀柄上；所述镗刀安装在刀头顶端。
2.根据权利要求1所述小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:所述刀柄直径略小于加工件外孔直径；所述支承套为圆环状套筒，其内圆与刀柄相配合，其外圆与加工件前端内孔间隙配合；所述支承套与刀柄止口间垫标准垫片。
3.根据权利要求1或2所述小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:所述刀柄两侧有对称的两处定位键槽，槽内分别有定位螺孔，且两螺孔呈错位布置；定位键槽安装有定位块，该定位块可在槽内沿轴向调整位置；所述定位块上有腰形槽，用紧定螺钉穿过腰形槽将定位块固定在刀柄上，且安装后紧定螺钉顶部不能突出支承套直径。
4.根据权利要求1所述小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:所述刀柄与刀头通过端面上的销孔结构和端键结构完成联接。
5.根据权利要求1或4所述小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:所述刀头前端面有圆柱销，该圆柱销前端带有锥面导向结构；所述刀柄的前端面有圆柱销孔；所述圆柱销与圆柱销孔相适配。
6.根据权利要求1或4所述小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:所述刀柄与刀头间有用于传递扭矩的对称的两处键槽结构，在该键槽上有固定刀柄刀头的螺孔。
7.根据权利要求6所述小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:所述刀柄上端键呈弧状，刀头上有与刀柄端键配套的键槽结构。
8.根据权利要求1所述小腔室内孔带支承模块化镗削工具，其特征在于:所述刀头端部有安装镗刀的方形镗刀刀槽，所述镗刀通过方头紧定螺钉与径向压紧螺孔配合、镗刀轴向压紧螺钉与轴向压紧螺孔配合紧定。
9.一种使用上述小腔室内孔带支承模块化镗削工具的方法，其特征在于，包括如下步骤: .1)先在加工件上镗削作为安装孔的外孔及前端内孔，并同时在后端内孔的前端镗一基准圆，见光即可，用于镗刀对刀找中； . 2)将刀柄安装至镗床主轴； .3)移动工作台，从外侧将刀柄穿过作为安装孔的外孔； . 4)从外孔的内侧将支承套安装在刀柄上；在支承套与刀柄止口间垫标准垫片调整支承套位置；支承套位置调整确定后，在刀柄两侧定位键槽内安装定位块，使定位块紧顶支承套，并用紧定螺钉通过定位块上的腰形槽固定定位块；且安装后紧定螺钉顶部不能突出支承套直径； .5)安装刀头，将刀头前端面的带有锥面导向结构圆柱销，插入刀柄的前端面圆柱销孔；同时将刀柄与刀头间有用于传递扭矩的对称的两处键槽结构，用紧定螺钉穿过端键上的紧定孔，再穿入该键槽上固定刀柄刀头的螺孔，并紧定； . 6)安装镗刀，将镗刀安装于刀头端部的方形镗刀刀槽，用方头紧定螺钉与径向压紧螺孔配合、镗刀轴向压紧螺钉与轴向压紧螺孔配合紧定，将镗刀预紧； .7 )按后端内孔的前端基准圆完成镗刀对刀，对刀时可配合使用标准塞尺，最终确定镗刀位置，并最终按步骤6)固定该镗刀，粗镗后端内孔，单边留余量；
8)按已加工的内孔复核中心，并精镗内孔。
【文档编号】B23B41/16GK104128636SQ201410368467
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】巩丽, 胡建军, 冷进明, 唐仕东, 朱永祥, 李旭, 邓丽娟, 李西, 胡玉林 申请人:东方电气集团东方汽轮机有限公司