[发明专利]自纠偏深孔加工刀具系统

说明书

技术领域

本发明属于机械行业深孔加工技术领域，具体涉及自纠偏深孔加工刀具系统。

背景技术

深孔加工的特点是：第一，难以直接观察到刀具的切削情况。目前只能凭经验，通过听声音、看切屑、观察机床及压力表、触摸振动等外观现象来判断切削过程是否正常。第二，工艺系统刚性差。孔的长径比较大，刀杆细而长，刚性差，易产生振动，孔易走偏。

通常情况下切削工具中的刀杆部分为圆柱形。深孔加工过程中向圆形刀杆(钻杆)与已加工孔之间的环形间隙中输入具有一定压力的油液，油液流过环形间隙后流入切削区，然后从钻杆中心的孔流出，液体流出的同时带走铁屑和热量。

发明内容

本发明的目的：使深孔加工刀具系统实现良好定心，稳定于正确的位置，提高所加工孔的质量。

本发明采用如下的技术方案实现：

自纠偏深孔加工刀具系统包括切削部分、刀杆部分、圆锥套。包括圆锥套在内的上述各个部分均有内孔。自纠偏深孔加工刀具系统还可以包括动压部分、凸起部分，其中凸起部分位于动压部分上。

加工过程中，自纠偏深孔加工刀具系统的圆锥套、动压部分、切削部分、刀杆部分、凸起部分在通常情况下，位于已加工的深孔孔内。加工过程中，从理论上讲，自纠偏深孔加工刀具系统的中心线与所加工孔的中心线重合。油液流过自纠偏深孔加工刀具系统的外部，流向切削部位，冷却切削部位，并带着铁屑沿刀具系统内部的孔流出。现有技术中切削刀具中的刀杆部分为圆柱形，切削部分的后部也为圆柱形，圆柱形与已加工孔之间形成的间隙是圆环形间隙，从理论上讲，间隙大小处处相等。

本发明带有圆锥套，自纠偏深孔加工刀具系统的圆锥套与已加工孔的内壁形成环形间隙，圆锥为顺锥，即液体从大的环形间隙流向小的环形间隙，(相反，如果锥体为倒锥，液体从小的环形间隙流向大的环形间隙)。沈兴全主编《液压传动与控制》及其它流体力学书籍介绍了液压卡紧现象。液压传动研究了液体流过锥体与孔的内壁所形成的间隙时的特性。对于顺锥，当锥体相对于孔有偏心时，液体的液压力会自动纠正锥体的偏斜，对于倒锥，当锥体相对于孔有偏心时，液体的液压力会使锥体的偏心加大，使锥体被卡住，叫作液压卡紧。液压卡紧的相关理论主要用于防止滑阀被卡住，减少液压卡紧对于液压系统的不良影响。本发明将其原理应用于深孔加工过程的自动纠偏。

自纠偏深孔加工刀具系统的圆锥套可以制作成一个独立的零件，与现有的切削部分和刀杆部分配套使用，自纠偏深孔加工刀具系统的圆锥套也可以与切削部分做成一体，或将圆锥套与刀杆部分做成一体。

本发明中，还有动压部分，动压部分上有凸起部分。凸起部分还可位于刀杆部分上，或切削部分的后部，凸起部分与已加工孔之间形成的间隙不是圆环形间隙，其间隙由大变小，然后又由小变大。切削工具与工件之间存在相对运动，液体被带动，在间隙内运动。当液体流过从大到小的间隙时将形成动压油膜或动压油层，收敛的间隙所对应部分的液体压力将增加，对切削工具产生一个作用力。凸起部分与已加工内孔之间形成两个或两个以上收敛的间隙，各个收敛间隙内的液体压力分别作用于切削工具，犹如车床的三爪卡盘夹持工件，防止切削工具偏离正确位置。

本发明中所述的动压部分及其凸起部分可制作为一个独立的零件，将其安装于切削部分与圆锥套之间，或可将其安装于圆锥套与刀杆部分之间。也可将动压部分及其凸起部分与切削部分做成一体，或将动压部分及其凸起部分与刀杆部分做成一体。

深孔加工过程中往往有几根刀杆，刀杆部分相互连接，从而可以加工深孔，这种情况下刀杆部分刚度小，容易变形，影响孔的加工质量。为了防止刀杆部分变形，可以将本发明中的动压部分及其凸起部分安装于两刀杆部分之间，即通过动压部分将两刀杆部分连接起来。动压部分上有凸起部分，凸起部分与已加工孔之间的液体的作用力使凸起部分自动定心，稳定于准确位置，因而，可以减少刀杆部分的下垂和其它形式的弯曲变形，减少孔加工误差。

凸起部分的最大尺寸应小于孔的尺寸。凸起部分的凸起数量可以为2个或3个或大于3个。当凸起数量为1个时，应该注意凸起部分所放置的方位，由该凸起部分所产生的液压力，最好指向深孔刀具的导向条(又称支撑块)所在部位，防止因为凸起部分的存在破坏深孔加工自导向功能。凸起的轮廓可以是圆、椭圆、渐开线、斜线或其它线型。凸起部分与已加工孔的内壁可以形成收敛的间隙。

本发明涉及多种具体技术方案，各有特点，分别阐述如下：