CN113909540A - 一种高效精密复合制孔刀具及其制造方法 - Google Patents

一种高效精密复合制孔刀具及其制造方法 Download PDF

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赵惠光
余绍伟
李世洪
宋兴亮
陈毅
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Abstract

本发明提供一种高效精密复合制孔刀具及其制造方法，该刀具包括钻头、铰刀、紧固螺钉；钻头包括钻柄与钻头切削刃；在钻柄顶部设有螺纹孔；铰刀包括刀柄以及竖向设置在刀柄底部外侧的多条铰刀刃；在刀柄内设有贯穿刀柄上下两端并与钻柄匹配配合的传动孔；刀柄通过传动孔套装在钻柄外；紧固螺钉上端位于刀柄上方，其下端伸入传动孔内与钻柄顶部的螺纹孔螺纹连接后将钻柄锁紧在刀柄内。本发明能一次完成孔的粗、精加工，提高了效率，避免了多次装夹及更换刀具，避免了重复定位及对刀误差，提高了孔的位置精度，孔的精度、粗超度、尺寸一致性好，而且机械性能稳定，维护方便；特别适合孔径精度、孔的位置精度要求较高，且投产批量大的产品的精孔加工。

Description

一种高效精密复合制孔刀具及其制造方法
技术领域
本发明涉及刀具领域，尤其涉及一种高效精密复合制孔刀具及其制造方法。
背景技术
在现代产品设计中都趋于智能化设计、功能化设计、柔性设计及安全化设计。产品设计过程中，孔的设计应用十分频繁，对孔的精度要求越来越高，随着产品生产批量的增大对孔的加工技术要求也越来越高，提高加工效率，保证产品的加工精度对产品的加工制造工艺提出来更高的要求。在产品上加工孔时，传统加工方法为：钻孔-扩孔-铰孔或钻孔-镗孔，该方法存在工序长，加工时需重复装夹定位，孔的位置精度低，工作效率低等问题；因此，对孔的加工制造工艺进行革新已势在必行，特别是生产批量大时，这种情况下需求尤为突出。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于，本发明的目的在于，提供一种可以一次完成孔的粗、精加工，无需重复装夹定位，无需更换刀具的高效精密复合制孔刀具及其制造方法。
具体技术方案如下：
一种高效精密复合制孔刀具，包括钻头、铰刀、紧固螺钉；所述钻头包括钻柄以及设置在钻柄底部的螺旋形钻头切削刃；钻柄横截面为多边形结构，在钻柄顶部设有螺纹孔；所述铰刀包括刀柄以及竖向设置在刀柄底部外侧的多条铰刀刃；在刀柄内设有贯穿刀柄上下两端并与钻柄匹配配合的传动孔；所述刀柄通过传动孔套装在钻柄外；所述紧固螺钉上端位于刀柄上方且直径大于传动孔，而其下端伸入传动孔内与钻柄顶部的螺纹孔螺纹连接后将钻柄锁紧在刀柄内。
进一步的，在每条铰刀刃底部都设有倾斜向下的铰刀引导刃。
进一步的，所述传动孔为腰型孔，对应的钻柄横截面也为与腰型孔匹配配合的多边形结构。
进一步的，所述钻柄的长度等于传动孔的长度。
进一步的，在钻柄与钻头切削刃之间还设有过渡节。
进一步的，所述钻柄与钻头切削刃之间的同轴度小于或等于0.01mm。
进一步的，所述刀柄与铰刀刃之间的同轴度小于或等于0.01mm。
进一步的，所述钻柄与传动孔间隙配合，两者之间匹配配合的间隙小于或等于0.02mm。
进一步的，所述铰刀引导刃下端直径比钻头直径小0.3～0.5mm。
进一步的，所述引导长度大于或等于2mm。
所述高效精密复合制孔刀具的制造方法，包括以下步骤：
a.利用锥柄麻花钻进行改制钻头，其过程为：依次加工好钻柄与螺纹孔，再经机械精加工刃磨成型即制得钻头；
b.接着利用普通铰刀改制铰刀，其过程为：先在其刀柄内钻出与钻柄配合的传动孔，然后进一步机械精加工刃磨成型即制得铰刀；
c.最后将钻头上部的钻柄套装在铰刀的传动孔内，用紧固螺钉将铰刀与钻头进行紧固连接，即完成所述高效精密复合制孔刀具的制造。
与现有技术相比本发明的优点在于：
（1）本发明采用组合式刀具设计，一把刀具具备两种刀具的功能。
（2）采用本发明所述刀具加工孔时，机床设备主轴轴向运动一次完成孔的粗（钻削）、精加工（铰削），加工效率提高一倍以上。
（3）采用本发明所述刀具加工孔时，能一次完成孔的粗、精加工，无需重复装夹定位，无需更换刀具；解决了重复定位精度低，工作效率低的技术难题。
（4）定尺寸刀具加工，孔的精度、粗超度、尺寸一致性好。特别适合孔径精度、孔的位置精度要求较高，且投产批量大的产品的精孔加工。
因此，本发明作为刀具领域的又一重要成员，采取本发明所述刀具，能一次完成孔的粗、精加工，提高了效率，避免了多次装夹及更换刀具，避免了重复定位及对刀误差，提高了孔的位置精度，孔的精度、粗超度、尺寸一致性好，而且机械性能稳定，维护方便；特别适合孔径精度、孔的位置精度要求较高，且投产批量大的产品的精孔加工。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1为本发明所述高效精密复合制孔刀具的结构示意图；
图2为本发明所述高效精密复合制孔刀具中钻头的结构示意图；
图3为本发明所述高效精密复合制孔刀具中铰刀的结构示意图；
图4为本发明所述高效精密复合制孔刀具中紧固螺钉的结构示意图；
图5为本发明的应用实例图；
图中所示：1-钻头、2-铰刀、3-紧固螺钉、4-传动孔、5-刀柄、6-铰刀刃、7-铰刀引导刃、8-螺纹孔、9-钻柄、10-钻头切削刃、11-钻柄横截面、12-被加工零件。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示本发明的一种高效精密复合制孔刀具，包括钻头1、铰刀2、紧固螺钉3。
如图1与图2所示，所述钻头1可用锥柄麻花钻改制再经机械精加工刃磨成型。制造工艺简单，无需再进行热处理，能耗低；钻头1包括钻柄9以及设置在钻柄9底部的螺旋形钻头切削刃10。
所述钻柄9与钻头切削刃10之间的同轴度小于或等于0.01mm，避免刀具旋转时刀具的实际回转半径大于钻头直径，导致精加工的加工余量不足，影响孔的尺寸精度。
所述钻头切削刃10直径较待加工孔的最终尺寸小0.08～0.12mm，保证孔的精加工有足够的加工余量，本实施例采用了两条钻头切削刃10。
在钻柄9顶部设有螺纹孔8，螺纹孔8与紧固螺钉3螺纹配合。钻柄横截面11为多边形结构，钻柄横截面11的大小由铰刀2直径决定，铰刀2直径大钻柄横截面11也随之增大，保证可传递的扭矩大于铰削加工时的切削力即可。
在钻柄9与钻头切削刃10之间还设有过渡节（过渡节直径小于铰刀引导刃7下端直径，以留出容屑空间）。
如图1与图3所示，所述铰刀2采用普通铰刀改制而成，制造工艺简单；铰刀2包括刀柄5以及竖向设置在刀柄5底部外侧的多条铰刀刃6（竖向刃），铰刀刃6与刀柄5为一体结构。
所述刀柄5与铰刀刃6之间的同轴度小于或等于0.01mm，避免刀具旋转时刀具的实际回转半径大于铰刀直径，导致铰削精加工时孔径超差。
在刀柄5内设有贯穿刀柄5上下两端并与钻柄9匹配配合的传动孔4，所述传动孔4为腰型孔，对应的钻柄9横截面也为与腰型孔匹配配合的多边形结构，传动孔4与钻柄9与间隙配合，两者之间匹配配合的间隙小于或等于0.02mm，以保证扭矩的可靠传递。所述钻柄9的长度等于传动孔4的长度。所述刀柄5通过传动孔4套装在钻柄9外，能对钻头1进行传动。
所述铰刀刃6直径按待加工孔的孔径精度确定，铰刀刃6的后角为1.5～3°，起到挤压抛光作用，保证精加工后的表面粗糙度要求。
在每条铰刀刃6底部都设有倾斜向下的铰刀引导刃7。所述铰刀引导刃7下端直径比钻头1（钻头切削刃10）直径小0.3～0.5mm，以保证铰刀2顺利进入钻削好的孔之内，铰刀引导刃7引导长度大于或等于2mm,有效的起到引导作用。
如图1与图4所示，所述紧固螺钉3上端位于刀柄5上方且直径大于传动孔4，而其下端伸入传动孔4内与钻柄9顶部的螺纹孔8螺纹连接后将钻柄9锁紧在刀柄5内。紧固螺钉3采用标准紧固螺钉即可，材质、头型不限。
所述高效精密复合制孔刀具的制造方法，包括以下步骤：
a.利用锥柄麻花钻进行改制钻头1，其过程为：依次加工好钻柄9与螺纹孔8，再经机械精加工刃磨成型制得钻头1；
b.接着利用普通铰刀改制铰刀2，其过程为：先在其刀柄5内钻出与钻柄9配合的传动孔4，然后进一步机械精加工刃磨成型制得铰刀；
c.最后将钻头1上部的钻柄9套装在铰刀2的传动孔4内，用紧固螺钉3将铰刀2与钻头1进行紧固连接，即完成所述高效精密复合制孔刀具的制造。
如图5所示，利用本发明所述刀具在被加工零件12上钻孔的操作如下：
机床主轴带动刀具旋转，同时刀具与被加工零件12之间做相对直线运动，钻头1对被加工零件12进行钻削加工，此时钻削的孔径有0.08～0.12mm的加工余量，刀具继续下行，铰刀引导刃7进入钻好的预孔内起到引导作用，刀具继续下行，铰刀刃6进入切削状态，直至完成孔的铰削加工，至此孔的粗（钻）、精（铰）加工一次完成。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高效精密复合制孔刀具，其特征在于：包括钻头、铰刀、紧固螺钉；所述钻头包括钻柄以及设置在钻柄底部的螺旋形钻头切削刃；钻柄横截面为多边形结构，在钻柄顶部设有螺纹孔；所述铰刀包括刀柄以及竖向设置在刀柄底部外侧的多条铰刀刃；在刀柄内设有贯穿刀柄上下两端并与钻柄匹配配合的传动孔；所述刀柄通过传动孔套装在钻柄外；所述紧固螺钉上端位于刀柄上方且直径大于传动孔，而其下端伸入传动孔内与钻柄顶部的螺纹孔螺纹连接后将钻柄锁紧在刀柄内。
2.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：在每条铰刀刃底部都设有倾斜向下的铰刀引导刃。
3.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：所述传动孔为腰型孔，对应的钻柄横截面也为与腰型孔匹配配合的多边形结构。
4.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：所述钻柄的长度等于传动孔的长度。
5.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：在钻柄与钻头切削刃之间还设有过渡节。
6.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：所述钻柄与钻头切削刃之间的同轴度小于或等于0.01mm。
7.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：所述刀柄与铰刀刃之间的同轴度小于或等于0.01mm。
8.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：所述钻柄与传动孔间隙配合，两者之间匹配配合的间隙小于或等于0.02mm。
9.根据权利要求1所述的高效精密复合制孔刀具，其特征在于：所述铰刀引导刃下端直径比钻头直径小0.3～0.5mm；所述引导长度大于或等于2mm。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述高效精密复合制孔刀具的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.利用锥柄麻花钻进行改制钻头，其过程为：依次加工好钻柄与螺纹孔，再经机械精加工刃磨成型即制得钻头；
b.接着利用普通铰刀改制铰刀，其过程为：先在其刀柄内钻出与钻柄配合的传动孔，然后进一步机械精加工刃磨成型即制得铰刀；
c.最后将钻头上部的钻柄套装在铰刀的传动孔内，用紧固螺钉将铰刀与钻头进行紧固连接，即完成所述高效精密复合制孔刀具的制造。
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