一种整体式加工台阶孔孔壁及孔底的复合刀具的制作方法

本发明涉及机械加工刀具技术领域，尤其是一种整体式加工台阶盲孔孔壁及孔底的复合刀具。

背景技术：

现有的最通用的加工台阶孔的方法是采用多根直径不同的钻头、扩孔钻、铰刀依次加工孔，得到阶梯形状，无法一次性得到好的台阶孔，需要频繁换刀，不仅加工效率低而且加工的同轴度和尺寸精度不易保证。现在市场上也有大量孔加工复合刀具，多为可转位硬质合金刀具或焊接式刀具，这些刀具的设计和制造过程繁琐，而且对刀片安装精度有很高的要求，并且刀片在刀体上的微量移动会影响刀具的加工精度和增加刀具的振动。而且对于焊接和机夹式复合孔加工刀具，高速旋转时始终存在着安全隐患，整体式刀具在高速加工下更加安全。而且现有的复合孔加工刀具多为刀柄与刀体一体结构，在加工过程中刀体损坏则整个刀柄刀体一起报废，造成一定的浪费。对于盲孔的加工，排屑困难易划伤工件，且孔底平整性难以保证。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种整体式加工台阶盲孔孔壁及孔底的复合刀具，目的在于：使精加工台阶盲孔时能一次刀具装夹，加工出所需的孔壁及孔底结构，该刀具还有加工方法简单、生产周期短、易于定制的优点。

为达到上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种整体式加工台阶盲孔孔壁及孔底的复合刀具，包括刀体，过中心的端齿切削刃，不过中心的端齿切削刃，自上而下的一对一级支撑导条、一对二级支撑导条和一对三级支撑导条，自上而下的一对一级侧刃、一对二级倒角台阶刃、一对二级侧刃、一对三级倒角台阶刃、一对三级侧刃，冷却通道，排屑槽，所述复合刀具为整体式，直接在硬质合金棒料上加工成形。切削刃和导条部分进行仔细研磨，得到非常光滑的表面。

所述过中心的端齿切削刃过刀具轴心，而且长度超过中心一段距离，靠近边缘的部分用于完成精加工孔壁的切削余量，靠近中心的部分用于完成精加工时孔底的少量余量。所述不过中心的端齿切削刃的延长线过刀具轴心，但长度离中心一段距离，该距离大于过中心的端齿切削刃超过中心的距离。

所述端齿切削刃和每级倒角台阶刃前角均为0°，其最大直径为相应加工台阶孔直径。通过在侧刃根部开槽，使二级倒角台阶刃和三级倒角台阶刃长度大于实际切削余量的厚度。

所述每对一级侧刃、二级侧刃、三级侧刃对称于刀体轴线，且平行于刀体轴线，每对侧刃间距离分别等于加工各段台阶孔直径。

所述二级倒角台阶刃、三级倒角台阶刃对称于刀体轴线。

所述每对一级支撑导条、二级支撑导条、三级支撑导条对称于刀体轴线，且平行于刀体轴线，每对支撑导条间距离分别小于各段加工台阶孔孔直径约5微米，其圆角半径为所加工孔的半径的二分之一，各级支撑导条径向距前端距离大于相应各级倒角台阶刃距前端的距离。

所述冷却通道有两条，方向平行与刀体轴线，出口分别在过中心端齿切削刃和不过中心的端齿切削刃后面。加工盲孔时高压切削液射向孔底而回流，分别流向排屑槽（11）和另一对非排屑槽背面，用于把切掉的切屑及时从孔内冲出，和在导条与加工表面间形成压力油膜，支撑刀具使其保证对中，加工过的孔表面会产生相应的残余压应力。

刀具侧刃部分的截面形状为“沙漏”形，两侧的非排屑槽面为平面且相互平行。

与现有技术相比，本发明的优点是：

所提出的整体式加工台阶盲孔孔壁及孔底的复合刀具，无需换刀即可一次性完成台阶盲孔的精加工，加工精度高，且生产效率高。刀具为整体式，结构简单，刚性好，可以在工具磨床上一次磨出，再仔细研磨即可，而且可根据所需要的形状灵活改变各段切削直径和长度，刀具加工程序变动较少。

附图说明

图1是本发明的刀具结构示意图。

图2是本发明的刀具主视图。

图3是本发明的刀具侧视图。

图4是本发明的刀具俯视图。

图5是本发明的刀具切削部分横截面剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施例做进一步的说明。

如图1所示，一种整体式加工台阶盲孔孔壁及孔底的复合刀具，包括刀体13，过中心的端齿切削刃1，不过中心的端齿切削刃2，自上而下的一对一级支撑导条4、一对二级支撑导条7和一对三级支撑导条9，自上而下的一对一级侧刃3、一对二级倒角台阶刃5、一对二级侧刃6、一对三级倒角台阶刃8、一对三级侧刃10，冷却通道12，排屑槽11，所述复合刀具为整体式，直接在硬质合金棒料上加工成形。

如图2所示，所述过中心的端齿切削刃1过刀具轴心，而且长度超过中心一段距离；所述不过中心的端齿切削刃2的延长线过刀具轴心，但长度离中心一段距离，该距离大于过中心的端齿切削刃1超过中心的距离，切削时用于第一阶台阶孔的成型。过中心的端齿切削刃1的中间部分可以在精加工时加工孔底，完成小量余量的切削，通常小于1mm，作用类似于立铣刀端部切削刃的作用。

所述每对一级侧刃3、二级侧刃6、三级侧刃10对称于刀体13轴线，且平行于刀体13轴线，每对侧刃间距离分别等于加工各段台阶孔直径。所述二级倒角台阶刃5、三级倒角台阶刃8对称于刀体13轴线。

一级侧刃3用于对一阶台阶孔修光和精整加工。在尾部开有刀槽，使二级倒角台阶刃5的长度延伸，保证能切削所有余量，形成第二个台阶孔侧面。二级侧刃6用于对二阶台阶孔的修光和精整加工，在尾部开有刀槽，使三级倒角台阶刃8的长度延伸，保证能切削所有余量，形成第三个台阶孔侧面。三级侧刃10用于第三个台阶孔的侧面修光和精整加工，其长度大于实际所需的长度，用于刀具修磨时的长度补偿。

过中心的端齿切削刃1，不过中心的端齿切削刃2，一级侧刃3，二级倒角台阶刃5，二级侧刃6，三级倒角台阶刃8，三级侧刃10的长度按照实际加工孔直径设置，且前角均为0°，中心的端齿切削刃1，不过中心的端齿切削刃2的后角为7°，二级台阶倒角刃5，三级倒角台阶刃8的后角为凸偏心圆弧后角，刀刃边缘后角为0°，偏心圆弧后角平均7°，偏心圆弧直径与所加工孔径相等。

如图3所示，所述每对一级支撑导条4、二级支撑导条7、三级支撑导条9对称于刀体13轴线，且平行于刀体13轴线，每对支撑导条间距离分别小于各段加工台阶孔孔直径5微米，其圆角半径为所加工孔的半径的二分之一，各级支撑导条径向距前端距离大于相应各级倒角台阶刃距前端的距离。

各级支撑导条的轴向长度小于相应侧刃的长度，如一级支撑导条4长度小于一级侧刃3，支撑导条的端部修磨为圆弧过渡，避免导条产生余量。在切削时对各级台阶孔表面进行挤压，在加工孔表面形成压应力，提高孔的疲劳强度和使用性能。

如图4所示，所述刀具的俯视图，所述刀具每级台阶的截面形状相同，只是处于不同的加工圆上，冷却通道12位于端齿第二后面上。刀具切削时输入高压内冷切削液。如图5所示为刀具的切削部分截面图，切削液从冷却通道12流出，在盲孔中形成回流，一部分流向排屑槽11把切屑冲出孔外，对切削刃处进行冷却并且把切屑冲出，另一部分流向非排屑槽面14，在各级支撑导条与加工表面间形成压力油膜，在切削过程中支撑刀具，起到很好的定心效果，提高孔的加工精度。

所述刀具刀体部分为通用直柄型，可用通用的带内冷的数控刀柄夹持。

所述刀具切削刃前面和后面以及支撑导条的圆弧面进行仔细研磨，所加工的材料为硬度及切削抗力较小的材料，如铝合金，精加工余量1mm左右。