一种薄壁深孔零件镗削加工的机床装置

1.本发明涉及车床切削加工技术领域，特别涉及一种薄壁深孔零件镗削加工的机床装置。


背景技术：

2.在车床切削加工生产中，对薄壁深孔的加工是一种难度较大的加工工艺(如图1所示)，这类零件的内孔长，表面粗糙度要求高，由于镗孔刀刀杆细长，钢性差，冷却困难，切削不容易排出；又因刀具在工件内部切削，刀具的磨损和刀头的损坏都无法观察到。因此一般的加工方法很难保证要求，甚至无法进行加工。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提出一种薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，旨在解决薄壁深孔零件镗削加工中镗刀杆刚性不足，振动和让刀现象严重的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，包括刀杆支承座、刀架和镗孔刀；
5.所述镗孔刀包括导向杆、镗孔刀头安装座和刀杆，所述刀杆支承座内设置有直线轴承，镗孔时，所述导向杆的一端在所述直线轴承内移动，所述导向杆的另一端与所述镗孔刀头安装座的一端连接，所述镗孔刀头安装座的另一端与所述刀杆的一端连接，所述刀杆的另一端与所述刀架连接；所述镗孔刀头安装座上安装有一正一反两把镗孔刀头，所述两把镗孔刀头同时切削把所述两把镗孔刀头切削时产生的径向切削力相互抵消。
6.本发明进一步的技术方案是，所述镗孔刀头安装座上在靠近所述两把镗孔刀头处设置有两支撑柱。
7.本发明进一步的技术方案是，所述镗孔刀头安装座的两端设置有内螺纹，所述导向杆、刀杆与所述镗孔刀头安装座螺纹连接。
8.本发明进一步的技术方案是，所述导向杆和/或所述刀杆的靠近所述镗孔刀头安装座的一端设置有中心架。
9.本发明进一步的技术方案是，所述刀架通过中拖板设置于车床上。
10.本发明进一步的技术方案是，所述车床设置有高压冷却泵，所述高压冷却泵内的冷却液通过与所述刀杆连接的水管进入所述刀杆的内孔。
11.本发明进一步的技术方案是，所述两把镗孔刀头的主偏角控制在75
°
至93
°
之间。
12.本发明进一步的技术方案是，所述两把镗孔刀头的半径r＜0.3，倒棱的宽度取走刀量的二分之一。
13.本发明进一步的技术方案是，所述两把镗孔刀头的前角在15
°
到30
°
之间。
14.本发明进一步的技术方案是，所述两把镗孔刀头的前面磨有半径r为1.5-3的断屑槽，所述两把镗孔刀头的刃倾角在-3
°
到-10之间。
15.本发明薄壁深孔零件镗削加工的机床装置的有益效果是：本发明通过上述技术方
案，包括刀杆支承座、刀架和镗孔刀；所述镗孔刀包括导向杆、镗孔刀头安装座和刀杆，所述刀杆支承座内设置有直线轴承，镗孔时，所述导向杆的一端在所述直线轴承内移动，所述导向杆的另一端与所述镗孔刀头安装座的一端连接，所述镗孔刀头安装座的另一端与所述刀杆的一端连接，所述刀杆的另一端与所述刀架连接；所述镗孔刀头安装座上安装有一正一反两把镗孔刀头，所述两把镗孔刀头同时切削把所述两把镗孔刀头切削时产生的径向切削力相互抵消，解决了薄壁深孔零件镗削加工中镗刀杆刚性不足，振动和让刀现象严重的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1是现有技术中薄壁深孔零件的结构示意图；
18.图2是本发明薄壁深孔零件镗削加工的机床装置较佳实施例的结构示意图；
19.图3是刀杆支承座的结构示意图；
20.图4是镗孔刀头安装座的结构示意图；
21.图5是导向杆的结构示意图；
22.图6是刀杆的结构示意图；
23.图7是中心架，镗孔刀的结构示意图；
24.图8是本发明薄壁深孔零件镗削加工的机床装置较佳实施例的另一结构示意图；
25.附图标号说明：
26.刀杆支承座10：
27.直线轴承101；卡盘102；莫氏外圆锥103；隔套104；滚动轴承105；滚动轴承106；套筒107；内卡簧108；外卡簧109；车床主轴110；
28.刀架20：
29.中拖板201；冷却水管202；
30.镗孔刀30：
31.导向杆301；镗孔刀头302；镗孔刀头安装座304；刀杆303；固定螺母305；支撑柱306；固定螺丝307；中心架308。
32.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.本发明设计制作了一种特殊的深孔加工装置，采用在床头主轴孔内设立支撑点，利用直线轴承和支撑定位等技术来进行加工，解决了深孔加工中镗刀杆刚性不足，振动和
让刀现象非常严重的问题，取得了良好的加工效果。现按图1工件来描述薄壁深孔零件镗削加工的装置设计和加工工艺。
35.请参照图2至图8，本发明薄壁深孔零件镗削加工的机床装置较佳实施例包括刀杆支承座10、刀架20和镗孔刀30。
36.所述镗孔刀30包括导向杆、镗孔刀头安装座304和刀杆303，所述刀杆支承座10内设置有直线轴承101，镗孔时，所述导向杆的一端在所述直线轴承101内移动，所述导向杆的另一端与所述镗孔刀头安装座304的一端连接，所述镗孔刀头安装座304的另一端与所述刀杆303的一端连接，所述刀杆303的另一端与所述刀架20连接；所述镗孔刀头安装座304上通过固定螺母307安装有一正一反两把镗孔刀头302。
37.本实施例中，所述镗孔刀头安装座304上在靠近所述两把镗孔刀头302处通过固定螺母305设置有两支撑柱306。
38.所述镗孔刀头安装座304的两端设置有内螺纹，所述导向杆、刀杆303与所述镗孔刀头安装座304螺纹连接。
39.所述刀杆303的靠近所述镗孔刀头安装座304的一端设置有中心架308。
40.所述刀架20通过中拖板201设置于车床上。
41.所述车床设置有高压冷却泵，所述高压冷却泵内的冷却液通过与所述刀杆203连接的水管进入所述刀杆203的内孔。
42.本实施例中，所述两把镗孔刀头302的主偏角控制在75
°
至93
°
之间。
43.本实施例中，所述两把镗孔刀头302的半径r＜0.3，倒棱的宽度取走刀量的二分之一。
44.本实施例中，所述两把镗孔刀头302的前角在15
°
到30
°
之间。
45.本实施例中，所述两把镗孔刀头302的前面磨有半径r为1.5-3的断屑槽，所述两把镗孔刀头302的刃倾角在-3
°
到-10之间。
46.以下结合图2至图8对本发明薄壁深孔零件镗削加工的机床装置的结构和工作原理进行详细阐述。
47.一、镗孔刀30杆的设计、制作和装配：
48.因现有技术中的镗孔刀杆较长，伸出长度仅2000多毫米，故需将现有技术中的镗孔刀杆分为两段，即导向杆和刀杆303，采用螺纹连接的方式。其中，导向杆长约900毫米，起到导向和支撑的作用，镗孔时安装在车床主轴110孔内支撑座的直线轴承101内移动，增加了刀杆303的刚性。导向杆必须平直光滑，可采用标准的精钢棒制成。刀杆303的另一端安装在车床的刀架20上，为防止加工时镗孔刀头302上下振刀，因此，在刀杆303靠近镗孔刀头302处，加装两个由硬质合金焊接的支撑柱306，起到支撑和研压孔的作用，提高加工表面质量。
49.镗孔刀头安装座304为安装镗孔刀30的部分，设有镗孔刀头302安装孔，两端有内螺纹，用来连接导向杆301和刀杆303，安装孔内安装有一正一反两把镗孔刀头302，镗孔刀头302的伸出长度可以根据加工孔的大小进行调节。一正一反两把镗孔刀头302同时切削把镗孔刀头302切削时产生的径向切削力相互抵消，保证了镗孔刀头302的刚性，减少让刀现象。如图2、4、5、6所示。
50.二、刀杆支承座10的设计、制作和装配：
51.本实施例中，刀杆支承座10包括卡盘102、莫氏外圆锥103、隔套104、滚动轴承105、滚动轴承106、直线轴承101、套筒107、内卡簧108和外卡簧109，具体的设计、制作和装配过程如下。
52.1、先用45号圆钢加工莫氏锥座的外圆锥，外圆锥表面粗糙度要求小于ra1.6，与车床主轴110的莫氏内锥孔相配。拆下卡盘102，将加工好的莫氏锥座插入车床主轴110的莫氏内孔中。
53.2、在莫氏锥座上钻通孔，并将通孔车至再车出直径为长64的台阶孔和卡簧槽。卡簧槽中心到台阶的距离等于直线轴承101上两外卡槽的中心距，用以安装2个向心球轴承105，完成莫氏锥座的加工。(台阶孔的大小和深度，可根据加工孔的直径，确定刀杆303直径，选定所需球轴承105的外径来确定)。
54.3、刀杆支承座10装配时，先将两个球轴承105和隔套104装入直线轴承101外圆上，用两外卡簧109固定，然后将两个滚动轴承106压入莫氏锥座车好的台阶孔内，装上内卡簧108，完成刀杆支撑座的安装，如图3所示。
55.三、工件和镗孔刀30的安装
56.1、工件安装：工件的一端装夹在车床的卡盘102上，另一端装夹在车床导轨上的中心架308中，工件随卡盘102一起旋转。
57.2、镗孔刀30安装：镗孔刀30的导向杆端伸入车床主轴110孔，装入刀杆支承座10的直线轴承101孔内，四方端安装在中拖板201的刀架20上，用刀架20螺丝固定。安装刀杆303时，必需保证刀杆303中心线与车床主轴110中心线同心，溜板箱带动刀架20移动时，导向杆在支承装置的直线轴承101孔内移动时必须顺畅，运行平稳。镗孔刀30刀头安装在镗孔刀头安装座304中部，加工时调整镗孔刀头302的伸出长度即可进行镗孔。为增加刀杆203的刚性，在镗孔刀头302附近有两个支撑柱306，支撑柱306顶端焊有硬质合金，这样不仅可以增加刀杆203刚性，镗孔时不会产生让刀和振刀现象，使镗孔切削顺利，还可以对加工好的内孔表面进行研磨，提高加工表面质量。刀杆203轴心钻有直径10毫米通孔，装在刀架20上刀杆303的末端内孔与车床冷却水管202相连，用来加入高压冷却液，以冲走切屑和冷却及润滑镗孔刀30。如图2、图4、图5、图6、图7和图8所示。
58.四、薄壁深孔零件的加工原理：
59.1、工件的外圆加工：要完成图1所示的工件加工，必需先加工该工件的外圆。加工外圆时，先将加工好的带有中心孔的堵头紧配入管料毛料的一端，采用一顶一夹的装夹方法加工管料的外圆到尺寸，然后，以外圆为基准，安装并调整好中心架308卡爪，再退出顶针，这样能更好地保证工件轴心线与主轴同心，以便后续镗孔的加工。
60.2、镗孔刀30的安装及调整：安装刀杆303时，必需保证刀杆303中心线与车床主轴110中心线同心，移动刀架20时，导向杆在车床主轴110孔的直线轴承101孔内移动顺畅，安装完刀杆203后，调整中拖板201塞铁，将中拖板201固定，使之在镗孔时不能移动。镗孔刀头安装座304装有两把镗孔刀头302，可以进行左右同时切削。加工时根据深孔加工的直径调整镗孔刀头302的伸出长度即可进行镗孔。
61.为使镗孔刀头302能顺利进行加工，增加刀杆303的刚性，在刚开始镗孔时，因刀杆303上的导向支撑柱306没进入到孔内，还没起到支撑作用，为了增强刀杆303的刚性，使镗孔顺利进行，在刀杆303靠近支撑柱306后面安装一个中心架309来支撑刀杆303，增加刀杆
303的刚性。当刀杆支撑柱306已全部进入孔内时，停车调整好支撑柱306，使上下两个支撑柱306与车好的内孔表面接触，然后锁紧固定螺母305，将刀杆303上的中心架309拆下，再开车进行镗孔如图6、图8所示。
62.为减少镗孔时产生的切削热量和镗孔刀头302的磨损及排屑顺利，需将车床高压冷却泵打开，使冷却液通过与刀杆303连接的水管进入刀杆303的内孔产生压力，以冲走切屑，冷却及润滑镗孔刀30。如图2、图8所示。
63.3、选择合理的刀具角度：加工时由于刀杆303伸出长度较长，刚性差，必需选择合理的刀具角度，才能有效地减少让刀和振刀现象的发生，加工出合格的内孔。选择时主要考虑以下几点：1)为了减少径向切削分力，控制让刀和振刀现象，镗孔刀头302的主偏角控制在75
°
至93
°
之间。刀尖半径应选得较小(r＜0.3)，倒棱的宽度也应选得较小，取走刀量的二分之一。2)为了减小切削力，应该选用较大前角，前角在15
°
到30
°
之间选取。3)为使切屑卷曲折断，镗孔刀头302前面应该磨有r1.5-3的断屑槽。选择负的刃倾角，在-3
°
到-10
°
之间选取，使切屑流向待加工表面，并可以减少切削力。
64.4、选择合适的切削用量和车削方法：因零件是采用中心架308装夹，故工件转速不宜太高，一般控制在每分钟300转左右为好，为减小工件与卡爪的磨擦力，使用卡爪前端装有滚动轴承106的中心架308。使用正反两把镗孔刀头302进行切削，应根据毛坯的余量合理调整刀头的伸出长度，使正反两把镗孔刀头302的吃刀深度相等。每把镗孔刀头302的吃刀深度控2毫米以下，走刀量为0.10-0.25毫米/转之间。
65.本发明薄壁深孔零件镗削加工的机床装置的有益效果是：本发明通过上述技术方案，包括刀杆支承座、刀架和镗孔刀；所述镗孔刀包括导向杆、镗孔刀头安装座和刀杆，所述刀杆支承座内设置有直线轴承，镗孔时，所述导向杆的一端在所述直线轴承内移动，所述导向杆的另一端与所述镗孔刀头安装座的一端连接，所述镗孔刀头安装座的另一端与所述刀杆的一端连接，所述刀杆的另一端与所述刀架连接；所述镗孔刀头安装座上安装有一正一反两把镗孔刀头，所述两把镗孔刀头同时切削把所述两把镗孔刀头切削时产生的径向切削力相互抵消，解决了薄壁深孔零件镗削加工中镗刀杆刚性不足，振动和让刀现象严重的问题。
66.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，包括刀杆支承座、刀架和镗孔刀；所述镗孔刀包括导向杆、镗孔刀头安装座和刀杆，所述刀杆支承座内设置有直线轴承，镗孔时，所述导向杆的一端在所述直线轴承内移动，所述导向杆的另一端与所述镗孔刀头安装座的一端连接，所述镗孔刀头安装座的另一端与所述刀杆的一端连接，所述刀杆的另一端与所述刀架连接；所述镗孔刀头安装座上安装有一正一反两把镗孔刀头，所述两把镗孔刀头同时切削把所述两把镗孔刀头切削时产生的径向切削力相互抵消。2.根据权利要求1所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述镗孔刀头安装座上在靠近所述两把镗孔刀头处设置有两支撑柱。3.根据权利要求1所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述镗孔刀头安装座的两端设置有内螺纹，所述导向杆、刀杆与所述镗孔刀头安装座螺纹连接。4.根据权利要求1所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述导向杆和/或所述刀杆的靠近所述镗孔刀头安装座的一端设置有中心架。5.根据权利要求1所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述刀架通过中拖板设置于车床上。6.根据权利要求5所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述车床设置有高压冷却泵，所述高压冷却泵内的冷却液通过与所述刀杆连接的水管进入所述刀杆的内孔。7.根据权利要求1所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述两把镗孔刀头的主偏角控制在75
°
至93
°
之间。8.根据权利要求7所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述两把镗孔刀头的半径r＜0.3，倒棱的宽度取走刀量的二分之一。9.根据权利要求8所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述两把镗孔刀头的前角在15
°
到30
°
之间。10.根据权利要求9所述的薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，其特征在于，所述两把镗孔刀头的前面磨有半径r为1.5-3的断屑槽，所述两把镗孔刀头的刃倾角在-3
°
到-10之间。

技术总结
本发明公开了一种薄壁深孔零件镗削加工的机床装置，包括刀杆支承座、刀架和镗孔刀；所述镗孔刀包括导向杆、镗孔刀头安装座和刀杆，所述刀杆支承座内设置有直线轴承，镗孔时，所述导向杆的一端在所述直线轴承内移动，所述导向杆的另一端与所述镗孔刀头安装座的一端连接，所述镗孔刀头安装座的另一端与所述刀杆的一端连接，所述刀杆的另一端与所述刀架连接；所述镗孔刀头安装座上安装有一正一反两把镗孔刀头，所述两把镗孔刀头同时切削把所述两把镗孔刀头切削时产生的径向切削力相互抵消。本发明解决了薄壁深孔零件镗削加工中镗刀杆刚性不足，振动和让刀现象严重的问题。振动和让刀现象严重的问题。振动和让刀现象严重的问题。


技术研发人员：熊文在 李敏 杨捷顺
受保护的技术使用者：深圳技师学院（深圳高级技工学校）
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/16