一種防震鏜銑復(fù)合刀具的制作方法

本實用新型屬于鏜銑加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種防震鏜銑復(fù)合刀具。

背景技術(shù)：

氣缸蓋是柴油機構(gòu)造的主要部件，用來封閉機體上部，與活塞、氣缸套構(gòu)成燃燒室空間并保證柴油機進、排氣過程的順利進行。柴油機缸蓋按結(jié)構(gòu)可以分為單體式氣缸蓋、組合式氣缸蓋、整體式氣缸蓋三種形式。

發(fā)動機氣缸蓋是一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有許多高精度要求的平面和孔系、壁厚較薄的箱體類零件。為保證發(fā)動機有良好的機械性能，其主要部位應(yīng)有嚴格的技術(shù)要求，如進排氣門座圈錐面與導(dǎo)管孔的加工、氣缸蓋底面的平面度等。

某型號四沖程高效大功率柴油機缸蓋，采用整體式的結(jié)構(gòu)形式。設(shè)計要求24個導(dǎo)管、座圈底孔，導(dǎo)管孔和座圈底孔的同軸度要求達到φ0.05mm、導(dǎo)管孔、座圈底孔對端面垂直度要求達到0.05mm，原工藝方案采用加工設(shè)備為臥式加工中心、采用刀具為各相應(yīng)尺寸的雙刃鏜刀，通過3次更換刀具完成孔系加工。氣缸蓋導(dǎo)管，座圈底孔結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計示意圖如圖1所示。

原來的工藝方案的主要技術(shù)缺陷：

(1)原來采用3把刀完成孔系的加工，尺寸位置精度難以保證，加工效率低，無法滿足批量生產(chǎn)要求；

(2)加工導(dǎo)管孔的長徑比超過4倍，加工過程中容易產(chǎn)生震動，嚴重影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量和成品率。

(3)多次更換刀具加工，由于受到加工設(shè)備精度的制約，孔徑加工質(zhì)量穩(wěn)定性差，影響到偶件安裝的配合精度；

(4)多次鏜削易造成同軸度和圓跳動超差，技術(shù)指標難以保證；

(5)多把刀具的應(yīng)用，制造成增加，造成浪費嚴重，效率低下。

綜合分析，原有工藝方案加工的產(chǎn)品不能滿足節(jié)能降耗和柴油機可靠性要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)實用新型目的

本實用新型的目的是：提供一種能夠加工復(fù)雜孔系的高效、高精度減震鏜銑復(fù)合刀具，減少刀具加工過程的震動和更換頻次，實現(xiàn)大功率柴油機氣缸蓋復(fù)雜孔系加工，提高孔系加工效率和質(zhì)量，滿足批量生產(chǎn)要求。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種防震鏜銑復(fù)合刀具，其包括：減震刀桿、安裝在減震刀桿中部的錐度銑刀、以及安裝在減震刀桿頭部的鏜刀刀頭；所述減震刀桿包括刀桿體5，所述刀桿體5內(nèi)部開設(shè)與刀桿體5同軸的內(nèi)腔，內(nèi)腔頭部填充減震塊4，減震塊4由減震刀桿頭部延伸至減震刀桿中部；減震塊4尾部設(shè)置阻尼元件3，阻尼元件3后設(shè)置擋板2，擋板2后設(shè)置堵頭2，堵頭1與內(nèi)腔通過螺紋連接，堵頭1后部為內(nèi)腔的尾部螺紋部，用于減震刀桿與加工機床之間的裝配連接。

其中，所述減震塊4采用硬質(zhì)合金K10材料。

其中，所述堵頭1與內(nèi)腔之間連接的相對位置可調(diào)，以調(diào)節(jié)阻尼元件3對減振塊4的阻尼系數(shù)，達到預(yù)設(shè)的減振效果。

其中，所述刀桿體5外部，位于減震刀桿中部位置，具有錐度銑刀安裝部，錐度銑刀安裝在錐度銑刀安裝部上。

其中，所述錐度銑刀安裝部包括與錐度銑刀內(nèi)孔徑相匹配的套管，位于套管后部的擋座，以及開設(shè)在擋座上的凹槽；所述擋座的外徑大于錐度銑刀內(nèi)孔徑，小于錐度銑刀外徑，以實現(xiàn)錐度銑刀能夠套設(shè)在套管上并且被擋座卡擋而定位；錐度銑刀上設(shè)置有凸起，該凸起的形狀和大小與凹槽的形狀和大小分別對應(yīng)一致，使得凸起嵌入凹槽內(nèi)，對錐度銑刀進行準確定位。

其中，所述刀桿體5頭部，設(shè)置鏜刀刀頭安裝座，鏜刀刀頭安裝座上設(shè)置刀頭緊固螺釘，鏜刀刀頭通過刀頭緊固螺釘固定在刀桿體5頭部。

其中，所述錐度銑刀中，前角γ＝8°，后角α＝6°，圓柱刃帶0.1-0.2mm，各切削刃對刀具中心圓跳動＜0.01mm。

其中，所述鏜刀刀頭中，前角γ＝10°，后角α＝6°，刀片表面粗糙度為Ra0.1um。

其中，所述錐度銑刀由W18Cr4V高速鋼制成。

其中，所述鏜刀刀頭由YT6硬質(zhì)合金制成。

(三)有益效果

上述技術(shù)方案所提供的防震鏜銑復(fù)合刀具，減震刀桿在設(shè)計中采用了減震結(jié)構(gòu)，不但提高了刀具的剛性，而且吸收切削振動，增加穩(wěn)定性；刀片材質(zhì)選用和參數(shù)設(shè)計，保證了多孔系位置精度和表面質(zhì)量；多孔徑復(fù)合式結(jié)構(gòu)，滿足了高效、高精度的加工要求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氣缸蓋導(dǎo)管、座圈底孔設(shè)計示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中減震刀桿結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中組合刀具結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、內(nèi)容和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。

由于某型號四沖程高效大功率柴油機缸蓋的導(dǎo)管孔徑比超過4倍，所以在加工過程中普通刀桿容易產(chǎn)生震動，影響加工質(zhì)量，普通刀桿無法勝任加工要求，如果能夠很好的減少刀震的出現(xiàn)，那也就意味著在機械加工過程中會相對順利。所以本實施例復(fù)合刀具設(shè)計為包括減震刀桿，它與普通刀桿的區(qū)別在于：減震刀桿中裝有調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，基于反共振原理，形式上就是一個被動動態(tài)系統(tǒng)。在刀柄內(nèi)部，設(shè)計一個振動吸收裝置進行與刀柄彎曲變形產(chǎn)生的一振動相反，因此能吸收振動，并增加穩(wěn)定性。

具體地，本實施例防震鏜銑復(fù)合刀具包括減震刀桿、安裝在減震刀桿中部的錐度銑刀、以及安裝在減震刀桿頭部的鏜刀刀頭。

如圖2所示，本實施例減震刀桿包括刀桿體5，所述刀桿體5內(nèi)部開設(shè)與刀桿體5同軸的內(nèi)腔，內(nèi)腔頭部填充減震塊4，減震塊4由減震刀桿頭部延伸至減震刀桿中部；減震塊4尾部設(shè)置阻尼元件3，阻尼元件3后設(shè)置擋板2，擋板2后設(shè)置堵頭2，堵頭1與內(nèi)腔通過螺紋連接，堵頭1后部為內(nèi)腔的尾部螺紋部，用于減震刀桿與加工機床之間的裝配連接。

其中，減震塊4采用硬質(zhì)合金K10材料，增加減震刀桿靜態(tài)剛度，減少減震刀桿的變形量，同時把減震刀桿受切削力的作用產(chǎn)生的振動傳遞給阻尼元件3，阻尼元件3衰減和吸收振動，擋板2把堵頭1和阻尼元件3隔離并使阻尼元件3均勻受力，堵頭1可以調(diào)節(jié)阻尼元件3對減振塊4的阻尼系數(shù)，達到最佳的減振效果。

所述刀桿體5外部，位于減震刀桿中部位置，具有錐度銑刀安裝部，錐度銑刀安裝部包括與錐度銑刀內(nèi)孔徑相匹配的套管，位于套管后部的擋座，以及開設(shè)在擋座上的凹槽；所述擋座的外徑大于錐度銑刀內(nèi)孔徑，小于錐度銑刀外徑，以實現(xiàn)錐度銑刀能夠套設(shè)在套管上并且被擋座卡擋而定位；錐度銑刀上設(shè)置有凸起，該凸起的形狀和大小與凹槽的形狀和大小分別對應(yīng)一致，使得凸起嵌入凹槽內(nèi)，對錐度銑刀進行準確定位。

刀桿體5頭部，設(shè)置鏜刀刀頭安裝座，鏜刀刀頭安裝座上設(shè)置刀頭緊固螺釘，鏜刀刀頭通過刀頭緊固螺釘固定在刀桿體5頭部。

參照圖3所示，為錐度銑刀和鏜刀刀頭安裝在減震刀桿上之后的組合刀具。

參照圖3所示，根據(jù)加工零件的材料特性，本實施例選用了W18Cr4V高速鋼制作錐度銑刀，采用YT6硬質(zhì)合金制作鏜刀刀頭。從切削穩(wěn)定性和加工表面質(zhì)量分析，錐度銑刀的設(shè)計參數(shù)包括：刀具角度的前角γ＝8°、后角α＝6°、圓柱刃帶0.1-0.2mm，為了保證加工精度，各切削刃對刀具中心圓跳動＜0.01mm；鏜刀刀頭的設(shè)計參數(shù)包括：刀具角度的前角γ＝10°、后角α＝6°、刀片表面粗糙度Ra0.1um。

根據(jù)氣缸蓋導(dǎo)管、座圈孔設(shè)計的結(jié)構(gòu)和精度分析，孔φ54錐度孔與φ17要求同軸度φ0.05mm、φ17與φ54端面垂直度0.05mm，φ54孔與φ48孔端面有R1.5的圓弧。為了保證多孔的位置精度，刀具應(yīng)按導(dǎo)管、座圈孔設(shè)計為各種直徑的復(fù)合式結(jié)構(gòu)，為了較大的提升加工效率，加工孔徑的同時考慮到端面與錐度孔的加工；為了防止加工過程中切削力特別是φ17孔單刃鏜刀對孔位置精度的影響，由于采用了減震結(jié)構(gòu)，改變了切削用量。兩種不同切削方案的切削參數(shù)見圖表1。

表1導(dǎo)管、座圈加工切削參數(shù)

通過生產(chǎn)驗證，該復(fù)合刀具使用方便，裝夾迅速，加工精度和生產(chǎn)效率高，不僅保證了導(dǎo)管、座圈底孔的加工合格率100％，生產(chǎn)效率由原來的加工時間14分鐘縮短到3分鐘，數(shù)控加工效率在原來的基礎(chǔ)上提高了80％。

該發(fā)明已應(yīng)用于某型號四沖程高效大功率柴油機缸蓋的批量生產(chǎn)，從節(jié)約生產(chǎn)時間及提高缸蓋加工成品率分析，創(chuàng)造的經(jīng)濟效益達幾十萬元。此種復(fù)合孔系加工的高效、高精度、減震組合刀具的發(fā)明，不僅為其它型號柴油機的氣缸蓋或同類結(jié)構(gòu)的零件制造提供技術(shù)借鑒，而且可為未來柴油機的同類結(jié)構(gòu)零件提供技術(shù)儲備。

由上述技術(shù)方案可以看出，本實用新型減震刀桿在設(shè)計中采用了減震結(jié)構(gòu)，不但提高了刀具的剛性，而且吸收切削振動，增加穩(wěn)定性；刀片材質(zhì)選用和參數(shù)設(shè)計，保證了多孔系位置精度和表面質(zhì)量；多孔徑復(fù)合式結(jié)構(gòu)，滿足了高效、高精度的加工要求。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。