CN113770399A - 一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具及其加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，包括配套使用的粗镗刀具和精镗刀具，通过粗镗刀具去除深孔内大余量，通过精镗刀具修缮深孔尺寸精度及表面光度；粗镗刀具包括刀柄以及设置在刀柄端部且与机床夹持配合的夹持头，刀柄远离夹持头的端部开设有四组切削槽，四组切削槽沿刀柄轴线方向开设呈交错设置，相邻切削槽内分别设置有单切削刀头和双切削刀头组；其结构可靠，操作便捷，通过粗镗刀和精镗刀具结构设计，工步集中，极大的降低了人为操作的错误率，可靠性提高效率缩短周期，大幅度的提高了加工效率，且减少切削力降低振动，提高达到光洁度，保证成品质量。

Description

一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具及其加工方法
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具及其加工方法。
背景技术
现有的对中介机匣结构复杂，许多加工区域刚性较差，加工精度要求高。现有的深孔加工不合格主要是由多特征孔超差、精密孔超差、刚性差变形等原因造成。目前对零件孔加工没有成体系的加工工艺，多由通用刀具进行加工，对于多特征孔采用多种加工刀具进行多次加工，不仅效率低，还容易造成位置度因多次加工造成的超差。由于零件需要焊接支板，为保证支板内孔的合格，则不能在焊接工艺之前将支板孔加工到位，于是就形成了深孔加工的难题，传统加工工艺对于深孔的加工则用先铣加工再镗加工，这种传统的加工工艺路线，不仅要花费大量时间，加工周期长，效率低下，更会因为零件刚性问题造成零件变形位置度超差，加大了生产成本。
具体地，如图1所示，该处为深孔加工区域，由于零件需要焊接、酸洗，所以为保证尺寸在焊接前无法将尺寸加工到位，因而造成深孔加工的技术难题。首先该孔为装配精密孔，尺寸公差非常严格直径
Figure BDA0003223034270000011
位置度φ0.0508mm，位置度φ0.0508，粗糙度1.6，加工易超差。其次，该部位可从图一看出属于深孔加工部位(加工深度315.722mm)，且无支撑薄壁部件刚性较弱，加工易变形至零件超差。并且该孔具有多种特征，孔底部有R2.286±0.508mm的圆角，孔口有深度3.81±0.508mm角度30±2的倒角，造成工步分散，加工周期长。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具及其加工方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，包括配套使用的粗镗刀具和精镗刀具，通过粗镗刀具去除深孔内大余量，通过精镗刀具修缮深孔尺寸精度及表面光度；
粗镗刀具包括刀柄以及设置在刀柄端部且与机床夹持配合的夹持头，刀柄远离夹持头的端部开设有四组切削槽，四组切削槽沿刀柄轴线方向开设呈交错设置，相邻切削槽内分别设置有单切削刀头和双切削刀头组。
进一步地，双切削刀头组包括第一切削刀头和第二切削刀头，第一切削刀头和所述单切削刀头均位于所述切削槽的端部；
第二切削刀头位于切削槽的台阶部处，且第二切削刀头的设置角度与台阶部倾斜角度相适配。
进一步地，切削槽为偏心设置，且切削槽与刀柄中心线的偏心量为1.22mm。
进一步地，第一切削刀头和所述单切削刀头的切削面分别延伸至切削槽端面的外侧，且切削面的伸出量为0.14mm，切削面的伸出部分与切削槽端面之间形成的弧形半径为2.4°。
进一步地，单切削刀头、第一切削刀头和第二切削刀头的四周均为倒角结构，且其中一端的倒角伸出至切削槽。
进一步地，台阶部与刀柄中心线的角度为30°。
进一步地，切削槽的侧壁靠近切削刀头位置处开设有冷却液流通孔，切削槽内设置有用于安装切削刀头的安装孔，切削刀头与所述安装孔之间具有间隙，且安装孔与冷却液流通孔相连通。
进一步地，精镗刀具包括精镗刀柄、设置在精镗刀柄端部的精镗刀夹持头、开设在精镗刀柄远离精镗刀夹持头端部的精镗切削槽以及设置在精镗切削槽内的精镗刀头；
精镗刀头包括刀架、设置在刀架上的精镗刀片以及设置在精镗刀片上的修光刃。
进一步地，精镗切削槽的侧壁靠近精镗刀头的位置开设有冷却液流通孔。
本发明还提供了一种用于航空发动机中介机匣深孔加工方法，采用深孔加工刀具进行加工，包括以下步骤：
S1：将待加工工件安装到加工机床上，并将粗镗刀和精镗刀分别安装到机床上；
S2：首先通过粗镗刀对工件进行深孔加工，去除大余量和倒角；
S3：当粗镗刀对深孔加工完成后，再通过精镗刀对深孔的尺寸精度和表面光度进行加工；
S4：对加工完成后的工件深孔进行检测。
本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具及其加工方法，其结构可靠，操作便捷，工步集中，极大的降低了人为操作的错误率，提高效率缩短周期；通过粗镗刀的四组刀头结构，保证加工时多点接触受力平稳，减小振动，部件受力均匀，不易变形，同时复合倒角工序，大幅度的提高了加工效率。并通过粗镗刀的四组刀头错列分布结构，有效的将零件根据R最大减少且均匀余量，为精镗刀的加工创建有利的切削条件，保证精镗刀加工切削力均匀，减少振动，提高产品质量。通过精镗刀的切削槽型刀头结构，进一步的减少切削力降低振动，提高达到光洁度的可靠性，同时精镗刀片均可多次转位，有效降低后期消耗成本。此外，通过粗镗刀内和精镗刀内的冷却液流通，实现对粗镗刀头和精镗刀头的实时冷却，防止在加工半封闭孔时导致零件由于外冷不到位而导致的尺寸超差零件变形情况，提高产品质量。
附图说明
图1为本发明中待加工工件深孔加工结构特征图；
图2为本发明中粗镗刀具结构示意图；
图3为本发明中粗镗刀具剖视图；
图4为图3中A处放大结构示意图；
图5为本发明中粗镗刀具侧视图；
图6为本发明中精镗刀具结构示意图；
图7为图6中B处放大结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图2至图5，本发明提供了一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，包括配套使用的粗镗刀具1和精镗刀具2，通过粗镗刀具1去除深孔内大余量，通过精镗刀具2修缮深孔尺寸精度及表面光度。
粗镗刀具1包括刀柄10以及设置在刀柄10端部且与机床夹持配合的夹持头11，刀柄10远离夹持头11的端部开设有四组切削槽12，四组切削槽12沿刀柄10轴线方向开设呈交错设置，相邻切削槽12内分别设置有单切削刀头13和双切削刀头组14。刀柄10及夹持头11为整体式结构，保证整体刚性。单切削刀头13和双切削刀头组14分别通过螺栓连接在切削槽12内。切削槽12位四组，在四组切削槽12内分布单切削刀头13和双切削刀头组14，保证加工时多点接触受力平稳，减小振动，提高刚度，同时复合倒角工序，大幅度的提高了加工效率。四组刀头错列分布结构，有效的将零件根据R最大减少且均匀余量，为精镗刀的加工创建有利的切削条件，保证精镗刀加工切削力均匀，减少振动，提高产品质量。在镗刀设计时充分利用零件的避让空间，增大镗刀直径，缩短镗刀的整体长度，从而进一步提高刚性。
如图4至图6所示，双切削刀头组14包括第一切削刀头140和第二切削刀头141，第一切削刀头140和单切削刀头13均位于切削槽12的端部；第二切削刀头141位于切削槽12的台阶部120处，且第二切削刀头141的设置角度与台阶部120倾斜角度相适配，台阶部120与刀柄10中心线的角度为30°。切削槽12为偏心设置，且切削槽12与刀柄10中心线的偏心量为1.22mm。
第一切削刀头140和单切削刀头13的切削面分别延伸至切削槽12端面的外侧，且切削面的伸出量为0.14mm，切削面的伸出部分与切削槽12端面之间形成的弧形半径为2.4°。单切削刀头13、第一切削刀头140和第二切削刀头141的四周均为倒角结构，且其中一端的倒角伸出至切削槽12。
切削槽12的侧壁靠近切削刀头位置处开设有冷却液流通孔15，切削槽12内设置有用于安装切削刀头的安装孔16，切削刀头与安装孔16之间具有间隙，且安装孔16与冷却液流通孔15相连通。通过冷却液流通孔15将冷却液分别流向切削刀头的表面及四周，从而实现对粗镗刀加工过程中的实时冷却，防止在加工半封闭孔时导致零件由于外冷不到位而导致的尺寸超差零件变形情况，提高产品质量。
如图6至图7所示，精镗刀具2包括精镗刀柄20、设置在精镗刀柄20端部的精镗刀夹持头21、开设在精镗刀柄20远离精镗刀夹持头21端部的精镗切削槽22以及设置在精镗切削槽22内的精镗刀头23；精镗刀头23包括刀架230、设置在刀架230上的精镗刀片231以及设置在精镗刀片231上的修光刃232。精镗刀片231通过螺栓连接在刀架230上，使得刀片均可多次转位，有效降低后期消耗成本。精镗刀刀片采用锋利的切削槽12型，更进一步的减少切削力降低振动，通过修光刃232提高达到光洁度的可能性。刀具主偏角设置为93°，从而有效的避开修光刃232，达到降低切削力减少振动，保证产品的光洁度的目的。
精镗切削槽22的侧壁靠近精镗刀头23的位置开设有冷却液流通孔15。通过冷却液流通孔15将冷却液流向精镗刀，及时对精镗刀和深孔进行降温，保证受热产生变形而成品质量。
本发明还提供了一种用于航空发动机中介机匣深孔加工方法，采用深孔加工刀具进行加工，包括以下步骤：
S1：将待加工工件安装到加工机床上，并将粗镗刀和精镗刀分别安装到机床上；
S2：首先通过粗镗刀对工件进行深孔加工，去除大余量和倒角；
S3：当粗镗刀对深孔加工完成后，再通过精镗刀对深孔的尺寸精度和表面光度进行加工；
S4：对加工完成后的工件深孔进行检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，包括配套使用的粗镗刀具(1)和精镗刀具(2)，通过所述粗镗刀具(1)去除深孔内大余量，通过所述精镗刀具(2)修缮深孔尺寸精度及表面光度；
所述粗镗刀具(1)包括刀柄(10)以及设置在所述刀柄(10)端部且与机床夹持配合的夹持头(11)，所述刀柄(10)远离所述夹持头(11)的端部开设有四组切削槽(12)，四组所述切削槽(12)沿刀柄(10)轴线方向开设呈交错设置，相邻所述切削槽(12)内分别设置有单切削刀头(13)和双切削刀头组(14)。
2.根据权利要求1所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，所述双切削刀头组(14)包括第一切削刀头(140)和第二切削刀头(141)，所述第一切削刀头(140)和所述单切削刀头(13)均位于所述切削槽(12)的端部；
所述第二切削刀头(141)位于所述切削槽(12)的台阶部(120)处，且所述第二切削刀头(141)的设置角度与台阶部(120)倾斜角度相适配。
3.根据权利要求1所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，所述切削槽(12)为偏心设置，且所述切削槽(12)与所述刀柄(10)中心线的偏心量为1.22mm。
4.根据权利要求3所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，第一切削刀头(140)和所述单切削刀头(13)的切削面分别延伸至所述切削槽(12)端面的外侧，且切削面的伸出量为0.14mm，切削面的伸出部分与切削槽(12)端面之间形成的弧形半径为2.4°。
5.根据权利要求4所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，所述单切削刀头(13)、第一切削刀头(140)和第二切削刀头(141)的四周均为倒角结构，且其中一端的倒角伸出至切削槽(12)。
6.根据权利要求2所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，所述台阶部(120)与所述刀柄(10)中心线的角度为30°。
7.根据权利要求5所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，所述切削槽(12)的侧壁靠近切削刀头位置处开设有冷却液流通孔(15)，所述切削槽(12)内设置有用于安装切削刀头的安装孔(16)，切削刀头与所述安装孔(16)之间具有间隙，且所述安装孔(16)与所述冷却液流通孔(15)相连通。
8.根据权利要求1所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，所述精镗刀具(2)包括精镗刀柄(20)、设置在精镗刀柄(20)端部的精镗刀夹持头(21)、开设在所述精镗刀柄(20)远离所述精镗刀夹持头(21)端部的精镗切削槽(22)以及设置在所述精镗切削槽(22)内的精镗刀头(23)；
所述精镗刀头(23)包括刀架(230)、设置在所述刀架(230)上的精镗刀片(231)以及设置在所述精镗刀片(231)上的修光刃(232)。
9.根据权利要求8所述的用于航空发动机中介机匣深孔加工刀具，其特征在于，所述精镗切削槽(22)的侧壁靠近所述精镗刀头(23)的位置开设有冷却液流通孔(15)。
10.一种用于航空发动机中介机匣深孔加工方法，其特征在于，基于权利要求1至9任一项所述的深孔加工刀具进行加工，包括以下步骤：
S1：将待加工工件安装到加工机床上，并将粗镗刀具(1)和精镗刀具(2)分别安装到机床上；
S2：首先通过粗镗刀具(1)对工件进行深孔加工，去除大余量和倒角；
S3：当粗镗刀具(1)对深孔加工完成后，再通过精镗刀具(2)对深孔的尺寸精度和表面光度进行加工；
S4：对加工完成后的工件深孔进行检测。
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