CN110548882B - 用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具及方法，包括：镗排本体、8把粗镗刀、镗刀压块、定位组件和校验组件；镗排本体上刀具安装槽深度不同，初次使用需试切调整刀具尺寸，用定位组件定位；以后再次加工同一尺寸主轴承孔，直接用定位组件定位装夹，用校验组件校验后直接加工。本发明具有操作便捷、质量可控的优点，取得了提高加工效率、保证产品质量的有益效果，能够用于大型柴油机机座主轴承孔的粗加工，也适用于在数控卧式龙门铣床上对其它大型零件的粗镗加工。

Description

用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具及方法

技术领域

本发明涉及一种机械零件的加工方法，特别涉及一种用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具及方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

机座是大功率低速船用柴油机的重要零件之一，长度长、重量重，其主轴承孔的加工更是机座零件加工中的重点。大功率低速船用柴油机的主轴承孔一般都是大孔径孔，直径最小在600mm左右，最大超过1200mm以上。对主轴承孔的孔径尺寸精度、粗糙度、同轴度的要求都很高，因此在毛坯锻造时留的粗加工余量就很多，一般预留余量在单边12mm为左右，机座整体焊接好后，考虑上下钢板厚度，以及主轴承孔中心还会进一步调整，有时单边的余量局部甚至达到17-18mm。

图1为一大型船用柴油机机座1的结构简图，该机型主轴承孔2共有八档需要加工，通常在大型龙门铣床的直角铣头3上安装常规镗排4，夹持不同的粗车刀和精车刀来进行镗孔加工。由于粗加工余量较多，目前业内采用的加工方式有以下两种：

方法一，装两把车刀，一把垫高2mm，进行错齿粗镗；

方法二，装两把车刀，两把车刀调至相同切深尺寸，加快进给，分多刀进行粗镗。

然而上述加工方式存在有以下相应的缺点与不足：

1、方法一为错齿粗镗，当余量过多时，切深量过大，导致震动异常，此时进给需相应降低，极端时甚至需分2刀粗加工，从而增加了工时，降低了加工效率。

2、方法二为双刃粗镗，虽然进给快，但至少要分2刀粗镗，极端时甚至需要3刀粗镗，因而效率低下。

3、方法一和方法二每镗一刀都要重复试切、测量，并调整刀具的尺寸，因此耗费工时多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具及方法，在保证产品质量的前提下，优化工艺，有效的提高工作效率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具，安装于数控卧式龙门铣床的直角铣头上，其特征在于：所述粗镗刀具包括：

镗排本体，与所述直角铣头连接，为圆盘状构件，沿外圆周均匀分布有8个刀具安装槽，分别为一对第一刀具安装槽、一对第二刀具安装槽、一对第三刀具安装槽和一对第四刀具安装槽，每一对刀具安装槽沿所述镗排本体的直径对称分布且深度相同，所述第一刀具安装槽、第二刀具安装槽、第三刀具安装槽和第四刀具安装槽的深度依次递增；

8把粗镗刀，分别可拆卸地安装在所述镗排本体的8个刀具安装槽中，用于逐层切削加工所述主轴承孔；

镗刀压块，连接于所述镗排本体上，用于夹紧所述粗镗刀；

定位组件，安装于所述刀具安装槽中，用于定位粗镗刀的径向位置，在所述粗镗刀重复安装时，保证定位不变；

校验组件，可拆卸地连接于所述镗排本体上，用于校验粗镗刀刀尖位置的径向尺寸，保证镗孔的孔径尺寸满足要求。

进一步地，所述的定位组件包括定位件底座、定位螺栓和锁紧螺母；所述定位件底座设置于所述刀具安装槽中且顶靠该刀具安装槽的槽底，所述定位螺栓一端连接于该定位件底座上，另一端顶靠所述粗镗刀，所述锁紧螺母旋接于该定位螺栓上，旋转所述定位螺栓以定位所述粗镗刀的径向位置，所述锁紧螺母用以锁紧该定位螺栓。

进一步地，所述的校验组件包括中心定位底座、测量卡扣和测量标尺；所述中心定位底座设置于所述镗排本体的中心孔中，用于定位所述校验组件，所述测量标尺一端连接该中心定位底座，另一端沿所述镗排本体的径向伸展出去，该测量标尺上设有刻度尺以测量尺寸，所述测量卡扣连接于该测量标尺上且能够在该测量标尺上滑移，该测量卡扣上设有锁紧螺丝，用于锁定该测量卡扣。

进一步地，所述的第一刀具安装槽、第二刀具安装槽、第三刀具安装槽和第四刀具安装槽的深度依次增加2mm。

进一步地，所述的镗排本体的直径根据所加工的不同主轴承孔的孔径确定。

本发明的另一技术方案为:

一种采用上述的粗镗刀具实现的柴油机机座主轴承孔的粗镗加工方法，其特征在于：所述的粗镗加工方法包括如下步骤：

1)将柴油机机座置于数控卧式龙门铣床工作台的等高垫块上，在所述直角铣头上安装所述粗镗刀具；

2)首次加工主轴承孔——安装粗镗刀时，采用试切法测量并调整该粗镗刀及其刀尖的位置，使安装在所述第一刀具安装槽、第二刀具安装槽、第三刀具安装槽和第四刀具安装槽内的粗镗刀所加工的孔直径尺寸依次增大，最深的第四刀具安装槽内的粗镗刀所加工的孔直径尺寸为最终加工尺寸，达到预定镗孔直径，一对相同的刀具安装槽内的粗镗刀所加工的孔直径尺寸一致，调整完成后用所述镗刀压块将所有粗镗刀压紧，然后调整所述定位螺栓，保证该定位螺栓与粗镗刀之间的间隙为0，最后用所述锁紧螺母锁定该定位螺栓；

3)再次加工同一尺寸的主轴承孔——安装粗镗刀时，直接将所述粗镗刀放入刀具安装槽并靠紧所述定位螺栓，然后将所述中心定位底座固定在所述镗排本体的中心孔中，根据所述测量标尺上的刻度调整所述测量卡扣至预定的加工尺寸，锁紧该测量卡扣，旋转所述测量标尺，确保切削最大直径的两把粗镗刀的刀尖位置与所述测量卡扣的位置吻合，使其所加工的孔直径尺寸符合预定加工的尺寸；

4)8把粗镗刀安装完毕后，启动数控卧式龙门铣床，按照数控程序对所述主轴承孔进行粗镗加工。

与传统的加工方法相比较，本发明具有以下优点：

1、有效地提高了生产效率——本发明的镗排可同时装8把粗车刀，分4档尺寸，每档尺寸两把刀，不仅实现了对任何毛坯余量都能够一次加工完毕，还显著提高了刀具的进给。

2、避免了重复操作，降低了作业人员的劳动强度——用定位组件定位安装粗车刀，避免了操作人员的重复试切、调整，节省了生产准备时间。

3、产品质量具有可控性——由于使用了校验组件，能够防止操作人员误操作的发生，保证了主轴承孔的加工质量。

综上，本发明具有操作便捷、质量可控的优点，取得了提高加工效率、保证产品质量的有益效果，能够用于大型柴油机机座主轴承孔的粗加工，也适用于在数控卧式龙门铣床上对其它大型零件的粗镗加工。

附图说明

图1是大型船用柴油机机座的结构简图。

图2是本发明的粗镗刀具的结构示意图。

图3是镗排本体的结构示意图。

图4是定位组件的结构示意图。

图5是校验组件的结构示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是本发明的加工状态图。

图中：

1—机座，2—主轴承孔，3—直角铣头，4—常规镗排，5—镗排本体，6—定位组件，6.1—定位件底座，6.2—定位螺栓，6.3—锁紧螺母，7—校验组件，7.1—中心定位底座，7.2—测量卡扣，7.3—测量标尺，8—粗镗刀，9—镗刀压块，10—待粗加工余量，11—粗加工后余量， A—第一刀具安装槽，B—第二刀具安装槽，C—第三刀具安装槽，D—第四刀具安装槽。

具体实施方式

本发明用于柴油机机座主轴承孔的粗镗加工，见图1，所述机座1为大型船用柴油机机座，包含主轴承孔2(曲轴孔)，用于安装曲轴。

下面结合附图和具体实施例来对本发明做进一步的详细说明，但不能以此限制本发明的保护范围。

请参阅图2，所述用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具安装于数控卧式龙门铣床的直角铣头3上，包括：镗排本体5、8把粗镗刀8、镗刀压块9、定位组件6和校验组件7。

所述镗排本体5是其他组件的载体，后部与所述直角铣头3的法兰面接触并用螺栓连接。请参阅图3，该镗排本体5为圆盘状构件，沿外圆周均匀分布有8个刀具安装槽，分别为一对第一刀具安装槽A、一对第二刀具安装槽B、一对第三刀具安装槽C和一对第四刀具安装槽D；每一对刀具安装槽，如两个第一刀具安装槽A，沿所述镗排本体5的直径对称分布且深度相同；所述第一刀具安装槽A、第二刀具安装槽B、第三刀具安装槽C和第四刀具安装槽D的深度依次递增，共分为四种深度，所述第一刀具安装槽A最浅，所述第四刀具安装槽 D最深，本实施例中，该第一刀具安装槽A、第二刀具安装槽B、第三刀具安装槽C和第四刀具安装槽D的深度依次增加2mm。所述第一刀具安装槽A、第二刀具安装槽B、第三刀具安装槽C和第四刀具安装槽D在圆周上依次排列，其排列次序也可以是其他顺序。所述的镗排本体5的直径根据所加工的不同主轴承孔2的孔径确定。

请参阅图2，所述8把粗镗刀8分别可拆卸地安装在所述镗排本体5的8个刀具安装槽中，用于逐层切削加工所述主轴承孔2。

所述镗刀压块9连接于所述镗排本体5上，用于夹紧所述粗镗刀8。

请参阅图2，所述定位组件6安装于各刀具安装槽中，用于定位粗镗刀8的径向位置，在所述粗镗刀8重复安装时，能够保证其定位不变。请参阅图4，所述定位组件6包括定位件底座6.1、定位螺栓6.2和锁紧螺母6.3。所述定位件底座6.1设置于所述刀具安装槽A、B、C和D中且顶靠该刀具安装槽的槽底；所述定位螺栓6.2一端连接于该定位件底座6.1上，另一端顶靠所述粗镗刀8；所述锁紧螺母6.3旋接于该定位螺栓6.2上，旋转所述定位螺栓6.2能够定位所述粗镗刀8的径向位置，所述锁紧螺母6.3用以锁紧该定位螺栓6.2。

请参阅图2，所述校验组件7可拆卸地连接于所述镗排本体5上，用于校验粗镗刀8的刀尖位置的径向尺寸，保证镗孔的孔径尺寸满足要求。请结合参阅图5和图6，所述校验组件7包括中心定位底座7.1、测量卡扣7.2和测量标尺7.3。所述中心定位底座7.1设置于所述镗排本体5的中心孔中，用于定位所述校验组件7；所述测量标尺7.3一端连接该中心定位底座7.1，另一端沿所述镗排本体5的径向伸展出去，该测量标尺7.3上设有刻度尺以测量尺寸，该刻度尺可以是刻上的，也可以是镶嵌于所述测量标尺7.3上的凹槽中的。所述测量卡扣7.2 连接于该测量标尺7.3上且能够在该测量标尺7.3上滑移，该测量卡扣7.2上设有锁紧螺丝，用于锁定该测量卡扣7.2。

采用所述粗镗刀具对柴油机机座主轴承孔进行粗镗加工的方法包括如下步骤：

1)将所述柴油机机座1置于数控卧式龙门铣床工作台的等高垫块上，在直角铣头3上安装所述粗镗刀具。

2)首次加工主轴承孔——每种机型的主轴承孔2首次使用本发明的方法时，为保证加工质量，安装粗镗刀8时，装刀时间较长，需采用试切法测量并调整该粗镗刀8及其刀尖的位置，使安装在所述第一刀具安装槽A、第二刀具安装槽B、第三刀具安装槽C和第四刀具安装槽D内的粗镗刀8所加工的孔直径尺寸依次增大，最深的第四刀具安装槽D内的粗镗刀8所加工的孔直径尺寸为最终加工尺寸，达到预定镗孔直径；一对相同的刀具安装槽(如两个第一刀具安装槽A)内的粗镗刀8所加工的孔直径尺寸一致。需要调整时松掉镗刀压块9，打百分表测量并调整；调整完成后用所述镗刀压块9将所有粗镗刀8压紧，然后调整所述定位螺栓6.2，保证该定位螺栓6.2与粗镗刀8之间的间隙为0，最后用所述锁紧螺母6.3锁定该定位螺栓6.2。

3)再次加工同一尺寸的主轴承孔——安装粗镗刀8时，直接将所述粗镗刀8放入刀具安装槽并靠紧所述定位螺栓6.2，然后将所述校验组件7的中心定位底座7.1固定在所述镗排本体5 的中心孔中，根据所述测量标尺7.3上的刻度调整所述测量卡扣7.2至预定的加工尺寸，锁紧该测量卡扣7.2，旋转所述测量标尺7.3，确保切削最大直径的两把粗镗刀8(即第四刀具安装槽D中的粗镗刀8)的刀尖位置与所述测量卡扣7.2的位置吻合，使其所加工的孔直径尺寸符合预定加工的尺寸。

4)安装好8把粗镗刀8后，启动数控卧式龙门铣床，按照数控程序对所述主轴承孔2进行粗镗加工。

所述的柴油机机座主轴承孔的粗镗加工方法对每一档的主轴承孔2进行粗加工，请参阅图7，实际加工过程中加工余量10被四种深度不同的刀具安装槽中的粗镗刀8有效的分割开，保证一刀去除最大量的待粗加工余量10，使粗加工后余量11最小；同时每一相同尺寸的直径由两把粗镗刀8加工，有效的提高了进给量，采用的切削参数能够达到：线速度 V＝200m/min，进给量f＝0.7mm/r。

本发明采用大型卧式龙门铣床粗镗加工主轴承孔2，利用非标刀具粗镗镗排，对需要加工的余量进行了分割，保证一次性去除粗加工余量；同时也降低了现场安装刀具的操作难度，简单方便，且质量可控，有效地降低了劳动强度，在保证产品质量的同时提高了劳动效率。

本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，凡依据本发明的内容所做的等效变化及修改，均属于本发明的范畴。

Claims (6)

1.一种用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具，安装于数控卧式龙门铣床的直角铣头上，其特征在于：所述粗镗刀具包括：

镗排本体，与所述直角铣头连接，为圆盘状构件，沿外圆周均匀分布有8个刀具安装槽，分别为一对第一刀具安装槽、一对第二刀具安装槽、一对第三刀具安装槽和一对第四刀具安装槽，每一对刀具安装槽沿所述镗排本体的直径对称分布且深度相同，所述第一刀具安装槽、第二刀具安装槽、第三刀具安装槽和第四刀具安装槽的深度依次递增；

8把粗镗刀，分别可拆卸地安装在所述镗排本体的8个刀具安装槽中，用于逐层切削加工所述主轴承孔；

镗刀压块，连接于所述镗排本体上，用于夹紧所述粗镗刀；

定位组件，安装于所述刀具安装槽中，用于定位粗镗刀的径向位置，在所述粗镗刀重复安装时，保证定位不变；

校验组件，可拆卸地连接于所述镗排本体上，用于校验粗镗刀刀尖位置的径向尺寸，保证镗孔的孔径尺寸满足要求。

2.根据权利要求1所述的用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具，其特征在于：所述的定位组件包括定位件底座、定位螺栓和锁紧螺母；所述定位件底座设置于所述刀具安装槽中且顶靠该刀具安装槽的槽底，所述定位螺栓一端连接于该定位件底座上，另一端顶靠所述粗镗刀，所述锁紧螺母旋接于该定位螺栓上，旋转所述定位螺栓以定位所述粗镗刀的径向位置，所述锁紧螺母用以锁紧该定位螺栓。

3.根据权利要求2所述的用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具，其特征在于：所述的校验组件包括中心定位底座、测量卡扣和测量标尺；所述中心定位底座设置于所述镗排本体的中心孔中，用于定位所述校验组件，所述测量标尺一端连接该中心定位底座，另一端沿所述镗排本体的径向伸展出去，该测量标尺上设有刻度尺以测量尺寸，所述测量卡扣连接于该测量标尺上且能够在该测量标尺上滑移，该测量卡扣上设有锁紧螺丝，用于锁定该测量卡扣。

4.根据权利要求1所述的用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具，其特征在于：所述的第一刀具安装槽、第二刀具安装槽、第三刀具安装槽和第四刀具安装槽的深度依次增加2mm。

5.根据权利要求1所述的用于柴油机机座主轴承孔加工的粗镗刀具，其特征在于：所述的镗排本体的直径根据所加工的不同主轴承孔的孔径确定。

6.一种采用权利要求3所述的粗镗刀具实现的柴油机机座主轴承孔的粗镗加工方法，其特征在于：所述的粗镗加工方法包括如下步骤：

1)将柴油机机座置于数控卧式龙门铣床工作台的等高垫块上，在所述直角铣头上安装所述粗镗刀具；

2)首次加工主轴承孔——安装粗镗刀时，采用试切法测量并调整该粗镗刀及其刀尖的位置，使安装在所述第一刀具安装槽、第二刀具安装槽、第三刀具安装槽和第四刀具安装槽内的粗镗刀所加工的孔直径尺寸依次增大，最深的第四刀具安装槽内的粗镗刀所加工的孔直径尺寸为最终加工尺寸，达到预定镗孔直径，一对相同的刀具安装槽内的粗镗刀所加工的孔直径尺寸一致，调整完成后用所述镗刀压块将所有粗镗刀压紧，然后调整所述定位螺栓，保证该定位螺栓与粗镗刀之间的间隙为0，最后用所述锁紧螺母锁定该定位螺栓；

3)再次加工同一尺寸的主轴承孔——安装粗镗刀时，直接将所述粗镗刀放入刀具安装槽并靠紧所述定位螺栓，然后将所述中心定位底座固定在所述镗排本体的中心孔中，根据所述测量标尺上的刻度调整所述测量卡扣至预定的加工尺寸，锁紧该测量卡扣，旋转所述测量标尺，确保切削最大直径的两把粗镗刀的刀尖位置与所述测量卡扣的位置吻合，使其所加工的孔直径尺寸符合预定加工的尺寸；

4)8把粗镗刀安装完毕后，启动数控卧式龙门铣床，按照数控程序对所述主轴承孔进行粗镗加工。

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