一種用於大尺寸殼體高精度複雜孔系加工的專用刀具的製作方法

2023-05-12 01:32:26 1

本實用新型屬於專用刀具技術領域，具體涉及一種用於大尺寸殼體高精度複雜孔系加工的專用刀具。

背景技術：

助推級頭部殼體是CZ-7型號中關鍵結構件和受力件，其尺寸規格大，總長為447.5mm，最大外圓為φ210mm，且其孔系多，各孔尺寸和形位公差精度要求高，因殼體外形大、結構複雜，若使用傳統普車加工階梯孔系，在加工過程中易產生甩擺而無法保證圖樣要求，傳統鉗工加工螺紋孔的加工效率低，需頻繁手動更換套扣機的螺紋絲錐，易出現定位偏斜現象，加工深孔時易發生劃傷及錐孔現象而無法滿足圖樣要求，是伺服加工的難點，嚴重製約了型號的研製生產。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題：針對現有技術的不足，本實用新型提供一種用於大尺寸殼體高精度複雜孔系加工的專用刀具，能夠保證加工質量和提高切削效率，能夠應用在多個型號伺服產品各種複雜大尺寸外形殼體的高精度複雜孔系的加工。

本發明採用的技術方案：

一種用於大尺寸殼體高精度複雜孔系加工的專用刀具，包括主孔系加工刀具和偏心孔加工刀具；主孔系加工刀具包括刀柄和刀片，刀柄和刀片通過焊接連接；偏心孔加工刀具採用在刀體上鑲焊刀片的方式，每截刀刃上各有2個刀齒。

所述主孔系加工刀具中，刀柄1選用硬質合金材質，刀柄1與工具機連接的裝夾部位為SK40。

所述主孔系加工刀具中，刀片2選擇具有PCD複合片作為基體。

所述主孔系加工刀具的幾何參數為：前角γ0＝30°～42°；后角γ0＝30°～42°；主偏角kr＝91°～94°；副后角α'0＝12°～14°；副偏角kr'＝3°～5°；刃傾角λs＝4°～6°；刀尖圓弧R＝0.2；刀片寬度2mm。

所述偏心孔加工刀具中，刀片採用硬質合金材料，刀體和刀柄採用高速鋼材質。

所述偏心孔加工刀具上設有中心內冷孔。

所述偏心孔加工刀具的技術參數為：前角γ0＝5°～12°；后角α0＝6°～8°；副后角副偏角鋒角125°。

本發明的有益效果：

本實用新型提供一種用於大尺寸殼體高精度複雜孔系加工的專用刀具，能夠保證加工質量和提高切削效率，消除了銑加工刀紋對殼體密封性的影響，一次交檢合格率大幅提升至95％及以上，並且減少了加工工序，達到生產質量和效率的大幅提升。能夠應用在多個型號伺服產品各種複雜大尺寸外形殼體的高精度複雜孔系的加工。

附圖說明

圖1為頭部殼體的主孔結構示意圖；

圖2為主孔系加工刀具結構示意圖；

圖3為主孔系加工刀具幾何參數示意圖；

圖4為偏心孔結構示意圖；

圖5為偏心孔加工刀具結構示意圖。

圖中：1-刀柄、2-刀片、

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型提供的一種用於大尺寸殼體高精度複雜孔系加工的專用刀具作進一步詳細說明。

本實用新型提供的一種用於大尺寸殼體高精度複雜孔系加工的專用刀具，包括主孔系加工刀具和偏心孔加工刀具；

如圖1所示為加工主孔系密封槽，主孔系加工刀具用於加工主孔系密封槽，如圖2所示，主孔系加工刀具包括刀柄1和刀片2，刀柄1和刀片2通過焊接連接。

(1)刀柄1：

刀柄1材質：刀柄選用硬質合金材質，是由於其具有很高的耐磨性、耐熱性，加工過程中不會因為切屑的摩擦和切削溫度較高而導致刀具磨損和變形。

刀柄1必須具有好的直線度和足夠的強度以平衡切削扭矩，兩處刀片間同軸度不得在切削過程中發生改變。

刀柄與工具機連接的裝夾部位為SK40。

(2)刀片2：

刀片2材質：選擇具有極高硬度和獨特機械性能的PCD(聚晶金剛石)複合片作為基體。

PCD複合片是由金剛石顆粒和催化劑的混合物在高溫高壓下燒結而成，在合成過程中產生了金剛石顆粒共生物，並在金剛石顆粒之間建立起連接「橋」，從而獲得具有催化劑島狀結構，類似於整體金剛石的PCD材料。

刀刃結構設計：刀刃前角γ0為36°，在保證刀具強度剛性的前提下，有足夠容屑面積，便於排屑。

切削刃平衡：銑刀在切削時受到徑向分力和主切削力的作用，4刃結構使得鉸刀平衡受力，在切削過程中刀具不易發生偏擺。

冷卻方式：刀具帶有中心內冷孔，利用切削油的流速通暢排屑，不使切屑堆積在排屑槽中擠壓孔壁造成孔壁劃傷或刀具扭矩過大造成刀具失效。

(3)刀具幾何參數：

如圖3所示，成型銑刀幾何參數包括前角γ0、后角α0、主偏角κr、副偏角副后角刀尖圓弧R和刃傾角λs。

其中：前角γ0＝30°～42°；后角α0＝10°～18°；主偏角kr＝91°～94°；副后角α'0＝12°～14°；副偏角kr'＝3°～5°；刃傾角λs＝4°～6°；刀尖圓弧R＝0.2；刀片寬度2mm。

如圖4所示為偏心孔結構，涉及2處重要尺寸，孔和孔，其中孔在238mm位置處，現有刀具的刀杆長度沒有符合加工要求的，需要外協焊接加長刀杆，一方面增加了加工成本，另一方面，刀具自身的刀杆很細，加工強度較差，易造成刀具的振動和彎曲，無法保證圖樣要求。

如圖5所示，偏心孔加工刀具用於加工偏心孔結構，偏心孔加工刀具採用在刀體上鑲焊刀片的方式，每截刀刃上各有2個刀齒，

刀片採用硬質合金材料，刀體和刀柄採用高速鋼材質。

(1)刀柄和刀體的材質選擇：高速鋼一般是含有W、Cr、V等元素的合金結構鋼，具有較高的硬度和紅硬性，進行退火處理後，可降低鋼材硬度，增加韌性，作為刀柄和刀體是不會因承受較強的扭矩而折斷或迸裂。

(2)刀片的材質選擇：採用硬質合金作為刀片的材質，硬質合金具有硬度高、耐磨、強度和韌性較好、耐熱、耐腐蝕等一系列的優良性能，即使在500℃時仍有很高的硬度，為保證零件的批量加工和尺寸精度的要求，採用焊接的方法鑲在刀體上。

(3)冷卻方式：刀具帶有中心內冷孔，利用切削油的流速通常排屑，避免切屑堆積在排屑槽中擠壓孔壁造成孔壁劃傷或刀具扭矩過大造成刀具失效。

偏心孔加工刀具的技術參數：

前角γ0＝5°～12°；后角α0＝6°～8°；副后角副偏角鋒角125°。