CN113828813A - 一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀及其加工方法 - Google Patents

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    • B23B2205/04—Fixation screws, bolts or pins of particular form

Abstract

本发明公开了一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀以及加工方法，包括镗刀刀体、刀具本体一、刀具一微调结构、刀具本体二和刀具二微调结构，所述刀具本体一的刀杆与刀具一微调结构连接，并且刀具一微调结构可调节刀具本体一伸出镗刀刀体的长度，所述刀具本体二的刀杆与刀具二微调结构连接，并且刀具二微调结构可调节刀具本体二伸出镗刀刀体的长度。微调机构简单，使用调整简单，普通的操作工也可以使用，维护时间短，采用此镗刀加工的产品同心度0.005合格，光洁度0.487合格，减少一把刀具产品的加工总时间减少10%，PCD镗刀头更换一次的使用寿命20000个产品比原来刀具寿命提高30%加工成本降低35%，总之在提高了加工效率的同时，减少了企业的生产成本值。

Description

一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀及其加工方法
技术领域
本发明属于特种加工技术领域，特别涉及一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀。本发明还涉及一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的加工方法。
背景技术
镗刀是镗削刀具的一种，有一个或两个切削部分，专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工。镗刀可在镗床、加工中心或铣床上使用。
对图6中工件内壁上的多台阶进行加工的过程中，根据图纸要求D48孔和D53孔需要同时加工才能保证同心度要求，两个孔公差要求都很严，一个是±0.01一个±0.02，做这样的公差孔最好是刀具直径可以调整，才能更好的保证孔的公差要求。
目前，采用增加工序的方案，就是增加一道磨削加工，精镗时留0.05的余量，然后上磨床上将孔加工到所需要的尺寸，弊端是增加了加工时间，将工件从加工中心移动到另一台磨床上加工，会产生二次装夹的精度误差，容易照成产品的不合格。
另外，多台孔精加工时会采用多把精镗加工分开加工，刀具过多增加刀具成本。刀具越多换刀时间和机床的辅助时间过长，影响加工效率。在加工多台阶孔时换刀次数太多会影响孔与孔之间的位置度要求和同心度要求，应为机床的每一次换刀移动都是有误差的，会导致产品的不合格。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，解决了现有技术中对于内壁需要加工多个台阶孔，并且孔的精度要求较高时，现有只能通过增加工序步骤反复对刀，或者另外设置专门的加工步骤进行孔的精度的调节，造成工件加工过程中，工序步骤增加，并且反复对刀造成加工效率降低的问题。
技术方案：一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，包括镗刀刀体、刀具本体一、刀具一微调结构、刀具本体二和刀具二微调结构，所述刀具本体一、刀具一微调结构、刀具本体二和刀具二微调结构均设置在镗刀刀体上，所述刀具本体一和刀具本体二均沿镗刀刀体的径向方向设置，所述刀具本体一刀杆的一端设置在镗刀刀体内，并且刀具本体一刀头的一端伸出镗刀刀体，所述刀具本体一的刀杆与刀具一微调结构连接，并且刀具一微调结构可调节刀具本体一伸出镗刀刀体的长度，所述刀具本体二刀杆的一端设置在镗刀刀体内，并且刀具本体二刀头的一端伸出镗刀刀体，所述刀具本体二的刀杆与刀具二微调结构连接，并且刀具二微调结构可调节刀具本体二伸出镗刀刀体的长度。本发明的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，在一个刀体上设置两把镗刀，能够同时对两个加工要求较高的孔同时进行加工，并且刀具本体一和刀具本体二均配有微调结构，大大缩短了切削用量调整时间，提高了工作效率，另外刀具一微调结构和刀具二微调结构调整精度高，可获得理想的加工表面和精度。
进一步的，上述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，所述刀具一微调结构和刀具二微调结构的结构相同，所述刀具一微调结构和刀具二微调结构均包括锥度调整螺钉和压紧螺钉，所述锥度调整螺钉和压紧螺钉均设置在镗刀刀体上，所述刀具本体一和刀具本体二的刀杆上均设有微调凹槽一，所述锥度调整螺钉的一端设置在微调凹槽一内，所述压紧螺钉的一端与刀具本体一和刀具本体二的外壁压紧贴合，所述锥度调整螺钉顺时针旋转一周对应的刀具本体一和刀具本体二沿镗刀刀体径向向外移动0.02mm，。
进一步的，上述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，所述微调凹槽一的内壁为锥形面一，所述锥度调整螺钉包括螺柱和锥形头，所述镗刀刀体的内部设有螺纹孔一，所述螺柱的外螺纹和螺纹孔一螺纹连接，所述锥形头的直径小于螺柱的直径，并且锥形头设置在螺柱靠近刀具本体一和刀具本体二的一端，所述螺柱上设有内六角凹槽，所述锥形头设置在微调凹槽一内，并且锥形头的外壁与微调凹槽一的内壁相接触。
进一步的，上述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，所述镗刀刀体上设有刀具安装槽，所述刀具本体一和刀具本体二的刀杆设置在刀具安装槽内，所述螺纹孔一和刀具安装槽连通，并且螺纹孔一的轴线和刀具安装槽的轴线垂直。
进一步的，上述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，所述镗刀刀体上设有螺纹孔二，所述螺纹孔二和刀具安装槽连通，所述压紧螺钉和螺纹孔二螺纹连接，并且压紧螺钉的一端和伸入刀具安装槽内与刀具本体一和刀具本体二的刀杆压紧贴合，所述压紧螺钉可将刀具本体一和刀具本体二的刀杆压紧在刀具安装槽的内壁上。
进一步的，上述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，所述螺纹孔一和螺纹孔二分别位于刀具安装槽轴线方向的两侧。
进一步的，上述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，所述刀具本体一和刀具本体二处于镗刀刀体轴线方向的同一直线上，所述刀具本体一伸出镗刀刀体的刀头所在的圆周直径小于刀具本体二伸出镗刀刀体的刀头所在的圆周直径。
本发明还提供一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、材料准备：钢基体材料--40CrMo，锥度调整螺钉材料--40CrMo，刀具压紧螺钉材料--45#钢，PCD片3x6平方毫米；
S2、在数控车床加工镗刀刀体、刀具本体一和刀具本体二的外形；
S3、加工中心加工刀具本体一和刀具本体二的PCD焊接刀坑和安装压紧面，及微调凹槽一；
S4、外圆磨床精磨加工刀具本体一和刀具本体二；
S5、热处理将刀具本体一和刀具本体二的硬度提高到HRC50度；
S6、使用高频焊机将PCD片焊到刀具本体一和刀具本体二上；
S7、用慢走丝粗加工PCD刃口；
S8、用工具磨床精磨PCD刃口；
S9、数控车床加工锥度调整螺钉的锥形头；
S10、外圆磨床精磨锥形头的锥度；
S11、热处理使得锥度调整螺钉的硬度提高到HRC60度；
S12、将刀具本体一、刀具一微调结构、刀具本体二和刀具二微调结构均安装到镗刀刀体上。
进一步的，上述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的加工方法，还包括S13、刀具检验：
S13-1、镗刀整刀安装好后，先用二次元放大120倍观察PCD刃口，PCD刃口放大后未有缺口；
S13-2、用激光检测仪检测刀片修光刃倒锥BT1000:2；
S13-3、用激光检测仪检测锥度调整螺钉，锥形头的锥度是否合格；
S13-4、使用锥度检测棒检测刀体上微调凹槽一上的锥形面一锥度是否合格；
S13-5、将镗刀整刀放置在对刀仪上，调整刀具直径，检测调整精度是否合格；
S13-6、螺纹孔一和螺纹孔二内都涂有防松胶水，避免刀具本体一和刀具本体二在加工时产生共振，导致锥度调整螺钉和压紧螺钉松动。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，微调机构简单，使用调整简单，普通的操作工也可以使用，维护时间短，微调机构在安装到刀具上，每旋转一圈螺钉刀具向外悬伸0.02mm，配合对刀仪调整可以调到0.001mm的精度，调节范围0到0.5mm尺寸调到位后将压紧螺钉压紧；经检测产品，同心度0.005合格，光洁度0.487合格，减少一把刀具产品的加工总时间减少10%，PCD镗刀头更换一次的使用寿命20000个产品比原来刀具寿命提高30%加工成本降低35%，总之在提高了加工效率的同时，减少了企业的生产成本，具有良好的应用价值。
附图说明
图1为本发明所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的结构示意图；
图2为本发明所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的剖面图；
图3为本发明所述的刀具本体一和刀具本体一的左视图；
图4为本发明所述的刀具本体一和刀具本体一的主视图；
图5为本发明所述的刀具本体一和刀具本体一的俯视图；
图6为本发明所述的待加工工件的剖面图。
图中：镗刀刀体1、螺纹孔一11、刀具安装槽12、螺纹孔二13、刀具本体一2、刀具一微调结构3、刀具本体二4、微调凹槽一41、锥形面一42、刀具二微调结构5、锥度调整螺钉51、螺柱511、锥形头512、内六角凹槽513、压紧螺钉52、PCD刃口6、工件100。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例
工件100内壁上D48孔和D53孔要求同时加工，并且精度和光洁度均有较高的要求。因此设计了如下的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀。
如图1所示的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，包括镗刀刀体1、刀具本体一2、刀具一微调结构3、刀具本体二4和刀具二微调结构5，所述刀具本体一2、刀具一微调结构3、刀具本体二4和刀具二微调结构5均设置在镗刀刀体1上，所述刀具本体一2和刀具本体二4均沿镗刀刀体1的径向方向设置，所述刀具本体一2刀杆的一端设置在镗刀刀体1内，并且刀具本体一2刀头的一端伸出镗刀刀体1，所述刀具本体一2的刀杆与刀具一微调结构3连接，并且刀具一微调结构3可调节刀具本体一2伸出镗刀刀体1的长度，所述刀具本体二4刀杆的一端设置在镗刀刀体1内，并且刀具本体二4刀头的一端伸出镗刀刀体1，所述刀具本体二4的刀杆与刀具二微调结构5连接，并且刀具二微调结构5可调节刀具本体二4伸出镗刀刀体1的长度。
上述结构中，如图2-5所示的刀具一微调结构3和刀具二微调结构5的结构相同，所述刀具一微调结构3和刀具二微调结构5均包括锥度调整螺钉51和压紧螺钉52，所述锥度调整螺钉51和压紧螺钉52均设置在镗刀刀体1上，所述刀具本体一2和刀具本体二4的刀杆上均设有微调凹槽一41，所述锥度调整螺钉51的一端设置在微调凹槽一41内，所述压紧螺钉52的一端与刀具本体一2和刀具本体二4的外壁压紧贴合，所述锥度调整螺钉51顺时针旋转一周对应的刀具本体一2和刀具本体二4沿镗刀刀体1径向向外移动0.02mm，。所述微调凹槽一41的内壁为锥形面一42，所述锥度调整螺钉51包括螺柱511和锥形头512，所述镗刀刀体1的内部设有螺纹孔一11，所述螺柱511的外螺纹和螺纹孔一11螺纹连接，所述锥形头512的直径小于螺柱511的直径，并且锥形头512设置在螺柱511靠近刀具本体一2和刀具本体二4的一端，所述螺柱511上设有内六角凹槽513，所述锥形头512设置在微调凹槽一41内，并且锥形头512的外壁与微调凹槽一41的内壁相接触。
此外，镗刀刀体1上设有刀具安装槽12，所述刀具本体一2和刀具本体二4的刀杆设置在刀具安装槽12内，所述螺纹孔一11和刀具安装槽12连通，并且螺纹孔一11的轴线和刀具安装槽12的轴线垂直。所述镗刀刀体1上设有螺纹孔二13，所述螺纹孔二13和刀具安装槽12连通，所述压紧螺钉52和螺纹孔二13螺纹连接，并且压紧螺钉52的一端和伸入刀具安装槽12内与刀具本体一2和刀具本体二4的刀杆压紧贴合，所述压紧螺钉52可将刀具本体一2和刀具本体二4的刀杆压紧在刀具安装槽12的内壁上。所述螺纹孔一11和螺纹孔二13分别位于刀具安装槽12轴线方向的两侧。
另外，刀具本体一2和刀具本体二4处于镗刀刀体1轴线方向的同一直线上，所述刀具本体一2伸出镗刀刀体1的刀头所在的圆周直径小于刀具本体二4伸出镗刀刀体1的刀头所在的圆周直径。
基于上述结构的基础上，一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的加工方法，包括以下步骤：
S1、材料准备：钢基体材料--40CrMo，锥度调整螺钉材料--40CrMo，刀具压紧螺钉材料--45#钢，PCD片3x6平方毫米；
S2、在数控车床加工镗刀刀体1、刀具本体一2和刀具本体二4的外形；
S3、加工中心加工刀具本体一2和刀具本体二4的PCD焊接刀坑和安装压紧面，及微调凹槽一41；
S4、外圆磨床精磨加工刀具本体一2和刀具本体二4；
S5、热处理将刀具本体一2和刀具本体二4的硬度提高到HRC50度；
S6、使用高频焊机将PCD片焊到刀具本体一2和刀具本体二4上；
S7、用慢走丝粗加工PCD刃口6；
S8、用工具磨床精磨PCD刃口6；
S9、数控车床加工锥度调整螺钉51的锥形头512；
S10、外圆磨床精磨锥形头512的锥度；
S11、热处理使得锥度调整螺钉51的硬度提高到HRC60度；
S12、将刀具本体一2、刀具一微调结构3、刀具本体二4和刀具二微调结构5均安装到镗刀刀体1上。
一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的加工方法还包括S13、刀具检验：
S13-1、镗刀整刀安装好后，先用二次元放大120倍观察PCD刃口，PCD刃口放大后未有缺口；
S13-2、用激光检测仪检测刀片修光刃倒锥BT1000:2；
S13-3、用激光检测仪检测锥度调整螺钉51，锥形头512的锥度是否合格；
S13-4、使用锥度检测棒检测刀体上微调凹槽一41上的锥形面一42锥度是否合格；
S13-5、将镗刀整刀放置在对刀仪上，调整刀具直径，检测调整精度是否合格；
S13-6、螺纹孔一11和螺纹孔二13内都涂有防松胶水，避免刀具本体一2和刀具本体二4在加工时产生共振，导致锥度调整螺钉51和压紧螺钉52松动。
D48孔和D53孔光洁度要求Ra0.8，刀具本体一2和刀具本体二4上设计有修光刃倒锥BT1000:2，可更好的保证光洁度。在加工一定产量后，PCD刃口6磨损，可以再次对PCD镗刀进行微调,可以高刀具寿命。当PCD镗刀严重磨损时，不能在使用加工，只需要更换PCD镗刀头即可，不需要整把刀具更换，可以最大限度的节省刀具成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，其特征在于：包括镗刀刀体（1）、刀具本体一（2）、刀具一微调结构（3）、刀具本体二（4）和刀具二微调结构（5），所述刀具本体一（2）、刀具一微调结构（3）、刀具本体二（4）和刀具二微调结构（5）均设置在镗刀刀体（1）上，所述刀具本体一（2）和刀具本体二（4）均沿镗刀刀体（1）的径向方向设置，所述刀具本体一（2）刀杆的一端设置在镗刀刀体（1）内，并且刀具本体一（2）刀头的一端伸出镗刀刀体（1），所述刀具本体一（2）的刀杆与刀具一微调结构（3）连接，并且刀具一微调结构（3）可调节刀具本体一（2）伸出镗刀刀体（1）的长度，所述刀具本体二（4）刀杆的一端设置在镗刀刀体（1）内，并且刀具本体二（4）刀头的一端伸出镗刀刀体（1），所述刀具本体二（4）的刀杆与刀具二微调结构（5）连接，并且刀具二微调结构（5）可调节刀具本体二（4）伸出镗刀刀体（1）的长度。
2.根据权利要求1所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，其特征在于：所述刀具一微调结构（3）和刀具二微调结构（5）的结构相同，所述刀具一微调结构（3）和刀具二微调结构（5）均包括锥度调整螺钉（51）和压紧螺钉（52），所述锥度调整螺钉（51）和压紧螺钉（52）均设置在镗刀刀体（1）上，所述刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的刀杆上均设有微调凹槽一（41），所述锥度调整螺钉（51）的一端设置在微调凹槽一（41）内，所述压紧螺钉（52）的一端与刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的外壁压紧贴合，所述锥度调整螺钉（51）顺时针旋转一周对应的刀具本体一（2）和刀具本体二（4）沿镗刀刀体（1）径向向外移动0.02mm，。
3.根据权利要求2所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，其特征在于：所述微调凹槽一（41）的内壁为锥形面一（42），所述锥度调整螺钉（51）包括螺柱（511）和锥形头（512），所述镗刀刀体（1）的内部设有螺纹孔一（11），所述螺柱（511）的外螺纹和螺纹孔一（11）螺纹连接，所述锥形头（512）的直径小于螺柱（511）的直径，并且锥形头（512）设置在螺柱（511）靠近刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的一端，所述螺柱（511）上设有内六角凹槽（513），所述锥形头（512）设置在微调凹槽一（41）内，并且锥形头（512）的外壁与微调凹槽一（41）的内壁相接触。
4.根据权利要求3所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，其特征在于：所述镗刀刀体（1）上设有刀具安装槽（12），所述刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的刀杆设置在刀具安装槽（12）内，所述螺纹孔一（11）和刀具安装槽（12）连通，并且螺纹孔一（11）的轴线和刀具安装槽（12）的轴线垂直。
5.根据权利要求4所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，其特征在于：所述镗刀刀体（1）上设有螺纹孔二（13），所述螺纹孔二（13）和刀具安装槽（12）连通，所述压紧螺钉（52）和螺纹孔二（13）螺纹连接，并且压紧螺钉（52）的一端和伸入刀具安装槽（12）内与刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的刀杆压紧贴合，所述压紧螺钉（52）可将刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的刀杆压紧在刀具安装槽（12）的内壁上。
6.根据权利要求5所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，其特征在于：所述螺纹孔一（11）和螺纹孔二（13）分别位于刀具安装槽（12）轴线方向的两侧。
7.根据权利要求1所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀，其特征在于：所述刀具本体一（2）和刀具本体二（4）处于镗刀刀体（1）轴线方向的同一直线上，所述刀具本体一（2）伸出镗刀刀体（1）的刀头所在的圆周直径小于刀具本体二（4）伸出镗刀刀体（1）的刀头所在的圆周直径。
8.一种具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、材料准备：钢基体材料--40CrMo，锥度调整螺钉材料--40CrMo，刀具压紧螺钉材料--45#钢，PCD片3x6平方毫米；
S2、在数控车床加工镗刀刀体（1）、刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的外形；
S3、加工中心加工刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的PCD焊接刀坑和安装压紧面，及微调凹槽一（41）；
S4、外圆磨床精磨加工刀具本体一（2）和刀具本体二（4）；
S5、热处理将刀具本体一（2）和刀具本体二（4）的硬度提高到HRC50度；
S6、使用高频焊机将PCD片焊到刀具本体一（2）和刀具本体二（4）上；
S7、用慢走丝粗加工PCD刃口；
S8、用工具磨床精磨PCD刃口；
S9、数控车床加工锥度调整螺钉（51）的锥形头（512）；
S10、外圆磨床精磨锥形头（512）的锥度；
S11、热处理使得锥度调整螺钉（51）的硬度提高到HRC60度；
S12、将刀具本体一（2）、刀具一微调结构（3）、刀具本体二（4）和刀具二微调结构（5）均安装到镗刀刀体（1）上。
9.根据权利要求8所述的具有微调结构的高精度孔精加工镗刀的加工方法，其特征在于：还包括S13、刀具检验：
S13-1、镗刀整刀安装好后，先用二次元放大120倍观察PCD刃口，PCD刃口放大后未有缺口；
S13-2、用激光检测仪检测刀片修光刃倒锥BT1000:2；
S13-3、用激光检测仪检测锥度调整螺钉（51），锥形头（512）的锥度是否合格；
S13-4、使用锥度检测棒检测刀体上微调凹槽一（41）上的锥形面一（42）锥度是否合格；
S13-5、将镗刀整刀放置在对刀仪上，调整刀具直径，检测调整精度是否合格；
S13-6、螺纹孔一（11）和螺纹孔二（13）内都涂有防松胶水，避免刀具本体一（2）和刀具本体二（4）在加工时产生共振，导致锥度调整螺钉（51）和压紧螺钉（52）松动。
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