CN104625119A - 一种高精度细长孔的加工刀具及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度细长孔的加工刀具及其加工方法，其特征在于：加工刀具是由圆柱形的镗削部、铰削部和夹持部一体化构成；夹持部的前端与铰削部的后端固定连接；在铰削部的外周面上设有铰刀槽，在铰刀槽内设有铰刀；铰削部的前端与镗削部的后端固定连接，在镗削部前端设有镗刀；加工时，首先对工件进行粗加工获得细长孔，并控制粗加工的切削余量为1～2mm，然后使用本发明的加工刀具对细长孔进行半精度镗削、高精度铰削及表面强化挤压，即完成高精度细长孔的加工。本发明的加工刀具结构简单、成本低，且加工工艺简单，加工效率高，加工精度可达IT6级，所加工的孔的表面粗糙度可达Ra0.4～1.6。

Description

一种高精度细长孔的加工刀具及其加工方法
技术领域
本发明属于金属机械加工领域，具体涉及一种加工高精度细长深孔的专用刀具及工艺方法。
背景技术
在机械制造、机械加工过程中，常常需要加工一些精度高、深度大且直径小的内孔。一般的普通加工刀具和市售加工刀具很难满足高精度细长孔的加工要求。技术人员常常采用多种加工工艺，采用不同种类的机床、不同种类和精度的工具，一步步地对工件进行多次加工，从而获得高精度细长深孔。这种采用多种机床、多个步骤的加工方式，加工工艺复杂，稍有不慎就可能导致加工失败，而且此种加工方式工作效率低下、费时费力、加工精度难以保证。中国专利CN203030986U，公开一种深长孔扩孔加工刀具，刀具结构简单、制造容易，但只能扩孔，工序单一，而且加工精度低，难以满足高精度孔加工；中国专利CN102581617A，公开一种深孔加工刀具，包括刀体与粗镗部、刮削部及滚压部，刀具结构复杂，制造困难，成本高。中国专利CN102152118A公开一种自动涨缩刮滚组合深孔刀具，加工精度高，使用过程可自动涨缩，但同样存在刀具结构复杂，制造困难，成本高。专利CN201791990U用于加工高精度细长深孔的专用刀具加工对于没有倒角的孔进入困难，内孔表面密度和耐磨性较低。机械科技研究总院先进技术研究中心发明的深长孔铸型可替换刀头加工刀具，降低成本，但加工精度较低，难满足高精度加工要求。因此，发明一种加工效率高、精度高、性价比高，且满足高精度细长孔的加工要求，符合加工要求的专用刀具是非常具有市场价值和研究意义的。
发明内容
本发明是为了解决上述已有技术中存在的不足之处，提供一种用于加工高精度细长孔的加工刀具及其加工方法，旨在简化机械加工细长孔过程中的加工方法，提高加工效率、加工精度和内孔表面密度，获得优异的加工性能。
本发明为解决技术问题采用以下技术方案：
本发明高精度细长孔的加工刀具，其结构特点在于：所述加工刀具是由圆柱形镗削部、圆柱形铰削部和圆柱形夹持部一体化构成；所述夹持部的前端与所述铰削部的后端固定连接；在所述铰削部的外周面上设有铰刀槽，所述铰刀槽的方向与所述加工刀具的进给方向平行，在所述铰刀槽内设有用于对细长孔进行高精度铰削的铰刀；
所述铰削部的前端与所述镗削部的后端固定连接，在所述镗削部的前端设有用于对细长孔进行半精度镗削的镗刀。
本发明的加工刀具，其结构特点也在于：在所述夹持部后端的端部设置有45°倒角。
所述铰刀共6齿，在所述铰削部的前端设置有30°倒角。
所述镗刀共6齿，在所述镗削部前端端面上设有内圆孔。内圆孔的设置可以降低刀具前端质量，减轻镗刀加工过程中的振动。
在所述铰削部靠近夹持部的一端饶铰削部圆周均匀分布有6个圆弧形挤压小突起，所述挤压小突起的弧度为20～30°，且各挤压小突起的弧度大小沿加工刀具的旋转方向组件增大。
使用本发明的加工刀具的高精度细长孔的加工方法，其特点在于：首先对被加工工件进行粗加工获得细长孔，并控制粗加工的切削余量为1～2mm，然后使用本发明的加工刀具对所述细长孔进行半精度镗削、高精度铰削及细长孔内表面强化挤压，即完成高精度细长孔的加工。
使用本发明的加工刀具对所述细长孔进行半精度镗削、高精度铰削及表面强化挤压的步骤为：将所述加工刀具的夹持部后端装夹固定在机床夹头上，然后安装固定被加工工件，调整机床的切削参数，使进给速度为0.3～0.5mm/r、切削速度为30～40m/min；以菜油、肥皂水和乳化液按体积比3:6:1构成的混合液作为切削液，启动机床，先利用镗削部对被加工工件的细长孔进行半精度镗削，再进给加工刀具，由铰削部对细长孔进行高精度铰削，最后利用挤压小凸起挤压细长孔的表面，即完成高精度细长孔的加工。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1、本发明的细长孔加工刀具加工细长孔的加工精度可达IT6级，表面粗糙度可达Ra0.4～1.6；本发明细长孔的加工工艺为钻深孔-半精度镗削、高精度铰削及表面强化挤压，两步完成细长孔的加工，简化了高精度细长深孔的加工工艺，且本发明的加工刀具集中了半精度镗削、高精度铰削以及表面强化挤压三种切削方式，无需多余加工步骤，提高了加工效率和加工精度。
2、本发明的加工方法，可以使工件内孔表面金属密度得到提高，挤压后孔内表面硬度和抗拉强度具有不同程度提高，从而提高其表面的耐磨性。
3、本发明结构简单，制造容易，加工成本低，加工工艺在普通中小型企业就能实现，操作容易；夹持部为圆柱形，夹持方便。
附图说明
图1为本发明的加工刀具的结构示意图；
图2为本发明的加工刀具铰削部铰刀的安装示意图；
图3为图1中I部放大图；
图4为图3中I部的右视图；
图5为本发明加工刀具加工高精度细长孔时的示意图；
图中标号：1镗削部；2铰削部；20镗刀；21铰刀槽；22铰刀；3夹持部；4挤压小凸起；5被加工工件；6机床夹头。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明实施案列：
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的高精度细长孔加工刀具是由圆柱形镗削部1、圆柱形铰削部2和圆柱形夹持部3一体化构成；镗削部、铰削部及夹持部3为圆柱形，装夹方便，可以很容易的夹持在机床夹头上；夹持部3的前端与铰削部2的后端固定连接；在铰削部的外周面上设有铰刀槽21，铰刀槽21的方向与加工刀具的进给方向平行，在铰刀槽21内设有用于对细长孔进行高精度铰削的铰刀22；
铰削部2的前端与镗削部1的后端固定连接，在镗削部1的前端设有用于对细长孔进行半精度镗削的镗刀20。
在夹持部3后端的端部设置有45°倒角。
铰刀22共6齿，在铰削部的前端设置有30°倒角，倒角的设置即便于定位，又便于进入没有倒角的孔。
所述镗刀20共6齿，在镗削部前端端面上设有内圆孔。
在铰削部靠近夹持部的一端饶铰削部圆周均匀分布有6个圆弧形挤压小突起4，挤压小突起4的弧度为20～30°，且各挤压小突起的弧度大小沿加工刀具的旋转方向组件增大。
利用上述加工刀具加工高精度细长孔的工艺方法为：
首先对被加工工件5进行粗加工获得细长孔，并控制粗加工的切削余量为1～2mm；
然后使用上述加工刀具对粗加工获得的细长孔进行半精度镗削、高精度铰削及表面强化挤压，即完成高精度细长孔的加工，具体步骤为：
将加工刀具的夹持部后端装夹固定在机床夹头6上，然后安装固定被加工工件，调整机床的切削参数，使进给速度为0.3～0.5mm/r、切削速度为30～40m/min，以保证加工精度；以菜油、肥皂水和乳化液按体积比3:6:1构成的混合液作为切削液(切削液的设置可以保证加工的孔表面的粗糙度，防止扩孔)，启动机床，先利用镗削部对被加工工件经粗加工获得的细长孔进行半精度镗削，再进给加工刀具，由铰削部对细长孔进行高精度铰削，最后利用挤压小凸起挤压细长孔的表面，获得高精度孔内表面，加工精度IT6级，表面粗糙度Ra0.4～1.6。
由于本发明的加工刀具的夹持部、镗削部和铰削部为一体式结构，夹持部有较长的轴向长度，可使加工刀具的镗削部和铰削部伸入细长孔内部进行加工。

Claims (7)

1.一种高精度细长孔的加工刀具，其特征在于：所述加工刀具是由圆柱形镗削部(1)、圆柱形铰削部(2)和圆柱形夹持部(3)一体化构成；所述夹持部(3)的前端与所述铰削部(2)的后端固定连接；在所述铰削部的外周面上设有铰刀槽(21)，所述铰刀槽(21)的方向与所述加工刀具的进给方向平行，在所述铰刀槽(21)内设有用于对细长孔进行高精度铰削的铰刀(22)；
所述铰削部(2)的前端与所述镗削部(1)的后端固定连接，在所述镗削部(1)的前端设有用于对细长孔进行半精度镗削的镗刀(20)。
2.根据权利要求1所述的加工刀具，其特征在于：在所述夹持部(3)后端的端部设置有45°倒角。
3.根据权利要求1所述的加工刀具，其特征在于：所述铰刀(22)共6齿，在所述铰削部(2)的前端设置有30°倒角。
4.根据权利要求1所述的加工刀具，其特征在于：所述镗刀(20)共6齿，在所述镗削部前端端面上设有内圆孔。
5.根据权利要求1所述的加工刀具，其特征在于：在所述铰削部(22)靠近夹持部的一端饶铰削部圆周均匀分布有6个圆弧形挤压小突起(4)，所述挤压小突起(4)的弧度为20～30°，且各挤压小突起的弧度大小沿加工刀具的旋转方向逐渐增大。
6.一种使用权利要求1～5中任意一项所述的加工刀具的高精度细长孔的加工方法，其特征在于：首先对被加工工件进行粗加工获得细长孔，并控制粗加工的切削余量为1～2mm，然后使用权利要求1～5中任意一项所述的加工刀具对所述细长孔进行半精度镗削、高精度铰削及表面强化挤压，即完成高精度细长孔的加工。
7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于：使用权利要求1～5中任意一项所述的加工刀具对所述细长孔进行半精度镗削、高精度铰削及表面强化挤压的步骤为：将所述加工刀具的夹持部后端装夹固定在机床夹头上，然后安装固定被加工工件，调整机床的切削参数，使进给速度为0.3～0.5mm/r、切削速度为30～40m/min；以菜油、肥皂水和乳化液按体积比3:6:1构成的混合液作为切削液，启动机床，先利用镗削部对被加工工件的细长孔进行半精度镗削，再进给加工刀具，由铰削部对细长孔进行高精度铰削，最后利用挤压小凸起挤压细长孔的表面，即完成高精度细长孔的加工。
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