径向可涨镗刀
山东常林机械集团股份有限公司 李思谦
郯城县供电公司居馨
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1、问题的提出
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在深孔内加工环槽和槽底端面（如图一所示），始终是工艺难题。由于刀具伸出太长，普通的镗刀、车刀都很难加工这种结构的零件。但是由于设计方案的需求，有时这种结构也是不可避免的。分析这种结构的加工特点，刀杆长加之径向力的存在是这种结构难加工的主要原因。为了解决这个问题，设计了一种深孔镗刀，该镗刀采用双刃结构，由此可以xx径向切削力对刀杆的影响，同时刀具采用径向可涨结构，达到径向进给的目的。
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1、? 镗刀杆??? 2、齿轮轴???? 3、进给衬套
4、钢?? 球???5、镗刀块? ???6、刀片
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2、镗刀的结构
镗刀结构如图二所示，主要由镗刀杆、齿轮轴、进给衬套、钢球、镗刀块和刀片组成。镗刀杆和机床采用莫氏锥度结合，并用空心拉杆紧固。
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镗刀杆采用中空结构，在圆柱形内孔的侧壁有两个对称的轴向槽（局部半剖如图三所示）。在刀杆的下端部用线切割加工一个径向的矩形孔，在矩形孔的上方有一个环形槽。轴向槽和环形槽的截面均为圆弧形，直径和钢珠的直径一致，深度为钢球直径的1/4。
齿轮轴的端部为圆弧齿齿轮，在齿轮上方与镗刀杆环槽对应位置有三个盲孔，盲孔的深度为钢球直径的1/4。在齿轮轴的外圆柱面有两个相对于其轴线对称的大导程的螺旋槽，螺旋槽的截面直径与钢球的直径一致，深度为钢球直径的1/4。
进给衬套为一个钢管，钢管的外径与镗刀杆的内孔配合，内孔与齿轮轴相配合，壁厚为钢球直径的1/2。在钢管的上端有螺纹，用来连接进给拉杆，钢管的下端有两个相对钢管轴线对称的横向孔，孔的直径与钢球一致。
镗刀块采用相对于镗刀杆中心旋转对称结构，两个镗刀块并在一起与镗刀杆的矩形孔相配合。在镗刀块的端部对称的安装有四块菱形硬质合金涂层刀片，刀尖在镗刀块的四角，略突出镗刀块。同时镗刀块的四分之一截面加工成圆弧齿齿条，两个镗刀块相合之后两侧齿条正好与齿轮轴端部的圆弧齿齿轮啮合。
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整个镗刀装配后剖视图如图二所示，下面的三个钢球安装在齿轮轴的三个盲孔内，并与镗刀杆的环形槽配合，于是齿轮轴在镗刀杆内只能绕镗刀的轴向旋转。（图四所示为去掉镗刀杆的局部视图）。此处采用三个钢球均布结构，可以防止钢球落入镗刀杆的轴向槽内。上面两个钢球安装在进给衬套的横向孔内，外面与镗刀杆的两个轴向槽配合，内面与齿轮轴的螺旋槽配合，于是进给衬套只能相对镗刀杆轴向运动。进给衬套轴向运动，带动齿轮轴绕镗刀杆轴线旋转，然后由齿轮齿条的啮合，实现两个镗刀块的径向对称等幅涨缩运动，完成镗刀的径向切削任务。
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3、刀具的制造
为了保证刀具的使用寿命，整个镗刀的各零部件均采用高强度模具钢制作。其中齿轮轴外径，圆弧齿啮合部分齿形要进行高频淬火。进给衬套的横向孔部分也要淬火。
镗刀杆、进给衬套、齿轮轴的配合均需要配磨，保证配合间隙0.02mm左右，镗刀杆矩形孔与镗刀块的配合面以及两块镗刀块的配合面均需要研磨，镗刀块与矩形孔的自由间隙不大于0.02mm。镗刀杆环槽内的三个钢球，在整个镗刀安装完成后，从镗刀杆侧面的一个工艺孔安装进去，然后用小螺钉封住工艺孔。与钢球配合的各个环槽、螺旋槽、盲孔均要有倒角防止卡死。齿轮轴的螺旋槽结构可以在五轴联动的加工中心上加工，也可以在普通车床上使用圆弧成形车刀加工。圆弧齿齿形可以采用整体硬质合金键槽立铣刀在立式加工中心上展成。由于刀片的刀尖突出镗刀块，所以在镗刀杆的矩形孔两端必须用锉刀加工出容纳刀尖的空间。对于小尺寸孔，为了简化刀具，提高刀具强度，镗刀块与刀片可以采用硬质合金或者高速钢做成整体形式。
4、刀具的使用
使用时将镗刀装在机床主轴内，用中空的拉杆从主轴的后面锁紧，在拉杆的尾端安装一个小型液压缸，液压缸的活塞杆与镗刀的进给衬套连接，通过控制活塞杆的伸缩控制镗刀的径向进给。该镗刀还可以与滚压复合使用，在镗削内孔环槽的同时实现内孔的滚压，而滚压的滚柱与内孔接触又能给镗刀提供径向支承，稳定切削。
5、优缺点
该镗刀采用并不复杂的机构实现了镗刀较大尺寸的径向连续进给，并且排除了径向切削力的影响，使深孔内环槽的加工得以实现。但是由于刀具结构限制，不适应很小的内孔。为了增加齿轮的强度、便于加工，镗刀的齿轮啮合部分采用了圆弧齿，该种齿形为非线性不等速机构，因而不能实现径向多尺寸的xx进给。
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本文介绍的径向可涨镗刀，是我在加工液压缸和液压阀过程中摸索出的一种特殊刀具。虽然目前金属加工机械琳琅满目，但是我想一些特殊的刀具在机加工中仍然有不可替代的地位，总能起到化繁为简，事半功倍的作用。所以我把它整理成为一篇文章介绍给同行，希望能起到抛砖引玉的作用。
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