CN107159921A - 一种加工小尺寸深孔的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种加工小尺寸深孔的方法及装置，包括机床和出水系统，具体的机床还包括主轴箱体、中心出水主轴、增压缸和旋转接头，中心出水主轴安装并锁紧在主轴箱体的内孔中，中心出水主轴与增压缸之间连接有旋转接头，旋转接头为中空旋转接头，旋转接头与出水系统连接，出水系统为出水过滤系统，通过旋转接头与外部过滤水系统连通，这样能够对主轴中心供过滤后的高压水，这样在刀具加工深孔时，高压水通过刀具中心在深孔中把细小的屑末在高速旋转中快速被排出，使得刀具与工件因摩擦产生的热迅速排出，提高刀具的加工效率及刀具的使用寿命，保证了产品的加工精度，确保产品的加工合格率。

Description

一种加工小尺寸深孔的方法及装置

技术领域

本发明涉及工装设备的深孔加工工艺技术领域，特别是涉及一种加工小尺寸深孔的方法及装置。

背景技术

近年来“深孔类加工装备”快速发展的趋势，例如：石油和煤炭采掘装备中的抽油泵盒液压支架、大型发电机转轴、工程机械、塑料机械、液压机械的液压轴、传感器、仪表连接键、纺织机械、冶金、重化工、核电站、材料加工机械等行业的加热器、冷却器、裂解管道等等。由于深孔所具备的特殊功能的不可替代性，可以预测未来深孔加工类装备将会得到更广泛地应用。

早期国内深孔加工技术的发展一直处于停滞状态，原因在于相关装备的核心技术落后和其价格居高不下，其突出表现是：1)内外排屑机床、刀具互不相容。为了满足加工不同直径的深孔的需求，企业必须同时拥有内、外排屑两类设备工具和相应的人力资源，这就导致了深孔加工装备作业效率低下，进而使得企业经济效益得不到有效的提升。2)深孔加工机床主要用于钻孔。国内缺少深孔加工技术中各种与钻深孔相配套的辅助支撑设备。3)深孔钻削对操作技术、加工条件有苛刻的要求。例如堵屑、刀具损坏、主轴温升过快、都会导致加工零件的报废。所以仅依靠设备的自动化、数控化、柔性化改造，无法从根本上解决问题。深孔加工装备价格之所以居高不下，主要原因在于市场销量的萎缩、西方工业国生产成本过高以及深孔加工装备自身存在的结构和工艺不成熟性。特别是发达工业国对深孔加工装备市场的垄断，而发展中国家一时又无力开发出更先进的实用技术，这就导致了深孔加工技术及装备的市场新需求与供给之间出现长期严重失衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工小尺寸深孔的方法及装置，通过在刀具中心通入高压水，在深孔中把细小的屑末在高速旋转中快速被排出，而且能够排出刀具与工件因摩擦产生的热，从而确保产品的加工精度和效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种加工小尺寸深孔的装置，包括机床和出水系统，所述机床还包括主轴箱体、中心出水主轴、增压缸和旋转接头，所述中心出水主轴安装并锁紧在所述主轴箱体的内孔中，所述中心出水主轴与所述增压缸之间连接有所述旋转接头，所述旋转接头为中空旋转接头，所述旋转接头与所述出水系统连接，所述出水系统为出水过滤系统，所述出水过滤系统还包括水箱、电控箱、马达、泵、高压过滤器和前置过滤器，所述电控箱连接所述马达，所述马达驱动所述泵，所述泵的两端通过管路分别与所述高压过滤器和前置过滤器连接，所述高压过滤器另一端与所述水箱连通，所述前置过滤器另一端与所述旋转接头连通。

优选的，所述旋转接头与所述出水过滤系统之间设置有水气切换阀；

优选的，所述旋转接头的一端通过打刀下座连接在所述中心出水主轴的端面上，所述旋转接头的另一端通过打刀上座与所述增压缸的固定板连接，所述打刀上座与所述打刀下座通过打刀支杆连接；

优选的，所述固定板的下端通过设置在所述旋转接头周围的增压缸杆与所述主轴箱体连接；

优选的，所述泵与所述高压过滤器之间设置有调压阀，所述高压过滤器上设置有差压计；

优选的，所述所述水箱上还设置有液位开关、注油器和入口袋滤机，所述入口袋滤机上设置有第一压力开关；

优选的，所述前置过滤器上设置有压力表，所述泵与所述调压阀之间还设置有第二开关；

优选的，还包括第四轴转台夹具，所述第四轴转台夹具用于固定小尺寸深孔加工时的工件。

本发明还提供了一种加工小尺寸深孔的方法，包括以下步骤：

步骤1：粗铣面

将待加工小尺寸深孔加装到第四轴转台上，将机床的中心出水主轴上装上直径为25mm的端面铣刀，然后对待加工小尺寸深孔所在的表面进行粗铣，切削长度为35mm；

步骤2：精铣面

将步骤1中粗铣得到的粗铣面进行精铣，增大切削长度为50mm，得到精铣面；

步骤3：钻D7.5孔带倒角

将步骤1、2中中心出水主轴所装的端面铣刀更换为直径7.5mm的合金钻头，对步骤2中精铣得到的精铣面进行钻孔，切削长度为8mm；

步骤4：钻D3.4孔带倒角

将步骤3中中心出水主轴所装的直径7.5mm合金钻头更换为直径3.4mm的合金钻头，在步骤3所得孔轴线上继续钻孔，切削长度为15mm；

步骤5：攻丝

将步骤4中中心出水主轴所装的直径3.4mm的合金钻头更换为直径4mm的丝锥对步骤3、4所得孔进行攻丝，切削长度15mm；

步骤6：铣槽

将步骤5中中心出水主轴所装的直径4mm的丝锥更换为直径5mm的合金铣刀，切削长度为240mm；

步骤7：钻孔

将步骤6中中心出水主轴所装的直径为5mm的合金铣刀更换为直径3mm的合金钻头，所述合金钻头为中心出水合金钻头，切削长度10mm，在此步骤加工时，需同时开启中出水过滤系统为中心出水主轴提供高压水。

优选的，步骤1中使用的所述端面铣刀的直径为25mm，所述铣刀的齿数为z＝3，铣削进给量＝0.3mm/z，中心出水主轴转速n＝1500r/min±150r/min；

步骤2中使用的所述端面铣刀的直径为25mm，所述铣刀的齿数为z＝3，铣削进给量＝0.2mm/z，中心出水主轴转速n＝1700r/min±170r/min；

步骤3中使用的所述合金钻头的直径为7.5mm，所述铣刀的齿数为z＝2，钻削进给量＝0.12mm/r，中心出水主轴转速n＝3500r/min±350r/min；

步骤4中使用的所述合金钻头的直径为3.4mm，所述铣刀的齿数为z＝2，钻削进给量＝0.1mm/r，中心出水主轴转速n＝4000r/min±400r/min；

步骤5中使用的所述丝锥的直径为4mm，所述铣刀的齿数为z＝1，攻丝进给量＝0.7mm/r，中心出水主轴转速n＝400r/min±40r/min；

步骤6中使用的所述合金铣刀的直径为5mm，所述合金铣刀的齿数为z＝2，铣削进给量＝0.25mm/r，中心出水主轴转速n＝4000r/min±400r/min；

步骤7中使用的所述合金铣刀的直径为3mm，所述合金铣刀的齿数为z＝2，铣削进给量＝0.07mm/r，中心出水主轴转速n＝4000r/min±400r/min。

本发明相对于现有技术而言取得了以下技术效果：

本发明提供了一种加工小尺寸深孔的方法及装置，在加工小尺寸中心孔时，将主轴设计为中心出水主轴，钻孔的刀具也设计为中心出水的刀具，在主轴与增压缸之间设置空心的旋转接头，通过旋转接头与外部过滤水系统连通，这样能够对主轴中心供过滤后的高压水，这样在刀具加工深孔时，高压水通过刀具中心在深孔中把细小的屑末在高速旋转中快速被排出，使得刀具与工件因摩擦产生的热迅速排出，提高刀具的加工效率及刀具的使用寿命，保证了产品的加工精度，确保产品的加工合格率。通过对小尺寸深孔加装第四轴转台，可以有效的提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的钻小尺寸深孔的工艺流程图；

图2为本发明实施例机床中心出水主轴的结构示意图；

图3为本发明实施例水箱型中心出水过滤系统；

其中，1-主轴箱体、2-中心出水主轴、3-增压缸杆、4-固定板、5-增压缸、6-打刀上座、7-打刀支杆、8-打刀下座、9-旋转接头、10-水气切换阀、11-高压马达、12-泵、13-注油器、14-前置过滤器、15-压力表、16-调压阀、17-电控箱、18-高压过滤器、19-差压计、20-入口带滤机、21-第一压力开关、22-第二压力开关、23-液位开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种加工小尺寸深孔的方法及装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1-3所示，本实施例是对本发明一种加工小尺寸深孔的方法及装置的结构和工艺进行具体介绍。

如图2所示，本实施例提供了一种加工小尺寸深孔的装置，包括机床、出水系统和第四轴转台夹具。机床具体包括主轴箱体1、中心出水主轴2、增压缸5和旋转接头9，中心出水主轴2安装并锁紧在主轴箱体1的内孔中，中心出水主轴2与增压缸5之间连接有旋转接头9，旋转接头9为中空旋转接头9，所述旋转接头9与所述出水系统通过水气切换阀10连通，具体的旋转接头9的一端通过打刀下座8连接在所述中心出水主轴5的端面上，旋转接头9的另一端通过打刀上座6与增压缸5的固定板连接，打刀上座6与打刀下座8通过打刀支杆7连接，固定板的下端通过设置在旋转接头9周围的增压缸杆3与主轴箱体1连接。

将主轴设计成中心出水主轴2，钻孔时的刀具也设置为中心出水刀具，这样高压水通过刀具中心在深孔中把细小的屑末在高速旋转中快速被排出，使得刀具与工件因摩擦产生的热能够迅速排出。为了更好的提供高压水进而设置了出水系统，出水系统为中心出水主轴2提供高压水，通过旋转接头9与出水系统连通为中心出水主轴2通入高压水。

如图3所示，具体的本实施例出水系统为出水过滤系统，出水过滤系统具体为水箱型中心出水过滤系统，为了便于控制对中心出水主轴2的控制，在高压水旋转接头9与出水过滤系统之间设置有水气切换阀10，所述出水过滤系统还包括水箱、电控箱17、马达、泵12、高压过滤器18和前置过滤器14，电控箱17连接高压马达11，高压马达11驱动泵12，泵12的两端通过管路分别与高压过滤器18和前置过滤器14连接，高压过滤器18另一端与水箱连通，前置过滤器14另一端与旋转接头9连通。具体的，旋转接头9的一端通过打刀上下座8连接在中心出水主轴2的端面上，旋转接头9的另一端通过打刀上座6与增压缸5的固定板4连接，固定板4的下端通过设置在旋转接头9周围的增压缸5杆3与主轴箱体1连接，泵12与高压过滤器18之间设置有调压阀16，高压过滤器18上设置有差压计19；前置过滤器14上设置有压力表15，泵12与调压阀16之间还设置有第二开关22，水箱上还设置有液位开关23、注油器13和入口袋滤机20，入口袋滤机20上设置有第一压力开关21。

通过抽水马达把容量充足的主水箱(300L)里的液体引到水箱型中心出水过滤系统内出水过滤系统使得主水箱里被抽出的液体通过过滤罐，而过滤罐中滤芯的过滤精度为0.025mm，再通过高压马达11把液体引到中心出水主轴2端面的旋转接头9内。

在工件加工选择夹具时，本实施例小尺寸深孔加工的工件采用的夹具是第四轴转台夹具，可以有效的提高加工效率。

使用上述装置，本实施例还提供了一种加工小尺寸深孔的方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1：粗铣面

将待加工小尺寸深孔加装到第四轴转台上，将机床的中心出水主轴2上装上直径为25mm的端面铣刀，然后对待加工小尺寸深孔所在的表面进行粗铣，切削长度为35mm；

步骤2：精铣面

将步骤1中粗铣得到的粗铣面进行精铣，增大切削长度为50mm，得到精铣面；

步骤3：钻D7.5孔带倒角

将步骤1、2中中心出水主轴2所装的端面铣刀更换为直径7.5mm的合金钻头，对步骤2中精铣得到的精铣面进行钻孔，切削长度为8mm；

步骤4：钻D3.4孔带倒角

将步骤3中中心出水主轴2所装的直径7.5mm合金钻头更换为直径3.4mm的合金钻头，在步骤3所得孔轴线上继续钻孔，切削长度为15mm；

步骤5：攻丝

将步骤4中中心出水主轴2所装的直径3.4mm的合金钻头更换为直径4mm的丝锥对步骤3、4所得孔进行攻丝，切削长度15mm；

步骤6：铣槽

将步骤5中中心出水主轴2所装的直径4mm的丝锥更换为直径5mm的合金铣刀，切削长度为240mm；

步骤7：钻孔

将步骤6中中心出水主轴2所装的直径为5mm的合金铣刀更换为直径3mm的合金钻头，合金钻头为中心出水合金钻头，切削长度10mm，在此步骤加工时，需同时开启中出水过滤系统为中心出水主轴2提供高压水。

优选的，步骤1中使用的端面铣刀的直径为25mm，铣刀的齿数为z＝3，铣削进给量＝0.3mm/z，中心出水主轴2转速n＝1500r/min±150r/min；

步骤2中使用的端面铣刀的直径为25mm，铣刀的齿数为z＝3，铣削进给量＝0.2mm/z，中心出水主轴2转速n＝1700r/min±170r/min；

步骤3中使用的合金钻头的直径为7.5mm，铣刀的齿数为z＝2，钻削进给量＝0.12mm/r，中心出水主轴2转速n＝3500r/min±350r/min；

步骤4中使用的合金钻头的直径为3.4mm，铣刀的齿数为z＝2，钻削进给量＝0.1mm/r，中心出水主轴2转速n＝4000r/min±400r/min；

步骤5中使用的丝锥的直径为4mm，铣刀的齿数为z＝1，攻丝进给量＝0.7mm/r，中心出水主轴2转速n＝400r/min±40r/min；

步骤6中使用的合金铣刀的直径为5mm，合金铣刀的齿数为z＝2，铣削进给量＝0.25mm/r，中心出水主轴2转速n＝4000r/min±400r/min；

步骤7中使用的合金铣刀的直径为3mm，合金铣刀的齿数为z＝2，铣削进给量＝0.07mm/r，中心出水主轴2转速n＝4000r/min±400r/min。

在钻孔过程中，采用中心出水合金主轴和中心出水合金钻头，出水过滤系统通过旋转接头9为中心出水合金主轴提供高压水，高压水通过刀具中心在深孔中把细小的屑末在高速旋转中快速被排出，使得刀具与工件因摩擦产生的热迅速排出，提高刀具的加工效率及刀具的使用寿命，保证了产品的加工精度，确保产品的加工合格率。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种加工小尺寸深孔的装置，包括机床和出水系统，其特征在于，所述机床还包括主轴箱体、中心出水主轴、增压缸和旋转接头，所述中心出水主轴安装并锁紧在所述主轴箱体的内孔中，所述中心出水主轴与所述增压缸之间连接有所述旋转接头，所述旋转接头为中空旋转接头，所述旋转接头与所述出水系统连接，所述出水系统为出水过滤系统，所述出水过滤系统还包括水箱、电控箱、马达、泵、高压过滤器和前置过滤器，所述电控箱连接所述马达，所述马达驱动所述泵，所述泵的两端通过管路分别与所述高压过滤器和前置过滤器连接，所述高压过滤器另一端与所述水箱连通，所述前置过滤器另一端与所述旋转接头连通。

2.根据权利要求1所述的加工小尺寸深孔的装置，其特征在于，所述旋转接头与所述出水过滤系统之间设置有水气切换阀。

3.根据权利要求2所述的加工小尺寸深孔的装置，其特征在于，所述旋转接头的一端通过打刀下座连接在所述中心出水主轴的端面上，所述旋转接头的另一端通过打刀上座与所述增压缸的固定板连接，所述打刀上座与所述打刀下座通过打刀支杆连接。

4.根据权利要求3所述的加工小尺寸深孔的装置，其特征在于，所述固定板的下端通过设置在所述旋转接头周围的增压缸杆与所述主轴箱体连接。

5.根据权利要求1所述的加工小尺寸深孔的装置，其特征在于，所述泵与所述高压过滤器之间设置有调压阀，所述高压过滤器上设置有差压计。

6.根据权利要求5所述的加工小尺寸深孔的装置，其特征在于，所述所述水箱上还设置有液位开关、注油器和入口袋滤机，所述入口袋滤机上设置有第一压力开关。

7.根据权利要求5所述的加工小尺寸深孔的装置，其特征在于，所述前置过滤器上设置有压力表，所述泵与所述调压阀之间还设置有第二开关。

8.根据权利要求1所述的加工小尺寸深孔的装置，其特征在于，还包括第四轴转台夹具，所述第四轴转台夹具用于固定小尺寸深孔加工时的工件。

9.一种加工小尺寸深孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：粗铣面

将待加工小尺寸深孔加装到第四轴转台上，将机床的中心出水主轴上装上直径为25mm的端面铣刀，然后对待加工小尺寸深孔所在的表面进行粗铣，切削长度为35mm；

步骤2：精铣面

将步骤1中粗铣得到的粗铣面进行精铣，增大切削长度为50mm，得到精铣面；

步骤3：钻D7.5孔带倒角

将步骤1、2中中心出水主轴所装的端面铣刀更换为直径7.5mm的合金钻头，对步骤2中精铣得到的精铣面进行钻孔，切削长度为8mm；

步骤4：钻D3.4孔带倒角

将步骤3中中心出水主轴所装的直径7.5mm合金钻头更换为直径3.4mm的合金钻头，在步骤3所得孔轴线上继续钻孔，切削长度为15mm；

步骤5：攻丝

将步骤4中中心出水主轴所装的直径3.4mm的合金钻头更换为直径4mm的丝锥对步骤3、4所得孔进行攻丝，切削长度15mm；

步骤6：铣槽

将步骤5中中心出水主轴所装的直径4mm的丝锥更换为直径5mm的合金铣刀，切削长度为240mm；

步骤7：钻孔

将步骤6中中心出水主轴所装的直径为5mm的合金铣刀更换为直径3mm的合金钻头，所述合金钻头为中心出水合金钻头，切削长度10mm，在此步骤加工时，需同时开启中出水过滤系统为中心出水主轴提供高压水。

10.根据权利要求1所述的加工小尺寸深孔的方法，其特征在于，步骤1中使用的所述端面铣刀的直径为25mm，所述铣刀的齿数为z＝3，铣削进给量＝0.3mm/z，中心出水主轴转速n＝1500r/min±150r/min；

步骤2中使用的所述端面铣刀的直径为25mm，所述铣刀的齿数为z＝3，铣削进给量＝0.2mm/z，中心出水主轴转速n＝1700r/min±170r/min；

步骤3中使用的所述合金钻头的直径为7.5mm，所述铣刀的齿数为z＝2，钻削进给量＝0.12mm/r，中心出水主轴转速n＝3500r/min±350r/min；

步骤4中使用的所述合金钻头的直径为3.4mm，所述铣刀的齿数为z＝2，钻削进给量＝0.1mm/r，中心出水主轴转速n＝4000r/min±400r/min；

步骤5中使用的所述丝锥的直径为4mm，所述铣刀的齿数为z＝1，攻丝进给量＝0.7mm/r，中心出水主轴转速n＝400r/min±40r/min；

步骤6中使用的所述合金铣刀的直径为5mm，所述合金铣刀的齿数为z＝2，铣削进给量＝0.25mm/r，中心出水主轴转速n＝4000r/min±400r/min；

步骤7中使用的所述合金铣刀的直径为3mm，所述合金铣刀的齿数为z＝2，铣削进给量＝0.07mm/r，中心出水主轴转速n＝4000r/min±400r/min。