CN111230166A - 一种异形深孔加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及孔加工技术领域，具体涉及一种异形深孔加工方法，包括预孔加工，预孔加工后加工异形部，异形部加工过程中，对刀座进行替换，及调整钻杆Y轴方向上的位置，继续加工；本方案在保证钻杆能够沿X轴方向和Y轴方向进刀的前提下，可选用直径较大的钻杆及厚实的刀具来加工异形部，从而减少钻杆和刀具损坏的情况。

Description

一种异形深孔加工方法

技术领域

本发明涉及孔加工技术领域，具体涉及一种异形深孔加工方法。

背景技术

目前孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔，除圆孔以外的孔称为异形孔，异形深孔是既为深孔、也为异形孔的孔；本申请文件中，“异形”具体指该孔的端部如图6虚线或图12所示，孔径逐渐缩小。目前在加工类似异形深孔存在以下问题：

在常规加工工艺下，将刀具直接固定在钻杆上进行异形部加工，但由于孔径的限制，需要使用细长的钻杆和厚度较薄的刀具，以使钻杆能够在X轴方向和Y轴方向进刀从而加工异形部，但是，钻杆细长、刀具较薄的情况下，钻杆易发生弯曲和振动，刀具也容易崩裂，严重时会发生崩钻；现常规解决方式是选用刚性更高的钻杆和刀具，但刚性更高的钻杆和刀具成本高，同时刚性更高的钻杆和刀具长时间使用后依然存在损坏的可能。

发明内容

本发明意在提供一种异形深孔加工方法，解决现有技术加工异形深孔过程中钻杆和刀具容易损坏的问题。

方案基本如下：

一种异形深孔加工方法，加工步骤如下：

步骤S1，预孔加工：采用第一加工刀具进行加工，第一加工刀具包括钻杆和刀具本体，刀具本体与钻杆端部可拆卸式固定连接，加工时，钻杆在X轴方向上向工件移动进刀，工件与钻杆相对转动，刀具本体在工件上钻出预孔，预孔为圆孔；

步骤S2，初加工：采用第二加工刀具进行加工，第二加工刀具在第一加工刀具的基础上增加刀座，刀座与钻杆端部也可通过锁紧件可拆卸式固定连接，刀座在钻杆轴向延伸方向上直径逐渐减小，刀具本体固定于刀座小径端上，加工时，钻杆沿X轴方向移动带着刀座和刀具本体伸入进步骤S1中加工出的预孔内，工件与钻杆相对转动，钻杆在X轴和/或Y轴方向上进刀，以在预孔上加工异形部，然后停刀；

有益效果：步骤S1先通过刀具本体钻削出预孔，以利于后续异形部的加工；步骤S2为异形部加工过程，由于刀座的作用，本方案相对现有技术，在加工例如直径逐渐减少的异形部时，钻杆的端部离异形部的端部更远，且刀座在钻杆轴向延伸方向上直径逐渐减小，这样在保证钻杆能够沿X轴方向和Y轴方向进刀的前提下，可选用直径较大的钻杆及厚实的刀具本体来加工异形部，从而增加钻杆防弯曲和防振动的性能，减少钻杆和刀具本体崩裂的情况。进一步，还包括,步骤S3,再加工：松开锁紧件，保证刀座位置不变，调整钻杆在Y轴方向上相对刀座滑动，然后再用锁紧件将刀座固定，加工时，刀具本体移动到异形部位置并起刀，起刀位置与步骤S2中的停刀位置相同，加工过程中，钻杆在X轴和/或Y轴方向上进刀，以对异形部进一步加工。

在加工过程中，钻杆由于直径大，Y方向进刀会逐步与孔内壁接触，从而妨碍异形部继续加工，在步骤S4中，只需调整钻杆位置，即可继续进行加工；调整钻杆而保持刀座位置不变，以使再次起刀时与上次停刀时的位置不变，从而利于提高加工精度。

进一步，还包括，步骤S4，进一步加工：所述刀座和刀具本体有多种类型，松开锁紧件后拆下步骤S3中使用的刀座和刀具本体，安装另一类型的刀座和刀具本体，加工时，刀具本体移动到异形部位置并起刀，起刀位置与步骤S3停刀位置相同。

根据异形部的深度及切削量来更换刀具本体和刀座，如将平行刀换为柳叶刀。换刀座后，保持起刀位置与上一步骤停刀位置不变，利于满足加工精度要求。

进一步，在步骤S4，重新安装的另一类型刀座长度大于拆下的刀座的长度。

由于步骤S4再次起刀与步骤S3停刀位置相同，刀座长度增加，钻杆距离异形部的端部位置更远，相比于继续使用原较短的刀座，钻杆在Y轴方向上进刀量更大。

进一步，所述步骤S1钻出的预孔对应异形部位置的内壁为阶梯形。。

相比于直接在直径无变化的深孔上加工异形部，可减少刀具本体加工异形部时的切削量，从而减少刀具本体受力，进一步减少刀具本体崩裂的情况。

进一步，所述钻杆内设有通孔，通孔内穿设有柔性供液管。便于在加工异形深孔过程中持续供入冷却液，降低刀具本体的热量，避免刀具本体温度升高影响刚性。

进一步，所述刀座上设有可与供液管连通的冷却道，刀座表面设有与冷却道连通的出液孔。

这样冷却液可供入冷却道再从出液孔流出，距离刀具和加工位置更近，提高冷却效果。

进一步，所述冷却道连通有连接孔，连接孔与供液管螺纹连接。这样提高供液管与冷却道连通的稳定性，同时利于快速安装。

进一步，所述滑动结构包括滑块和滑槽，滑块与钻杆端部固定，滑槽设于刀座上。滑块和滑槽起限位作用，实现钻杆与刀座的稳定调节。

进一步，所述锁紧件包括压板和螺栓，螺栓穿设压板并与钻杆螺纹连接。这样只需拧紧螺栓，就可使压板压紧刀座实现刀座与钻杆的固定，操作简单，同时利于适应不同类型刀座的安装。

附图说明

图1为本发明第二加工刀具的结构示意图(刀座剖视)。

图2为实施例一使用的一种类型的刀座结构示意图。

图3为图2中刀座的背面结构示意图。

图4为实施例一使用的另一种类型的刀座结构示意图。

图5为图4中刀座的剖视示意图。

图6为加工预孔及异形部示意图。

图7为步骤S2停刀状态示意图。

图8为步骤S3起刀状态示意图。

图9为步骤S3停刀状态示意图。

图10为步骤S4起刀状态示意图。

图11为步骤S4停刀状态示意图。

图12为实施例二步骤S2停刀状态示意图。

图13为实施例二步骤S3起刀状态示意图。

图14为实施例二步骤S3停刀状态示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：钻杆10、供液管11、刀座20、刀具本体21、连接部22、滑槽23、连接槽24、连接孔25、冷却道29、异形部5。

实施例一基本如下：

一种异形深孔加工方法，采用机床进行加工，机床包括加工刀具结构，和用于夹持工件并带动工件旋转的卡盘。加工刀具包括第一加工刀具和第二加工刀具，第一加工刀具包括钻杆和刀具本体，该刀具本体为钻削类刀具且有多种类型(如山特维克GC1144、GCN134)，该不同类型的刀具本体可用于加工不同直径的圆孔，刀具本体与钻杆可通过螺钉进行固定(现有技术，这里不再赘述)，当然根据圆孔直径需要也可更换钻杆(如直径50mm、73mm和120mm的钻杆)；钻杆可向卡盘方向运动，并通过数控系统(例如，西门子840d)控制钻杆的位置。第二加工刀具如图1所示，在第一加工刀具的基础上增加了刀座20，刀座20与钻杆10也可通过锁紧件进行固定，刀座20由右至左直径逐渐减小，刀具本体21固定在刀座20的左端。

刀座20上的刀具本体21为切削内刀具，该刀具本体21及其连接的刀座20也有多种类型，如图2和图3为其中一种类型的刀座20(长度162mm)，如图4和图5为另一种类型的刀座20(长度210mm)，刀座20上均固定有多个三角形的加强筋，加强筋的两直角边比例为1/3～1/2，加强筋上均开设有多个圆形孔，圆形孔直径最大不超过20mm,最小高于12mm，在保持加强筋相同重量情况下，由于增设了圆形孔，相应的加强筋厚度可增加，所以相对没有设置圆形孔情况可增加刀座20的抗形变能力。如图4所示，该刀座上加强筋沿刀座轴向方向上的顶点，与刀座小径端端部的距离小于20mm。锁紧件包括螺栓和压板，螺栓穿过压板与钻杆10的端面螺纹连接；如图2、图4和图5所示，刀座20的端部上设有连接部22，压板压在连接部22上，拧紧螺栓可使刀座20与钻杆10进行固定。

锁紧件松开的情况下，钻杆10在径向方向上可与刀座20通过滑动结构滑动连接。如图3或图5所示，滑动结构包括设于刀座20端面上的两个滑槽23，钻杆10上固定有可与滑槽23配合的滑块，锁紧件松开后，滑座与钻杆10可相对滑动。

如图1所示，钻杆10的轴线处开设有通孔，通孔内穿设有柔性的供液管11，刀座20内开设有可与供液管11连通的冷却道29，具体连通方式是：供液管11的端部固定有螺纹套，如图3(或图5)和图1所示，刀座20端部开设有连接槽24，连接槽24的底部设有与冷却道29相通的连接孔25，该连接孔25为螺纹孔，供液管11通过螺纹套与连接孔25固定，实现了供液管11与冷却道29的连通。刀座20的表面上设有与冷却道29连通的多个出液孔，刀具本体加工时，冷却液从供液管11供入冷却道29，再从出液孔流出，以便对刀具本体进行冷却。

每次安装刀座20时，先将供液管11与连接孔25进行连接，再用锁紧件安装刀座20。

如图6所示，本实施例要完成加工的异形深孔中的“异形”(即异形部5)如虚线所示，为多段弧形，孔径朝一端逐渐减小。异形深孔和钻杆10的轴线方向为X轴，径向方向为Y轴；具体加工步骤如下：

步骤S1，预孔加工：采用第一加工刀具进行加工，在钻杆10端部上固定刀具本体，加工时，工件在卡盘带动下转动，钻杆10在X轴方向上向工件移动进刀，刀具本体在工件上钻出预孔，该预孔为圆孔，如图6所示，依次更换不同类型的刀具本体，将预孔的内壁端部，即对应异形部位置加工为台阶形，预孔加工完成后退刀；

步骤S2，初加工：采用第二加工刀具进行加工，将步骤S1中的刀具本体从钻杆10上拆下，然后在钻杆10端部上通过锁紧件固定如图2所示的刀座20，并在该刀座20上固定刀具本体21(如山特维克GC4325)，加工时，钻杆10沿X轴方向移动带着刀座20和刀具本体21伸入进步骤S1中加工出的预孔内，然后钻杆10在X轴和Y轴方向上同时进刀，如图7，刀具本体21沿A点到B点的路径加工；当刀具本体21加工到B点时，钻杆10由于在Y轴方向进刀与异形深孔的内壁即将接触，此时工件停止转动(即停刀)并退刀，异形部5被加工出A点到B点一部分；

步骤S3，再加工：松开锁紧件，控制刀座20位置不变，钻杆10在数控系统下沿Y轴方向相对刀座20滑动，再通过锁紧件将刀座20与转杆固定；加工时，钻杆10轴向移动带着刀座20和刀具本体21伸入进步骤S1中加工出的预孔内，此时起刀位置(如图8)与S2步骤中的停刀位置(如图7)相同，不过钻杆10由于在Y方向上进行了调整，所以转杆相对异形深孔的位置发生了变化；如图8，工件转动，钻杆10先在X轴和Y轴方向上同时进刀，再单独Y轴方向上进刀，从而加工出异形部5上B点到C点部分；如图9，刀具本体21加工到C点时，钻杆10由于Y轴进刀与异形深孔内壁即将再次接触，此时停刀并退刀。

步骤S4，进一步加工：钻杆10在数控系统控制下沿Y轴方向调整，松开锁紧件并拆卸步骤S3中使用的刀座20及刀具本体，安装如图5所示的刀座20，并在带刀座20上安装相应的刀具本体21(如山特维克GC1105)，同时保证该刀具21本体的起刀位置与步骤S3中的停刀位置相同；加工时，如图10所示，钻杆10轴向移动带着刀座20和刀具本体21伸入进步骤S1中加工出的预孔内，钻杆10在X轴和Y轴方向上同时进刀，再次加工出异形部5上C点到D点部分；刀具本体21加工到D点时停刀，如图11，异形部5加工完成，退刀即可。

由于在步骤S6中使用的刀座20比步骤S4中使用的刀座20长度长，所以在步骤S6中替换刀座20，相比于继续使用步骤S4中的刀座20，钻杆10在Y轴方向上进刀量更大。

实施例二：

与实施例一区别在于，如图12所示，该实施例中异形深孔的异形部5为一段弧形，弧形长度远小于实施例一中异形部的弧线总长度。加工步骤如下：

步骤S1，预孔加工：采用第一加工刀具进行加工，在钻杆10端部上固定刀具本体，加工时，工件在卡盘带动下转动，钻杆在X轴方向上向工件移动进刀，刀具本体在工件上钻出预孔，该预孔为深圆孔；

步骤S2，初加工：采用第二加工刀具进行加工，将步骤S1中的刀具本体从钻杆10上拆下，然后在钻杆10端部上通过锁紧件固定如图2所示的刀座20，并在该刀座20上固定刀具本体21(如山特维克GC4325)，加工时，钻杆10沿X轴方向移动带着刀座20和刀具本体21伸入进步骤S1中加工出的预孔内，然后钻杆10在X轴和Y轴方向上同时进刀，如图12，刀具本体21沿A点到B点的路径加工；当刀具本体21加工到B点时，钻杆10由于在Y轴方向进刀与异形深孔的内壁即将接触，此时工件停止转动(即停刀)并退刀，异形部5被加工出A点到B点一部分；

步骤S3，再加工：松开锁紧件，控制刀座20位置不变，结合图12和13所示，钻杆10在数控系统下沿Y轴方向相对刀座20滑动，再通过锁紧件将刀座20与钻杆固定；加工时，钻杆10轴向移动带着刀座20和刀具本体21伸入进步骤S1中加工出的预孔内，此时起刀位置(如图13)与S2步骤中的停刀位置(如图12)相同，如图13，工件转动，钻杆10在X轴和Y轴方向上同时进刀，如图14所示，C点位于异形深孔的轴线上，刀具本体加工到C点后停刀，异形部5加工完成。

以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.一种异形深孔加工方法，其特征在于，加工步骤如下：

步骤S1，预孔加工：采用第一加工刀具进行加工，第一加工刀具包括钻杆和刀具本体，刀具本体与钻杆端部可拆卸式固定连接，加工时，钻杆在X轴方向上向工件移动进刀，工件与钻杆相对转动，刀具本体在工件上钻出预孔；

步骤S2，初加工：采用第二加工刀具进行加工，第二加工刀具在第一加工刀具的基础上增加刀座，刀座与钻杆端部也可通过锁紧件可拆卸式固定连接，刀座在钻杆轴向延伸方向上直径逐渐减小，刀具本体固定于刀座小径端上，加工时，钻杆沿X轴方向移动带着刀座和刀具本体伸入步骤S1中加工出的预孔内，工件与钻杆相对转动，钻杆在X轴和/或Y轴方向上进刀，以在预孔上加工异形部，然后停刀。

2.根据权利要求1所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：还包括,步骤S3,再加工：刀座与钻杆之间还通过滑动结构连接，松开锁紧件，保证刀座位置不变，调整钻杆在Y轴方向上相对刀座滑动，然后再用锁紧件将刀座固定，加工时，刀具本体移动到异形部位置并起刀，起刀位置与步骤S2中的停刀位置相同，加工过程中，钻杆在X轴和/或Y轴方向上进刀，以对异形部进一步加工。

3.根据权利要求2所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：还包括，步骤S4，进一步加工：更换刀座和刀具本体，加工时，刀具本体移动到异形部位置并起刀，起刀位置与步骤S3停刀位置相同。

4.根据权利要求3所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：在步骤S4，重新安装的另一类型刀座长度大于拆下的刀座的长度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：所述步骤S1钻出的预孔对应异形部位置的内壁为阶梯形。

6.根据权利要求5所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：所述钻杆内设有通孔，通孔内穿设有柔性的供液管。

7.根据权利要求6所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：所述刀座上设有可与供液管连通的冷却道，刀座表面设有与冷却道连通的出液孔。

8.根据权利要求7所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：所述冷却道连通有连接孔，连接孔与供液管螺纹连接。

9.根据权利要求2-4任一项所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：所述滑动结构包括滑块和滑槽，滑块与钻杆端部固定，滑槽设于刀座上。

10.根据权利要求5所述的一种异形深孔加工方法，其特征在于：所述锁紧件包括压板和螺栓，螺栓穿设压板并与钻杆螺纹连接。

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