CN112792407B - 一种加工阶梯锥度深孔铰刀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工阶梯锥度深孔铰刀，包括刀柄，刀柄的后端用于安装在机床上，刀柄的前端设有刀体，沿刀体的周向设有两个刀刃，每个刀刃包括至少两个不同锥度的刀刃单元，相邻刀刃之间形成有刀槽；刀体的前端设有定位段，定位段用于插入工件内部，以进行轴向定心；铰刀内部设有冷却液通道，其包括位于定位段前端的入口和位于每个刀槽前端的出口，每个出口均朝刀柄方向倾斜设置，每个出口的轴线二与刀体的轴线一的夹角均为θ且45°≤θ≤75°。本发明在保证加工精度的前提下一次性铰制多锥面异形孔，成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

Description

一种加工阶梯锥度深孔铰刀

技术领域

本发明涉及精密机械加工技术领域，特别涉及一种加工阶梯锥度深孔铰刀。

背景技术

铰刀是用于对已经完成粗加工的孔进行精加工的孔加工刀具，其用以切除孔内表面的薄层金属，从而完成扩孔或修孔作业。

如图1所示，在精密机械或军械的零件加工中，会出现大深度、多锥面且对表面粗糙度和同轴度要求较高的异形孔，工人一般采用人工铰孔的方式进行分段加工，其加工难度大、耗时长、多个锥面的同轴度差、成品率低、成本高昂。

为解决这一问题，出现了各种新型铰刀，有针对性地解决了一些问题，例如能够同时加工多个台阶孔、保证较高的同轴度等；但是，对于上述大深度、多锥面且对表面粗糙度和同轴度要求较高的异形孔，现有铰刀仍然无法较好地解决，实际加工过程费时费力、成本高昂、成品率低，实质影响了精密机械和军械的制造品质。

目前，对于大深度、多锥面且对表面粗糙度和同轴度要求较高的异形孔，现有铰刀主要存在以下问题：

1、由于多锥面刀刃的加工难度大，现有锥面铰刀多为单锥面，使用多把单锥面铰刀加工出的多锥面孔的同轴度无法保证，成品率低；

2、由于绝大多数铰刀均只有一端安装在机床上，形成悬臂梁结构，铰孔时铰刀受力后易发生弯曲变形，严重影响多锥面的同轴度和表面粗糙度；

3、铰刀铰孔时温度高且产生铁屑，现有带冷却液通道的铰刀，其冷却液均从刀刃段喷出，向刀头流动，该流动方向与铰刀行进方向相同，容易将刀刃后部产生的铁屑向前推入待加工段，严重影响加工质量，也不能较好地冷却刀刃段后部的刀刃。

发明内容

本发明针对现有铰刀的技术缺陷，提供一种加工阶梯锥度深孔铰刀，本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀具备多锥面刀刃，能够一次性铰制多锥面异形孔；其加工时形成简支梁结构，充分保证加工精度；冷却液流动方向与铰刀行进方向相反，配合科学的冷却液喷射角度形成优良的整体冷却效果和排铁屑能力；本发明在保证加工精度的前提下一次性铰制多锥面异形孔，成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种加工阶梯锥度深孔铰刀，包括刀柄，所述刀柄的后端用于安装在机床上，所述刀柄的前端设有刀体，沿所述刀体的周向设有至少两个刀刃，每个所述刀刃包括至少两个不同锥度的刀刃单元，相邻所述刀刃之间形成有刀槽；所述刀体的前端设有定位段，所述定位段用于在加工时插入工件内部，以进行轴向定心；所述铰刀内部设有冷却液通道，所述冷却液通道包括位于所述定位段前端的入口和位于每个所述刀槽前端的出口，每个所述出口均朝所述刀柄方向倾斜设置，每个所述出口的轴线二与所述刀体的轴线一的夹角均为θ且45°≤θ≤75°。

铰刀的刀刃一般为两个以上且沿刀体圆周方向均匀设置，以保证铰孔时受力平衡和高速转动时的稳定性，具体刀刃数量根据孔的加工要求不同而不同，刀刃可以为直刃，也可以具有一定的螺旋度；

高标准异形孔常具有两个以上的连续锥度，若采用常规分段方式加工两个连续锥面，则换刀时对中难度大、同轴度无法保证、成品率低且耗时长，本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀可根据异形孔的特点定制，自身具备两个以上连续锥度，形成复合铰刀，能够将阶梯型的多锥度深孔结构一次性加工成形，不再需要换刀对中工序，同轴度高、成品质量好、加工速度快，大幅提高了生产效率和质量；

针对普通铰刀工作时形成悬臂梁的技术缺陷，本发明在刀体前端设置定位段；加工时，在定位段外壁套装一个铜套，再将定位段插入待加工孔内，以铜套接触孔内壁；其中，铜套和定位段、孔内壁之间均为间隙配合，由于铜套硬度低，其在达到轴向定心的同时，能够防止定位段直接接触而损伤孔内壁；结合刀柄固定端，铰刀在工作时形成简支梁结构，稳定性大幅提高，进一步保证了高标准异形孔的加工精度和成品质量；

本发明还具备高效的冷却液通道：冷却液从定位段端部沿刀体轴线进入铰刀，从刀槽端部以倾斜角45°≤θ≤75°向刀柄方向喷出；冷却液通道可以是沿刀体轴线方向贯穿整个铰刀的通孔，以便清理冷却液通道内的铁屑，也可以是盲孔；若为通孔，则使用时应当在刀柄端面的通孔出口加堵塞，以保证冷却液通道内的液体压力，防止渗漏泄压；这一结构中，刀槽和刀刃的位置一一对应，即冷却液从刀槽和刀刃的端部向后端喷出，其喷射方向和喷出后的流动方向与铰刀行进方向相反，能够布满并冷却整个刀刃，且向后排出铁屑，避免铁屑影响加工质量和铰刀寿命；经过实验证明，当θ≤45°时，排铁屑效果好而冷却效果差，当θ≥75°时，冷却效果好而排铁屑效果差；当45°≤θ≤75°时，能够达到较好的综合效果。

本发明的刀刃具备两个以上连续锥度，刀柄被夹持在机床上，另一端的定位段插入工件内部，以进行轴向定心；冷却液流动方向与铰刀行进方向相反，配合科学的冷却液喷射角度形成优良的整体冷却效果和排铁屑能力；本发明在保证加工精度的前提下一次性铰制多锥面异形孔，成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

优选地，每个所述刀刃上包括三个不同锥度的刀刃单元。

在高标准异形孔中，具备三个不同锥度的异形孔是常见种类之一，其对应本发明所述的铰刀刀刃具备三个连续且不同锥度的刀刃单元；则本发明能够一次性完成此类异形孔的加工，成品率高、速度快、铰刀寿命长。

优选地，每个所述刀刃上包括两个不同锥度的刀刃单元。

在高标准异形孔中，具备两个不同锥度的异形孔是常见种类之一，其对应本发明所述的铰刀刀刃具备两个连续且不同锥度的刀刃单元；则本发明能够一次性完成此类异形孔的加工，成品率高、速度快、铰刀寿命长。

优选地，每个所述刀刃上的多个刀刃单元连接形成一个刀刃整体。

根据孔加工要求的不同，多个不同锥度的刀刃单元可能是连续的或者断开的；对于连续的刀刃单元，由于相邻刀刃的尺寸精度较高，因此刀刃加工难度更大；对于断开的刀刃单元，其刀刃加工难度相对较小。

优选地，所述定位段的长度L≥30mm。

定位段的具体长度L受铰刀的整体尺寸、待加工工件尺寸、工艺流程等因素影响；根据现场经验和实验统计，当L≥30mm时，该铰刀在高速转动下的稳定性能够满足工艺要求；理论上，L越大，稳定性和加工精度越高。

优选地，所述夹角θ为60°。

当45°≤θ≤75°时，冷却液能够同时达到较好的冷却效果和排铁屑效果；通过进一步实验表明，在这一范围内，θ约为60°时，其综合效果最佳。

优选地，沿所述刀体的周向均匀设有五个刀刃。

刀刃数量根据孔的加工要求不同而不同；一般而言，铰刀的刀刃数量越多则能够达到的加工精度越高；沿刀体周向均匀设置五个刀刃，能够在加工异形孔时保证较好的稳定性，也能够确保冷却通道的布置和结构强度，综合性能较好。

一种加工阶梯锥度深孔铰刀基础组合产品，包括一把具备三个不同锥度的加工阶梯锥度深孔铰刀和一把具备两个不同锥度的加工阶梯锥度深孔铰刀，两把所述加工阶梯锥度深孔铰刀用于相互配合制造异形孔，所述异形孔包括五个连续且不同锥度的锥面。

五锥度异形孔常见于精密机械和军械结构中，由于其同时要求较高的表面精度和同轴度，现在一般采用人工铰孔的方式完成，加工过程费时费力、成本高昂、成品率低；使用本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀配合加工，只需更换一次刀具，且由于采用两端定心，对中性好，能够保证同轴度满足精度要求；实际操作时，先使用三锥度铰刀加工异形孔前端的三个小锥度，再使用两锥度的加工阶梯锥度深孔铰刀加工异形孔后端的两个大锥度，加工过程速度快、质量好、成本低，大幅提高生产效率。

一种加工阶梯锥度深孔铰刀组合产品，包括至少两把本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀，多把铰刀用于相互配合制造异形孔，所述异形孔包括至少四个不同锥度的锥面。

针对不同结构的多锥度异形孔，根据孔的结构选择至少两把本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀进行加工，即能够加工至少四个不同锥度的异形孔，应用范围广，成品率高、速度快、铰刀寿命长，能够显著提高精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

本发明的有益效果是：

1、一种加工阶梯锥度深孔铰刀，其刀刃具备两个以上连续锥度，形成复合铰刀，使用时，可将该铰刀的刀柄被夹持在机床上，另一端的定位段插入工件内部，以进行轴向定心，冷却液流动方向与铰刀行进方向相反，配合科学的冷却液喷射角度形成优良的整体冷却效果和排铁屑能力；本发明在保证加工精度的前提下一次性铰制阶梯型多锥面的异形孔，成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

2、一种加工阶梯锥度深孔铰刀基础组合产品，包括一把具备三个不同锥度的加工阶梯锥度深孔铰刀和一把具备两个不同锥度的加工阶梯锥度深孔铰刀，在加工五锥度异形孔时，只需更换一次刀具，且由于采用两端定心，对中性好，加工过程速度快、质量好、成本低，大幅提高生产效率。

3、一种加工阶梯锥度深孔铰刀组合产品，包括至少两把本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀，多把铰刀用于相互配合制造异形孔，能够加工至少四个不同锥度的异形孔，应用范围广，成品率高、速度快、铰刀寿命长，能够显著提高精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明所述大深度、多锥面异形孔的结构示意图。

图2是实施例1中具有三锥度加工阶梯锥度深孔铰刀的结构示意图。

图3是实施例1中具有三锥度加工阶梯锥度深孔铰刀的前视图。

图4是实施例1中具有三锥度加工阶梯锥度深孔铰刀的左视图。

图5是实施例1中具有三锥度加工阶梯锥度深孔铰刀的工作状态示意图。

图6是图4的剖视图。

图7是图6中A处的结构放大图。

图8是实施例2中具有两锥度加工阶梯锥度深孔铰刀的结构示意图。

图9是实施例3中一种加工阶梯锥度深孔铰刀基础组合产品的组合示意图。

附图标记为：1-刀柄，2-刀体，21-轴线一，3-刀刃，31-刀刃单元，4-刀槽，5-定位段，51-铜套，6-冷却液通道，61-入口，62-出口，621-轴线二，7-待加工孔，8-两锥复合铰刀，9-三锥复合铰刀。

具体实施方式

实施例1

如图2-4所示，一种加工阶梯锥度深孔铰刀，包括刀柄1，刀柄1的后端用于安装在机床上，所述刀柄1的前端设有刀体2，沿刀体2的周向均匀设有五个刀刃3，刀刃3的螺旋度为5°；每个刀刃3包括三个连续且不同锥度的刀刃单元31，相邻刀刃3之间形成有刀槽4；刀体2的前端设有长度L＝40mm的定位段5，定位段5用于在加工时插入工件内部，以进行轴向定心；

如图5-6所示，加工时，在定位段5外壁套装一个铜套51，再将定位段5插入待加工孔7内，以铜套51接触待加工孔7内壁；其中，铜套51和定位段5、待加工孔7内壁之间均为间隙配合，由于铜套51硬度低，其在达到轴向定心的同时，能够防止定位段5直接接触而损伤待加工孔7内壁；结合刀柄1固定端，铰刀在工作时形成简支梁结构，稳定性大幅提高，进一步保证了高标准异形孔的加工精度和成品质量；

如图6-7所示，该铰刀内设有冷却液通道6，冷却液通道6包括位于定位段5前端的入口61和位于每个刀槽4前端的出口62，每个出口62均朝刀柄1方向倾斜设置，每个出口62的轴线二621与刀体2的轴线一21的夹角均为θ且θ＝60°；冷却液通道6是沿刀体2轴线方向贯穿整个铰刀的通孔，通孔便于清理铁屑，使用时堵住刀柄1端面的通孔出口，以提高冷却液通道6内的液体压力。

刀体2上设置五个带螺旋度的刀刃3，能够保证铰孔时受力平衡和高速转动时的稳定性，也能够确保冷却通道6的布置和结构强度；

本实施例所述加工阶梯锥度深孔铰刀自身具备三个连续锥度，能够将三锥度异形孔一次性加工成形，不再需要换刀对中工序，同轴度高、成品质量好、加工速度快，大幅提高了生产效率和质量；

刀体2前端设置定位段5，定位段5可转动地连接在机床上，结合刀柄1固定端，工作时形成简支梁结构，稳定性大幅提高，进一步保证了高标准异形孔的加工精度和成品质量；定位段5的具体长度L＝40mm，使本实施例所述加工阶梯锥度深孔铰刀在高速转动下的稳定性能够满足工艺要求。

冷却液从定位段5端部沿刀体2轴线进入铰刀，从刀槽4端部以倾斜角θ＝60°向刀1方向喷出；其喷射方向和喷出后的流动方向与铰刀行进方向相反，能够布满并冷却整个刀刃3，且向后排出铁屑，避免铁屑影响加工质量和铰刀寿命；

本发明在保证加工精度的前提下一次性铰制多锥面异形孔，成品率高、速度快、铰刀寿命长，显著提高了精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

实施例2

如图8所示，本实施例与实施例1的不同之处在于，本实施例中所述加工阶梯锥度深孔铰刀的刀刃有两个连续且不同锥度的刀刃单元31。

在高标准异形孔中，具备两个不同锥度的异形孔是常见种类之一，其对应本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀刀刃具备两个连续且不同锥度的刀刃单元；则本发明能够一次性完成此类异形孔的加工，成品率高、速度快、铰刀寿命长。

实施例3

如图9所示，一种加工阶梯锥度深孔铰刀基础组合产品，包括一把具备三个不同锥度的加工阶梯锥度深孔铰刀即两锥复合铰刀8，和一把具备两个不同锥度的加工阶梯锥度深孔铰刀即三锥复合铰刀9，所述两锥复合铰刀8和三锥复合铰刀9用于相互配合制造异形孔，所述异形孔包括五个连续且不同锥度的锥面。

五锥度异形孔常见于精密机械和军械结构中，由于其同时要求较高的表面精度和同轴度，现在一般采用人工铰孔的方式完成，加工过程费时费力、成本高昂、成品率低；使用本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀配合加工，只需更换一次刀具，且由于采用两端定心，对中性好，能够保证同轴度满足精度要求；实际操作时，先使用两锥度的铰刀加工异形孔后端的两个大锥度，再使用三锥度铰刀加工异形孔前端的三个小锥度，加工过程速度快、质量好、成本低，大幅提高生产效率。

实施例4

一种加工阶梯锥度深孔铰刀组合产品，包括至少两把本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀，多把铰刀用于相互配合制造异形孔，所述异形孔包括至少四个不同锥度的锥面。

针对不同结构的多锥度异形孔，根据孔的结构选择至少两把本发明所述的加工阶梯锥度深孔铰刀进行加工，即能够加工至少四个不同锥度的异形孔，应用范围广，成品率高、速度快、铰刀寿命长，能够显著提高精密机械和军械中多锥面高标准异形孔的制造品质，降低了劳动强度，有利于基础制造工艺的发展。

以上公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种加工阶梯锥度深孔铰刀，包括刀柄(1)，所述刀柄(1)的后端用于安装在机床上，所述刀柄(1)的前端设有刀体(2)，其特征在于，沿所述刀体(2)的周向设有至少两个刀刃(3)，每个所述刀刃(3)包括至少两个不同锥度的刀刃单元(31)，相邻所述刀刃(3)之间形成有刀槽(4)；所述刀体(2)的前端设有定位段(5)，所述定位段(5)用于在加工时插入工件内部，以进行轴向定心；所述铰刀内部设有冷却液通道(6)，所述冷却液通道(6)包括位于所述定位段(5)前端的入口(61)和位于每个所述刀槽(4)前端的出口(62)，每个所述出口(62)均朝所述刀柄(1)方向倾斜设置，每个所述出口(62)的轴线二(621)与所述刀体(2)的轴线一(21)的夹角均为θ且45°≤θ≤75°。

2.根据权利要求1所述的一种加工阶梯锥度深孔铰刀，其特征在于，每个所述刀刃(3)上包括三个不同锥度的刀刃单元(31)。

3.根据权利要求1所述的一种加工阶梯锥度深孔铰刀，其特征在于，每个所述刀刃(3)上包括两个不同锥度的刀刃单元(31)。

4.根据权利要求1所述的一种加工阶梯锥度深孔铰刀，其特征在于，每个所述刀刃(3)上的多个刀刃单元(31)连接形成一个刀刃整体。

5.根据权利要求1所述的一种加工阶梯锥度深孔铰刀，其特征在于，所述定位段(5)的长度L≥30mm。

6.根据权利要求1所述的一种加工阶梯锥度深孔铰刀，其特征在于，所述夹角θ为60°。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种加工阶梯锥度深孔铰刀，其特征在于，沿所述刀体(2)的周向均匀设有五个刀刃(3)。

8.一种加工阶梯锥度深孔铰刀基础组合产品，包括一把如权利要求2所述的加工阶梯锥度深孔铰刀和一把如权利要求3所述的加工阶梯锥度深孔铰刀，两把所述铰刀用于相互配合制造异形孔，所述异形孔包括五个不同锥度的锥面。

9.一种加工阶梯锥度深孔铰刀组合产品，包括至少两把如权利要求1-7任一所述的加工阶梯锥度深孔铰刀，多把所述铰刀用于相互配合制造异形孔，所述异形孔包括至少四个不同锥度的锥面。

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