一種高精度深孔復(fù)合鉆及其加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高精度深孔復(fù)合鉆，包括刀柄、拉釘和直槽鉆；拉釘前端插入刀柄右端的連接孔內(nèi)，直槽鉆插入刀柄左端開設(shè)的安裝孔內(nèi)并用壓緊螺釘和壓緊槽將直槽鉆固定；本發(fā)明還公開了高精度深孔復(fù)合鉆的加工方法，具體包括刀柄加工、直槽鉆精加工、刀柄精加工、外形尺寸精加工和動(dòng)態(tài)平衡；采用該方法加工的復(fù)合鉆具有耐疲勞性強(qiáng)、強(qiáng)度高、精度高、耐磨損、排屑散熱能力強(qiáng)、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，能大幅減少次品或廢品數(shù)量。
【專利說明】一種高精度深孔復(fù)合鉆及其加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及深孔的加工裝置和加工方法，具體涉及一種高精度深孔復(fù)合鉆及其加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)械工廠加工零件時(shí)，鉆孔加工占其加工總量的30% _40%，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在機(jī)械產(chǎn)品零部件加工中對(duì)孔的尺寸精度、表面的光潔度要求日益提高，而精密孔的加工常常成為生產(chǎn)的關(guān)鍵，現(xiàn)在許多行業(yè)的零配件需要加工大孔、深孔，在加工過程中，刀桿受孔徑的限制，直徑小，相對(duì)造成剛性差、強(qiáng)度低，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，另外大孔、深孔加工中排屑難，切削液澆注跟不上，溫度升高，導(dǎo)致刀具耐用度減弱，進(jìn)口刀具加工效果好，但是價(jià)格昂貴。
[0003]在通常情況下，使用常規(guī)加工方法難于加工如圖1所示零件上的臺(tái)階孔，原因主要有六方面，其一是鉆頭的耐疲勞性差，主要是毛坯采用灰口鐵鑄造，加工的孔與眾多開口槽垂直交叉，加工時(shí)鉆頭受力變化大；其二是加工后的孔尺寸不易控制，留下質(zhì)量隱患，主要是開口槽系鑄造成型，因而不可避免地存在拔模斜度，加工時(shí)鉆頭受力不均，且中心定位不準(zhǔn)，鉆頭易晃動(dòng)，其三是鉆頭易磨損，主要是開口槽表面有硬化現(xiàn)象，且硬度不均，其四是使用的刀具數(shù)量較多、加工效率低、加工周期長、加工成本高，主要是該類孔的臺(tái)階較多、長徑比大，有的孔甚至達(dá)15倍，其五是加工過程中的冷卻效果較差，其六是鉆頭的整體剛性差，特別是長徑比較大的鉆頭，如果選用高速鋼鉆頭則易彎曲，如果選用硬質(zhì)合金鉆則易斷
? ο


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種高精度深孔復(fù)合鉆及其加工方法，以解決現(xiàn)有深孔鉆所存在的鉆頭耐疲勞性差、尺寸不易控制、易磨損、冷卻效果差以及加工過程操作繁瑣、效率低、周期長、成本高的問題。
[0005]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種高精度深孔復(fù)合鉆，包括刀柄、拉釘和直槽鉆，刀柄左右兩端分別為圓柱段和錐形段，圓柱段中心開有安裝孔，錐形段中心開有連接孔，安裝孔與連接孔之間開設(shè)有通孔，連接孔外端設(shè)有沉孔，圓柱段外壁設(shè)有兩個(gè)間隔布置的法蘭盤，所述直槽鉆包括安裝座，安裝座外壁開有壓緊槽，圓柱段外壁頂端開設(shè)有兩個(gè)壓緊孔，壓緊孔與法蘭盤逐一間隔布置，安裝座前端為切削刃，切削刃與安裝座之間開有兩條對(duì)稱的排屑槽，安裝座插入所述安裝孔內(nèi)后圓柱段頂端的兩個(gè)壓緊槽內(nèi)均旋入壓緊螺釘，壓緊螺釘末端與安裝座外壁的壓緊槽緊貼；拉釘前端插入所述連接孔內(nèi)，拉釘前端外壁設(shè)有外螺紋，外螺紋與連接孔內(nèi)的內(nèi)螺紋相嚙合，拉釘中部設(shè)有一環(huán)形的凸臺(tái)，凸臺(tái)前端插入沉孔內(nèi)。
[0007]所述直槽鉆右端的安裝座插入刀柄左端的安裝孔內(nèi)后，安裝座右端設(shè)有一密封圈。
[0008]所述壓緊槽為斜槽，其底面與直槽鉆中軸之間的夾角為2-3° ;所述壓緊孔與直槽鉆中軸之間的夾角為92-93°，且壓緊孔內(nèi)開設(shè)的螺紋等級(jí)為6級(jí)。
[0009]所述連接孔的內(nèi)螺紋精度選用5級(jí)，所述沉孔與凸臺(tái)的配合間隙< 0.0lmm ;所述安裝座與安裝孔之間的配合間隙< 0.01_。
[0010]所述刀柄的錐形段與安裝孔的同軸度彡0.005mm ;所述安裝孔底端面的平面度、與中心線的垂直度均控制在0.003mm以內(nèi)，粗糙度為Ra0.8以下。
[0011]所述通孔的直徑為5mm，標(biāo)準(zhǔn)公差為IT8級(jí)，粗糙度為Ral.6以下。
[0012]所述刀柄材質(zhì)為不銹鋼，整體硬度為HRC28-32。
[0013]所述壓緊螺釘為內(nèi)六角平端緊定螺釘。
[0014]一種高精度深孔復(fù)合鉆的加工方法，該方法包括以下步驟:
[0015](A)刀柄在熱處理后采用精密數(shù)控車加工出法蘭盤、安裝孔、壓緊孔、通孔、連接孔、沉孔和錐形段，其中，錐形段留單邊余量0.08-0.1Omm,再采用精密外圓磨床對(duì)其進(jìn)行配磨，保證錐形段在機(jī)床主軸中被拉緊后的配合度達(dá)到80%以上；
[0016](B)直槽鉆選用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金圓面積棒作坯料，采用激光燒蝕法加工液孔，采用精密外圓磨床、萬能數(shù)控工具磨床磨削其余各處尺寸，其中，切削刃各徑向尺寸留雙邊余量0.02-0.04mm ；
[0017](C)高精度深孔復(fù)合鉆裝配完成后，以刀柄右端的錐形段為基準(zhǔn)，用精密外圓磨床對(duì)切削刃各徑向尺寸進(jìn)行磨削加工，以消除各部件的裝配誤差；
[0018](D)采用萬能數(shù)控工具磨床磨削高精度深孔復(fù)合鉆的各刃口尺寸至要求；
[0019](E)對(duì)高精度深孔復(fù)合鉆進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，保證刀具的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能。
[0020]所述步驟(C)中對(duì)切削刃直徑精度加工為IT6級(jí)，并設(shè)置可刃磨長度8-10mm。
[0021]本發(fā)明的有益效果是:
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的高精度深孔復(fù)合鉆及其加工方法，通過利用剛性更強(qiáng)的硬質(zhì)合金階梯直槽鉆取代傳統(tǒng)的刀具，有效提高了剛性和耐磨性，且有效解決了耐疲勞性差的問題；還減少了刀具的使用數(shù)量，降低了成本，提高了加工效率并縮短了加工周期；同時(shí)，本發(fā)明再利用數(shù)控設(shè)備的中心內(nèi)冷方式將切削加工中產(chǎn)生的切屑及其熱量帶走，有效解決了鉆頭易磨損以及冷卻效果差的問題，降低了加工難度，提高了可操作性和經(jīng)濟(jì)性；此外，采用本發(fā)明提供的加工方法加工的復(fù)合鉆具有極高的尺寸精度，能有效提高零件的加工精度，提升成品品質(zhì)，減少廢品或次品的數(shù)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是需加工的零件結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖3是本發(fā)明中刀柄的結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖4是本發(fā)明中拉釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖5是本發(fā)明中直槽鉆的主視圖；
[0028]圖6是圖5的左視圖；
[0029]圖中:1-拉釘，2-刀柄，3-密封圈，4-壓緊螺釘，5-直槽鉆，11_外螺紋，12-凸臺(tái)，21-法蘭盤，22-沉孔，23-連接孔，24-錐形段，25-通孔，26-圓柱段，27-安裝孔，28-壓緊孔，51-切削刃，52-排屑槽，53-安裝座，54-壓緊槽，55-液孔。

【具體實(shí)施方式】
[0030]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明，但所要求的保護(hù)范圍并不局限于所述；
[0031]如圖2-6所示，本發(fā)明提供的高精度深孔復(fù)合鉆，它包括刀柄2、拉釘I和直槽鉆5，刀柄2左右兩端分別為圓柱段26和錐形段24，圓柱段26中心開有安裝孔27，錐形段24中心開有連接孔23，安裝孔27與連接孔23之間開設(shè)有通孔25，連接孔23外端設(shè)有沉孔22，圓柱段26外壁設(shè)有兩個(gè)間隔布置的法蘭盤21，所述直槽鉆5包括安裝座53，安裝座53外壁開有壓緊槽54，圓柱段26外壁頂端開設(shè)有兩個(gè)壓緊孔28，壓緊孔28與法蘭盤21逐一間隔布置，安裝座53前端為切削刃51，切削刃51與安裝座53之間開有兩條對(duì)稱的排屑槽52，安裝座53插入所述安裝孔27內(nèi)后圓柱段26頂端的兩個(gè)壓緊槽28內(nèi)均旋入壓緊螺釘4，壓緊螺釘4末端與安裝座53外壁的壓緊槽54緊貼；拉釘I前端插入所述連接孔23內(nèi)，拉釘I前端外壁設(shè)有外螺紋11，外螺紋11與連接孔23內(nèi)的內(nèi)螺紋相嚙合，拉釘I中部設(shè)有一環(huán)形的凸臺(tái)12，凸臺(tái)12前端插入沉孔22內(nèi)。
[0032]所述直槽鉆5右端的安裝座53插入刀柄2左端的安裝孔27內(nèi)后，安裝座53右端設(shè)有一密封圈3。通過該密封圈3將直槽鉆5與刀柄2內(nèi)的安裝孔27隔絕，避免切屑從通孔25掉入連接孔23內(nèi)，影響連接穩(wěn)定性。
[0033]所述壓緊槽54為斜槽，其底面與直槽鉆5中軸之間的夾角為2-3° ;所述壓緊孔28與直槽鉆5中軸之間的夾角為92-93°，且壓緊孔28內(nèi)開設(shè)的螺紋等級(jí)為6級(jí)。通過傾斜布置的壓緊槽54和壓緊孔28能有效完成直槽鉆5的固定，避免直槽鉆5出現(xiàn)軸向位移，保證鉆孔精度。
[0034]為了保證連接的穩(wěn)固性，避免出現(xiàn)輕易脫落的情況，所述連接孔23的內(nèi)螺紋精度選用5級(jí)，所述沉孔22與凸臺(tái)12的配合間隙彡0.0lmm ;所述安裝座53與安裝孔27之間的配合間隙< 0.01mm。
[0035]為了提高鉆孔精度，所述刀柄2的錐形段24與安裝孔27的同軸度彡0.005mm ;所述安裝孔27底端面的平面度、與中心線的垂直度均控制在0.003mm以內(nèi)，粗糙度為Ra0.8以下。
[0036]為了滿足中心內(nèi)冷的特性并提高內(nèi)冷效率，所述通孔25的直徑為5mm，標(biāo)準(zhǔn)公差為IT8級(jí)，粗糙度為Ral.6以下。
[0037]為了提高直槽鉆5的強(qiáng)度和耐磨損性能，所述刀柄2材質(zhì)為不銹鋼，整體硬度為HRC28-32。
[0038]所述壓緊螺釘4為內(nèi)六角平端緊定螺釘，保證壓緊螺釘4插入壓緊孔28后頂端不會(huì)伸出，避免與其他工件發(fā)生交涉。
[0039]實(shí)施例1:
[0040]上述高精度深孔復(fù)合鉆的加工方法如下:
[0041]刀柄2在熱處理后采用精密數(shù)控車加工出法蘭盤21、安裝孔27、壓緊孔28、通孔25、連接孔23、沉孔22和錐形段24，其中，錐形段24留單邊余量0.08mm,再采用精密外圓磨床對(duì)其進(jìn)行配磨，保證錐形段24在機(jī)床主軸中被拉緊后的配合度達(dá)到85% ;直槽鉆5選用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金圓面積棒作坯料，采用激光燒蝕法加工液孔55，采用精密外圓磨床、萬能數(shù)控工具磨床磨削其余各處尺寸，其中，切削刃51各徑向尺寸留雙邊余量0.02mm ;高精度深孔復(fù)合鉆裝配完成后，以刀柄2右端的錐形段24為基準(zhǔn)，用精密外圓磨床對(duì)切削刃51各徑向尺寸進(jìn)行磨削加工，以消除各部件的裝配誤差，對(duì)切削刃51直徑精度加工為IT6級(jí)，并設(shè)置可刃磨長度8mm ;采用萬能數(shù)控工具磨床磨削高精度深孔復(fù)合鉆的各刃口尺寸至要求；對(duì)高精度深孔復(fù)合鉆進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，保證刀具的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能。
[0042]實(shí)施例2:
[0043]上述高精度深孔復(fù)合鉆的加工方法如下:
[0044]刀柄2在熱處理后采用精密數(shù)控車加工出法蘭盤21、安裝孔27、壓緊孔28、通孔25、連接孔23、沉孔22和錐形段24，其中，錐形段24留單邊余量0.09mm,再采用精密外圓磨床對(duì)其進(jìn)行配磨，保證錐形段24在機(jī)床主軸中被拉緊后的配合度達(dá)到83% ;直槽鉆5選用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金圓面積棒作坯料，采用激光燒蝕法加工液孔55，采用精密外圓磨床、萬能數(shù)控工具磨床磨削其余各處尺寸，其中，切削刃51各徑向尺寸留雙邊余量0.03mm ;高精度深孔復(fù)合鉆裝配完成后，以刀柄2右端的錐形段24為基準(zhǔn)，用精密外圓磨床對(duì)切削刃51各徑向尺寸進(jìn)行磨削加工，以消除各部件的裝配誤差，對(duì)切削刃51直徑精度加工為IT6級(jí)，并設(shè)置可刃磨長度9mm ;采用萬能數(shù)控工具磨床磨削高精度深孔復(fù)合鉆的各刃口尺寸至要求；對(duì)高精度深孔復(fù)合鉆進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，保證刀具的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能。
[0045]實(shí)施例3:
[0046]上述高精度深孔復(fù)合鉆的加工方法如下:
[0047]刀柄2在熱處理后采用精密數(shù)控車加工出法蘭盤21、安裝孔27、壓緊孔28、通孔25、連接孔23、沉孔22和錐形段24，其中，錐形段24留單邊余量0.1Omm,再采用精密外圓磨床對(duì)其進(jìn)行配磨，保證錐形段24在機(jī)床主軸中被拉緊后的配合度達(dá)到89% ;直槽鉆5選用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金圓面積棒作坯料，采用激光燒蝕法加工液孔55，采用精密外圓磨床、萬能數(shù)控工具磨床磨削其余各處尺寸，其中，切削刃51各徑向尺寸留雙邊余量0.04mm;高精度深孔復(fù)合鉆裝配完成后，以刀柄2右端的錐形段24為基準(zhǔn)，用精密外圓磨床對(duì)切削刃51各徑向尺寸進(jìn)行磨削加工，以消除各部件的裝配誤差，對(duì)切削刃51直徑精度加工為IT6級(jí)，并設(shè)置可刃磨長度1mm;采用萬能數(shù)控工具磨床磨削高精度深孔復(fù)合鉆的各刃口尺寸至要求；對(duì)高精度深孔復(fù)合鉆進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，保證刀具的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能。
[0048]加工完成后，本發(fā)明的具體使用方法為:把拉釘I裝入刀柄2中，使拉釘I的外螺紋11旋入刀柄2右端的連接孔23內(nèi)并擰緊，將壓緊螺釘4分別旋入刀柄2上開設(shè)的兩個(gè)壓緊孔28中，但前端面不得超出刀柄2的壓緊孔28，將密封圈3放入刀柄2左端的安裝孔27內(nèi)的底端面處，再將硬質(zhì)合金材質(zhì)的直槽鉆5裝入刀柄2的安裝孔27中，并將安裝座53右端面緊靠密封圈3。旋轉(zhuǎn)直槽鉆5，使壓緊槽54正對(duì)已裝入刀柄2中的壓緊螺釘4，最后擰緊壓緊螺釘4即可。
【權(quán)利要求】
1.一種高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:包括刀柄(2)、拉釘(I)和直槽鉆(5)，刀柄(2)左右兩端分別為圓柱段(26)和錐形段(24)，圓柱段(26)中心開有安裝孔(27)，錐形段(24)中心開有連接孔(23)，安裝孔(27)與連接孔(23)之間開設(shè)有通孔(25)，連接孔(23)外端設(shè)有沉孔(22)，圓柱段(26)外壁設(shè)有兩個(gè)間隔布置的法蘭盤(21)，所述直槽鉆(5)包括安裝座(53)，安裝座(53)外壁開有壓緊槽(54)，圓柱段(26)外壁頂端開設(shè)有兩個(gè)壓緊孔(28)，壓緊孔(28)與法蘭盤(21)逐一間隔布置，安裝座(53)前端為切削刃(51)，切削刃(51)與安裝座(53)之間開有兩條對(duì)稱的排屑槽(52)，安裝座(53)插入所述安裝孔(27)內(nèi)后圓柱段(26)頂端的兩個(gè)壓緊槽(28)內(nèi)均旋入壓緊螺釘(4)，壓緊螺釘(4)末端與安裝座(53)外壁的壓緊槽(54)緊貼；拉釘(I)前端插入所述連接孔(23)內(nèi)，拉釘(I)前端外壁設(shè)有外螺紋(11)，外螺紋(11)與連接孔(23)內(nèi)的內(nèi)螺紋相嚙合，拉釘(I)中部設(shè)有一環(huán)形的凸臺(tái)(12)，凸臺(tái)(12)前端插入沉孔(22)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:所述直槽鉆(5)右端的安裝座(53)插入刀柄(2)左端的安裝孔(27)內(nèi)后，安裝座(53)右端設(shè)有一密封圈(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:所述壓緊槽(54)為斜槽，其底面與直槽鉆(5)中軸之間的夾角為2-3° ;所述壓緊孔(28)與直槽鉆(5)中軸之間的夾角為92-93°，且壓緊孔(28)內(nèi)開設(shè)的螺紋等級(jí)為6級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:所述連接孔(23)的內(nèi)螺紋精度選用5級(jí)，所述沉孔(22)與凸臺(tái)(12)的配合間隙彡0.0lmm ;所述安裝座(53)與安裝孔(27)之間的配合間隙彡0.0lmm0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:所述刀柄(2)的錐形段(24)與安裝孔(27)的同軸度< 0.005mm ;所述安裝孔(27)底端面的平面度、與中心線的垂直度均控制在0.003mm以內(nèi)，粗糙度為Ra0.8以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:所述通孔(25)的直徑為5mm，標(biāo)準(zhǔn)公差為IT8級(jí)，粗糙度為Ral.6以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:所述刀柄(2)材質(zhì)為不銹鋼，整體硬度為HRC28-32。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度深孔復(fù)合鉆，其特征在于:所述壓緊螺釘(4)為內(nèi)六角平端緊定螺釘。
9.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的高精度深孔復(fù)合鉆的加工方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: (A)刀柄(2)在熱處理后采用精密數(shù)控車加工出法蘭盤(21)、安裝孔(27)、壓緊孔(28)、通孔(25)、連接孔(23)、沉孔(22)和錐形段(24)，其中，錐形段(24)留單邊余量0.08-0.10mm，再采用精密外圓磨床對(duì)其進(jìn)行配磨，保證錐形段(24)在機(jī)床主軸中被拉緊后的配合度達(dá)到80%以上； (B)直槽鉆(5)選用標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金圓面積棒作坯料，采用激光燒蝕法加工液孔(55)，采用精密外圓磨床、萬能數(shù)控工具磨床磨削其余各處尺寸，其中，切削刃(51)各徑向尺寸留雙邊余量0.02-0.04mm ； (C)高精度深孔復(fù)合鉆裝配完成后，以刀柄(2)右端的錐形段(24)為基準(zhǔn)，用精密外圓磨床對(duì)切削刃(51)各徑向尺寸進(jìn)行磨削加工，以消除各部件的裝配誤差； (D)采用萬能數(shù)控工具磨床磨削高精度深孔復(fù)合鉆的各刃口尺寸至要求； (E)對(duì)高精度深孔復(fù)合鉆進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，保證刀具的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高精度深孔復(fù)合鉆的加工方法，其特征在于:所述步驟(C)中對(duì)切削刃(51)直徑精度加工為IT6級(jí)，并設(shè)置可刃磨長度8-10mm。
【文檔編號(hào)】B23B41/02GK104439397SQ201410639912
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】鄭德猛, 胡志宇 申請(qǐng)人:貴州凱星液力傳動(dòng)機(jī)械有限公司