一种内排屑深孔钻制造技术

本发明专利技术属于深孔加工领域，具体涉及一种内排屑深孔钻，有刀片、刀体、楔形部分。楔形部分上沿圆周分布有楔形凸起，其与深孔内壁的单边间隙大于0或等于0毫米。当需要时，深孔钻的自定心力可以精密调节。通过定位件、螺杆、支座使楔形凸起的位置或姿态发生变化，改变间隙内的液膜厚度、从而调节液体对楔形轮廓的作用力。楔形凸起部分的楔形轮廓曲线是圆，或阿基米德螺旋线。楔形部分与刀体是整体式结构，或通过螺纹与刀体及刀杆相连接。楔形凸起的顶部可有涂层。本发明专利技术可获得大的液体作用力，刀具系统精度高，可高速旋转，安装方便，便于推广，切削液清洁。本深孔钻能用于深孔或浅孔加工，能用于钻孔或扩孔，提高深孔加工质量和效率。提高深孔加工质量和效率。提高深孔加工质量和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种内排屑深孔钻


[0001]本专利技术属于孔加工领域，具体涉及一种内排屑深孔钻。

技术介绍

[0002]深孔加工刀具与普通麻花钻结构不同。深孔刀具包括内排屑深孔钻和外排屑深孔钻。图1是现有内排屑深孔刀具加工原理主视示意图。图2是其侧视示意图。图中1为工件，4为刀体，是空心结构，其上固定有切削刃2和导向条3。5为刀杆(即钻杆)，6为输油器。工件1相对于刀具系统旋转。用于冷却、润滑、排屑的油流过刀杆5的外侧，从刀杆的内孔将铁屑排出。
[0003]传统内排屑深孔刀具具有以下缺点：第一，刀具结构不对称，作用于工件上的切削力的合力不为零，切削力的合力使工件产生变形。大多数深孔零件长径比大，刚度差，所以实际加工出的深孔，其直线度及其它形状与位置误差较大。第二，无自动纠偏能力。当深孔刀具因为工件材料不均匀、外界干扰等因素出现偏斜时，无法纠正刀具偏斜，更难以自动纠偏。第三，两个位于切削刃后部的导向条与已加工孔壁紧密接触，用于导向，但导向条的磨损、失效、都将影响加工精度。导向条与孔壁接触部位的质量缺陷可使刀具走偏。
[0004]轴承的润滑形式包括动压润滑和静压润滑。静压润滑则利用油泵供应高压液体，使轴颈与轴承孔壁分开。动压滑动轴承工作原理与静压润滑不同，其原理对于深孔加工具有启示作用。动压润滑时，轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，由于润滑油的粘性作用，当达到足够高的相对旋转速度时，润滑油被带入轴和轴瓦配合面间的楔形间隙时，润滑油内的压力上升，形成流体动压效应。因此油膜具有承载能力。动压润滑中，轴颈与轴承孔间必须留有间隙。当轴颈静止时，轴颈处于轴承孔的最低位置，并与轴承孔壁下母线(或轴瓦)接触。此时，两表面间自然形成一个收敛的楔形空间。当轴开始转动时，速度较低，带入轴承间隙中的油量较少。随着转速的增加，轴颈表面的线速度加大，带入楔形空间的油量增加，这时，楔形油膜内产生动压力，使轴颈浮起，轴承内的摩擦阻力仅为液体的内阻力，摩擦系数很小，磨损少。
[0005]动压润滑原理可以用于深孔加工。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的：提高深孔加工能力和深孔质量。
[0007]图3是连接式自定心自纠偏内排屑深孔刀具加工原理主视示意图，图4是其侧视示意图，也是图3的K-K视图。图3、图4中1为深孔工件，4为刀体，5为刀杆，6为输油器，7为楔形部分，楔形部分带有2个以上楔形凸起。相邻楔形部分之间有槽，用于流过液体。
[0008]以下介绍这种内排屑深孔钻自定心、自纠偏的基本机理。
[0009]图3与图1的最大的区别是：图3中的刀具系统具有一个楔形部分7，且楔形部分7上有4段楔形轮廓或3段楔形轮廓，或其它数量的楔形轮廓(参加其剖视图)。图3、图4是连接式结构，其楔形部分7通过连接方式被安装于深孔刀具系统，比如，楔形部分左端通过螺纹与
钻头体固连，右端通过螺纹与钻杆固连。或者，楔形凸起被制作于圆套上，圆套与刀杆或刀体紧密配合。
[0010]图4中，K-K视图显示：刀具系统楔形部分7与已加工深孔孔壁形成4个楔形空间。楔形部分7与刀具系统一起相对于深孔工件旋转。切削液因为具有粘性，被拖进4个楔形空间，从大间隙处流入，其压力升高，并形成4个楔形油膜。4个楔形油膜均匀分布，它们作用于楔形部分，犹如3爪卡盘或4爪卡盘夹紧一个工件。均匀分布的油膜作用力使楔形部分连同与之固定连接的刀具系统定位于深孔中心，深孔刀具系统沿着已加工深孔的轴线向前进给。利用已加工出的深孔作为基准，进行导向，加工后续深孔。
[0011]当楔形部分受到外界干扰，偏离深孔轴线时，各处楔形油膜厚度将发生变化，厚度变小的油膜内将产生更高的压力，它对楔形部分的作用力加大，从而使楔形部分恢复原来位置，同时使油膜恢复原始厚度。上述纠偏过程，因液体特性，随时动态自动进行。
[0012]本专利技术创新点如下：
[0013]1.一种内排屑深孔钻，有刀片、刀体，其特征在于：所述的深孔钻与刀杆相连，深孔钻上有楔形部分，楔形部分上沿圆周分布有2个或2个以上楔形凸起，楔形凸起最大直径小于或等于被加工深孔直径，楔形凸起顶部与深孔内壁的单边间隙大于0毫米或等于0毫米；楔形凸起与被加工孔壁形成楔形空间，当刀具系统相对于工件旋转时，液体被带入楔形空间，使液体的压力升高；液体从大间隙流入，从小间隙流出，或沿刀具系统轴线方向泄漏；一部分来自液压泵的液体流过相邻楔形凸起之间的槽，流入切削部位，然后流出，流出时携带铁屑排出；所述的深孔钻的自定心力是可以调节的或不可以调节；自定心力可以调节时，所述的深孔钻有电式或磁式或机械式自定心力调节装置，或精密调节装置与一般调节装置，楔形凸起的位置或姿态发生变化，楔形轮廓与孔内壁之间的间隙发生变化，液膜厚度发生变化，液体对楔形轮廓的作用力发生变化；楔形部分是独立制作的零件，有用于连接的结构，被安装于刀体和刀杆；或者，楔形凸起被制作于圆套上，圆套与刀杆或刀体紧密配合。
[0014]2.一种内排屑深孔钻，有刀片、刀体，其特征在于：所述的深孔钻与刀杆相连，深孔钻上有楔形部分，楔形部分上沿圆周分布有2个或2个以上楔形凸起，楔形凸起最大直径小于或等于被加工深孔直径，楔形凸起顶部与深孔内壁的单边间隙大于0毫米或等于0毫米；楔形凸起与被加工孔壁形成楔形空间，当刀具系统相对于工件旋转时，液体被带入楔形空间，使液体的压力升高；液体从大间隙流入，从小间隙流出，或沿刀具系统轴线方向泄漏；一部分来自液压泵的液体流过相邻楔形凸起之间的槽，流入切削部位，然后流出，流出时携带铁屑排出；所述的深孔钻的自定心力是可以调节的或不可以调节；自定心力可以调节时，所述的深孔钻有电式或磁式或机械式自定心力调节装置，或精密调节装置与一般调节装置，楔形凸起的位置或姿态发生变化，楔形轮廓与孔内壁之间的间隙发生变化，液膜厚度发生变化，液体对楔形轮廓的作用力发生变化；楔形部分与刀体是整体式结构。
[0015]3.根据创新点1或2所述的一种内排屑深孔钻，其特征在于楔形凸起部分的楔形轮廓曲线是圆，或椭圆，或阿基米德螺旋线，或渐开线，或摆线，或双曲线，或抛物线、或概率曲线、或直线，或箕舌线、或蔓叶线、或笛卡尔叶形线、或心形线、或对数螺线、或双曲螺线、或双纽线、或玫瑰线，或以上线的组合。
[0016]4.根据创新点1或2所述的一种内排屑深孔钻，其特征在于楔形凸起部分的楔形轮廓是曲面，将曲面方程代入雷诺方程或纳维-斯托克斯方程计算液体对楔形轮廓的作用力
时，积分过程能够获得解析解，或采用数值计算方法时，具有收敛性和稳定性。
[0017]5.根据创新点1或2所述的一种内排屑深孔钻，其特征在于，所述的刀片为对称布置或不对称布置；所述的液体为油或其它液体，经过滤网过滤、或离心力过滤，或磁性方法过滤。
[0018]6.根据创新点1或2所述的一种内排屑深孔钻，其特征在于：楔形凸起或者调节垫块与定位件接触，调节定位件的位置，则楔形凸起沿圆周具有不同位置，同时，楔形凸起顶面与深孔内壁的间隙发生变化；改变调节垫块沿圆周方向的位置，则楔形凸起在空间发生变化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内排屑深孔钻，有刀片、刀体，其特征在于：所述的深孔钻与刀杆相连，深孔钻上有楔形部分，楔形部分上沿圆周分布有2个或2个以上楔形凸起，楔形凸起最大直径小于或等于被加工深孔直径，楔形凸起顶部与深孔内壁的单边间隙大于0毫米或等于0毫米；楔形凸起与被加工孔壁形成楔形空间，当刀具系统相对于工件旋转时，液体被带入楔形空间，使液体的压力升高；液体从大间隙流入，从小间隙流出，或沿刀具系统轴线方向泄漏；一部分来自液压泵的液体流过相邻楔形凸起之间的槽，流入切削部位，然后流出，流出时携带铁屑排出；所述的深孔钻的自定心力是可以调节的或不可以调节；自定心力可以调节时，所述的深孔钻有电式或磁式或机械式自定心力调节装置，或精密调节装置与一般调节装置，楔形凸起的位置或姿态发生变化，楔形轮廓与孔内壁之间的间隙发生变化，液膜厚度发生变化，液体对楔形轮廓的作用力发生变化；楔形部分是独立制作的零件，有用于连接的结构，被安装于刀体和刀杆；或者，楔形凸起被制作于圆套上，圆套与刀杆或刀体紧密配合。2.一种内排屑深孔钻，有刀片、刀体，其特征在于：所述的深孔钻与刀杆相连，深孔钻上有楔形部分，楔形部分上沿圆周分布有2个或2个以上楔形凸起，楔形凸起最大直径小于或等于被加工深孔直径，楔形凸起顶部与深孔内壁的单边间隙大于0毫米或等于0毫米；楔形凸起与被加工孔壁形成楔形空间，当刀具系统相对于工件旋转时，液体被带入楔形空间，使液体的压力升高；液体从大间隙流入，从小间隙流出，或沿刀具系统轴线方向泄漏；一部分来自液压泵的液体流过相邻楔形凸起之间的槽，流入切削部位，然后流出，流出时携带铁屑排出；所述的深孔钻的自定心力是可以调节的或不可以调节；自定心力可以调节时，所述的深孔钻有电式或磁式或机械式自定心力调节装置，或精密调节装置与一般调节装置，楔形凸起的位置或姿态发生变化，楔形轮廓与孔内壁之间的间隙发生变化，液膜厚度发生变化，液体对楔形轮廓的作用力发生变化；楔形部分与刀体是整体式结构。3.根据权利要求1或2所述的一种内排屑深孔钻，其特征在于楔形凸起部分的楔形轮廓曲线是圆，或椭圆，或阿基米德螺旋线，或渐开线，或摆线，或双曲线，或抛物线、或概率曲线、或直线，或箕舌线、或蔓叶线、或笛卡尔叶形线、...

【专利技术属性】
技术研发人员：于大国，杨志涌，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：