CN111185716A - 多跨距小直径孔同轴度加工方法及加工装置 - Google Patents

多跨距小直径孔同轴度加工方法及加工装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多跨距小直径孔同轴度加工方法及加工装置，利用已经加工完成的前端孔作为加工末端孔的同轴定位基准，能够确保前端孔和末端孔的同轴度；加工装置的专用刀柄上均安装有与预先加工的前端孔配合的支撑环，支撑环和专用刀柄之间设置有能够在支撑环和前端孔之间形成动压油膜的供油装置，供油装置包括设置在专用刀柄内的油道，支撑环上周向分布有多个与油道连通的通油孔，支撑环的周向表面上设置有多个与通油孔一一对应的供油孔；使用时，支撑环与前端孔内径配合，在加工刀具的高速旋转过程中，油道内的液压油经过通油孔和供油孔，在支撑环的外壁与前端孔的内壁之间形成动压油膜，防止专用刀柄转动对已经加工好的前端孔形成损害。

Description

多跨距小直径孔同轴度加工方法及加工装置
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种多跨距小直径孔同轴度加工方法及加工装置。
背景技术
在机械加工领域中，多跨距小直径孔加工的同轴度精度要求一直是一大技术难点，在细长孔加工中，有时需要很高的孔加工精度。
传统的多跨距小直径孔加工方法，采用导向套加工，刚性差、震动严重，钻头受到的径向干扰力较大，导致孔加工尺寸、多孔同轴度和表面质量不符合产品的技术要求，不能为下道工序提供定位导向基准，因此需要一种保证高精度同轴度的多跨距小直径加工方法。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是提供一种同轴度极高的多跨距小直径孔同轴度加工方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：多跨距小直径孔同轴度加工方法，包括下述步骤：
步骤一，加工前端孔，使用前端孔刀具完成前端孔的加工；
步骤二，安装有钻孔刀的通用刀柄穿过所述前端孔，所述钻孔刀的刀头对末端孔进行钻孔加工；
步骤三，安装有扩孔刀的专用刀柄穿过所述前端孔，所述专用刀柄上安装有与所述前端孔配合的支撑环，所述支撑环和所述专用刀柄之间设置有能够在所述支撑环和所述前端孔之间形成动压油膜的供油装置，利用前端孔与支撑环的配合进行同轴定位，所述扩孔刀的刀头对所述末端孔进行扩孔加工；
步骤四，安装有铰孔刀的专用刀柄穿过所述前端孔，所述专用刀柄上的支撑环与所述前端孔配合，利用前端孔与所述支撑环的配合进行同轴定位，所述铰孔刀的刀头对所述末端孔进行铰孔加工。
作为一种优选的技术方案，在所述步骤一中，所述前端孔的加工工序依次包括钻孔加工、扩孔加工和铰孔加工。
作为一种优选的技术方案，所述供油装置包括设置所述专用刀柄内且与钻床油路系统连接的油道，所述支撑环上周向分布有多个与所述油道连通的通油孔，所述支撑环的周向表面上设置有多个与所述通油孔一一对应的供油孔。
作为一种优选的技术方案，所述专用刀柄上设置有多个连通所述通油孔和所述油道的过油孔，所述过油孔与所述通油孔一一对应。
由于采用了上述技术方案，多跨距小直径孔同轴度加工方法利用已经加工完成的前端孔作为加工末端孔的同轴定位基准，能够确保前端孔和末端孔的同轴度，支撑环与前端孔配合，具有减少摩擦力的作用，避免末端孔加工过程中专用刀柄转动对前端孔造成磨损伤害。
本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种同轴度极高的多跨距小直径孔同轴度加工装置。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：多跨距小直径孔同轴度加工装置，包括用于安装扩孔刀和铰孔刀的专用刀柄，所述专用刀柄上安装有与预先加工的前端孔配合的支撑环，所述支撑环和所述专用刀柄之间设置有能够在所述支撑环和所述前端孔之间形成动压油膜的供油装置，所述供油装置包括设置在所述专用刀柄内且与钻床油路系统连接的油道，所述支撑环上周向分布有多个与所述油道连通的通油孔，所述支撑环的周向表面上设置有多个与所述通油孔一一对应的供油孔。
作为一种优选的技术方案，所述专用刀柄上设置有多个连通所述通油孔和所述油道的过油孔，所述过油孔与所述通油孔一一对应。
作为一种优选的技术方案，所述支撑环上周向分布有三个或四个所述通油孔。
作为一种优选的技术方案，所述油道在所述专用刀柄内轴向延伸，所述过油孔在所述专用刀柄内径向延伸。
由于采用了上述技术方案，多跨距小直径孔同轴度加工装置，包括用于安装扩孔刀和铰孔刀的专用刀柄，所述专用刀柄上安装有与预先加工的前端孔配合的支撑环，所述支撑环和所述专用刀柄之间设置有能够在所述支撑环和所述前端孔之间形成动压油膜的供油装置，所述供油装置包括设置在所述专用刀柄内且与钻床油路系统连接的油道，所述支撑环上周向分布有多个与所述油道连通的通油孔，所述支撑环的周向表面上设置有多个与所述通油孔一一对应的供油孔；使用时，专用刀柄穿过预先加工的前端孔，依靠前端孔对专用刀柄进行径向定位，支撑环与前端孔内径配合，在加工刀具的高速旋转过程中，油道内的液压油经过通油孔和供油孔，在支撑环的外壁与前端孔的内壁之间形成动压油膜，防止专用刀柄转动对已经加工好的前端孔形成损害。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例扩孔刀或铰孔刀的专用刀柄剖视图；
图2是本发明实施例末端孔钻孔加工的结构示意图；
图3是本发明实施例末端孔扩孔加工的结构示意图；
图4是本发明实施例末端孔铰孔加工的结构示意图；
图5是本发明实施例前端孔的钻孔加工的结构示意图；
图6是本发明实施例前端孔扩孔加工的结构示意图；
图7是本发明实施例前端孔铰孔加工的结构示意图；
图中：1-前端孔；21-通用刀柄；22-专用刀柄；23-支撑环；31-油道；32-通油孔；33-供油孔；34-过油孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
多跨距小直径孔同轴度加工方法，包括下述步骤：
步骤一，加工前端孔1，使用前端孔1刀具完成前端孔1的加工；如图5、图6和图7所示，所述前端孔1的加工工序依次包括钻孔加工、扩孔加工和铰孔加工，具体地，使用麻花钻完成前端孔1的钻削；将麻花钻换为扩孔钻，完成前端孔1的扩孔加工；换用铰刀完成铰孔工艺流程，降低前端孔1的粗糙度；
步骤二，如图2所示，安装有钻孔刀的通用刀柄21穿过所述前端孔1，所述钻孔刀的刀头对末端孔进行钻孔加工；利用前端孔1进行末端孔加工定点，完成后端同轴孔的钻孔加工；
步骤三，如图3所示，安装有扩孔刀的专用刀柄22穿过所述前端孔1，所述专用刀柄22上安装有与所述前端孔1配合的支撑环23，所述支撑环23和所述专用刀柄22之间设置有能够在所述支撑环23和所述前端孔1之间形成动压油膜的供油装置；利用前端孔1与支撑环23的配合进行同轴定位，以保证末端孔与前端孔1的同轴度要求，所述扩孔刀的刀头对所述末端孔进行扩孔加工；
步骤四，如图4所示，安装有铰孔刀的专用刀柄22穿过所述前端孔1，所述专用刀柄22上的支撑环23与所述前端孔1配合，利用前端孔1与支撑环23的配合进行同轴定位，以保证末端孔与前端孔1的同轴度要求，所述铰孔刀的刀头对所述末端孔进行铰孔加工。
所述供油装置包括设置所述专用刀柄23内且与钻床油路系统连接的油道31，所述支撑环23上周向分布有多个与所述油道31连通的通油孔32，所述支撑环23的周向表面上设置有多个与所述通油孔32一一对应的供油孔33。所述专用刀柄22上设置有多个连通所述通油孔32和所述油道31的过油孔34，所述过油孔34与所述通油孔32一一对应。
多跨距小直径孔同轴度加工方法利用已经加工完成的前端孔1作为加工末端孔的同轴定位基准，能够确保前端孔1和末端孔的同轴度，支撑环23与前端孔1配合，具有减少摩擦力的作用，避免末端孔加工过程中专用刀柄22转动对前端孔1造成磨损伤害。
本加工方法中，选用高刚度刀具进行细长孔高精度镗削加工，刀具具有超长高刚度刀柄，所选用的高刚度刀具的长度与可加工的细长孔的直径的长径比大于十二；在细长比较大的多跨距小直径孔镗削加工中，用已加工好的孔作支撑，进行二级导向的精钻铰孔，改变了传统的细长孔加工方法，满足多孔同轴度的技术要求，取得了明显有益的技术效果。本技术方案涉及多跨距小孔的加工，填补了我国在多孔同轴度加工领域的一项空白，达到了国际领先水平。
如图3和图4所示，多跨距小直径孔同轴度加工装置，包括用于安装扩孔刀和铰孔刀的专用刀柄22，所述专用刀柄22上安装有与预先加工的前端孔1配合的支撑环23，如图1所示，所述支撑环23和所述专用刀柄22之间设置有能够在所述支撑环23和所述前端孔1之间形成动压油膜的供油装置，所述供油装置包括设置在所述专用刀柄22内且与钻床油路系统连接的油道31，所述油道31在所述专用刀柄22内轴向延伸。所述支撑环23上周向分布有多个与所述油道31连通的通油孔32，所述支撑环23的周向表面上设置有多个与所述通油孔32一一对应的供油孔33。所述专用刀柄22上设置有多个连通所述通油孔32和所述油道31的过油孔34，所述过油孔34与所述通油孔32一一对应，所述过油孔34在所述专用刀柄22内径向延伸。所述专用刀柄22上周向分布有三个或四个所述过油孔34，当然所述通油孔32的数量可以根据专用刀柄22及支撑环23的粗细设定，当专用刀柄22及支撑环23比较粗时，可以多设计通油孔32、过油孔34及供油孔33，这样在工作时，支撑环23与前端孔1之间形成的动压油膜更加均匀，保护性能更强。
使用时，专用刀柄22穿过预先加工的前端孔1，依靠前端孔1对专用刀柄22进行径向定位，支撑环23与前端孔1内径配合，在加工刀具的高速旋转过程中，专用刀柄22的油道31内的液压油经过通油孔32和供油孔33在支撑环23的外壁与前端孔1的内壁之间形成动压油膜，减小转动时互相之间的摩擦力，防止专用刀柄22的转动对已经加工好的前端孔1形成损害。
本技术方案具有下述特点：
1、多跨距小直径孔同轴度加工方法，大跨距加工细长孔不使用导套，采用已加工好的前端孔1作支撑，把上一步骤精加工的前端孔1孔作为下一道工序的导向定位基准。
2、在刀具的专用刀柄22上布置两个滚动支撑环23，支撑环23与上一工序精加工的孔配合，起到定位导向的作用；专用刀柄22末端距支撑环23长度较长，专用刀柄22本身具有一定的刚度，由于支撑环23与长专用刀柄22共同作用，解决了机体的过定位问题。
3、在支撑环23内部均布有四个通油孔32，通过通油孔32进行供油，在支撑环23的导向过程中，油液随其旋转在支撑环23外表面形成承载动压油膜，防止与精加工的孔直接接触，降低了对精加工孔的磨损，提高了加工精度。
4、利用本多跨距小直径孔加工工艺，用加工好的一级底孔作基准(即利用前端孔1做基准)，利用支撑环23支撑，无径向分力，减少扩孔偏差，能满足较高的同轴度性能要求，在实际操作中也大幅度提高了多跨距小直径孔的加工效率，达到孔加工的技术要求。
如图5、图6和图7所示，分别使用前端孔钻孔刀、前端孔扩孔刀、前端孔铰孔刀完成对前端孔1的钻孔、扩孔和铰孔三道加工工序，将前端孔1进行精加工，使其有足够高的加工精度作为下一步工序的定位导向基准。
如图2所示，通过已加工的前端孔1，使用末端孔钻孔刀完成末端孔圆心的定点，并完成末端孔的粗加工。
如图3所示，利用已加工的前端孔1作为定位导向基准，使用末端孔扩孔刀，完成末端孔的扩孔加工。在扩孔加工过程中，末端孔扩孔刀的专用刀柄22上布置两个滚动支撑环23，滚动支撑环23与专用刀柄22固定连接，滚动支撑环23与前端孔1配合，起到定位导向的作用，完成二级导向扩孔的加工工序。
如图4所示，利用已加工的前端孔1作为定位导向基准，使用末端孔铰孔刀，完成末端孔的铰孔加工。在铰孔加工过程中，末端孔铰孔刀的专用刀柄22上布置两个滚动支撑环23，滚动支撑环23与专用刀柄22固定连接，滚动支撑环23与前端孔1配合，起到定位导向的作用，完成二级导向铰孔的加工工序。
如图1所示，滚动支撑环23布置在末端孔扩孔刀/铰孔刀的专用刀柄22上，滚动支撑环23径向均布四个通油孔32，在二级导向扩孔和二级导向铰孔加工过程中，油道31内的压力油通过通油孔32流入供油口，在供油口处储存压力油液，在滚动支撑环23随着专用刀柄22滚动的过程中，在滚动支撑环23和前端孔1之间形成动压油膜，实现了利用前端孔1进行导向定位的目的，并且最大程度的减小了滚动支撑环23与前端孔1的摩擦，保证了多跨距小直径孔的同轴度要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.多跨距小直径孔同轴度加工方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一，加工前端孔，使用前端孔刀具完成前端孔的加工；
步骤二，安装有钻孔刀的通用刀柄穿过所述前端孔，所述钻孔刀的刀头对末端孔进行钻孔加工；
步骤三，安装有扩孔刀的专用刀柄穿过所述前端孔，所述专用刀柄上安装有与所述前端孔配合的支撑环，所述支撑环和所述专用刀柄之间设置有能够在所述支撑环和所述前端孔之间形成动压油膜的供油装置，利用前端孔与支撑环的配合进行同轴定位，所述扩孔刀的刀头对所述末端孔进行扩孔加工；
步骤四，安装有铰孔刀的专用刀柄穿过所述前端孔，所述专用刀柄上的支撑环与所述前端孔配合，利用前端孔与所述支撑环的配合进行同轴定位，所述铰孔刀的刀头对所述末端孔进行铰孔加工。
2.如权利要求1所述的多跨距小直径孔同轴度加工方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述前端孔的加工工序依次包括钻孔加工、扩孔加工和铰孔加工。
3.如权利要求1所述的多跨距小直径孔同轴度加工方法，其特征在于，所述供油装置包括设置所述专用刀柄内且与钻床油路系统连接的油道，所述支撑环上周向分布有多个与所述油道连通的通油孔，所述支撑环的周向表面上设置有多个与所述通油孔一一对应的供油孔。
4.如权利要求3所述的多跨距小直径孔同轴度加工方法，其特征在于，所述专用刀柄上设置有多个连通所述通油孔和所述油道的过油孔，所述过油孔与所述通油孔一一对应。
5.多跨距小直径孔同轴度加工装置，其特征在于，包括用于安装扩孔刀和铰孔刀的专用刀柄，所述专用刀柄上安装有与预先加工的前端孔配合的支撑环，所述支撑环和所述专用刀柄之间设置有能够在所述支撑环和所述前端孔之间形成动压油膜的供油装置，所述供油装置包括设置在所述专用刀柄内且与钻床油路系统连接的油道，所述支撑环上周向分布有多个与所述油道连通的通油孔，所述支撑环的周向表面上设置有多个与所述通油孔一一对应的供油孔。
6.如权利要求5所述的多跨距小直径孔同轴度加工装置，其特征在于，所述专用刀柄上设置有多个连通所述通油孔和所述油道的过油孔，所述过油孔与所述通油孔一一对应。
7.如权利要求5所述的多跨距小直径孔同轴度加工装置，其特征在于，所述支撑环上周向分布有三个或四个所述通油孔。
8.如权利要求6所述的多跨距小直径孔同轴度加工装置，其特征在于，所述油道在所述专用刀柄内轴向延伸，所述过油孔在所述专用刀柄内径向延伸。
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