CN114178564A - 薄壁管深孔倒镗刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了薄壁管深孔倒镗刀具，刀头上开设有刀具安装缺口，刀具安装缺口的底部开设有刀片安装槽和U型槽，U型槽位于刀片安装槽的一侧，且U型槽的U型开口与刀片安装槽连通，U型槽的底部开设有台阶螺孔，刀片安装槽内安装有刀片，台阶螺孔内安装有调节螺钉，刀片上具有向内倾斜的内斜面，调节螺钉的头部开设有与内斜面匹配的锥形面b，锥形面b与内斜面线面贴合。极大改善了切削力产生振动的问题，在切削进给时，后导向的导向条对已加工表面起了类似抛光、硬化处理的作用，优化了已加工表面粗糙度，从而使得薄壁管深孔的内孔粗糙度Ra≤0.8，两端壁厚均匀性≤0.1，刀具可微调、微调精度稳定，实际加工与调刀精度复合度高。

Description

薄壁管深孔倒镗刀具

技术领域

本发明涉及铝合金薄壁管深孔倒镗加工，特别是薄壁管深孔倒镗刀具。

背景技术

薄壁管深孔加工一直是制造加工行业里面的一个难点，特别是在加工壁厚为0.5~1.5mm，孔径为D16~D40的铝合金深孔薄壁管材料时，长径比最高可达到100倍径，薄壁管要求孔径公差IT9，圆度0.03，内孔粗糙度Ra≤0.8，两端壁厚均匀性≤0.1，最初行业内的加工工艺采用在卧车上采用辊压头或挤压头方式加工，废品率达到30%以上，效率低下，同时粗糙度、圆度、壁厚均匀性不同同时达到指标；后采用固定倒镗刀具，孔径公差达到范围为IT11，粗糙度Ra1.6，圆度0.05，也不能满足要求，国外的著名刀具厂家如SANDVIK、ISCAR、BOLTEK、肯钠金属、哈曼等专业深孔刀具厂家，对于这种薄壁深孔加工，均不能提供有效刀具解决方案。

发明人经过长期研究发现，薄壁管为薄壁零件，长径比大（L/D≥50，MAX 100），加工刚性差，定位装夹变形太大，加工会产生振动，导致孔质量得不到保证；又属于深孔加工，冷却、排屑也会影响内孔质量，针对这些不足，发明人经过长期研究，研究了一种针对薄壁管深孔倒镗刀具。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种适用于铝合金薄壁管深孔倒镗刀具，从而能够实现在航空、航天、军工等行业铝合金薄壁管内孔的精细、稳定、高质、高效加工，可微调达到0.01mm。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：薄壁管深孔倒镗刀具，包括刀头和刀柄，刀头和刀柄连接，刀头靠近刀柄的一端的外圆上开设有刀具安装缺口，刀具安装缺口的底部开设有刀片安装槽和U型槽，U型槽位于刀片安装槽的一侧，且U型槽的U型开口与刀片安装槽连通，U型槽的底部开设有台阶螺孔，刀片安装槽内安装有刀片，台阶螺孔内安装有调节螺钉，在刀头进给方向上的投影上，刀片的刀尖投影凸出刀头的投影，刀片靠近调节螺钉一侧具有向内倾斜的内斜面，调节螺钉的头部开设有与内斜面匹配的锥形面b，锥形面b与内斜面线面贴合。

可选的，刀头上开设有中心孔，安装缺口上靠近中心孔的侧壁上开设有冲水孔，冲水孔与中心孔连通，且冲水孔的出水口朝向刀片的刀尖。

可选的，刀头的外圆上轴向开设有若干冲屑槽，两相邻的冲屑槽之间形成凸齿。

可选的，凸齿上开设有安装槽，安装槽内安装有导向条，导向条的外圆呈圆弧状，且若干导向条的圆弧位于同一圆周上，在刀头进给方向上的投影上，刀片的刀尖投影位于导向条圆弧投影的圆周上。

可选的，冲屑槽为四个，凸齿也为四个。

可选的，刀片的外侧壁均为内斜面，刀片安装槽上靠近冲水孔的一侧具有与内斜面匹配的配合斜面a。

可选的，刀片安装槽上靠近U型槽的一侧具有与内斜面匹配的配合斜面b。

可选的，刀头靠近刀柄的一端设置有锥形面a。

可选的，刀柄的中部开设有四头螺纹，位于刀柄头部的外圆为径向定心用的定位外圆，刀柄的尾部端面为轴向定位端面。

本发明具有以下优点：

1、本发明的倒镗刀具极大改善了切削力产生振动的问题，在切削进给时，后导向的导向条对已加工表面起了类似抛光、硬化处理的作用，优化了已加工表面粗糙度，从而使得薄壁管深孔的内孔粗糙度Ra≤0.8，两端壁厚均匀性≤0.1

2、刀具可微调、微调精度稳定，实际加工与调刀精度复合度高，使其加工后的薄壁管孔径公差达到IT9、圆度0.03。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为刀片安装槽的开设示意图；

图3 为刀片与调节螺钉的贴合示意图；

图4 为减重孔的结构示意图；

图中，1-刀头，2-刀柄，3-刀具安装缺口，4-刀片，5-调节螺钉，6-冲水孔，7-中心孔，8-冲屑槽，9-导向条，10-安装槽，11-减重孔，12-锥形面a，13-凸齿，21-四头螺纹，22-定位外圆，23-轴向定位端面，31-刀片安装槽，32-U型槽，33-配合斜面a，34-配合斜面b，35-台阶螺孔，41-内斜面，42-锥形面b。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进进给一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，薄壁管深孔倒镗刀具，包括刀头1和刀柄2，刀头1和刀柄2连接，进一步的，刀柄2则用于与刀杆连接，优选的，刀柄的中部开设有四头螺纹，位于刀柄头部的外圆为径向定心用的定位外圆，刀柄的尾部端面为轴向定位端面，因此，刀杆与刀柄2连接方式为采用止口和端面定位，四头螺纹联接，刀头1所受切削力方向与螺纹旋紧方向一致，提高了可靠性，刀杆为空心钻杆形式，要同时具备表面的高硬度以及刀杆的韧性，在本实施例中，刀杆采用合金结构钢，表面经过淬硬处理，圆度0.005，保证高硬度及韧性，而刀头1采用高强度的铝合金制造，然后进行喷砂处理，而刀头1靠近刀柄2的一端的外圆上开设有刀具安装缺口3，优选的，刀具安装缺口3的底面为平面，在刀具安装缺口3的底部上开设有刀片安装槽31和U型槽32，U型槽32位于刀片安装槽31的一侧，且U型槽32的U型开口与刀片安装槽31连通，U型槽32的底部开设有台阶螺孔35，刀片安装槽31内安装有刀片4，优选的，刀片安装槽31的底部开设有螺孔，而刀片4上开设有安装孔，刀片4通过螺钉安装在刀片安装槽31上，进一步的，刀片4的安装孔的顶部为倒锥形孔，而螺钉上则开设有与倒锥形孔匹配的锥形台，螺钉为内六角螺钉，从而便于刀片4的安装，台阶螺孔35内安装有调节螺钉5，优选的，调节螺钉5为内六角调节螺钉5，便于调节螺钉5的安装，在刀头1进给方向上的投影上，刀片4的刀尖投影凸出刀头1的投影，从而使得刀具在旋转过程中能够对工件进行切割，如图3所示，而刀片4靠近调节螺钉5一侧具有向内倾斜的内斜面41，调节螺钉5的头部开设有与内斜面41匹配的锥形面b42，锥形面b42与内斜面41线面贴合，在安装刀片4之间，先将调节螺钉5安装在台阶螺孔35内，此时调节螺钉5的头部位于台阶螺孔35的大孔内，而调节螺钉5头部的锥形面b42则在U形槽内，然后再将刀片4通过螺钉锁紧，然后再对刀片4进行微调，即，将螺钉先进行松动，使得刀片4具有微调的空间，然后在拧动调节螺钉5，使得调节螺钉5的锥形面b42去挤压刀片4，从而使得刀片4的位置发生微小的移动，然后再将螺钉锁紧，即将刀片4的位置固定，从而使得刀片4的切削位置产生微小的移动，从而提高了薄壁管深孔的加工精度，而且该刀片4微调精度稳定，实际加工与调刀精度复合度高，可达到0.01mm以内。

在本实施例中，刀头1上开设有中心孔7，中心孔7的进水口开设有倒角，该倒角的作用为加工的工艺基准，安装缺口上靠近中心孔7的侧壁上开设有冲水孔6，冲水孔6与中心孔7连通，在切削过程中，刀片4切屑后的大部分碎屑则被冲水孔6内的冲出的冷却液冲走，优选的，冲水孔6的出水口朝向刀片4的刀尖，从而将刀尖产生的碎屑能及时冲走，保证加工质量。

在本实施例中，刀头1的外圆上轴向开设有若干冲屑槽8，两相邻的冲屑槽8之间形成凸齿13，冲屑槽8形成另一冷却液的通道，冷却液进入到冲屑槽内对管壁进行冲刷，从而带走管壁上的碎屑，进一步的保证了加工质量，进一步的，凸齿13上开设有安装槽10，安装槽10内安装有导向条9，导向条9的外圆呈圆弧状，且若干导向条9的圆弧位于同一圆周上，在刀头1进给方向上的投影上，刀片4的刀尖投影位于导向条9圆弧投影的圆周上，导向条9可以通过磨削的方式，将其加工好，其加工精度高，而安装槽10也可以采用铣削等精加工方式将其加工好，因此当导向条9在安装槽10内安装好后，导向条9所形成的圆弧能够与薄壁管需要加工的精度尺寸匹配，因此在本实施例中，导向条9的外缘则能够对薄壁管的加工后的内孔进行磨削，从而将刀片4切削后产生的毛刺进行清理，同时导向条9对薄壁管还具有支撑作用，在刀头1移动过程中，能够起到后导向的作用，极大改善了切削力产生的振动问题，从而使得导向条9能对加工表面起到类似抛光、。硬化处理，优化已加工表面粗糙度，达到加工精度的要求，在本实施例中，导向条9的轴向长度和位置根据孔的直径和刀尖的位置而确定，可以根据切削状态采用有限元分析进行模拟，再做设计优化，导向条9的表面油光，与刀尖的径向尺寸控制在0.003~0.005mm。

在本实施例中，冲屑槽8为四个，凸齿13也为四个，因此导向条9也为四个，在加工过程中，冲屑槽8内的冷却液能够对管内壁进行冲刷，从而带走管内壁上的碎屑，从何避免了碎屑对加工质量的影响，同时冲屑槽8还能降低刀头1的重量，能够进一步保证刀头1在旋转过程中的同轴度，进一步的，如图4所示，为进一步的降低刀头1的重量，在刀头1上背离刀具安装缺口3的一侧开设有减重孔11。

在本实施例中，刀片4的外侧壁均为内斜面41，优选的，刀片4的顶部为大的菱形结构，刀片4的底部为小的菱形结构，因此刀片4的四个外侧壁则均为内斜面41，从而使得刀片4为轴对称结构，使得刀片4顶部的两对角都可以是刀尖，从而增加了刀片4的利用率，因此降低了刀片4的使用成本。

在本实施例中，刀片安装槽31上靠近冲水孔6的一侧具有与内斜面41匹配的配合斜面a33，刀片安装槽31上靠近U型槽32的一侧具有与内斜面41匹配的配合斜面b34，在安装刀片4时，可以通过配合斜面a33和配合斜面b34对刀片4进行定位，从而保证刀片4的安装精度。

在本实施例中，刀头1靠近刀柄2的一端设置有锥形面a12，同样的，锥形面a12也能够降低刀头1的重量，也能降低刀头1的耗材。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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.薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：包括刀头和刀柄，所述刀头和刀柄连接，所述刀头靠近所述刀柄的一端的外圆上开设有刀具安装缺口，所述刀具安装缺口的底部开设有刀片安装槽和U型槽，所述U型槽位于所述刀片安装槽的一侧，且所述U型槽的U型开口与所述刀片安装槽连通，所述U型槽的底部开设有台阶螺孔，所述刀片安装槽内安装有刀片，所述台阶螺孔内安装有调节螺钉，在所述刀头进给方向上的投影上，所述刀片的刀尖投影凸出所述刀头的投影，所述刀片靠近所述调节螺钉一侧具有向内倾斜的内斜面，所述调节螺钉的头部开设有与所述内斜面匹配的锥形面b，所述锥形面b与所述内斜面线面贴合。

2.根据权利要求1所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述刀头上开设有中心孔，所述安装缺口上靠近中心孔的侧壁上开设有冲水孔，所述冲水孔与所述中心孔连通，且所述冲水孔的出水口朝向所述刀片的刀尖。

3.根据权利要求2所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述刀头的外圆上轴向开设有若干冲屑槽，两相邻的冲屑槽之间形成凸齿。

4.根据权利要求3所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述凸齿上开设有安装槽，所述安装槽内安装有导向条，所述导向条的外圆呈圆弧状，且若干所述导向条的圆弧位于同一圆周上，在所述刀头进给方向上的投影上，所述刀片的刀尖投影位于所述导向条圆弧投影的圆周上。

5.根据权利要求4所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述冲屑槽为四个，所述凸齿也为四个。

6.根据权利要求5所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述刀头上背离所述刀具安装缺口的一侧开设有减重孔。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述刀片的外侧壁均为内斜面，所述刀片安装槽上靠近所述冲水孔的一侧具有与内斜面匹配的配合斜面a。

8.根据权利要求7所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述刀片安装槽上靠近所述U型槽的一侧具有与内斜面匹配的配合斜面b。

9.根据权利要求8所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述刀头靠近所述刀柄的一端设置有锥形面a。

10.根据权利要求8所述的薄壁管深孔倒镗刀具，其特征在于：所述刀柄的中部开设有四头螺纹，位于刀柄头部的外圆为径向定心用的定位外圆，所述刀柄的尾部端面为轴向定位端面。

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