一种精密高效小孔径镗刀的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种精密高效小孔径镗刀。

背景技术：

早期的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用切削速度为5米/分，随着机械制造行业的蓬勃发展，许用切削速度更高的含钨合金工具钢、高速工具钢、硬质合金刀具相继投入使用，使用硬质合金刀具的许用切削速度达到32米/分，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。可转位刀具是预先加工好带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具，当在使用过程中一个切削刃磨钝后，只要将刀片的夹紧松开后转位或更换刀片，使新的切削刃进入工作位置，再经夹紧就可以进行使用。机夹式可转位刀具的应用，为刀具供应商提供了广阔的的市场，刀具供应商根据国际标准ISO1832-1995规定，对各类车削刀具进行了系列化、标准化汇汇总并编制成刀具样本，方便用户根据需要选购适宜的切削刀具来加工产品。

采用镗削加工具有如下的优点：1适应性强。镗削孔径尺寸范围广，一把刀可以加工不同直径的孔，镗削材料可以是塑性金属材料，也可以是脆性金属材料。2、能修正底孔轴线的位置。镗削时通过调整刀具和工件的相对位置，可以校正底孔轴线位置，保证孔的位置精度。3、成本低。镗刀结构简单，刃磨方便，加工尺寸范围大。在单件或小批量生产中采用镗削加工较经济。

小直径孔镗削的难点：镗刀和镗杆的刚度取决于孔的尺寸和位置。长径比在3:1范围内，镗杆的刚度可满足加工要求。当孔径小于长径比大于3:1时，受待加工孔径和长度的限制，随着镗杆长度的增加，镗杆的刚度逐步降低，小直径镗孔刀受切削抗力的影响极易产生振动，特别是镗削细长孔，振动易造成刀具崩刃，也会降低已加工表面的质量。另外，镗削过程中排屑和使用切削液都受到影响，也会降低加工表面的质量。

电磁阀是电控燃油喷射系统的核心组件之一，具有调整喷油量和喷油定时的作用，电磁阀应有良好的动态响应特性，电磁阀体和电磁阀芯的配合间隙仅有0.004～0.006mm，电磁阀体导向孔和电磁阀芯导向圆柱面的加工属于精密加工范畴。电磁阀体(见图1)导向孔为台阶孔，氮化前常规加工方法为钻削后采用复合铰刀饺孔，优点是有利于提高加工效率和保证台阶孔之间的同轴度要求，缺点是由于同时参与切削的刀刃多，易造成已切削表面出现划沟，需要留出较大的磨削余量消除划沟来提高磨削表面的质量。磨削余量受到渗氮深度的制约，增大磨削余量也会降低精密磨削的生产效率。复合铰刀不论采用何种材料制造，均为专用刀具，不具备重磨性，且价格高订货周期长，刀具消耗费用很高。

使用复合铰刀加工电磁阀体导向孔存在刀具费用消耗高，需要留出较大的磨削余量的缺点，尤其是在科研试制阶段(小批量加工阶段)，所需复合铰刀的数量对刀具供应商来说很低，都会以交货周期太长为借口不接收订单。采用镗削加工电磁阀体氮化前导向孔的半精加工，也可满足电磁阀体导向孔的半精加工的精度要求。电磁阀体导向孔镗削加工需要小直径镗刀。刀具使用方根据需要镗削的孔径及精度、深度要求，可在不同的刀具供应商刀具样本上选择适宜的刀片和刀杆，通过对比价格、供货周期来采购标准的镗削刀具。当所镗削的孔径小于时，在刀具供应商提供的刀具样本上查不到相应的标准刀杆和刀片，咨询刀具供应商得知由于孔径太小，无法做到可转位刀具，需要按整体式非标设计制造单独订购，刀具供应商提供的刀具都是大量生产，且都已标准化、系列化，按照非标设计制造价格高、交货周期长，购货数量很低时刀具供应商也不愿意接受订单。刀具使用方购买不到相应的刀具，零件制造精度和交货周期都受到影响。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种精密高效小孔径镗刀，解决小孔径复合铰削加工存在的问题，同时实现价格低廉、方便快捷、使用可靠的优点。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种精密高效小孔径镗刀，其包括：刀头、过渡杆、装夹部分，刀头用于加工孔槽，装夹部分用于将镗刀固定在加工机床上；刀头的刀尖高度，即刀尖到过渡杆的距离加上过渡杆的直径小于待加工孔的直径。

其中，所述镗刀包括镗孔刀和镗槽刀，镗槽刀用于加工待加工孔内环槽。

其中，所述镗刀为镗槽刀时，刀尖到过渡杆的距离大于等于待加工孔内环槽的深度加上0.2mm。

其中，所述镗刀为镗孔刀时，刀尖的高度不小于0.5mm。

其中，所述镗孔刀前角保持正前角，前角范围为4°～8°，后角范围为8°～15°。

其中，所述镗孔刀后刀面与过渡部分交接处刃磨圆弧，避免后刀面出现干涉现象。

其中，其特征在于，所述镗刀选用硬质合金制成。

其中，所述刀头、过渡杆、装夹部分为一体制成。

其中，所述镗刀使用硬质合金新制备形成，或者选用报废的硬质合金立铣刀通过刃磨改制形成。

其中，所述镗刀在切削钢件时，切削速度选取刀具手册推荐值的1/5～1/7，进给速度选取刀具手册推荐值的1/5～1/8。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的精密高效小孔径镗刀，使用小孔径镗刀替代复合铰刀，可降低刀具费用、缩短生产准备时间、提高电磁阀体导向孔加工质量，同时也可通过本发明解决电磁阀体导向孔中两个环槽的镗槽刀制造方法所存在的问题。

附图说明

图1为单体泵电磁阀导向孔镗削工艺简图。

图2为小孔径镗刀改磨示意图。

图3为镗槽刀改磨示意图。

图4为小孔径镗刀切削角度刃磨示意图。b图为a图的俯视图。

图5为镗槽刀切削角度刃磨示意图。b图为a图的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明的小孔径镗刀为整体式结构，适用于所镗削的孔径小于分为两种类型：镗孔刀和镗槽刀，镗槽刀用于加工待加工孔内环槽。小孔径镗孔刀和镗槽刀的具体实施方式如图2、图3、图4、图5所示。电磁阀体导向孔、环槽镗削工艺简图见图1。

具体地，本实施例精密高效小孔径镗刀包括刀头、过渡杆、装夹部分，刀头用于加工孔槽，装夹部分用于将镗刀固定在加工机床上；刀头的刀尖高度，即刀尖到过渡杆的距离加上过渡杆的直径小于待加工孔的直径。

镗刀为镗槽刀时，刀尖到过渡杆的距离大于等于待加工孔内环槽的深度加上0.2mm。

镗刀为镗孔刀时，刀尖的高度不小于0.5mm；且镗孔刀前角必须保持正前角，前角范围为4°～8°，尽可能选取小的前角，后角范围为8°～15°，尽可能选取小的后角。当后刀面与切削表面出现干涉时，可在后刀面与过渡部分交接处手工刃磨较大的圆弧，避免后刀面出现干涉现象。

本实施例镗刀选用硬质合金制成。其中，刀头、过渡杆、装夹部分为一体制成。

下面以一个具体的实例对本发明镗刀结构做进一步详细描述。

钻削底孔钻头直径为镗削孔、环槽、环槽。

为提高镗刀和镗槽刀的刚性提高加工质量，尽可能选取较大装夹直径和过渡杆直径。

为保证刀具有一定的重磨量，镗刀刀尖至过渡杆的距离为0.8mm，过渡杆直径为装夹部分为环槽单边深度最大为0.55mm，过渡杆直径加环槽单边深度应小于为保证环槽直径取加公差且具有一定的重磨量，确定刀头切削刃至过渡杆的高度为0.8mm，过渡杆直径为装夹部分为

高速工具钢与硬质合金相比，在刀具刃磨的方便性和价格上具有优势，但相对于高速钢刀具，硬质合金刀具具有更多的优点，硬质合金刀具不仅可以获得更佳的加工表面质量，还可以获得更高的加工速度，能够承受更高的切削热，具有耐用寿命长的优点。硬质合金的硬度很高，韧性稍差，高的硬度可以保持较高的刚性，为提高小直径镗孔刀的抗震性，镗孔刀采用整体硬质合金单刃结构，在保证一定刚性的前提下还可以提高加工表面的质量和加工效率，刀尖部分磨钝时还可以刃磨重新使用，可有效的降低刀具使用费用。使用小孔径镗孔刀时应注意以下几点：1、正确安装镗刀，使之略高于机床主轴中心高。2、前角刃磨时保持正前角。3、采用小的切削速度和进给量。4、使用冷却液排除切屑。5、刀具装夹应可靠。

本实施例镗刀除了新制备的方式，还可以选用报废的硬质合金立铣刀进行改制，具体制作过程如下：

1、选取硬质合金立铣刀。可选择报废的硬质合金立铣刀，报废立铣刀装夹部分应完整，崩刃深度应在改磨余量之内，折断的硬质合金立铣刀应满足改制刀具的长度要求。

2、在工具磨床上磨削刀头和过渡杆部分。具体磨削过程见图2和图3。

3、刃磨切削刃、角度示意图见图4和图5。

在刃磨过程中要及时冷却刃磨面，防止硬质合金局部退火降低刀具耐用度。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下显著特点：

1、小孔径镗孔刀具采用整体硬质合金，以提高刀具的刚性，降低切削过程中刀杆震动对加工表面质量的影响。

2、小孔径镗孔刀采用单刃整体式结构，由刀头、过渡部分、装夹部分组成。与常规镗孔刀不同的是，小孔径镗孔刀前角必须保持正前角，前角范围为4°～8°，尽可能选取小的前角，后角范围为8°～15°，尽可能选取小的后角。当后刀面与切削表面出现干涉时，可在后刀面与过渡部分交接处手工刃磨较大的圆弧，避免后刀面出现干涉现象。

3、刀具手册推荐的切削速度和进给速度不适用于镗削直径小于的孔。采取本发明制造的小直径镗孔刀，在切削钢件时，切削速度选取刀具手册推荐值的1/5～1/7，进给速度选取刀具手册推荐值的1/5～1/8，在进给速度减小的情况下，可以得到理想的表面加工质量。

4、使用本发明制造的小孔径镗刀时，刀尖高度尽可能接近工件中心高，可以略高，但不能低于工件中心高。

非大批量加工产品时，遇到小孔径需要镗削直孔、内孔仿形镗削、镗削环槽等加工时，无需订购专用镗削刀具，利用新或报废整体硬质合金立式铣刀，按照上述步骤制造小孔径镗削刀具，具有制造周期短、制造门槛低、制造费用低、刀具耐用度高的优点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。