CN204584328U - 可调式沉孔反向拉镗加工装置及其配套对刀块 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机械领域，具体涉及一种可调式沉孔反向拉镗加工装置及其配套对刀块。目的是解决受工件结构限制无法进行传统正向切削加工沉孔的难题，提高生产效率。该装置包括反向切削夹具和分体式拉镗刀具；所述反向切削夹具包括本体，位于本体上的定位芯轴，位于定位芯轴两侧的夹持结构；每个夹持结构包括定向压板，贯穿定向压板并将定向压板固定在本体上的压板锁紧螺栓和压板锁紧螺母，贯穿定向压板的定向锁紧螺栓和定向锁紧螺母；所述分体式拉镗刀具包括刀杆、刀头和固定刀头的螺钉。针对航天工件，可提高加工效率2倍以上，一次交检合格率100％，降低刀具及生产成本近50％，为后续大规模批产奠定了坚实的基础。

Description

可调式沉孔反向拉镗加工装置及其配套对刀块

技术领域

本实用新型属于机械领域，具体涉及一种可调式沉孔反向拉镗加工装置及其配套对刀块。

背景技术

航天产品结构件具有精度高、结构复杂等特点，尤其是连接部位的设计相对紧凑，例如图1所示的工件，其壳体的直径较大，约总长较长，约380mm；壳体左端面设计有14组不同孔径的阶梯通孔，其中被加工孔为轴向端法兰基准面的反方向的沉孔11，在壳体外圆设计有安装元器件的凸台13和加强筋12，易造成切削干涉。

对于类似结构件14组孔径的沉孔11，目前采用如下两种加工方法：

1、电解加工 

选用电火花机床加工。

原理：选用与沉孔直径相同、精度相等电极，沿正向进行电解加工。

优点:生产前期准备时间较短,制作工装和加工电极周期成本较低。

缺点：单孔加工时间较长，若批量生产效率极低。

综合：适合单件生产或返修。

2、立钻加工 

选用立式钻床加工。

原理：选用与沉孔直径相同、精度相等的刀具，沿正向加工.

优点：生产前准备时间较短，刀具结构简单。

缺点：a、受工件具体结构影响，加工具有局限性，只能加工沉孔进刀方向无干涉的工件。b、刀杆长、刚性差；刀头磨损大，寿命短； 加工成本高。

综合：适合特定产品小批量生产。

随着近些年型号产品不断增长，类似结构工件生产任务量大幅增加，传统的电解加工、立钻加工无法满足特定工件的加工，且生产效率极低、加工成本高，已不适合批量加工。

发明内容

本实用新型为了解决受工件结构限制无法进行传统正向切削加工沉孔的难题，提高生产效率，提供一种可调式沉孔反向拉镗加工装置及其配套对刀块。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种可调式沉孔反向拉镗加工装置，包括反向切削夹具和分体式拉镗刀具；

所述反向切削夹具包括本体，位于本体上的定位芯轴，位于定位芯轴两侧的夹持结构；每个夹持结构包括定向压板，贯穿定向压板并将定向压板固定在本体上的压板锁紧螺栓和压板锁紧螺母，贯穿定向压板的定向锁紧螺栓和定向锁紧螺母；

所述分体式拉镗刀具包括刀杆、刀头和固定刀头的螺钉。

如上所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其中：在所述反向切削夹具中，所述本体中布置有定位销，在本体上表面对应定向锁紧螺栓处开有凹窝孔，在本体上表面还开有多个插销孔。

如上所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其中：所述分体式拉镗刀具的刀杆为柱形，在安装刀头一端开有安装螺钉的内螺纹，在内螺纹结束处开有刀头安装方孔；在刀杆另一侧的接近端部位置开有穿销槽，在刀杆外侧开有冷却槽。

如上所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其中：所述刀杆材料为高碳 工具钢，热处理硬度大于60HRC，外圆圆柱度小于0.02mm，刀头安装方孔与刀头安装间隙小于0.06mm并与刀杆外圆垂直度小于0.03mm。

如上所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其中：所述刀头材料为白钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、硬质合金YG、YT、YW牌号，为双切削刃制作，单刃工作切削。

一种用于调整如上所述可调式沉孔反向拉镗加工装置的对刀块，所述对刀块中部开有用于放置刀杆的刀块定位孔，用于放置刀头的对刀块内孔，在对刀块侧面开有贯穿至对刀块内孔的刀头调节孔。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过工件结构分析、设计适合加工的的夹具和可调式刀具，提供一种可调式沉孔反向拉镗加工装置，适合航天航空等各领域结构工件反向沉孔批量加工，解决受工件结构限制无法进行传统正向切削加工沉孔的难题，提高刀具强度、增加加工范围、保证加工精度、提升生产效率、节约生产成本，具体特点如下：

1、适合复杂工件沉孔加工，适合所有因结构限制、干涉，无法按正向切削进行的沉孔加工，通过反向拉镗加工完成沉孔加工，并保证阶梯孔的同轴。

2、夹具结构简单、装夹定位可靠，操作灵活

3、刀具强度高、刚性大，减少刀杆的长径比，从而增加了刀杆的强度，并减少刀头切削时的产生的振动和刀具的消耗磨损。

4、加工尺寸调节范围大。拉镗刀具的刀头、刀杆采用分体式，刀头可进行更换、调节，加工的尺寸范围大

5、刀具磨损小、寿命长。拉镗刀具的刀头按双切削刃制作，单刃工作切削，一侧刀刃磨损或损坏，可以随时调整对刀，利用另一侧切削刃继续加工，增加使用寿命

6、成本低、效率高。刀具制造成本低，刀杆可重复使用，刀头可重复刃 磨，降低消耗成本、提高使用效率。

本实用新型应用范围广，可应用在各种普通钻床、立式加工中心和卧式加工中心，且基础技术成熟，易实现。针对航天工件，可提高加工效率2倍以上，一次交检合格率100％，降低刀具及生产成本近50％，为后续大规模批产奠定了坚实的基础。

附图说明

图1为航天某工件示例图；

图2为本实用新型提供的一种可调式沉孔反向拉镗加工装置中反向切削夹具的正视图；

图3为图2中夹具的俯视图；

图4为图2中夹具的侧视图；

图5为反向切削夹具的使用示意图；

图6为分体式拉镗刀具的结构示意图；

图7为刀杆的结构示意图；

图8为图7的A-A向视图；

图9为图7的B-B向视图；

图10为刀头结构主视图；

图11为刀头结构俯视图；

图12为图10的A-A剖视图；

图13为对刀块与分体式拉镗刀具配合使用示意图；

图14为刃磨工装结构主视图；

图15为图14的A-A向视图；

其中：1、本体，2、定位芯轴，3、定向压板，4、定位销，5、插销孔，6、凹窝孔，7、压板锁紧螺母，8、压板锁紧螺栓，9、定向锁紧螺母，10定向锁紧螺栓，11、沉孔，12、加强筋，13、凸台，14、已加工孔，21、摇臂 钻床，22、钻床工作台，23、工件，24、千斤顶，25、反向切削夹具，26、分体式拉镗刀具，31、刀杆，32、刀头，33、螺钉，41、刀头安装方孔，42、穿销槽，43、冷却槽，51、对刀块，52、刀头调节孔，53、安装方孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提供的可调式沉孔反向拉镗加工装置及其配套对刀块进行介绍：

一种可调式沉孔反向拉镗加工装置，包括反向切削夹具和分体式拉镗刀具。

如图2-4所示，反向切削夹具包括本体1，位于本体1上的定位芯轴2，位于定位芯轴2两侧的夹持结构；每个夹持结构包括定向压板3，贯穿定向压板3并将定向压板3固定在本体1上的压板锁紧螺栓8和压板锁紧螺母7，贯穿定向压板3的定向锁紧螺栓10和定向锁紧螺母9。在本体1中部置有定位销4，在本体1上表面对应定向锁紧螺栓10处开有凹窝孔6，在本体1上表面还开有多个插销孔5。

如图5所示，使用该反向切削夹具25时，定位芯轴2水平向下安装在钻床工作台22上。工件23主孔与定位芯轴2定位后，定位销4通过夹具本体1上4个插销孔5中的任意一个，***工件法兰基准面上已加工出的任意一个孔14，完成工件23在夹具本体1上的定位。通过凹窝孔6对定向锁紧螺栓10进行定位，锁紧定向锁紧螺母9，完成定向压板3定位。旋紧压板锁紧螺栓8、压板锁紧螺母7，实现定向压板3将工件23锁紧在夹具本体1平面上，同时保证工件表面不受损伤。调整工件23下端的千斤顶24，起到做辅助支撑作用。夹具合理的限制了工件各方向自由度，满足了工件沉孔加工的定位要求。

分体式拉镗刀具如图6所示，分体式拉镗刀具又具体分为刀杆31、刀头32和固定刀头32的螺钉33，配有对刀块及刃磨工装。

如图7-9所示，分体式拉镗刀具的刀杆31为柱形，在安装刀头一侧开有安装螺钉33的内螺纹，在内螺纹结束处开有刀头安装方孔41；在刀杆31另一侧的接近端部位置开有穿销槽42，在刀杆31外侧开有冷却槽43；刀杆31两端均开有倒角。

刀杆31材料选用高碳工具钢如：CrWMn、Cr12MoV等，热处理硬度大于60HRC，刀杆外形T、b、c、d、L1、L2、螺纹及刀头安装方孔a×e、冷却槽尺寸、穿销槽尺寸f根据实际加工选配尺寸，外圆T圆柱度小于0.02mm，刀头安装方孔a×e与刀头安装间隙小于0.06mm并保证与刀杆外圆垂直度小于0.03mm，方便对刀调整，刀头夹紧可靠。

刀杆31的冷却槽43设计有内冷或外冷冷却槽，有利于冷却液流动降温和废屑排出，可应用于摇臂钻床、立式加工中心和卧式加工中心等设备。

刀头结构如图10-12所示，刀头材料采用白钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、硬质合金YG、YT、YW等系列牌号，设计成双切削刃制作，单刃工作切削。一方面提高使用效率，一侧刀刃磨损或损坏，可以随时调整对刀，利用另一侧切削刃继续加工；另一方面可以调整可加工的尺寸范围，其中尺寸a、e为安装方孔配合尺寸，g为刀头刃长尺寸，i为被加工沉孔尺寸。优选情况为：如图10所示，副后角为2°；如图11所示，副偏角为2°，可以减少与已加工面的摩擦，保证加工表面的光洁度及刀具散热；如图12所示，其中前角为14-16°，可以保证刀尖锋利，切削轻快，后角为6°，减少与已加工面摩擦，可以保证刀尖强度。

为方便调整对刀尺寸，配套设计了对刀块51。对刀块51中部开有用于放置刀杆的刀块定位孔，用于放置刀头的对刀块内孔，在对刀块侧面开有贯穿至对刀块内孔的刀头调节孔52。对刀块内孔尺寸i设计为待加工工件沉孔尺寸，a尺寸参考刀头高度尺寸设计，孔T与孔i同轴不大于0.05mm。使用时，如图13所示，将分体式拉镗刀具26前端刀杆部分伸入对刀块定位孔内， 对刀块定位孔直径T与刀杆外圆配合间隙不大于0.015mm，从对刀块侧面的刀头调节孔52进行调整，使刀头工作刃尖端紧密贴实对刀块内孔尺寸i侧壁，完成刀具待加工尺寸的调整。

为方便刀头的刃磨，配置了刃磨工装，刃磨工装为块状结构，在相邻的两侧开有圆孔，2个圆孔的交接处为尺寸为a×e的安装方孔53，见图14、15所示。刀头安装在刃磨工装a×e安装方孔53中，只外露需刃磨部分，利用工装上的螺钉锁紧。将工装夹持在可调角度工具钳上，通过调整工具钳角度，即可根据需要刃磨刀头的切削角度，方便了批量刀头的制作刃磨，同时保证了刀头的设计要求。

使用本实用新型提供的可调式沉孔反向拉镗加工装置的加工流程如下：

步骤1、将夹具、工件安装在机床上，对工件进行夹紧、定位、找正；

步骤2、进行刀杆、刀头的装配，调整刀具加工尺寸；

步骤3、将刀具安装在机床主轴上；

步骤4、开启机床，利用机床反向切削自动进给的功能，进行反向拉镗加工；

步骤5、必要时进行刀具尺寸调整及刀头的刃磨。

本实用新型是利用机床反向切削自动进给的功能，打破正向切削加工的传统思路，采用逆向思维，反向装夹，将刀杆切削扭矩+轴向压力转化为切削扭矩+轴向拉力的受力方式，从而实现受结构限制的沉孔加工。

Claims (6)

1.一种可调式沉孔反向拉镗加工装置，其特征在于：包括反向切削夹具和分体式拉镗刀具；

所述反向切削夹具包括本体(1)，位于本体(1)上的定位芯轴(2)，位于定位芯轴(2)两侧的夹持结构；每个夹持结构包括定向压板(3)，贯穿定向压板(3)并将定向压板(3)固定在本体(1)上的压板锁紧螺栓(8)和压板锁紧螺母(7)，贯穿定向压板(3)的定向锁紧螺栓(10)和定向锁紧螺母(9)；

所述分体式拉镗刀具包括刀杆(31)、刀头(32)和固定刀头(32)的螺钉(33)。

2.根据权利要求1所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其特征在于：所述反向切削夹具中，所述本体(1)中部布置有定位销(4)，在本体(1)上表面对应定向锁紧螺栓(10)处开有凹窝孔(6)，在本体(1)上表面还开有多个插销孔(5)。

3.根据权利要求1所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其特征在于：所述分体式拉镗刀具的刀杆(31)为柱形，在安装刀头一端开有安装螺钉(33)的内螺纹，在内螺纹结束处开有刀头安装方孔(41)；在刀杆(31)另一侧的接近端部位置开有穿销槽(42)，在刀杆(31)外侧开有冷却槽(43)。

4.根据权利要求3所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其特征在于：所述刀杆(31)材料为高碳工具钢，热处理硬度大于60HRC，外圆圆柱度小于0.02mm，刀头安装方孔(41)与刀头(32)安装间隙小于0.06mm并与刀杆外圆垂直度小于0.03mm。

5.根据权利要求4所述的可调式沉孔反向拉镗加工装置，其特征在于： 所述刀头(32)材料为白钢W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2或硬质合金YG、YT、YW牌号，为双切削刃制作，单刃工作切削。

6.一种用于调整如权利要求1所述可调式沉孔反向拉镗加工装置的对刀块，其特征在于：所述对刀块中部开有用于放置刀杆(31)的刀块定位孔，用于放置刀头(32)的对刀块内孔，在对刀块侧面开有贯穿至对刀块内孔的刀头调节孔(52)。