CN111036945A - 一种镗孔刀具及使用该刀具的内阶梯孔一次成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种镗孔刀具及使用该刀具加工内阶梯孔的方法，克服了传统镗孔刀具在加工阶梯孔时，在粗镗和精镗阶段，每个台阶部分的加工均需要重新装夹刀具，因此，对机床重复定位精度要求较高；且阶梯孔的同心度难以获得保证的缺陷；采用本发明的刀具和加工方法进行阶梯孔的镗孔加工时，仅需两次装夹刀具，分别是装夹粗镗刀和精镗刀时，而在加工阶梯孔的不同台阶部位时，无需多次调整刀具的突出距离，因此对机床重复定位精度的要求较低；且阶梯孔同心度容易保证。

Description

一种镗孔刀具及使用该刀具的内阶梯孔一次成型方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种镗孔刀具及使用该刀具的内阶梯孔一次成型方法。

背景技术

孔的机械加工方法主要包括钻孔和镗孔两种，其中前者用于在主体结构上开设大致符合尺寸要求的孔结构，后者则主要用于对已存在的孔结构进行精细化加工使孔结构的尺寸和表面粗糙度等参数达到设计要求。对于结构复杂的孔结构，如内阶梯孔，一般情况下，还需要满足两孔同心度要求。目前，内阶梯孔的常用加工方法是多刀镗孔法，即使用多把刀进行镗孔加工从而形成孔的阶梯结构。但是，这种多刀镗孔加工方法过程复杂并且加工难度大，尤其对于设计要求较高的孔结构，孔壁通常需要经过粗镗、半精镗、精镗三次加工；若仍采用多刀镗孔方式加工具有阶梯结构的孔，则换刀及加工次数将成倍上升，过程中的误差也即持续的积累，使得内阶梯孔的孔同心度、精度等难以得到保证，并严重降低孔加工效率，同时也会对机床的重复定位精度提出较高要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种镗孔刀具及使用该刀具的内阶梯孔一次成型方法。本发明的刀具和成型方法可以有效的提高内阶梯孔的加工效率，保证孔的同心度和精度等设计要求。

具体的，本发明提供一种镗孔刀具，包括刀柄和刀体，还包括平衡块和固定设置在所述平衡块上的刀头；所述刀柄垂直于刀体并固定设置在所述刀体的中心处；所述平衡块包括对称设置在所述刀体两端的两个；其中，一侧的平衡块上固定设置有至少两个刀头，另一侧的平衡块上不设置刀头；所述至少两个刀头在所述平衡块上间隔设置，其刀刃尖端突出于所述平衡块外侧设定距离；所述至少两个刀头的刀刃尖端突出于平衡块的设定距离不同，其中，相邻两个设定距离的差值为需加工的阶梯孔相邻两台阶半径的差值；所述至少两个刀头中任意相邻的两个刀头的距离等于靠近进刀侧的刀头所加工的台阶的深度。

优选的，所述刀头的距离和所述刀刃尖端突出于所述平衡块的设定距离可调。

优选的，越靠近所述刀体的刀头，其刀刃尖端突出的设定距离越大。

优选的，任意一个刀头的尖端与所述刀柄中轴的距离等于该刀头对应的阶梯孔台阶部分的设计半径；从而允许在加工时，安装了刀头的平衡块一侧，通过刀头尖端与阶梯孔内壁接触，执行镗孔作业；而未安装刀头的平衡块一侧则与阶梯孔内壁存在间隙，所述间隙等于加工相应的台阶部分的刀头突出的设定距离。该间隙允许通过调节所述刀柄轴线的位置实现所述刀具在所述阶梯孔内的顺利进出。

本发明还提供一种使用上述刀具的内阶梯孔一次成型方法，包括如下步骤：

1）根据所加工的阶梯孔形状和设计尺寸在所述刀具一侧的平衡块上安装与台阶部分数量相同的粗镗刀刀头；调节各刀头突出的设定距离，使沿进刀方向各刀头突出的设定距离依次减小；各粗镗刀刀头突出的设定距离应保证留有精镗加工余量；

2）将粗镗刀刀柄固定到镗床转轴，调整被加工工件位置或转轴位置，使刀柄中轴线与阶梯孔中轴线重合；

3）调节镗床转轴向背离刀头的一侧偏离阶梯孔轴线一定尺寸，并进刀，将各刀头进给至阶梯孔各台阶部的边缘；所述镗床转轴偏离的一定尺寸不超过各刀头突出的最小设定距离；

4）再次调节镗床转轴，使其轴线与阶梯孔轴线重合，使各刀头的刀尖接触阶梯孔内壁，启动镗床，开始半精镗加工；

5）半精镗完成后，再次调节镗床转轴，使其轴线按步骤3）偏离阶梯孔轴线一定尺寸，使各刀头的刀尖脱离阶梯孔内壁；退刀；

6）将粗镗刀更换为精镗刀；然后按步骤1）调节精镗刀各刀头突出的设定距离和刀头间距，其中，本步骤中各精镗刀刀头突出的设定距离应保证阶梯孔的各台阶部分经加工后达到设计要求，包括尺寸要求、粗糙度要求、同心度要求等；

7）按照步骤3）-5）的方式执行进刀、精镗加工和退刀作业，完成阶梯孔的镗孔作业。

相比于现有技术，本发明至少能够确定如下有益效果：传统的镗孔刀具在加工阶梯孔时，在粗镗和精镗阶段，每个台阶部分的加工均需要重新装夹刀具，因此，对机床重复定位精度要求较高；且阶梯孔的同心度难以获得保证；而采用本发明的刀具和加工方法进行阶梯孔的镗孔加工时，仅需两次装夹刀具，分别是装夹粗镗刀和精镗刀时，而在加工阶梯孔的不同台阶部位时，无需多次调整刀具的突出距离，因此对机床重复定位精度的要求较低；且阶梯孔同心度容易保证。

附图说明

图1为本发明的粗镗刀示意图；

图2为本发明的粗镗刀；

图3为本发明的精镗刀示意图；

图4为本发明的精镗刀；

图5为使用本发明的刀具进行镗孔加工的示意图；

图6为本发明实施例2加工的双层电机孔示意图。

具体实施方式

实施例1。

如图1-4所示，提供一种镗孔刀具，包括刀柄和刀体，还包括平衡块和固定设置在所述平衡块上的刀头；所述刀柄垂直于刀体并固定设置在所述刀体的中心处；所述平衡块包括对称设置在所述刀体两端的两个；其中，一侧的平衡块上固定设置有至少两个刀头，另一侧的平衡块上不设置刀头；所述至少两个刀头在所述平衡块上间隔设置，其刀刃尖端突出于所述平衡块外侧设定距离；所述至少两个刀头的刀刃尖端突出于平衡块的设定距离不同，其中，相邻两个设定距离的差值为需加工的阶梯孔相邻两台阶半径的差值；所述至少两个刀头中任意相邻的两个刀头的距离等于靠近进刀侧的刀头所加工的台阶的深度。

优选的，所述刀头的距离和所述刀刃尖端突出于所述平衡块的设定距离可调。

优选的，越靠近所述刀体的刀头，其刀刃尖端突出的设定距离越大。

优选的，任意一个刀头的尖端与所述刀柄中轴的距离等于该刀头对应的阶梯孔台阶部分的设计半径；从而允许在加工时，安装了刀头的平衡块一侧，通过刀头尖端与阶梯孔内壁接触，执行镗孔作业；而未安装刀头的平衡块一侧则与阶梯孔内壁存在间隙，所述间隙等于加工相应的台阶部分的刀头突出的设定距离。该间隙允许通过调节所述刀柄轴线的位置实现所述刀具在所述阶梯孔内的顺利进出。

实施例2。

本实施例提供一种使用实施例1的镗孔刀具加工内阶梯孔的方法。其中被加工的内阶梯孔为风机底座的偏航电机安装孔，其为双层阶梯孔结构。如图6所示，所述双层电机孔两台阶部的加工精度要求为φ418和φ420，孔精度等级为H7，表面粗糙度为Ra1.6，两孔同心度要求为0.05，其中φ420孔的深度为67（所述尺寸单位均为mm）。具体加工步骤如下：

1）在所述刀具一侧的平衡块上安装两个粗镗刀刀头，分别记为①号刀头和②号刀头，其中①号刀头布置在刀具前端（远离刀柄一侧），用于加工φ418孔，②号刀头布置在刀具后端（靠近刀柄一侧），用于加工φ420孔；调节①号刀头和②号刀头的刀尖距离为67；然后分别调节①号刀头和②号刀头突出平衡块的设定距离，使①号刀头和②号刀头的刀尖旋转直径分别为∅417.5和∅419.5；

2）将粗镗刀刀柄固定到镗床转轴，调整被加工工件位置或转轴位置，使刀柄中轴线与电机孔中轴线重合；

3）调节镗床转轴向背离刀头的一侧偏离阶梯孔轴线5mm，进刀，将各刀头进给至电机孔各台阶部的边缘；

4）再次调节镗床转轴，使其轴线与电机孔轴线重合，使各刀头的刀尖接触电机孔内壁，启动镗床，开始半精镗加工；

5）半精镗完成后，再次调节镗床转轴，使其轴线按步骤3）偏离电机孔轴线5mm，使各刀头的刀尖脱离电机孔内壁；退刀；

6）将刀头更换为精镗刀，并按步骤1）调节①号和②号刀刀头突出的设定距离和刀头间距，其中，本步骤中，①号和②号刀刀头的间距为70，以允许①号刀头先与电机孔内壁接触，镗削3mm深度后用千分尺检测确认镗削效果后，②号刀头才与电机孔内壁接触，①号刀头和②号刀头突出的设定距离应使得其刀尖旋转直径分别为∅418H7和∅420H7；

7）按照步骤3）-5）的方式执行进刀、精镗加工和退刀作业，完成电机孔的镗孔作业。

为进一步的确保精镗加工的准确性，上述步骤6）中的精镗作业可以按如下细分步骤进行：

6.1）将①号刀头调到∅418H7，②号刀头调到小于∅419.5；保证①号和②号刀尖在90°方向，刀柄向背离刀尖方向偏离电机孔轴线5mm进刀；保证①号和②号刀尖完全进入，刀具中心回到电机孔中心

6.2）①号刀头试镗∅418H7尺寸，试镗深度5mm，试镗内径用千分尺检测，根据检测结果重新调整①号刀头；①号刀头试镗阶段，②号刀头不与电机孔内壁接触；

6.3）将刀体全部退出，将②号刀头调整至∅420H7尺寸；

6.4）②号刀头试镗∅420H7尺寸，试镗深度5mm，试镗内径用千分尺检测，根据检测结果重新调整②号刀头；②号刀头试镗阶段，①号刀头和②号刀头均与电机孔内壁接触；

6.5）②号刀头在∅420H7孔内深度尺寸加工到位，保证孔全部镗完。

应当理解，以上具体实施方式仅是对本发明技术方案较佳实施方式的举例，其不应当被理解为是对本发明实施方案的限制，本领域的普通技术人员在不经过创造性劳动的情况下，通过简单替换或改进得到的实施方式也属于本发明的可行范围；本发明具体的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种镗孔刀具，包括刀柄和刀体，其特征在于：还包括平衡块和固定设置在所述平衡块上的刀头；所述刀柄垂直于刀体并固定设置在所述刀体的中心处；所述平衡块包括对称设置在所述刀体两端的两个；其中，一侧的平衡块上固定设置有至少两个刀头，另一侧的平衡块上不设置刀头；所述至少两个刀头在所述平衡块上间隔设置，其刀刃尖端突出于所述平衡块外侧设定距离；所述至少两个刀头的刀刃尖端突出于平衡块的设定距离不同，其中，相邻两个设定距离的差值为需加工的阶梯孔相邻两台阶半径的差值；所述至少两个刀头中任意相邻的两个刀头的距离等于靠近进刀侧的刀头所加工的台阶的深度。

2.如权利要求1所述的镗孔刀具，其特征在于：所述刀头的距离和所述刀刃尖端突出于所述平衡块的设定距离可调。

3.如权利要求2所述的镗孔刀具，其特征在于：越靠近所述刀体的刀头，其刀刃尖端突出的设定距离越大。

4.如权利要求3所述的镗孔刀具，其特征在于：任意一个刀头的尖端与所述刀柄中轴的距离等于该刀头对应的阶梯孔台阶部分的设计半径；从而允许在加工时，安装了刀头的平衡块一侧，通过刀头尖端与阶梯孔内壁接触，执行镗孔作业；而未安装刀头的平衡块一侧则与阶梯孔内壁存在间隙，所述间隙等于加工相应的台阶部分的刀头突出的设定距离；该间隙允许通过调节所述刀柄轴线的位置实现所述刀具在所述阶梯孔内的顺利进出。

5.一种使用权利要求1-4中任一种刀具的内阶梯孔一次成型方法，包括如下步骤：

1）根据所加工的阶梯孔形状和设计尺寸在所述刀具一侧的平衡块上安装与台阶部分数量相同的粗镗刀刀头；调节各刀头突出的设定距离，使沿进刀方向各刀头突出的设定距离依次减小；各粗镗刀刀头突出的设定距离应保证留有精镗加工余量；

2）将粗镗刀刀柄固定到镗床转轴，调整被加工工件位置或转轴位置，使刀柄中轴线与阶梯孔中轴线重合；

3）调节镗床转轴向背离刀头的一侧偏离阶梯孔轴线一定尺寸，并进刀，将各刀头进给至阶梯孔各台阶部的边缘；所述镗床转轴偏离的一定尺寸不超过各刀头突出的最小设定距离；

4）再次调节镗床转轴，使其轴线与阶梯孔轴线重合，使各刀头的刀尖接触阶梯孔内壁，启动镗床，开始半精镗加工；

5）半精镗完成后，再次调节镗床转轴，使其轴线按步骤3）偏离阶梯孔轴线一定尺寸，使各刀头的刀尖脱离阶梯孔内壁；退刀；

6）将粗镗刀更换为精镗刀；然后按步骤1）调节精镗刀各刀头突出的设定距离和刀头间距，其中，本步骤中各精镗刀刀头突出的设定距离应保证阶梯孔的各台阶部分经加工后达到设计要求，包括尺寸要求、粗糙度要求、同心度要求等；

7）按照步骤3）-5）的方式执行进刀、精镗加工和退刀作业，完成阶梯孔的镗孔作业。

Images