一种用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具的制作方法

本发明涉及加工刀具技术领域，具体涉及一种用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具。

背景技术：

航空零件，尤其是航空机匣类零件，在其表面分布许多用于装配的功能性特征孔，例如：燃油孔、法兰边安装孔等。由于此类装配孔多数孔径较大，且零件材料硬度较高，采用传统钻——铣加工方式效率较低且刀具消耗较大，故现代加工工艺中多采用专用掏孔刀具进行高效加工。但采用现有掏孔刀具进行掏孔加工时，由于零件切削层出现大量毛刺，所以经常出现零件切除材料卡在刀具中心无法脱落的情况，刀具夹带废料连续工作时，将对后续加工产生极大安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具，以解决现有掏孔刀具加工航空零件大直径装配孔时容易出现卡料的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具，包括：刀体和装配在刀体内的弹性顶出组件；刀体包括切削端和夹持端，刀体的内部设有安装腔；切削端设有截面呈弧形的第一安装体和第二安装体，第一安装体和第二安装体围绕刀体的轴线设置，并且第一安装体和第二安装体内侧形成与安装腔连通的集料腔，第一安装体和第二安装体端部边缘分别设有刀片；安装体的内侧壁设有呈弧形的斜坡面，斜坡面从安装体的端部向靠近安装腔的中心轴线所在的方向倾斜。

本发明的刀片用于对工件进行切削，在切削时，刀片沿待加工孔的边缘转动，对待加工孔的边缘进行切削，切屑的废料随切屑的过程逐渐进入集料腔中，切屑完成后，弹性顶出组件释放弹性势能将呈柱状的废料挤出集料腔，使刀具能够再次进行掏孔操作。由于废料的外侧壁在切削过程中会出现毛刺，导致废料的外侧壁与集料腔的内侧壁不能分离，即出现卡料现象，废料不能被弹出，刀具在连续工作时，会产生极大安全隐患。因此，本发明在安装体的内侧壁设置斜坡面，斜坡面具有导向作用下以及斜坡面使废料与安装体单侧接触，弹性顶出组件在挤出废料时，废料会出现单侧受力不均匀的状态，便于将废料弹出集料腔，避免出现卡料现象。

进一步地，上述弹性顶出组件从集料腔伸入安装腔内，弹性顶出组件包括限位座、顶杆以及弹性件；限位座位于安装腔内，并且限位座的侧壁通过径向连接件与刀体的侧壁连接；顶杆从集料腔贯穿限位座后伸入到安装腔内，并通过弹性件与刀体连接，顶杆与限位座滑动配合。

本发明的弹性顶出组件用于将废料弹出，在切削加工时，废料逐渐进入集料腔中，废料挤压顶杆，使顶杆与限位座之间滑动，同时弹性件被压缩，在切削加工完成后，由于废料与工件脱离，弹性件释放弹性势能，带动顶杆推动废料，将废料弹出集料腔。在切削加工时，由于刀具与工件之间会发生相对转动，使得顶杆与废料之间会出现摩擦力，同时由于会出现进料操作，使得顶杆与废料之间会出现挤压力，摩擦力和挤压力共同作用会产生旋松的力矩。因此，本发明采用径向连接件来连接限位座和刀体，用于克服旋松的力矩，弹性顶出组件与刀体之间不会在旋松的力矩的作用下出现松动，避免弹性顶出组件因为松弛而失效，进而避免卡料情况的发生。

进一步地，上述顶杆设有限位凸起，限位凸起的一侧与限位座接触，限位凸起的另一侧与弹性件接触。

本发明的限位凸起避免顶杆的过位移，避免顶杆与限位座之间的脱离。

进一步地，上述顶杆的横截面呈多边形。

本发明的顶杆的截面呈多边形时，顶杆与限位座之间只能进行滑动而不能进行转动，避免顶杆在旋松的力矩的作用下进行转动。

进一步地，上述弹性顶出组件还包括设置在安装腔内的安装座，弹性件的两端分别与限位凸起和安装座接触。

本发明安装座便于对弹性件进行限位。

进一步地，上述限位座的侧壁还通过螺纹与刀体的侧壁密封连接。

本发明的限位座通过螺纹与刀体连接时，限位座与刀体之间的连接更可靠，限位座再通过径向连接件与刀体进行连接时，可以避免限位座与刀体之间的转动。限位座还可以通过螺纹与刀体密封连接，避免铁屑进入安装腔的内部，也能避免冷却液从限位座与刀体之间的连接处进入集料腔中，使冷却液在设定的通道流动。

进一步地，上述径向连接件为螺纹销钉或螺钉。

进一步地，上述斜坡面成型于第一安装体或第二安装体的内侧壁，斜坡面的两侧延伸至相应安装体的内侧壁。

本发明的斜坡面不会与安装体的内侧壁形成台阶，保证安装体内侧的结构连贯性，确保废料不会由于结构不连贯而卡在集料腔中。

进一步地，上述斜坡面的最大斜度为5°。

进一步地，上述第一安装体和第二安装体围绕刀体的轴线均匀间隔设置。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的掏孔刀具在完成掏孔操作后，在挤出废料时，废料会出现单侧受力不均匀的状态，便于将废料弹出集料腔，避免出现卡料现象。

(2)本发明的掏孔刀具在进行切削操作时，弹性顶出组件与刀体之间不会在旋松的力矩的作用下出现松动，避免弹性顶出组件因为松弛而失效，进而避免卡料情况的发生。

附图说明

图1为本发明的用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具的外部结构示意图；

图2为本发明的用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具的内部结构示意图；

图3为本发明的刀体的结构示意图；

图4为本发明的弹性顶出组件的结构示意图。

图中：10-刀体；11-切削端；12-夹持端；13-安装腔；15-集料腔；16-斜坡面；20-弹性顶出组件；21-限位座；22-顶杆；23-弹性件；24-限位凸起；25-安装座；26-径向连接件；30-刀片；141-第一安装体；142-第二安装体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

请参照图1和图2，一种用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具，包括：刀体10和弹性顶出组件20。刀体10包括切削端11和夹持端12，切削端11安装有刀片30，用于对工件进行切削，夹持端12用于安装在机床、加工中心等加工机器上。弹性顶出组件20从切削端11伸入到刀体10的内部。在进行掏空操作时，刀片30对待加工孔的边缘进行切削，切屑的废料随切屑的过程逐渐进入切削端11的内部，切屑完成后，弹性顶出组件20释放弹性势能将呈柱状的废料挤出，完成整个掏孔操作。

请参照图3，切削端11设有呈弧形的第一安装体141和第二安装体142，第一安装体141和第二安装体142的结构一致，均围绕刀体10的轴线设置，并且第一安装体141和第二安装体142的轴线与刀体10的轴线重合，第一安装体141和第二安装体142围绕刀体10的轴线均匀间隔设置，并且第一安装体141和第二安装体142的内侧形成集料腔15。

第一安装体141和第二安装体142的顶部边缘均设有刀片30，第一安装体141和第二安装体142上的刀片30关于刀体10的轴线对称。第一安装体141的内侧壁设有呈弧形的斜坡面16，斜坡面16从第一安装体141的端部向靠近安装腔13的中心轴线所在的方向倾斜，斜坡面16的两侧延伸至第一安装体141的内侧壁，并且斜坡面16的弧度小于180°。在本发明的其他实施例中，斜坡面16也可以设置在第二安装体142的内侧壁，此时斜坡面16的两侧延伸至第二安装体142的内侧壁；斜坡面16还可以部分置于第一安装体141的内侧壁，另一部分置于第二安装体142的内侧壁，但是，斜坡面16位于同一半圆内，即斜坡面16整体的弧度小于180°，此时斜坡面16的两侧分别延伸至第一安装体141和第二安装体142的内侧壁。

斜坡面16的最大斜度a不超过5°，在本实施例中，斜坡面16的最大斜度a为3°。

刀体10的内部设有安装腔13，安装腔13与集料腔15连通，用于安装弹性顶出组件20。刀体10还设有冷却液导流孔(未示出)，冷却液导流孔的延伸至所有安装体靠近刀片30的位置，并且冷却液导流孔与安装腔13连通。

请参照图4，弹性顶出组件20包括限位座21、顶杆22、弹性件23以及安装座25。顶杆22的横截面呈多边形，顶杆22贯穿限位座21，安装座25为阶梯轴结构，弹性件23的两端分别与顶杆22和安装座25连接。顶杆22的外侧面设有限位凸起24，限位凸起24的两侧分别与限位座21和弹性件23接触。在本实施例中，弹性件23为弹簧，弹簧的一端套设在顶杆22上并与限位凸起24接触，弹簧的另一端套设在安装座25上并与安装座25上的台阶面接触。

请参照图1至图4，限位座21、弹性件23以及安装座25均位于安装腔13内，限位座21的侧壁通过螺纹与刀体10的侧壁连接，并且限位座21的侧壁还通过径向连接件26与刀体10的侧壁连接。安装座25的侧壁也通过螺纹与刀体10的侧壁连接。顶杆22从集料腔15伸入到安装腔13内，顶杆22受到挤压时，会向安装腔13内滑动，并压缩弹性件23。在本实施例中，径向连接件26为螺纹销钉，在本发明的其他实施例中，径向连接件26还可以为螺钉。

用于加工航空零件大直径装配孔的掏孔刀具的工作原理：

(1)在切削时，刀片30沿待加工孔的边缘转动，对待加工孔的边缘进行切削，切削时呈圆柱体的废料随切削过程逐渐进入集料腔15内，废料逐渐挤压顶杆22，弹性件23在顶杆22的作用下逐渐被压缩，产生弹性势能；由于刀具与工件之间会发生相对转动，使得顶杆22与废料之间会出现摩擦力，同时由于会出现进料操作，使得顶杆22与废料之间会出现挤压力，摩擦力和挤压力共同作用会产生旋松的力矩，旋松的力矩由径向连接件26承受(本实施例采用螺纹销钉来承受旋松的力矩)，因此，弹性顶出组件20不会出现松动，避免由于松弛而失效，进而避免卡料情况的发生。

(2)切削完成后，废料与工件完全分离，弹性件23释放弹性势能，通过顶杆22推动废料，在推动过程中，斜坡面16具有导向作用下以及斜坡面16使废料与所有安装体单侧接触，使得废料会出现单侧受力不均匀的状态，便于将废料弹出集料腔15，避免出现卡料现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。