一种可加工曲面异型孔的刀具

技术领域

本发明涉及深孔特种加工制造领域，尤其涉及一种可加工曲面异型孔的刀具。

背景技术

深孔加工在工业制造领域中占有非常重要的地位，占孔类加工总量的40％之多，是机械加工的重要组成部分。随着科学技术的不断发展与进步，对深孔加工提出更高的要求，其中小深孔

电弧等离子体是电弧的一种特殊形式，它具有温度高，能流密度高等特点。产生等离子体的方法有三种，其中放电电离，即在电场作用下气体或液体放电产生等离子体，是工业加工中最常用的方法。电弧等离子体是一种新型电加工成果，其利用大电流，小电压的瞬时脉冲放电的物理过程，加工一些常用的典型难加工材料(如钛合金、不锈钢、镍基合金等)，具有加工范围广，效率高等特点。电弧等离子体加工原理主要利用两个电极，工件为阳极，刀具为阴极连接脉冲直流电源，通过放电电离产生等离子体将工件表面材料熔化或气化，在冷却水的循环作用下，将金属铁屑带走并冷却工件及刀具。

对于高温合金、硬质合金、耐热钢等高硬度，高强度零件上的异形深孔，采用常规的机械加工方法通常比较困难，甚至无法实现。现有技术生产上多采用电火花成形方法，通孔还可以采取电火花加工穿丝孔，然后采取电火花线切割的方法将异型孔加工成形，这种加工方法与电弧等离子体加工相比，其加工效率很低，刀具损耗大，加工精度低。

现有技术中的异形孔刀具稳定性差，缺少定位装置，加工部件损耗大，不易更换。

发明内容

本发明的目的是提供一种可加工曲面异型孔的刀具，解决难加工材料加工、复杂异型孔成形、刀具稳定性差，缺少定位装置，加工部件损耗大且不易更换的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种可加工曲面异型孔的刀具，包括基体，所述基体的前端设置有若干导向条，所述基体的中间设置有相对于所述基体转动的旋转叶片，所述旋转叶片的转轴垂直于所述基体的轴线，所述基体的后端设置有曲面孔导向块，所述曲面孔导向块上设置有增加水压用的进水小孔，所述曲面孔导向块的后端设置有连接部，所述基体的下部开设有进水槽，所述基体的前端面上设置有第一排屑孔和第二排屑孔。

进一步的，所述基体的中间设置有凹槽，所述凹槽的中间设置有轴承固定轴，所述轴承固定轴上设置有滚珠轴承，所述滚珠轴承上安装有所述旋转叶片，所述旋转叶片围绕所述轴承固定轴作旋转运动；工作时所述旋转叶片作为阴极主要部分与工件进行放电加工。

再进一步的，所述基体的前端设置为圆柱形，所述导向条的数量为四个且均匀布置在所述基体的周向上，四个所述导向条与所述基体的轴线平行，所述导向条的材质为耐磨橡胶。

再进一步的，所述旋转叶片设置为带有弧形表面的圆盘结构，所述旋转叶片的表面上均匀开设有若干旋转槽，所述旋转槽的内侧壁设置为弧面，从所述进水小孔射出水流冲击所述弧面产生转矩驱动所述旋转叶片逆时针旋转。

再进一步的，所述连接部上设置有连接刀杆用的螺纹。

再进一步的，所述连接部与所述刀杆可以焊接在一起。

再进一步的，所述进水槽与所述基体的轴线平行，所述进水槽的数量为两个，两个所述进水槽的中线夹角为66°～110°。

再进一步的，所述第二排屑孔为通孔且贯穿所述基体前端的圆柱形后与所述凹槽相通，所述第二排屑孔位于所述第一排屑孔的径向上方。

再进一步的，所述第一排屑孔贯穿所述基体，所述第一排屑孔从所述基体的前端面延伸至末端面。

再进一步的，所述进水小孔的横截面积根据冷却所述旋转叶片所需的进水量和推动所述旋转叶片旋转的推力确定。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明一种可加工曲面异型孔的刀具，包括导向条、曲面孔导向块、旋转叶片、滚珠轴承、螺纹、轴承固定轴和基体，曲面孔导向块一方面为叶片的旋转提供进水通道，其次能够保证旋转叶片在加工过程中的稳定性，利于刀具的定位；旋转叶片作为放电的主要部件，易于拆卸，便于更换；通过安装滚珠轴承可以避免旋转叶片在转动过程中与轴承固定轴发生摩擦，保证旋转叶片在水流冲击作用下正常旋转；螺纹的设置使得刀具与刀杆连接方便；进水小孔的作用就是将水泵输入的水变成高压水柱，高压水柱冲击旋转叶片内侧壁弧面，从而使得旋转叶片绕着轴承固定轴旋转；基体的前端设置四个所述导向条，后端设置曲面孔导向块，能够很好解决刀具的定位问题；本发明的整体结构简单、实用，便于维护保养，可加工曲面异型深孔，相比电火花线切割，大大缩短了加工时间，同时能够保证加工质量；加工过程中，被加工工件与刀具之间没有机械切削力，而是保持一定的间隙，通过放电产生的等离子体蚀除来达到切削目的，被加工工件不会产生切削塑性变形，提高了加工效率与质量。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明可加工曲面异型孔的刀具结构示意图；

图2为本发明旋转叶片结构示意图；

图3为本发明滚珠轴承结构示意图；

图4为本发明基体结构示意图；

图5为曲面异形孔孔型示意图；

附图标记说明：1、导向条；2、曲面孔导向块；3、旋转叶片；4、滚珠轴承；5、第一排屑孔；6、进水槽；7、进水小孔；8、螺纹；9、轴承固定轴；10、第二排屑孔；11、基体。

具体实施方式

如图1-4所示，一种可加工曲面异型孔的刀具，包括基体11，所述基体11的前端设置有若干导向条1，所述基体11的中间设置有相对于所述基体11转动的旋转叶片3，所述旋转叶片3的转轴垂直于所述基体11的轴线，所述基体11的后端设置有曲面孔导向块2，所述曲面孔导向块2上设置有增加水压用的进水小孔7，所述曲面孔导向块2的后端设置有连接部，所述基体11的下部开设有进水槽6，所述基体11的前端面上设置有第一排屑孔5和第二排屑孔10；所述曲面孔导向块2的设置一方面为叶片的旋转提供进水通道，其次能够保证所述旋转叶片3在加工过程中的稳定性，利于刀具的定位。

具体来说，如图4所示，所述基体11的中间设置有凹槽，所述凹槽的中间设置有轴承固定轴9，所述轴承固定轴9上设置有滚珠轴承4，所述滚珠轴承4上安装有所述旋转叶片3，所述旋转叶片3围绕所述轴承固定轴9作旋转运动；工作时所述旋转叶片3作为阴极主要部分与工件进行放电加工；所述旋转叶片3作为放电的主要部件，易于拆卸，便于更换；通过安装所述滚珠轴承4可以避免所述旋转叶片3在转动过程中与所述轴承固定轴9发生摩擦，其次能够保证所述旋转叶片3在水流冲击作用下正常旋转。

所述基体11的前端设置为圆柱形，所述导向条1的数量为四个且均匀布置在所述基体11的周向上，四个所述导向条1与所述基体11的轴线平行，所述导向条1的材质为耐磨橡胶；所述圆柱形上设置有四个安装槽，将所述导向条1与所述安装槽紧密配合，使用常规粘接剂将其配合间隙填充固定；所述基体11的前端设置四个所述导向条1，后端设置曲面孔导向块2，能够很好地解决刀具的定位问题。

如图2所示，所述旋转叶片3设置为带有弧形表面的圆盘结构，所述旋转叶片3的表面上均匀开设有若干旋转槽，所述旋转槽的内侧壁设置为弧面，从所述进水小孔7射出水流冲击所述弧面产生转矩驱动所述旋转叶片3逆时针旋转。

所述连接部上设置有连接刀杆用的螺纹8，所述连接部还可以通过焊接的方式与所述刀杆连接在一起，所述连接部与所述刀杆还可以通过其他方式连接；所述螺纹8的设置使得刀具与刀杆连接更方便。

所述进水槽6与所述基体11的轴线平行，所述进水槽6的数量为两个，两个所述进水槽6的中线夹角为66°～110°。

所述第二排屑孔10为通孔且贯穿所述基体11前端的圆柱形后与所述凹槽相通，所述第二排屑孔10位于所述第一排屑孔5的径向上方；所述第二排屑孔10兼具排屑和排水功能。

所述第一排屑孔5贯穿所述基体11，所述第一排屑孔5从所述基体11的前端面延伸至末端面；所述第一排屑孔5主要是用于排出金属屑，同时将通过所述进水槽6进来的水，从刀具基体内部向所述螺纹8后方排出。

所述进水小孔7的横截面积根据冷却所述旋转叶片3所需的进水量和推动所述旋转叶片3旋转的推力确定；所述进水小孔7的直径范围为3mm～4mm，直径不能太大，否则所述曲面孔导向块2会应力集中，直径太小进水量又不够，使用者可以根据实际生产需要确定所述进水小孔7的横截面积。

本发明加工的曲面异形孔，如图5所示。

本发明的动作过程如下：

步骤一，刀具采用直线进给系统(进给设置3-4.5mm/r)，刀具接电源负极，工件接电源正极；步骤二，在被加工工件上预先加工出盲孔；步骤三，刀具前端在盲孔中定位；步骤四，刀具通过螺纹8与刀杆进行连接；步骤五，刀具在密闭式箱体中，由水泵输入水，水压调至0.2兆帕，水经过进水小孔7后变成高压水柱，高压水柱推动旋转叶片3逆时针旋转，旋转叶片3与工件之间的距离达到放电间隙时，冷却水会被瞬时击穿放电，产生等离子体将工件表面材料熔融甚至气化，在冷却水的作用下，凝聚成金属球颗粒，即加工产生的铁屑，进水小孔7射入的水一方面冲击旋转叶片3旋转，另一方面冷却旋转叶片3与工件，随后铁屑和水从第二排屑孔10流出；步骤六，水泵输入的水从进水槽6流入到刀具前端，并与第二排屑孔10出来的水汇集，铁屑和水通过第一排屑孔5从基体11内部向螺纹8后方排出，完成曲面异形孔的加工。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。