CN110645929A - 一种可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

一种可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置及测量方法,解决了现有分别进行刀片的切削刃磨损量测量的方法存在繁琐、浪费时间的问题，属于换热器管板深孔孔群加工制造领域。本发明的磨损量测量装置包括钻头定位架、定位插销、底座和测量仪器；测量仪器设置在钻头定位架的上侧，可转位深孔钻头固定在钻头定位架上，底座上固定有固定座，固定座上设置有插孔，钻头定位架上设置有各切削刃对应的定位孔，当定位插销插入待测切削刃对应的定位孔和固定座上的插孔，钻头定位架使可转位深孔钻头待测切削刃位于测量仪器正下方的测量位置，实现待切削刃测量基准线与测量仪器的测头轴线重合。本发明本发明能够在不拆下刀片的情况下对切削刃的磨损量进行测量。

Description

一种可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置及测量方法

技术领域

本发明涉及一种可转位深孔钻头切削刃磨损量测量方法，属于锅炉、石油化工、煤化工、核电装置中的换热器管板深孔孔群加工制造领域。

背景技术

管板作为换热器产品的核心零部件，其结构特点为在面积较小的区域内分布有数量较大的换热管管孔，根据换热器的换热原理其管板厚度较大，因此管孔多为深孔，对于上述换热器管板深孔孔群采用可转位深孔钻头进行加工既符合管板深孔孔群的高精度要求，又可以保证加工效率，是加工换热器管板深孔孔群的优选方案。

可转位深孔钻头为外冷却内排屑刀具，一般由刀体、刀片和导向块组成，可转位深孔钻头刀片为可拆卸和可转位结构，即一个刀片上具有多个切削刃，一旦某个切削刃加工一定数量的管孔后磨损严重，可以手动拆下刀片对其进行转位，使用新的切削刃进行加工，如果一个刀片上所有切削刃均磨损严重则对刀片进行拆除，换上新的刀片，与部分磨损即需要整体更换的焊接式深孔钻头相比，可转位深孔钻头可以显著节约制造成本。

可转位深孔钻头的刀片的材料一般为带有涂层的硬质合金，对数量较大的换热管管孔加工时需要对切削刃的磨损量进行测量，测量数据主要用于可转位深孔钻头切削刃的耐用度进行评估，在切削刃磨损严重时及时对刀片进行转位或更换，防止在加工过程中，管板深孔不利于观察钻头切削刃磨损量的缺点，使得切削刃磨损严重的情况没有被及时发现，最终造成切削刃破碎而损伤价格较贵的刀体，甚至造成成本高昂的换热器管板的报废。

为保证良好的切削效果，可转位深孔钻头一般装有错开分布的三个刀片，即可转位深孔钻头有外切削刃、内切削刃和中间切削刃，三个刀片的分布使得外切削刃、内切削刃和中间切削刃的角度和位置均有所不同，按照常规方法依次拆下三个刀片，分别进行刀片的切削刃磨损量测量既繁琐又浪费时间，如果切削刃的磨损量未达到转位或更换标准还需要再将其安装到刀体上，对于数量较大的换热器管板深孔孔群十分不便。

发明内容

针对现有分别进行刀片的切削刃磨损量测量的方法存在繁琐、浪费时间的问题，本发明提供一种能够在不拆下刀片的情况下对多个切削刃磨损量的可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置及测量方法。

本发明的一种可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置，其特征在于，所述磨损量测量装置包括钻头定位架1、定位插销3、底座4和测量仪器；

测量仪器设置在钻头定位架1的上侧，可转位深孔钻头固定在钻头定位架1上，底座4上固定有固定座5，固定座5上设置有插孔，钻头定位架1上设置有各切削刃对应的定位孔，当定位插销3插入待测切削刃对应的定位孔和固定座上的插孔，钻头定位架1使可转位深孔钻头待测切削刃位于测量仪器正下方的测量位置，实现待切削刃测量基准线与测量仪器的测头轴线重合；

待测切削刃的测量基准线在切削刃的基面与正交平面的交线上；

待测切削刃的基面为通过钻头回转轴线且与切削刃前刀面平行的平面；

待测切削刃的正交平面为过切削刃中点同时垂直于切削刃的切削平面和基面的平面；

待测切削刃的切削平面为过切削刃中点与切削刃相切并垂直于切削刃基面的平面；

切削刃的测量基准线起点为切削刃的基面与切削平面和正交平面的交点；

切削刃的测量基准线终点为切削刃的基面与正交平面的交线上与测量基准线起点的距离为A值的一点，该点位于远离对应切削刃的一端。

作为优选，所述可转位深孔钻头在钻头定位架1上的钻头安装点为位于待测切削刃的基面及钻头回转轴线上，按照待测切削刃位置及钻头长度所设定的安装点；

所述钻头定位架1上各切削刃对应的定位孔位于基面上，每个切削刃对应的定位孔为两个，该两个定位孔中心的连线垂直于该对应切削刃的测量基准线并通过该基准线终点，每个切削刃对应的定位孔中心与该切削刃的测量基准线终点距离为B值。

作为优选，所述磨损量测量装置还包括弹簧连接柱，所述弹簧连接柱设置钻头定位架1内，所述弹簧连接柱包括定位圆柱81、拨杆82和弹簧83；定位圆柱81的上段用于连接可转位深孔钻头的底端，拨杆82固定在定位圆柱81的中段，拨杆82的底部与钻头定位架1的底部之间连接有弹簧83，弹簧83包围在定位圆柱81的下段的外表面；所述钻头定位架1的侧面上设有通孔，该通孔用于放置拨杆82及为拨杆82提供上下移动的空间。

作为优选，所述磨损量测量装置还包括限位结构，所述限位结构包括基面挡块7和异形弹性片6；基面挡块7和异形弹性片6设置在钻头定位架1上，基面挡块7和异形弹性片6位于可转位深孔钻头的两侧，用于限制可转位深孔钻头转动。

基于上述任一所述磨损量测量装置的测量方法，包括：

S1、将可转位深孔钻头固定在钻头定位架1上，通过定位插销3插在待测切削刃对应的定位孔内，将可转位深孔钻头和钻头定位架1与底座4的固定座5上固定连接；

S2、将测量仪器测头与待测切削刃的刃口相接触，待测切削刃的测量基准线与测量仪器测头轴线重合，对待测切削刃的初始位置进行测量和记录；

S3、对使用钻削之后的待测切削刃的位置进行测量和记录，通过比较记录之间的差异，得出待测切削刃在其正交平面内的磨损量，并根据该切削刃的后角计算切削后刀面磨损量。

作为优选，所述方法还包括：

当待测切削刃磨损严重导致无法进行加工后，进行切削刃转位或更换；

当可转位深孔钻头的其余切削刃磨损严重导致无法进行加工后，进行切削刃所在刀片的转位或更换。

本发明的有益效果，本发明根据可转位深孔钻头切削刃的布置，提供了一种可转位深孔钻头切削刃磨损量测量装置，并采用该测量装置对切削刃磨损量进行测量，本发明能够在不拆下刀片的情况下对切削刃的磨损量进行测量，能够快速进行多个切削刃磨损量的测量；本发明测量装置为通用化设计和模块化设计，针对不同尺寸的可转位深孔钻头，仅替换不同尺寸的钻头定位架和弹簧柱就可以，可大幅度降低成本。

附图说明

图1为外切削刃、内切削刃的正交平面参考系示意图；

图2为中间切削刃的正交平面参考系示意图；

图3为钻头安装点、切削刃的测量基准线、定位孔的示意图，其中11表示中间切削刃对应的定位孔，12表示内切削刃对应的定位孔，13表示外切削刃对应的定位孔；

图4为磨损量测量装置的结构示意图；

图5为测量外切削刃的磨损量的示意图；

图6为测量内切削刃的磨损量的示意图；

图7为测量中间切削刃的磨损量示意图。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。本实施方式为一种可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量的方法，该方法利用磨损量测量装置进行测量，该磨损量测量装置包括钻头定位架1、定位插销3、底座4和测量仪器；

测量仪器设置在钻头定位架1的上侧，可转位深孔钻头固定在钻头定位架1上，底座4上固定有固定座5，固定座5上设置有插孔，钻头定位架1上设置有各切削刃对应的定位孔，当定位插销3插入待测切削刃对应的定位孔和固定座5上的插孔，钻头定位架1使可转位深孔钻头待测切削刃位于测量仪器正下方的测量位置。

针对现有对可转位深孔钻头多个切削刃进行磨损量测量时，需要依次拆下三个刀片，分别进行刀片的切削刃磨损量测量的方式繁琐又浪费时间的问题，本实施方式提供了一种钻头定位架1，钻头定位架1用于安装可转位深孔钻头，无需拆下刀片，并在钻头定位架1设置定位孔，通过定位插销3插入待测切削刃对应的定位孔和固定座5上的插孔，插孔内径与定位插销3外径配合。本实施方式的钻头定位架1上分布有待测切削刃的定位孔，定位孔圆心为测量装置定位点，定位孔内径与定位插销3外径配合。

优选实施例中，本实施方式建立各切削刃的正交平面参考系，设定钻头安装点，设定各切削刃测量基准线及测量装置定位点。其目的在于，本实施方式将钻头安装在磨损量测量装置钻头安装点上，使用该装置分别测量各切削刃磨损量时，各切削刃测量基准线分别与测量仪器的测头轴线重合，可以实现在各切削刃的正交平面内分别测量其磨损量，并可根据各切削刃的后角计算其后刀面磨损量。

本实施方式建立各切削刃的正交平面参考系：

根据可转位深孔钻头的结构建立各切削刃正交平面参考系，设定过钻头回转轴线且与切削刃前刀面平行的平面为切削刃基面，设过过切削刃中点与切削刃相切并垂直于切削刃基面的平面为相应切削刃的切削平面，设过切削刃中点同时垂直于切削刃的切削平面和基面的平面为对应切削刃的正交平面，各切削刃的正交平面参考系如附图1、附图2所示。

本实施方式可转位深孔钻头在钻头定位架1上的钻头安装点为位于待测切削刃的基面及钻头回转轴线上，按照待测切削刃位置及钻头长度所设定的安装点；

本实施方式利用各切削刃测量基准线设定钻头定位架1上各切削刃对应的定位孔的位置，具体为：

设定各切削刃测量基准线，各切削刃测量基准线在其基面与其正交平面的交线上，各切削刃测量基准线的起点为切削刃的基面与切削平面和正交平面的交点。各切削刃测量基准线的终点为切削刃的基面与正交平面的交线上与测量基准线起点的距离为A值的一点，该点位于远离对应切削刃的一端，各切削刃测量基准线如附图3所示。

本实施方式钻头定位架1上各切削刃对应的定位孔位于基面上，每个切削刃对应的定位孔为两个，该两个定位孔中心的连线垂直于该对应切削刃的测量基准线并通过该基准线终点，每个切削刃对应的定位孔中心与该切削刃的测量基准线终点距离为B值，如图3所示。

为了方便可转位深孔钻头和钻头定位架1的连接，优选实施例中，本实施方式利用弹簧连接柱进行连接，本实施方式的弹簧连接柱设置钻头定位架1内，所述弹簧连接柱包括定位圆柱81、拨杆82和弹簧83；定位圆柱81的上段用于连接可转位深孔钻头的底端，拨杆82固定在定位圆柱81的中段，拨杆82的底部与钻头定位架1的底部之间连接有弹簧83，弹簧83包围在定位圆柱81的下段的外表面；所述钻头定位架1的侧面上设有通孔，该通孔用于放置拨杆82及为拨杆82提供上下移动的空间。

本实施方式的可转位深孔钻头通过弹簧连接柱安装在钻头定位架1上，弹簧连接柱用于固定可转位深孔钻头，定位圆柱81外径与可转位深孔钻头内径及钻头定位架1上容纳弹簧连接柱的孔内径配合，拨杆82便于将可转位深孔钻头安装在钻头定位架1上时，将定位圆柱81缩至钻头定位架1上容纳弹簧连接柱的孔内，弹簧83，用于保持弹簧连接柱的位置。

优选实施例中，本实施方式还包括限位结构，所述限位结构包括基面挡块7和异形弹性片6；基面挡块7和异形弹性片6设置在钻头定位架1上，基面挡块7和异形弹性片6位于可转位深孔钻头的两侧，用于限制可转位深孔钻头转动。

连接时，将弹簧连接柱上的定位圆柱81缩至钻头定位架1上容纳弹簧连接柱的孔内，将可转位深孔钻头安装在钻头定位架1上，钻头切削刃与钻头定位架1上的基面挡块7贴合，基面挡块7与异形弹性片6限制可转位深孔钻头的转动，恢复弹簧连接柱的位置，通过钻头定位架1、弹簧连接柱完成可转位深孔钻头的定位；

如图4和图5所示，本实施方式的测量仪器采用圆柱形测头的千分表2，在钻头定位架1上侧设有千分表表架42，千分表表架42为倒L型，千分表表架42的底端固定在底座上，千分表2通过紧固螺钉43固定在千分表表架42上。

本实施方式利用上述测量装置进行磨损量测量的方法，包括：

S1、将弹簧连接柱上的定位圆柱81缩至钻头定位架1上容纳弹簧连接柱的孔内，按照待测切削刃对应的钻头安装点，将可转位深孔钻头安装在钻头定位架1上，钻头待测切削刃与钻头定位架1上的基面挡块7贴合，基面挡块7与异形弹性片6限制可转位深孔钻头的转动，恢复弹簧连接柱的位置，通过钻头定位架1、弹簧连接柱完成可转位深孔钻头的定位；

S2、将钻头与钻头定位架1、弹簧连接柱组成的装配件，通过定位插销3插在待测切削刃对应的定位孔以及固定座5的插孔内，将上述装配件安装在底座4的固定座5上；针对三刀片的可转位深孔钻头，测量外切削刃、内切削刃和中间切削刃磨损量的示意图如图5至7所示；

S3、将千分表2安装在底座的千分表表架42上，调整千分表2使其圆柱形测头与待测切削刃的刃口相接触，然后使用紧固螺钉43固定千分表2的位置，待测切削刃的测量基准线与测量仪器测头轴线重合，对待测切削刃的初始位置进行测量和记录；

S4、完成记录继续使用钻头进行一定数量的钻削之后，再次对待测切削刃的位置进行测量和记录，通过比较各次记录之间的差异可以得出待测切削刃在其正交平面内的磨损量，并可根据该切削刃的后角计算切削后刀面磨损量，对外切削刃、内切削刃、中间切削刃的磨损量进行测量如图5、图6、图7所示。

S5、完成记录，将钻头和钻头定位架1拆开，继续使用钻头进行一定数量的钻削，转入S1至S4，直至某切削刃磨损严重导致无法进行加工后，进行待测切削刃转位或更换；

S6、根据钻头加工情况，记录和测量其余切削刃的磨损量，S1至S5,直至可转位深孔钻头的其余切削刃磨损严重导致无法进行加工后，进行该切削刃所在刀片的转位或更换。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (6)

1.一种可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置，其特征在于，所述磨损量测量装置包括钻头定位架、定位插销、底座和测量仪器；

测量仪器设置在钻头定位架的上侧，可转位深孔钻头固定在钻头定位架上，底座上固定有固定座，固定座上设置有插孔，钻头定位架上设置有各切削刃对应的定位孔，当定位插销插入待测切削刃对应的定位孔和固定座上的插孔，钻头定位架使可转位深孔钻头待测切削刃位于测量仪器正下方的测量位置，实现待切削刃测量基准线与测量仪器的测头轴线重合；

待测切削刃的测量基准线在切削刃的基面与正交平面的交线上；

待测切削刃的基面为通过钻头回转轴线且与切削刃前刀面平行的平面；

待测切削刃的正交平面为过切削刃中点同时垂直于切削刃的切削平面和基面的平面；

待测切削刃的切削平面为过切削刃中点与切削刃相切并垂直于切削刃基面的平面；

切削刃的测量基准线起点为切削刃的基面与切削平面和正交平面的交点；

切削刃的测量基准线终点为切削刃的基面与正交平面的交线上与测量基准线起点的距离为A值的一点，该点位于远离对应切削刃的一端。

2.根据权利要求1所述的可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置，其特征在于，所述可转位深孔钻头在钻头定位架上的钻头安装点为位于待测切削刃的基面及钻头回转轴线上，按照待测切削刃位置及钻头长度所设定的安装点；

所述钻头定位架上各切削刃对应的定位孔位于基面上，每个切削刃对应的定位孔为两个，该两个定位孔中心的连线垂直于该对应切削刃的测量基准线并通过该基准线终点，每个切削刃对应的定位孔中心与该切削刃的测量基准线终点距离为B值。

3.根据权利要求2所述的可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置，其特征在于，

所述磨损量测量装置还包括弹簧连接柱，所述弹簧连接柱设置钻头定位架内，所述弹簧连接柱包括定位圆柱、拨杆和弹簧；定位圆柱的上段用于连接可转位深孔钻头的底端，拨杆固定在定位圆柱的中段，拨杆的底部与钻头定位架的底部之间连接有弹簧，弹簧包围在定位圆柱的下段的外表面；所述钻头定位架的侧面上设有通孔，该通孔用于放置拨杆及为拨杆提供上下移动的空间。

4.根据权利要求3所述的可转位深孔钻头切削刃的磨损量测量装置，其特征在于，所述磨损量测量装置还包括限位结构，所述限位结构包括基面挡块和异形弹性片；基面挡块和异形弹性片设置在钻头定位架上，基面挡块和异形弹性片位于可转位深孔钻头的两侧，用于限制可转位深孔钻头转动。

5.权利要求2-4任一所述磨损量测量装置的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：

S1、将可转位深孔钻头固定在钻头定位架上，通过定位插销插在待测切削刃对应的定位孔内，将可转位深孔钻头和钻头定位架与底座的固定座上固定连接；

S2、将测量仪器测头与待测切削刃的刃口相接触，待测切削刃的测量基准线与测量仪器测头轴线重合，对待测切削刃的初始位置进行测量和记录；

S3、对使用钻削之后的待测切削刃的位置进行测量和记录，通过比较记录之间的差异，得出待测切削刃在其正交平面内的磨损量，并根据该切削刃的后角计算切削后刀面磨损量。

6.根据权利要求5所述的一种可转位深孔钻头切削刃磨损量测量方法，其特征在于，所述方法还包括：

当待测切削刃磨损严重导致无法进行加工后，进行切削刃转位或更换；

当可转位深孔钻头的其余切削刃磨损严重导致无法进行加工后，进行切削刃所在刀片的转位或更换。

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