一种深孔轴向窄槽的加工装置及加工方法与流程

本发明涉及车削加工领域，特别是涉及一种深孔轴向窄槽的加工装置及加工方法。

背景技术：

核电产品中，会出现在小直径（φ160）的套管内壁上，进行轴向的窄槽（6～10mm）加工，且加工窄槽深度较深（10～30mm），并且窄槽的位置由于设计需要而常常设置在母材与堆焊的分界面上。在深孔轴向窄槽中，传统的方法常常采用双刀刃专用刀具对工件进行车削加工，如图1所示，将刀刃设计成与待加工槽的宽度及底部圆弧一致的形状，通过找正和切削，最终将窄槽加工完成，即成形车刀车削加工。

传统车削方法在开始加工深孔轴向窄槽时，由于切削量较少，还能够顺利进行加工，但随着深孔轴向窄槽的深度加深，特别是深孔轴向窄槽的位置常常设置在母材与堆焊的分界面上，刀具需要同时车削两种不同材料（合金钢和不锈钢），结果就是双刀刃同时参与切削，刀具承受较大的切削力，使得采用常规刀具材料的刀杆发生振动甚至折断，从而影响工件的加工质量；由于深孔轴向窄槽的宽度较小（6~10mm），成形车刀全面覆盖深孔轴向窄槽，造成刀刃不能很好冷却，也常常导致刀具折断或刀刃磨损加快。上述缺点不仅影响到产品的加工质量，而且加工效率较低。

还有一种车削方法是把刀刃的宽度设计得比待加工槽的宽度小得多，采用分刀切削，刀刃分别车削出待加工槽内外两侧的隔离槽材料，最后车削滞留在待加工槽中间的材料，这种车刀的刀刃的宽度窄，刀刃强度差，加工过程不稳定。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高被加工工件的加工质量，同时提高加工过程的稳定性和效率的深孔轴向窄槽的加工装置及加工方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种深孔轴向窄槽的加工装置，包括被夹持在机床刀架上的刀柄，刀柄上连接有刀杆，刀杆通过刀具的车刀刀柄安装刀具，其特征在于：刀具的刀刃宽度比待加工槽的宽度小，使刀具能在槽内沿宽度方向移动。

进一步作为本发明技术方案的改进，刀刃的边缘为弧边。

进一步作为本发明技术方案的改进，弧边为圆形。

进一步作为本发明技术方案的改进，刀柄被夹持在机床刀架上的夹持部分为L形结构。

进一步作为本发明技术方案的改进，刀刃的宽度至少比待加工槽的宽度窄1mm。

进一步作为本发明技术方案的改进，刀杆偏置设置在刀柄远离旋转轴线的一侧，刀具偏置设置在刀杆远离旋转轴线的一侧，刀刃偏置设置在车刀刀柄远离旋转轴线的一侧。

一种深孔轴向窄槽的加工装置的加工方法，包括以下步骤：

1）、根据待加工工件的外径和夹持刀柄的夹具选择加工使用的数控车床，然后将待加工工件装夹在工作台上；

2）、把刀柄及其夹具安装、固定到机床刀架上；

3）、移动机床的滑枕找正内孔的侧母线；

4）、按待加工槽的宽度和深度使机床刀架带动刀刃在待加工槽内沿旋转轴向进给的同时，刀刃附加圆周切削运动；

5）、退出刀具，停止加工。

进一步作为本发明技术方案的改进，步骤3）要保证侧母线以旋转轴线为基准时，其平行度公差不大于0.02mm。

本发明的有益效果：此深孔轴向窄槽的加工装置中，刀具的刀刃宽度小于待加工槽宽度，在应用此深孔轴向窄槽的加工方法时，数控程序控制轴向进给和附加的圆周运动，车削过程变为多次少量地车削，极大地减少了作用在刀具上的切削力，而且刀具与待加工槽之间的间隙使刀具得到了充分的冷却，保证了刀具的寿命，使得刀具在加工待加工槽时能保持很好的切削性能，提高了加工质量和生产效率。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是现有技术采用的加工装置的原理图；

图2是本发明实施例的完整刀柄结构的主视图；

图3是本发明实施例的完整刀柄结构的左视图；

图4是本发明实施例的完整刀具结构的主视图；

图5是本发明实施例的完整刀具结构的左视图；

图6是本发明实施例的加工装置结构的主视图；

图7是本发明实施例的加工装置结构的左视图；

图8是本发明实施例的加工装置结构的左视图。

具体实施方式

参照图1～图8，本发明为一种深孔轴向窄槽的加工装置及加工方法，加工装置包括，被夹持在机床刀架7上的刀柄1，刀柄1上连接有刀杆2，为了确保刀柄1与刀杆2的强度，一般把刀柄1和刀杆2可以做成一体式，刀杆2上面设置有用于放置车刀刀柄5的刀匣3，刀具包括车刀刀柄5和安装在车刀刀柄5上的刀刃6，刀匣3通过刀架螺钉4固定车刀刀柄5。刀刃6宽度比待加工槽的宽度小，使刀具有空间在槽内沿宽度方向移动。在加工过程，刀刃6轴向进给的同时附加有圆周运动（参照图8的刀具中心运动轨迹61和刀具切削轨迹62），车削过程变为多次少量地车削，极大地减少了作用在刀具上的切削力；刀具与待加工槽之间的间隙使得刀具得到充分冷却，保证了刀具的耐用度，使得刀具在加工待加工槽时能保持很好的切削性能。

具体参照图3，刀杆2偏置设置在刀柄1远离旋转轴线的一侧，刀具偏置设置在刀杆2远离旋转轴线的一侧，刀刃6偏置设置在车刀刀柄5远离旋转轴线的一侧。最终将刀刃6设置在远离旋转轴线的最远处，在车削加工时能有效避免刀具或者刀杆2碰撞到待加工工件9。

作为本发明优选的实施方式，刀刃6为圆弧设计，进一步确保切削过程中刀具与待加工工件9一直为点接触，从而使切削力维持在较低的水平。本实施例将刀刃6设计为圆形，当然椭圆形也是一种设计。刀刃6的后部设计倒锥，即刀具后角α_O，为了减少刀具与待加工槽的接触。

作为本发明优选的实施方式，刀柄1被夹持在机床刀架7上的夹持部分为L形结构，用机床刀架螺钉7压紧刀柄1。本发明增大刀柄1与机床刀架7的接触面积，提高了稳定性；刀杆2采用也大截面设计，虽然仅安装了一把刀具，但刀杆2的刚性增强后，刀杆2在加工中的振动减少了，车削加工过程更稳定。

刀刃6的宽度至少比待加工槽的宽度窄1mm，本实施例中选则刀刃的宽度与待加工槽的宽度间距为2mm，刀刃6的材料选择热硬性好、耐冲击的材料，比如金刚石或者其他高性能高速钢。

本发明的加工方法，包括以下步骤：

1）、根据待加工工件9的深孔外径和夹持刀柄1的夹具选择加工使用的数控车床，然后将待加工工件9装夹在工作台上；

2）、把刀柄1及其夹具安装、固定到机床刀架7上；

3）、移动机床的滑枕找正内孔的侧母线；

4）、按待加工槽的宽度和深度使机床刀架7带动刀刃6在待加工槽内沿旋转轴向进给的同时，刀刃6附加圆周切削运动；

5）、退出刀具，停止加工。

步骤1）在本实施例中选择了数控立式车床编制、运行刀架数控程序，步骤3）要保证侧母线以旋转轴线为基准时，其平行度公差不大于0.02mm。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。