一种深腔孔加工刀具的制作方法

本实用新型涉及镗孔刀具技术领域，特别是一种深腔孔加工刀具。

背景技术：

某航空类零部件，其材料为合金钢30CrMnSiNi2A，具体结构如图1所示，包含深腔孔，即口小肚大，口部直径为深腔孔直径为深腔孔的长度为133mm，口部长度为46±0.4mm。传统工艺方案选择车削加工，设计内孔车刀，车刀夹持长度60～70mm，再加上深腔孔长度和口部长度，车刀刀杆总长度约260mm，同时考虑口部φ20mm孔口避让及排屑，刀杆直径约13mm，从而内孔车刀旋伸部分长径比为(260-60)/13≈15.38，由于长径比超大，车刀车削过程中容易产生振动弹刀，孔径尺寸和粗糙度都无法保证。后又对工艺进行改进，采用特种工艺——电解加工，即基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，但电解加工需使用电极，电极在加工过程中有损耗，加工孔径φ28不易保证，故障率高，单件加工时间需要2至3天，电解加工效率低下。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种加工效率高、产品合格率高的深腔孔加工刀具。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种深腔孔加工刀具，包括刀柄、刀杆和刀片，所述刀杆的一端与刀柄连接，另一端设有刀座，所述刀片安装在刀座上，所述刀柄与刀杆一体成型，所述刀杆的截面轮廓由两段相同尺寸的圆弧组成，且该圆弧为劣弧，所述刀片的安装方向与刀杆截面轮廓的短轴方向相同，所述刀杆的长度L与刀杆截面轮廓的长轴a之比：8≤L/a≤12。

进一步地，所述刀片的前刀面与刀座的前端面之间的夹角β在91°～100°之间。

进一步地，所述刀杆的长度为185mm，所述刀杆的长轴a为18.03mm，所述刀杆的短轴b为13mm，所述圆弧的半径为9.5mm，两段圆弧的圆心距为6mm。

进一步地，所述刀柄为柱形结构，且刀柄的直径大于刀杆的长轴a。

进一步地，所述刀杆与刀柄偏心设置。

进一步地，所述刀柄和刀杆为硬质合金材料制成。

本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的刀杆结构采用类似于椭圆结构，即采用截面轮廓为两段圆弧，其长轴尽量接近口部孔直径，短轴尽量减小，刀片的安装方向与刀杆截面轮廓的短轴方向相同，使得长轴方向为切削主要受力方向，短轴方向为受力较小及刀具沿直径进给方向，既考虑到刀具能够伸入口部孔内保证镗孔和排屑的功能，又考虑了刀具整体刚性，使得刀具在加工过程中振动弹刀量小，同时通过减小切削进给率和吃刀深度，可使得刀具镗孔振动弹刀的问题彻底得到解决。

2、本实用新型的刀具加工单件产品只需要6至7小时，相比于电解加工，极大地提高了生产效率，同时避免了电解加工因电极损耗，孔径不易保证的问题，产品加工的合格率在99％以上，满足生产需求。

附图说明

图1为待加工的产品的结构示意图；

图2为本实用新型加工刀具的结构示意图；

图3为图2中沿A-A剖视结构示意图；

图中：1-刀柄，2-刀杆，3-刀座，4-刀片。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图2和图3所示，一种深腔孔加工刀具，包括刀柄1、刀杆2和刀片4，所述刀杆2的一端与刀柄1连接，另一端设有刀座3，所述刀片4安装在刀座3上，作为优选地，刀片4通过螺钉锁紧固定在刀座3上，可在刀片4磨损报废后，刀片4便于拆卸更换，而刀柄1和刀杆2的使用率大幅度提高，所述刀柄1与刀杆2一体成型，所述刀杆2的截面轮廓由两段相同尺寸的圆弧组成，且该圆弧为劣弧，劣弧即该圆弧所对应的圆心角小于180°，所述刀片4的安装方向与刀杆2截面轮廓的短轴方向相同，所述刀杆2的长度L与刀杆2截面轮廓的长轴a之比：8≤L/a≤12。

进一步地，如图1所示，所述刀片4的前刀面与刀座3的前端面之间的夹角β在91°～100°之间，在加工深腔孔时，刀片4的刀尖与被加工工件接触，防止镗孔时产生刀具沿轴向的阻力，从而可有效地降低刀片4局部温度，延长刀片4的使用寿命。

进一步地，在本实施例中，作为优选地，所述刀杆2的长度为185mm，所述刀杆2的长轴a为18.03mm，所述刀杆3的短轴b为13mm，所述圆弧的半径为9.5mm，两段圆弧的圆心距为6mm。

进一步地，所述刀柄1为柱形结构，且刀柄1的直径大于刀杆2的长轴a，由于刀柄1为机床主轴夹持部位，刀柄1并不用伸入口部孔内，可通过加大刀柄1的直径来提高夹持稳定性。

进一步地，如图1所示，所述刀杆2与刀柄1偏心设置，刀杆2在口部孔内始终偏向其轴线的一侧，便于排屑。

进一步地，所述刀柄1和刀杆2为整体硬质合金材料制成。

深腔孔的加工过程如下：

S1、检查：检查原材料牌号，毛坯表面有无明显缺陷，并核对零件图号、质量编号；

S2、普车一：具体包括以下步骤：

S21、根据图纸要求光端面，在其中一端打中心孔；

S22、车外圆φ47.5±0.1mm；

S23、切断保证总长202±0.2mm；

S24、车两端60°倒角；

S3、深钻孔：从无中心孔的一侧打深孔，保证直径φ18±0.1mm，深176.5±0.2mm；

S4、普车二：具体包括以下步骤：

S41、根据图纸要求，φ13mm孔先粗钻孔至φ10±0.2mm，调头找正外圆φ47.5mm跳动≤0.03mm，镗孔φ19.5±0.15mm，深80～100mm，得到导向孔；

S42、再以镗出的导向孔导向，用平底钻头扩平底孔直至φ19.5±0.15mm，深度179.5±

0.5mm；

S43、光端面，保证孔深179±0.15mm；

S5、普车三：光端面，保证整体长度为201±0.2mm，将孔φ10±0.2mm镗至φ13～φ13.21mm，孔口倒角；

S6、数控车削：使用专用内孔镗刀，控制转速为300～1000r/min，进给率f＝10～100mm/min，吃刀量0.05～2.0mm，根据图纸镗出深腔孔直径为φ28～φ28.25mm，长度为133mm，并保证深腔孔底部距离端面长度为179±0.5mm,口部长度为46±0.4mm和粗糙度Ra3.2。得到产品，如图1所示。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。