CN113909586A - 一种制螺纹分体式组合刀具及制螺纹加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制螺纹分体式组合刀具及制螺纹加工方法，分体式刀具为钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片三个模块，组装在一个刀杆上形成组合刀具，实现了钻中心孔、钻孔、铰孔、攻丝等功能。组合刀具增加铰削功能，修整螺纹孔的底孔，提高底孔精度，便于攻丝。刀具实现在线快速更换，节约辅助换刀时间，提高了生产效率。刀具采用模块化分体制造，磨损或损坏可以独立更换，保留了能够使用部分，极大节约了刀具使用成本。该方法对钻削、铰削和攻丝的集成加工具有指导意义。
Description
技术领域
本发明属于螺纹加工技术领域，具体涉及一种制螺纹分体式组合刀具及制螺纹加工方法，特别适用于高精度螺纹的高效加工。
背景技术
加工螺纹孔通常采用钻中心孔、钻孔、攻丝等单独工序完成，分别用到钻削刀具、和攻丝刀具。个别工件也有使用钻孔、攻丝整体式刀具来加工。加工精度较低、大批量加工效率低，刀具成本较高，一般适用于批量小的制螺纹加工方案。传统的制内螺纹工艺方案存在不足：(1)在摇臂钻床上加工，一般最少采用钻削刀具和攻丝刀具等刀具，钻孔、攻丝的同轴度不易保证，螺纹精度底；频繁更换刀具，换刀辅助时间长，加工效率偏低。(2)部分工艺方案采用钻孔、攻丝一体式复合刀具，但刀具是整体制造，制造成本高，且使用成本更高，刀具任意部位有损伤，即整把刀就报废。(3)传统的螺纹孔的加工刀具，在钻孔、攻丝的过程中，无法同时实现内冷功能，导致刀具与工件的接触时间长，切削温度升高，刀具使用寿命变短。不能有效实现润滑、冷却、排屑。
发明内容
本发明提供一种制螺纹分体式组合刀具及制螺纹加工方法，实现高精度螺纹孔系的大批量高效加工。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于:包括钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片三个模块，攻丝刀片4、套式铰刀3和钻头部分2从后向前依次安装在刀杆1上；钻头部分2采用焊接刀片13，刀片尖端有中心刃。
一种制螺纹加工方法，其特征在于：步骤如下：
S1、组装刀具，并将刀具安装在夹头上，在对刀仪检测校准内螺纹轴线与钻头轴线和铰刀轴线三线合一；
S2、将分体式组合刀具和夹头安装在设备上，调试冷却液是否通畅；
S3、加工中心孔：在使用钻头中心刃钻中心孔时，主轴转速达到钻孔转速的3倍以上，直至钻头的主切削刃开始切削前；
S4、加工螺纹底孔：待钻头的主切削刃开始切削，将转速调低到刀具与加工材质相匹配的转速和进给，开启冷却液功能加工；
S5、铰孔加工：不用停机，降低转速，调整套式铰刀和加工材质匹配转速和进给即可；
S6、攻丝加工：根据夹头的刚性或弹性功能，调整转速和进给的匹配性。
有益效果：本发明适用于通孔螺纹孔的大批量机械加工，分体式刀具为钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片三个模块，组装在一个刀杆上形成组合刀具，实现了钻中心孔、钻孔、铰孔、攻丝等功能。组合刀具增加铰削功能，修整螺纹孔的底孔，提高底孔精度，便于攻丝。刀具实现在线快速更换，节约辅助换刀时间，提高了生产效率。刀具采用模块化分体制造，磨损或损坏可以独立更换，保留了能够使用部分，极大节约了刀具使用成本。该方法对钻削、铰削和攻丝的“集成加工”具有指导意义。
附图说明
图1为本发明的总体结构图；
图2为本发明的刀杆部分结构图；
图3为本发明的钻头部分结构图；
图4为图1的A-A剖视图；
图5为本发明的攻丝刀片结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提出的一种制螺纹分体式组合刀具，包括刀杆1、钻头部分2、套式铰刀3、攻丝刀片4、快卸键7(带拔销器孔8)、隔离套10和固定键11，均为分体式结构；快卸键7带拔销器孔8；
刀杆1从后向前依次安装有攻丝刀片4、套式铰刀3、隔离套10(安装部位28)和钻头部分2；
刀杆中间轴向有刀杆冷却孔5，分别在套式铰刀和攻丝刀片附近设计有刀杆冷却支孔6；
根据工件螺纹孔尺寸规格要求，该刀具具备快换功能，即刀杆不动，对钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片同时更换，或者在使用中，对钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片任意一件磨损或者损坏，均可单独更换。
如图1、图2所示，在刀杆的径向设计有攻丝刀片安装槽25、键槽安装孔27、29和锁紧螺钉安装孔(三处)26/30，用于安装钻头、套式铰刀、攻丝刀片。
如图1、图3所示，钻头部分2设计安装孔，插在刀杆1的一端，形成紧密配合。用快卸键7插入刀杆，连接钻头槽16传递扭矩，并用钻头锁紧螺钉9安装在钻头孔17和刀杆孔30螺纹孔内固定。
如图3所示，钻头部分2采用焊接刀片13，刀片尖端有中心刃14，在钻头安装孔一端制造钻头冷却孔18，在钻头切削刃附近加工出钻头冷却支孔19。使冷却液由刀杆孔——钻头安装15——钻头冷却孔——钻头冷却支孔——喷射到钻头切削刃上。中心刃用于定位准确；
如图1、图4所示，套式铰刀3，设计Z＝12，切削锥长度增加到28mm，螺旋切削刃20设计为：切削锥角仅为12′，可保证铰刀在孔中定位稳定，同时每齿切削量大幅减少，前角为正10.5°，使切削刃更加锋利，能够切下很薄金属，切削刃14°螺旋角，使切削过程平稳，抑制了抖动，切削更加顺畅。用于校正底孔圆度，光整底孔精度，便于攻丝；
如图1、图5所示，攻丝刀片4主要由一锥刃22、二锥刃23及攻丝断屑槽24组成，其上设计有两个螺钉的安装孔21，用于固定攻丝刀片相对于刀杆的安装位置。攻丝刀片一锥刃、二锥刃的两刃中径之间存在径向差a。攻丝刀片锥刃到对边尺寸与刀杆的安装槽27相匹配，确保内螺纹轴线与钻头轴线和铰刀轴线“三线合一”。
一种制螺纹加工方法，通常适用于加工大批量通孔螺纹，配合机械设备和刀柄夹头(刚性或弹性)来完成工作。其操作步骤包括：
S1、组装刀具，并将刀具安装在夹头上，在对刀仪检测校准内螺纹轴线与钻头轴线和铰刀轴线是否“三线合一”。
S2、将分体式组合刀具和夹头安装在设备上，调试冷却液是否通畅。
S3、加工中心孔，在使用钻头中心刃钻中心孔时，主轴转速达到钻孔转速的3倍以上，直至钻头的主切削刃开始切削前。
S4、加工螺纹底孔，待钻头的主切削刃开始切削，将转速调低到刀具与加工材质相匹配的转速和进给，开启冷却液功能加工。
S5、铰孔加工，不用停机，降低转速，调整套式铰刀和加工材质匹配转速和进给即可。
S6、攻丝加工，根据夹头的刚性或弹性功能，调整转速和进给的匹配性；尤其是刚性夹头，需要遵循n≤1200/P-K(K＝80)。n是刀具转速，P是螺距，K是修正系数。
本发明采用模块化设计方案，将钻头、铰刀、攻丝刀片分体制造，实现钻中心孔、钻孔、铰孔、攻丝的功能，降低刀具使用成本。
在刀杆上，安装钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片，实现快速换刀功能。即：根据螺纹孔的规格尺寸同时更换钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片；也可以在加工过程中在线单独更换。减少了在加工过程中辅助换刀时间，提高加工效率。钻头部分采用焊接钻刃，且带中心刃，利于加工准确定位。
刀具有内冷功能。在刀杆上设计冷却孔和冷却支孔，分别对钻头部分、铰刀部分、攻丝部分进行冷却，增加刀具耐用度，对工件螺纹孔的润滑，在加工过程吹屑排屑，提高了螺纹的加工质量和加工效率。
增加铰削功能，修整螺纹孔的底孔，提高底孔精度，便于攻丝。铰刀部分采用套式铰刀，设计Z＝12，切削锥长度增加到28mm，螺旋切削刃20设计为：切削锥加长，切削锥角仅为12′，可保证铰刀在孔中定位稳定，同时每齿切削量大幅减少，前角为正10.5°，使切削刃更加锋利，能够切下很薄金属，切削刃14°螺旋角，使切削过程平稳，抑制了抖动。安装在刀杆的中部，与钻头间用隔离套定位，并用键驱动扭矩。
攻丝刀片具备“一锥”、“二锥”的功能，在一锥牙刃和二锥牙刃之间设计有断屑槽，代替了“一锥”、“二锥”两把丝锥，极大地降低了刀具的使用成本。也可用于加工销子孔(不需要安装攻丝刀片)。攻丝过程采用镗削的原理工作，而且一锥牙刃执行螺纹粗加工，二锥牙刃实现精加工和螺纹光整，完全避免传统丝锥攻丝有断裂的缺陷。
工件螺纹孔加工表面的粗糙度Ra0.8以上，位置度可控制在0.05以内。加工效率提升1倍以上。
钻头、套式铰刀、攻丝刀片分别按安装在刀杆上，均可随时拆卸、更换。该刀具在机械设备上使用效果更佳，既可安装于弹性夹头刀柄，也可安装于刚性攻丝夹头刀柄，极大地降低刀具制造成本和使用成本。
本发明实现了高精度螺纹孔系的大批量高效加工提高螺纹的加工质量，降低对操作者技能和对设备的精度要求；减少多把刀的换刀辅助时间，提高加工效率；采用分体式制造，降低制螺纹刀具的制造成本和使用成本。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于:包括钻头部分、套式铰刀、攻丝刀片三个模块，攻丝刀片4、套式铰刀3和钻头部分2从后向前依次安装在刀杆1上；钻头部分2采用焊接刀片13，刀片尖端有中心刃。
2.根据权利要求1所述的一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于:刀杆中间轴向有刀杆冷却孔5，分别在套式铰刀和攻丝刀片附近设计有刀杆冷却支孔6。
3.根据权利要求1所述的一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于:套式铰刀3和钻头部分2之间设有隔离套10。
4.根据权利要求1所述的一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于：在钻头安装孔一端制造钻头冷却孔18，在钻头切削刃附近加工出钻头冷却支孔19。
5.根据权利要求1所述的一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于：攻丝刀片4主要由一锥刃22、二锥刃23组成，在一锥牙刃和二锥牙刃之间设计有断屑槽。
6.根据权利要求5所述的一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于：攻丝刀片一锥刃、二锥刃的两刃中径之间存在径向差a。
7.根据权利要求1所述的一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于：套式铰刀设计为螺旋切削刃，切削刃为14°螺旋角，切削锥角为12′，前角为正10.5°。
8.根据权利要求1所述的一种制螺纹分体式组合刀具，其特征在于：钻头部分2设计安装孔，插在刀杆1的一端，形成紧密配合，用快卸键7插入刀杆，连接钻头槽16传递扭矩，并用钻头锁紧螺钉9安装在钻头孔17和刀杆孔30螺纹孔内固定。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述的制螺纹分体式组合刀具的制螺纹加工方法，其特征在于：步骤如下：
S1、组装刀具，并将刀具安装在夹头上，在对刀仪检测校准内螺纹轴线与钻头轴线和铰刀轴线三线合一；
S2、将分体式组合刀具和夹头安装在设备上，调试冷却液是否通畅；
S3、加工中心孔：在使用钻头中心刃钻中心孔时，主轴转速达到钻孔转速的3倍以上，直至钻头的主切削刃开始切削前；
S4、加工螺纹底孔：待钻头的主切削刃开始切削，将转速调低到刀具与加工材质相匹配的转速和进给，开启冷却液功能加工；
S5、铰孔加工：不用停机，降低转速，调整套式铰刀和加工材质匹配转速和进给即可；
S6、攻丝加工：根据夹头的刚性或弹性功能，调整转速和进给的匹配性。
10.根据权利要求9所述的一种制螺纹加工方法，其特征在于：S6中，对于刚性夹头，需要遵循n≤1200/P-K(K＝80)，n是刀具转速，P是螺距，K是修正系数。
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