加工盲孔状薄壁深孔零件的浮动镗刀

摘要

本发明提供一种加工盲孔状薄壁深孔零件的浮动镗刀，包括浮动镗刀杆、浮动镗刀片、以及螺钉，其中，所述浮动镗刀片设置有通孔，所述螺钉位于所述通孔内将所述浮动镗刀片安装于所述浮动镗刀杆，所述通孔与所述螺钉之间形成浮动间隙，所述浮动镗刀杆的柱面设置有油槽，所述油槽用于安装冷却液管。本发明灵活运用浮动镗削技术和原理，大大提高了产品的加工工艺性，稳定了零件加工质量和提高生产效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种零件切削装置，尤其是一种用于加工盲孔状薄壁 深孔零件并可一次完成内孔与底面加工的切削装置，具体地，涉及加 工盲孔状薄壁深孔零件的浮动镗刀。

背景技术

盖是我国新一代运载火箭整流罩上弹簧推力机构中的一类主要 零件，如图1，运用于整流罩打开时所需的大行程、大推力，其结构 长度超长。对于火箭在飞行过程中整流罩能否正确分离至关重要。该 类零件采用7A09T6材料，典型设计尺寸总长最长达511mm，内径尺 寸（工艺要求）×5，M70×15-6H与同 轴度0.1，外径φ66×466，且与底平面的垂直度要求0.05及 R2连接，主要结构壁厚3mm，所以零件的加工，特别是底平面的加 工十分困难。

盖孔加工与外圆和端面加工相比较，内孔镗削容易产生各种故 障，在加工过程中切削刃在孔内部，肉眼无法观察，又因为孔深与直 径之比L/d>8，给操作者带来诸多不便，不利因素尤为突出。

深孔镗削主要困难是由颤振和排屑不良引起的加工表面质量下 降和刀具崩刃、折断等。其中颤振是主要的原因。颤振的产生缘于刀 具伸出长度与刀杆直径之比过大，刀具刚性不足。普通镗削是由一个 切削刃切削，即所谓的单点切削，因此，受绕曲和扭转性能的影响十 分明显，极易诱发颤振。常规车削内径尺寸时，选用了 φ28×800的自制刀杆，实际安装有效伸出加工长度为515mm，并在 刀杆末端安装5Kg的配重块，通过增加刀杆和机床刀架系统的重量 及平衡受力点，以最大可能防止刀杆在切削中产生的颤振，但经切削 发现颤振现象未明显改善：零件孔底平面尺寸较大，单面18mm，又 是R2相交，切削阻力明显增大；零件长且为盲孔状，导致刀杆的刚 性差，在加工中产生较强烈颤振，零件表面出现明显的螺旋纹；零件 壁薄，刀具切削阻力增大，其刀具在孔径进口处瞬间产生让刀，尺寸 极不容易控制；零件切削过程长，产生热量，形成锥度和变形。因此， 零件的尺寸精度和表面粗糙度难以保证，使加工变得十分困难。

内径尺寸及底平面加工是否顺利或能否达到技术要求，将直接影 响产品的后续整体装配质量。由于该零件材料为7A09T6，极易变形， 且为盲孔状薄壁深孔件，尺寸精度及表面粗糙度要求高，加工非常困 难，一定程度上影响了产品的研制计划。

因此有必要研制设计一套针对盲孔状薄壁深孔零件车削加工的 切削装置。通过分析其加工的技术难点，设计行之有效的浮动镗刀， 从而在缺乏深孔加工专用设备的情况下，采用浮动镗削方法解决零件 在车削过程中易产生的刀杆颤振，深孔端面及深孔所产生的锥度等不 利因素，获得切实可行的加工工艺参数。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种加工盲孔状薄 壁深孔零件的浮动镗刀。

根据本发明的一个方面，提供一种加工盲孔状薄壁深孔零件的浮 动镗刀，包括浮动镗刀杆、浮动镗刀片、以及螺钉，其中，所述浮动 镗刀片设置有通孔，所述螺钉位于所述通孔内将所述浮动镗刀片安装 于所述浮动镗刀杆，所述通孔与所述螺钉之间形成浮动间隙，所述浮 动镗刀杆的柱面设置有油槽，所述油槽用于安装冷却液管。浮动镗刀 杆柱面的油槽结构，使得整个工件镗削过程中冷却液管始终跟随浮动 镗刀杆，冷却液始终充分冷却刀具切削部位，达到充分冷却的效果。 浮动镗刀片与浮动镗刀杆的顶部槽中心M4的螺孔通过螺钉连接，使 得镗削完成浮动镗刀片跟随浮动镗刀杆方便安全移出盲孔状薄壁深 孔零件，不破坏内孔表面质量。

优选地，所述浮动镗刀片包含镗削内孔的切削刃、以及镗削底面 的切削刃，所述镗削内孔的切削刃和镗削底面的切削刃光滑过渡连 接。满足内孔、底面、根部R一次加工完成。

优选地，镗削内孔的切削刃在切削宽度方向设置有15°斜面。

优选地，镗削底面的切削刃在两处底面切削刃中间开一处槽，槽 中间设置有通孔。

优选地，槽的宽度小于零件底面孔径。

优选地，浮动镗刀片的切削刃前角面为弧面结构。使切削刃锋利， 并保持排屑通畅。

优选地，切削刃前角设计为10°，后角为15°。

改进后的镗刀系统灵活运用浮动镗削技术和原理，大大提高了产 品的加工工艺性，稳定了零件加工质量和提高生产效率。

附图说明

图1为典型零件的结构示意图；

图2为改进前传统浮动镗刀片的结构示意图；

图3为改进前传统浮动镗刀杆的结构示意图；

图4为根据本发明提供的改进后浮动镗刀片的结构示意图；

图5为根据本发明提供的改进后浮动镗刀杆的结构示意图；

图6为根据本发明提供的改进后的镗刀系统的结构示意图。

具体实施方式

结合图2和图3说明传统浮动镗刀的缺陷。如图2、图3传统浮 动镗刀在加工时，嵌入开有矩形孔的刀杆上，刀体在刀杆的方孔内可 以径向自由移动，在切削过程中，刀体自动定心，由两边的切削刃所 产生的切削力来平衡它的位置，消除刀杆振动并能补偿机床主轴偏差 所引起的影响，使尺寸稳定，效率提高，保证表面粗糙度。但一般浮 动镗刀切削时，刀片装夹在刀杆头部端面后5～8mm，主要用于加工 通孔或较小的台阶孔，若按传统形状的浮动镗刀切削，刀杆先接触到 孔底端面，使得孔底无法加工，内孔长度尺寸无法保证，由于孔深， 切削冷却问题也未得到解决，切削热引起的薄壁零件变形不能有效控 制，因此需对传统浮动镗刀结构和刀片几何尺寸进行重新设计。

本发明对传统浮动镗刀做了改进。由于此零件含有盲孔状深孔， 切削时刀具与孔底端面接触，又要保持切削刃锋利，同时要求加工后 又能使浮动刀片顺利退出，因此本发明在传统浮动镗刀的基础上设计 了一种切实可行的满足此零件加工要求的新的浮动镗刀，其刀具尺 寸、几何角度及刀杆形状如图4、图5所示。改进后的浮动镗刀包括 浮动镗刀杆1、浮动镗刀片2、螺钉3。如图5所示，在浮动镗刀杆1 的顶部开深11mm、宽11.5mm的槽，槽的中心制M4的螺孔，并在 浮动镗刀杆1的柱面开宽6mm的油槽。如图4所示，浮动镗刀片2 设计含两种切削刃，一种为镗削内孔的切削刃，在切削宽度方向设计 15°斜面用于减小切削宽度达到降低切削力的作用。一种为镗削底面 的切削刃，在两处底面切削刃中间开一处深3mm、宽略小于零件底 面孔径的槽，槽中间制的通孔。切削刃前角设计为10°，后角为 15°，在前角10°面上设计弧面使切削刃锋利，并保持排屑通畅。 两种切削刃通过R2将两种切削刃光滑过渡连接。

浮动镗刀杆1安装于车床尾座，浮动镗刀片2通过螺钉3安装于 浮动镗刀杆1，浮动镗刀片2上的通孔与M4螺钉3形成满足切削 要求的浮动间隙。改进后浮动镗刀杆1由于柱面上开有油槽，零件加 工时在油槽上安装油管，零件加工过程中油管与浮动镗刀杆同步移 动，保证冷却液始终能够充分冷却切削刃。镗削内孔时，内孔切削刃 前角面上的弧面设计使切削刃锋利，并形成易于排屑的片状切屑，保 持排屑通畅。浮动镗刀片2两处底面切削刃中间深3mm、宽略小于 零件底面孔径的槽，使得镗刀系统顺利到达被切削底面，并将底面完 整镗削。浮动镗刀片2在满足切削内孔的同时，到达内孔底部，由底 部切削刃和两种切削刃过渡R进行底面的镗削并形成底面根部R。镗 削完成，通过螺钉3将浮动镗刀片2跟随浮动镗刀杆1移出工件。