CN111992747A - 深孔内螺纹加工镗杆及采用镗杆加工深孔螺纹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深孔内螺纹加工镗杆及采用镗杆加工深孔内螺纹的方法，解决了现有镗杆难以加工深孔螺纹、生产效率低、适应性差等问题。本发明所述镗杆为中空结构，所述镗杆内轴向穿有一根光杆，所述光杆的后端穿过镗杆的后端盖与手摇轮连接，所述光杆的前端穿过镗杆的前端盖套装有第一斜齿轮，所述第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合，所述第二斜齿轮的齿轮轴连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆安装在管螺纹中并与管螺纹旋合，所述管螺纹固定在燕尾槽内，所述燕尾槽与燕尾滑动配合，所述燕尾沿径向固定在前端盖上；所述燕尾槽外部紧固有刀夹，刀夹夹持螺纹车刀。本发明镗杆结构简单、操作简使、加工精度高，本发明方法操作简单、作业效率高、适应性好的优点。

Description

深孔内螺纹加工镗杆及采用镗杆加工深孔螺纹的方法

技术领域

本发明涉及螺纹孔加工领域，具体的说是一种深孔内螺纹加工镗杆及采用镗杆加工深孔内螺纹的方法。

背景技术

数控卧车加工内螺纹，螺纹位置一般靠近孔口，当遇到长径比较大，深孔内螺纹往往采取抗振刀杆加工，若是采用大直径、大长径比的抗振刀杆，价格昂贵，且深孔内部狭小的空间，刀杆的行程收到限制；若选择小直径的刀杆，刚性不足，车削时刀杆振动，无法保证其尺寸和表面粗糙度。

另一方面，连接刀杆的刀头的径向尺寸进入内孔后通常是不可调，对于内螺纹的大径尺寸大于外部孔径较多，且距离孔口较远的深孔内螺纹的加工而言，径向尺寸大的刀头难以穿过内孔进入到深孔内螺纹要求的位置；而对于加工不同零件尺寸时，也需要更换不同的刀头。如公开号201922138U公开了一种加工深孔内螺纹用的刀具，包括镗刀杆、设置在镗刀杆内部的与镗刀杆进行转动连接的内套轴，镗刀杆的一端设置有铣刀和连接动力装置的平键槽，结构中还包括有：镗刀杆，设置在镗刀杆内部的与镗刀杆进行转动连接的内套轴，镗刀杆内部的内套轴借助于端头的伞齿轮实现与铣削轴的连接；刀头设置在铣削轴的端头；镗刀杆与配套的旋转驱动装置、水平直线驱动装置连接。其采用铣削方法对螺杆钻具的内螺纹进行加工，精度高，实施简单，容易实现，加工过程中，整体拆卸，方便快捷，但该方案中也明确指出，所述刀具使用的是S形内螺纹球面铣刀，只能加工S形内螺纹，螺纹牙高有限，且当零件尺寸改变时，需要连接不同尺寸的刀头以提高适应性。

综上所述，现有刀杆加工深孔内螺纹时存在适性应性差、无法在孔外控制孔内刀具的切削深度，操作复杂、加工精度不足、作业效率低的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种结构简单、操作简单、适应性好、可在孔外灵活控制孔内刀具的切削深度、加工精度好、适于深孔内螺纹加工的深孔内螺纹加工镗杆。

本发明还提供一种使用上述镗杆加工深孔内螺纹的方法，具有操作简单、作业效率高、加工精度好、灵活适应性好的优点。

本发明中，所述镗杆为中空结构，所述镗杆内轴向穿有一根光杆，所述光杆的后端穿过镗杆的后端盖与手摇轮连接，所述光杆的前端穿过镗杆的前端盖套装有第一斜齿轮，所述第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合，所述第二斜齿轮的齿轮轴连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆安装在管螺纹中并与管螺纹旋合，所述管螺纹固定在燕尾槽内，所述燕尾槽与燕尾滑动配合，所述燕尾沿径向固定在前端盖上；所述燕尾槽外部紧固有刀夹，刀夹夹持刀具。

所述镗杆外均匀套有至少两个哈佛衬套，所述哈佛衬套上嵌入支撑木键。

所述光杆的两端分别经轴承组件安装在镗杆内，所述轴承组件包括轴承座、安装在轴承座内的轴承、和支撑轴承座的轴承座支座。

所述光杆的后端还套装有刻有分度线的固定盘，所述固定盘固定在镗杆的后端盖上，所述手摇轮上刻有“O”刻度线。

所述刀具的切削刃在数控卧车主轴中心高上。

所述镗杆经镗杆支承座夹持在数控卧车刀架上。

上述镗杆加工深孔内螺纹的方法，包括以下步骤：

1)将切刀安装到镗杆前端的刀夹中，将镗杆调整至与工件内孔同心，将切刀的切削刃高度调整到数控卧车主轴中心高上，在工件孔口磨削木键，使其支撑工件的内孔孔壁，加强刀具切削时的刚性；

2)用切刀在工件孔口对刀车削，内孔车圆后退刀，测量孔口实际孔径记录；

3)将手摇轮上的“0”刻度线与固定盘上的“0”位对齐，再将切刀刀尖与孔口处内孔壁接触，锁紧刀夹后进行试车，根据固定盘上的分度线和手摇轮上的刻度线的相互关系测量并换算出手摇轮相对于固定盘旋转一周所对应的刀具径向的切削深度；根据内螺纹退刀槽和内螺纹牙底分别相对于孔口切入深度，换算成相应的手摇轮相对于固定盘旋转的小格数；

4)数控卧车主轴带动工件旋转，控制镗杆支承座轴向位移至退刀槽的轴向位置，按照步骤3)的计算结果对应旋转手摇轮至退刀槽要求的小格数，在工件内孔切出退刀槽后退刀；

5)将手摇轮复位，使手摇轮“0”刻度线与固定盘“0”刻度线对齐，再将切刀更换成螺纹车刀，重复步骤4)，数控卧车主轴带动工件旋转，按照步骤3)的计算结果旋转手摇轮至螺纹牙底要求的小格数，在工件上径向车削螺纹牙高，运行数控卧车车削内螺纹的数控程序，到达深孔内螺纹的终点位置后退刀至安全工位，退出镗杆。

当切削深度要求大于2mm时，则重复步骤5)的操作，进行径向进给分次车削，直至完成设定切削深度的深孔内螺纹的加工。

所述分次车削包括粗加工和精加工，其中，粗加工：f＝0.03mm/r，Ap＝1～2mm，N＝21～25r/min；精加工：f＝0.03mm/r，Ap＝0.2～0.3mm，N＝21～25r/min，f为数控卧车主轴每旋转1转刀架的轴向位移；Ap为每刀的切削深度；N为数控卧车主轴每分钟的转速。

针对背景技术中存在的问题，本发明作出以下改进：

在镗杆内部设置光杆，手摇轮通过光杆连续带动斜齿轮组转向，继而带动滚珠丝杆转动，使燕尾槽能够沿燕尾滑动，实现刀具沿径向伸缩。这样，1)通过控制手摇轮的转动角度就可以在孔外自由控制刀具的切削深度；2)先控制镗杆伸入工件内孔中，当刀具进入到工件深孔内螺纹要求的位置时，再通过手摇轮控制螺纹车刀伸出相应的距离，以满足切削深度的要求，特别适用于内螺纹的大径尺寸大于外部孔径较多，且距离孔口较远的深孔内螺纹的加工；3)对牙高较大的深孔内螺纹加工，可以在不退刀的前提下，直接在孔外控制每次切削时螺纹车刀的切削深度，连续进行相应的粗加工和精加工，满足尺寸和表面粗糙度要求，大大提高加效率和加工精度；4)由于可以在孔外控制切削时螺纹车刀的切削深度，无需更换不同尺寸的刀头，也可以适用于不同尺寸工件切削不同牙高的深孔内螺纹；5)采用普通螺纹车刀、梯型螺纹车刀，可以加工出不同牙型的深孔内螺纹；6)利用斜齿轮带动滚珠丝杆转动，再利用燕尾槽和燕尾滑动配合方式将回转运动变为直线运行，实现螺纹车刀的切削深度可控的同时，也能保证切削操作时的可靠性和稳定性；7)配合哈佛衬套上的木键支撑解决刀杆振动带来的种种问题。

有益效果：

本发明镗杆结构简单、易于维护、生产成本低、操作简使、适应性好、可在孔外灵活控制孔内刀具的切削深度、加工精度好、特别适于深孔内螺纹加工；本发明采用镗杆基于切削的方法加工深孔内螺纹，具有操作简单、作业效率高、适应性好的优点，解决了深孔内螺纹加工技术难题。

附图说明

图1为本发明镗杆的结构示意图。

图2为图1中A向旋转视图。

图3为图1中F部局部放大图。

图4镗杆车削深孔内螺纹的状态示意图。

其中，1-刀具、2-刀夹、3-燕尾槽、4-燕尾、5-前端盖、6-管螺纹、7-滚珠丝杆、8-支撑木键、9-哈佛衬套、10-镗杆、11-光杆、12-固定盘、13-手摇轮、14-后轴承座支座、15-后轴承座、16-后轴承、17-镗杆支承座、18-前轴承座支承、19-前轴承座、20-前轴承、21-第一斜齿轮、22-第二斜齿轮、23-工件、23.1-内孔、24-后端盖。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释说明：

参见图1～图3，所述镗杆10为中空结构，所述镗杆10内轴向穿有一根光杆11，所述光杆11的两端分别经前轴承20、前轴承座19和前轴承座支座18、以及后轴承16、后轴承座15和后轴承座支座14安装在镗杆10内，所述光杆11的后端穿过镗杆10的后端盖24与手摇轮13连接，所述光杆11的前端穿过镗杆10的前端盖5套装有第一斜齿轮21，所述第一斜齿轮21与第二斜齿轮22啮合，所述第二斜齿轮22的齿轮轴连接滚珠丝杆7，所述滚珠丝杆7安装在管螺纹6中并与管螺纹6旋合，所述管螺纹6固定在燕尾槽3内，所述燕尾槽3与燕尾4滑动配合，所述燕尾4沿径向固定在前端盖5上；所述燕尾槽3外部紧固有刀夹2，刀夹2夹持刀具1，所述刀具1的切削刃在数控卧车主轴中心高上；所述镗杆10外均匀套有至少两个哈佛衬套9，所述哈佛衬套9上嵌入支撑木键8；所述光杆11的后端还套装有刻有分度线的固定盘12，所述固定盘12固定在镗杆10的后端盖24上，所述手摇轮13上刻有“O”刻度线。操作时，所述镗杆10经镗杆支承座17夹持在数控卧车的刀架上。

根据工艺需要，所述刀夹2夹持的刀具可以为切刀或螺纹车刀

工艺实施例1：

设计工件孔口直径φ570，深度为3000mm的盲孔，在距离孔口深度为2150mm处切削深孔内螺纹Tr600×12，表面粗糙度Ra3.2。

1)将切刀的切削刃高度调整到数控卧车主轴中心高上，在工件23孔口磨削镗杆的支撑木键8，使其支撑工件23的内孔孔壁，加强刀具切削的刚性；

2)用切刀在工件孔口对刀车削，内孔23.1孔口车圆后退刀，测量孔口实际孔径记录，本实施例中实际孔径记录为φ569.6；

3)将镗杆的手摇轮13旋转复位，再旋转一小格，在孔口车削一段，退刀测量并计算孔径的变化，车削后孔径为φ569.8，孔径增大0.2mm；即手摇轮13相对于固定盘12旋转一小格，刀具切削深度为0.1mm，固定盘12圆周上经分度线分隔有10个均匀的小格，手摇轮13旋转一周，刀具切削深度为1mm；

4)数控卧车主轴带动工件23旋转，控制镗杆支承座17轴向位移至退刀槽的轴向位置，按照步骤3)的计算结果对应旋转手摇轮13至退刀槽要求的小格数，在工件23内孔23.1削出内螺纹的退刀槽后退刀；

5)刀具1更换为梯型的螺纹车刀，刀尖位置与切刀刀尖相同，反向旋转手摇轮13控制螺纹车刀径向退至安全位置，启动数控卧车带动镗杆10轴向位移，当螺纹车刀进入到工件23深孔内螺纹要求的起点位置，数控卧车主轴带动工件23旋转；

6)根据切削深度要求设计进行粗加工和精加工，内螺纹牙高6mm，第一刀螺纹车刀切深2mm，第二刀切深2mm，第三刀切深1.7mm，第四刀切深0.3mm(提高螺纹表面粗糙度)，那么四刀对应的手摇轮相对于固定盘旋转2周、4周、5周又7小格、6周。操作手摇轮旋转2周，径向车削螺纹牙高2mm，运行数控卧车车削内螺纹的数控程序，达到深孔内螺纹终点后，刀具径向退刀至安全工位，再轴向退刀至螺纹起点；手摇轮复位，操作手摇轮转4周，径向车削螺纹牙高至4mm，运行数控程序，达到深孔内螺纹终点后，刀具径向退刀至安全工位，再轴向退刀至螺纹起点；操作手摇轮转5周又7小格，径向车削螺纹牙高至5.7mm，运行数控程序，达到深孔内螺纹终点后，刀具径向退刀至安全工位，再轴向退刀至螺纹起点；操作手摇轮转6周，径向车削螺纹牙高至6mm，运行数控程序，达到深孔内螺纹终点后，退刀至安全工位，退出镗杆。

所述分次车削包括粗加工和精加工，其中，粗加工：f＝0.03mm/r，Ap＝1.7～2mm，N＝21r/min；精加工：f＝0.03mm/r，Ap＝0.3mm，N＝21r/min。

加工出的深孔内螺纹Tr600×12，牙高5.98mm，表面粗糙度Ra3.2。

实施例2：

设计工件孔口直径内孔孔径φ340，深度为2000，在距离孔口深度为1500处切削内螺纹M355×3，表面粗糙度Ra6.3。

1)将切刀的切削刃高度调整到数控卧车主轴中心高上，在工件23孔口磨削镗杆的支撑木键8，使其支撑工件23的内孔孔壁，加强刀具切削的刚性；

2)用切刀在工件孔口对刀车削，内孔23孔口车圆后退刀，测量孔口实际孔径记录，本实施例中实际孔径记录为φ338.58；

3)将镗杆的手摇轮13旋转复位，再旋转一小格，在孔口车削一段，退刀测量并计算孔径的变化，车削后孔径为φ338.78，孔径增大0.2mm；即手摇轮13相对于固定盘12旋转一小格，刀具切削深度为0.1mm，手摇轮13旋转一周，刀具切削深度为1mm；

4)数控卧车主轴带动工件23旋转，控制镗杆支承座17轴向位移至退刀槽的轴向位置，按照步骤3)的计算结果对应旋转手摇轮13至退刀槽要求的小格数，在工件23内孔23.1削出内螺纹的退刀槽后退刀；

5)刀具1更换为普通的螺纹车刀，刀尖位置与切刀刀尖相同，手摇轮13控制螺纹车刀径向退至安全位置，启动数控刀架带动镗杆10轴向位移，当螺纹车刀进入到工件23深孔内螺纹要求的起点位置，数控卧车主轴带动工件23旋转；

6)内螺纹牙高1.6mm，表面粗糙度Ra6.3，可一次车削到位，手摇轮相对于固定盘旋转1周又6小格，径向车削深度1.6mm，从深孔内螺纹起点开始运行数控程序，达到深孔内螺纹终点后，刀具径向退刀至安全工位退出镗杆。

所述车削切削参数：f＝0.03mm/r，Ap＝1.6mm，N＝25r/min。

加工出的深孔内螺纹M355×3，牙高1.58mm，表面粗糙度Ra6.3。

Claims (10)

1.一种深孔内螺纹加工镗杆，包括镗杆，其特征在于，所述镗杆为中空结构，所述镗杆内轴向穿有一根光杆，所述光杆的后端穿过镗杆的后端盖与手摇轮连接，所述光杆的前端穿过镗杆的前端盖套装有第一斜齿轮，所述第一斜齿轮与第二斜齿轮啮合，所述第二斜齿轮的齿轮轴连接滚珠丝杆，所述滚珠丝杆安装在管螺纹中并与管螺纹旋合，所述管螺纹固定在燕尾槽内，所述燕尾槽与燕尾滑动配合，所述燕尾沿径向固定在前端盖上；所述燕尾槽外部紧固有刀夹，刀夹夹持刀具。

2.如权利要求1所述的深孔内螺纹加工镗杆，其特征在于，所述镗杆外均匀套有至少两个哈佛衬套，所述哈佛衬套上嵌入支撑木键。

3.如权利要求1或2所述的深孔内螺纹加工镗杆，其特征在于，所述光杆的两端分别经轴承组件安装在镗杆内。

4.如权利要求1所述的深孔内螺纹加工镗杆，其特征在于，所述光杆的后端还套装有刻有分度线的固定盘，所述固定盘固定在镗杆的后端盖上，所述手摇轮上刻有“O”刻度线。

5.如权利要求1所述的深孔内螺纹加工镗杆，其特征在于，所述刀具的切削刃在数控卧车主轴中心高上。

6.如权利要求1或5所述的深孔内螺纹加工镗杆，其特征在于，所述镗杆经镗杆支承座夹持在数控卧车刀架上。

7.如权利要求1所述的深孔内螺纹加工镗杆，其特征在于，所述刀具为切刀或螺纹车刀。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述镗杆加工深孔内螺纹的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将切刀安装到镗杆前端的刀夹中，将镗杆调整至与工件内孔同心，将切刀的切削刃高度调整到数控卧车主轴中心高上，在工件孔口磨削木键，使其支撑工件的内孔孔壁，加强刀具切削时的刚性；

2)用切刀在工件孔口对刀车削，内孔车圆后退刀，测量孔口实际孔径记录；

3)将手摇轮上的“0”刻度线与固定盘上的“0”位对齐，再将切刀刀尖与孔口处内孔壁接触，锁紧刀夹后进行试车，根据固定盘上的分度线和手摇轮上的刻度线的相互关系测量并换算出手摇轮相对于固定盘旋转一周所对应的刀具径向的切削深度；根据内螺纹退刀槽和内螺纹牙底分别相对于孔口切入深度，换算成相应的手摇轮相对于固定盘旋转的小格数；

4)数控卧车主轴带动工件旋转，控制镗杆支承座轴向位移至退刀槽的轴向位置，按照步骤3)的计算结果对应旋转手摇轮至退刀槽要求的小格数，在工件内孔切出退刀槽后退刀；

5)将手摇轮复位，使手摇轮“0”刻度线与固定盘“0”刻度线对齐，再将切刀更换成螺纹车刀，重复步骤4)，数控卧车主轴带动工件旋转，按照步骤3)的计算结果旋转手摇轮至螺纹牙底要求的小格数，在工件上径向车削螺纹牙高，运行数控卧车车削内螺纹的数控程序，到达深孔内螺纹的终点位置后退刀至安全工位，退出镗杆。

9.如权利要求8所述的采用镗杆加工深孔内螺纹的方法，其特征在于，

当切削深度要求大于2mm时，则重复步骤5)的操作，进行径向进给分次车削，直至完成设定切削深度的深孔内螺纹的加工。

10.如权利要求9所述的采用镗杆加工深孔内螺纹的方法，其特征在于，所述分次车削包括粗加工和精加工，其中，粗加工：

f＝0.03mm/r，Ap＝1～2mm，N＝21～25r/min；精加工：f＝0.03mm/r，Ap＝0.2～0.3mm，N＝21～25r/min，f为数控卧车主轴每旋转1转刀架的轴向位移；Ap为每刀的切削深度；N为数控卧车主轴每分钟的转速。

Images