CN115488702B - 一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械制造领域。涉及一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法。其磨削方法主要包括：棒料预加工、磨制前端刃部外圆、磨制前端齿槽、粗磨钻尖、精磨钻尖、磨制刃部其余部分外圆、磨制刃部其余部分齿槽、修磨横刃等步骤。本发明通过改变加工顺序、分段磨削、多槽分层、自制辅助支撑件的方法完成超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的加工，能够有效提高刀具的制造质量和成品合格率。
Description
技术领域
本发明属于机械制造领域。涉及一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法。
背景技术
飞机制造过程中，需要在钛合金零件上加工较多的深盲孔。钛合金本身就是难加工材料，加之某些盲孔可达50倍深径比，加工难度特别大。加工此种零件时，需要使用超长切削刃的焊硬质合金刀片的麻花钻。该麻花钻的长径比超过60，即L/D＞60。且切削刃长度占刀具总长的90％，即L1＝90％L。刀具的刚性严重不足，在磨削过程中刀具易出现弯曲变形，导致刀具报废。因此，常规的磨削手段无法满足加工需求，成品合格率极低,严重影响被加工产品的交付周期。
发明内容
为解决大长径比、超长切削刃麻花钻，在磨削过程中刀具易出现弯曲变形的问题，本发明提供一种用于钛合金的深盲孔加工用的超长切削刃焊接合硬质合金刀片麻花钻的磨削加工方法，能够有效提高刀具的制造质量和成品一次交检合格率。
本发明的技术方案为：
一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法，包括以下步骤：
步骤一：棒料预加工
将棒料由初始状态加工至可由数控磨刀机进行加工的状态。粗车棒料外圆，为磨削留出余量。铣削刀片槽后直接进行热处理，不铣削齿槽。防止铣削齿槽后，热处理变形过大，导致无法校正。热处理后，将硬质合金刀片插入刀片槽，并焊接牢固，此端为钻尖。将棒料另一端按柄部要求粗、精磨至尺寸，此端为刀柄。钻尖处再焊一个假顶尖，以便将棒料装夹至数控磨刀机后，与长半形顶尖相配合，起到辅助支撑的作用。
步骤二：磨制前端刃部外圆
将棒料装夹在数控磨刀机上，钻尖端探出量不超过20倍的直径，即探出量≤20D，避免探出量过大，导致磨削过程中棒料严重变形；使用长半形顶尖对假顶尖进行辅助支撑，进一步提高棒料在磨削过程中的稳定性；磨削外圆直径至尺寸要求。
步骤三：磨制前端齿槽
采用“四粗一精，分槽分层”的方式磨制齿槽。先将整个齿槽型面分解为四个部分逐一进行粗加工，磨制每个分齿槽时，均采用小切深、大进给的方式分层磨削；当四个分齿槽全部磨削完成后，再对齿槽进行一次精磨，保证齿槽型面的正确性与表面粗糙度要求。采用此磨削方法可以大幅降低磨制齿槽时的切削力，磨削过程稳定、流畅，避免切削力过大引起刀具变形。
步骤四：粗磨钻尖
粗磨钻尖的直径、前角、后角及槽型，为精磨留出加工余量。
步骤五：精磨钻尖
精磨钻尖的直径、前角、后角及槽型，并在圆周刃上磨制出倒锥度。在磨制倒锥度时，采用由深到浅的方法，即先磨削倒锥度的最大值处，再由倒锥度的后部向前逐步磨削，可保证倒锥度的精确性。
步骤六：磨制刃部其余部分外圆
调整长半形顶尖和棒料的装夹位置，使待加工部分长度不大于20倍直径。在已加工部分末端放置半圆柱辅助支架，进行辅助支撑，进一步提高磨削过程中的稳定性。磨削外圆直径至尺寸要求。
步骤七：磨制刃部其余部分齿槽
根据加工位置计算钻心增量，调整齿槽型面尺寸，采用“四粗一精，分槽分层”的方式磨制齿槽至要求。重复步骤六和步骤七，直至将刃部加工至所需的长度。
步骤八：修磨横刃
将半圆柱辅助支架放置在靠近钻尖的位置，进行辅助支撑。对横刃进行二次修磨，去除假顶尖，完成超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削。
其中：
所诉的假顶尖为圆柱体。其一端制成30°倒角，便于与刀体焊接。另一端制中心孔，与长半形顶尖相配合。
所诉的长半形顶尖为细长圆柱体。一端制成60°圆锥面，与假顶尖相配合。并把圆锥面去掉一半，用来躲避砂轮。
所诉的半圆柱辅助支架为长方体。一端制成凸台，与数控磨刀机平台相配合。另一端制成半圆形凹槽，与刀体圆弧相配合。
本发明创造的优点：
本发明通过改变加工顺序、分段磨削、多槽分层、辅助支撑件的方法完成超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的加工，能够有效提高刀具的制造质量和成品合格率。
附图说明
图1(a)为本发明的麻花钻结构示意图。
图1(b)为麻花钻钻尖齿槽二维视图。
图2(a)为本发明的半圆柱辅助支架前视图，图2(b)为后视图。
图3(a)为本发明的长半形顶尖正视图，图3(b)为侧视图。
具体实施方式
下面结合技术方案和附图对本发明具体实施例进行详细说明。
如图所示，以加工某钛合金零件上直径深度435mm的盲孔所需的麻花钻为例，进一步说明本发明的具体实施方式。该超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的直径D＝8mm，总长L＝490mm，长径比L/D＝61.25。刃长L1＝90％L，近似取值445mm。具体磨削步骤如下：
步骤一：棒料预加工。粗车棒料外圆，为磨削留出余量0.5mm。铣削刀片槽后直接进行热处理，不铣削齿槽。热处理后，将硬质合金刀片插入刀片槽，并焊接牢固，此端为钻尖。将棒料另一端按柄部要求粗、精磨至尺寸，此端为刀柄。钻尖处再焊一个假顶尖，假顶尖直径长度5mm。
步骤二：磨制前端刃部外圆。将棒料装夹在数控磨刀机上，钻尖端探出量为135mm。将长半形顶尖安装在数控磨刀机的尾座上，对假顶尖进行辅助支撑。磨削外圆直径至公差h8。
步骤三：磨制前端齿槽。采用“四粗一精，分槽分层”的方式磨制齿槽。选用直径粒度80#，1A1的CBN砂轮，通过调整砂轮的偏心位置，将整个齿槽分解为四个分齿槽逐一加工。加工每个分齿槽时，以切削深度为0.15mm、旋转速度4500rpm、线速度18m/s右旋分层加工，一个行程最大磨削去除率为5000mm3/min。当四个分齿槽全部磨削完成后，再对齿槽进行一次精磨，保证齿槽型面的正确性与表面粗糙度要求。
步骤四：粗磨钻尖。选用直径粒度120#，1A1的金刚石砂轮，粗磨钻尖的直径、前角及槽型。选用直径/>粒度120#，11V9的金刚石砂轮粗磨钻尖的后角。为精磨留出加工余量0.1mm。
步骤五：精磨钻尖。选用直径粒度240#，12V9的金刚石砂轮精磨钻尖的直径、前角和槽型。磨削外圆直径至/>公差h8。选用直径/>粒度240#，11V9的金刚石砂轮精磨钻尖的后角。磨制圆周刃上的倒锥度时，采用由深到浅的方式进行磨削。
步骤六：磨制刃部其余部分外圆。调整长半形顶尖和棒料的装夹位置，使待加工部分长度为150mm。在已加工部分末端放置半圆柱辅助支架，进行辅助支撑。磨削外圆直径至公差h8。
步骤七：磨制刃部其余部分齿槽。根据加工位置计算钻心增量，调整齿槽型面尺寸，采用“四粗一精，分槽分层”的方式磨制齿槽至要求。重复步骤六和步骤七，直至将刃部长度加工至445mm。
步骤八：修磨横刃。半圆柱辅助支架放置在靠近钻尖的位置，进行辅助支撑。对横刃进行二次修磨，去除假顶尖，完成超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的加工。
Claims (4)
1.一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法，其特征在于，所述的超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的长径比超过60，即L/D＞60；
所述的磨削方法包括以下步骤：
步骤一：棒料预加工
将棒料由初始状态加工至可由数控磨刀机进行加工的状态；粗车棒料外圆，为磨削留出余量，铣削刀片槽后直接进行热处理，不铣削齿槽；热处理后，将硬质合金刀片插入刀片槽，并焊接牢固，此端为钻尖；将棒料另一端按柄部要求粗、精磨至尺寸，此端为刀柄；钻尖处再焊一个假顶尖，以便将棒料装夹至数控磨刀机后，与长半形顶尖相配合，起到辅助支撑的作用；
步骤二：磨制前端刃部外圆
将棒料装夹在数控磨刀机上，钻尖端探出量不超过20倍的直径，即探出量≤20D；使用长半形顶尖对假顶尖进行辅助支撑，进一步提高棒料在磨削过程中的稳定性，磨削外圆直径至尺寸要求；
步骤三：磨制前端齿槽
采用“四粗一精，分槽分层”的方式磨制齿槽：先将整个齿槽型面分解为四个部分逐一进行粗加工，磨制每个分齿槽时，均采用小切深、大进给的方式分层磨削；当四个分齿槽全部磨削完成后，再对齿槽进行一次精磨，保证齿槽型面的正确性与表面粗糙度要求；
步骤四：粗磨钻尖
粗磨钻尖的直径、前角、后角及槽型，为精磨留出加工余量；
步骤五：精磨钻尖
精磨钻尖的直径、前角、后角及槽型，并在圆周刃上磨制出倒锥度；在磨制倒锥度时，采用由深到浅的方法，即先磨削倒锥度的最大值处，再由倒锥度的后部向前逐步磨削，可保证倒锥度的精确性；
步骤六：磨制刃部其余部分外圆
调整长半形顶尖和棒料的装夹位置，使待加工部分长度不大于20倍直径；在已加工部分末端放置半圆柱辅助支架，进行辅助支撑，进一步提高磨削过程中的稳定性，磨削外圆直径至尺寸要求；
步骤七：磨制刃部其余部分齿槽
根据加工位置计算钻心增量，调整齿槽型面尺寸，采用“四粗一精，分槽分层”的方式磨制齿槽至要求；重复步骤六和步骤七，直至将刃部加工至所需的长度；
步骤八：修磨横刃
将半圆柱辅助支架放置在靠近钻尖的位置，进行辅助支撑；对横刃进行二次修磨，去除假顶尖，完成超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削。
2.根据权利要求1所述的一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法，其特征在于：所述的假顶尖为圆柱体，其一端制成30°倒角，便于与刀体焊接；另一端制中心孔，与长半形顶尖相配合。
3.根据权利要求1所述的一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法，其特征在于：所述的长半形顶尖为细长圆柱体，一端制成60°圆锥面，与假顶尖相配合；并把圆锥面去掉一半，用来躲避砂轮。
4.根据权利要求1所述的一种超长切削刃焊接合金刀片麻花钻的磨削方法，其特征在于：所述的半圆柱辅助支架为长方体，一端制成凸台，与数控磨刀机平台相配合；另一端制成半圆形凹槽，与刀体圆弧相配合。
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