一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀制造技术

一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀，涉及刀具包括刀体和刀柄，刀体由一级、二级和三级切削段组成，刀体和刀柄内设有冷却流道，一级切削段上的排屑槽内设有出水方向向前、与轴向呈10°‑60°夹角的一级冲水孔，二级切削段上的排屑槽内设有出水方向向后、与轴向呈10°‑45°夹角的二级冲水孔，三级切削段上的排屑槽内设有出水方向与轴向垂直的三级冲水孔；动平衡设计方法：在三维绘图软件中绘制刀具模型；确定刀具的重心坐标；设定重心坐标相区内排屑槽长度为变量；通过变量来调节重心坐标，选取使重心坐标靠近中心坐标最近的变量的数值为设计值。本发明专利技术冷却性能和排屑性能高、使用寿命长，动平衡精度高。

A diamond compound milling cutter for the installation hole of fuel injector

【技术实现步骤摘要】
一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀
本专利技术涉及机械加工用刀具及其动平衡设计方法，详细讲是一种冷却性能和排屑性能高、使用寿命长，动平衡精度高的喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀。
技术介绍
目前，很多发动机及零部件的高精度孔都是由金刚石多级铣刀加工完成的。多级铣刀的优势在于根据孔内不同深度不同直径要求设计刀体，从而一次加工成型，避免了多把铣刀多次加工的耗时方法，提高效率。发动机缸盖上的喷油嘴安装孔在不同深度具有不同直径及形状的要求；现有的喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀在实际加工中，很难达到预期的效果。多级铣刀不同级切削直径差异和阶梯长度差异往往导致加工中出现共振现象，虽然不均齿刀具设计可以有效减少刀具-机床-工件间的共振，但是却给刀具自身引入不平衡变量，尤其是冷却流道、冲水孔的不对称设计，进一步加大了不平衡量及其不确定性；设计时，无法准确预估计算，导致机械加工中的振动不平衡以及加工表面振纹产生。现有技术中，采用动平衡仪器通过钻削或车削部分材料来校正动平衡，不仅影响美观，而且工作效率低，需多次重复测量和去除以达到不平衡量的允差。铣刀在切削时产生的切屑受多阶梯差尺寸限制，不易顺利排出，严重阻碍刀体散热，从而造成刀具磨损加剧，切削能力下降和寿命缩短。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种冷却性能和排屑性能高、使用寿命长，动平衡精度高的高速金刚石复合铣刀及其动平衡设计方法。本专利技术解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀，包括刀体和刀柄，刀体由从前至后直径依次递增的一级切削段、二级切削段和三级切削段组成，一级切削段、二级切削段和三级切削段同轴相连，一级切削段上设有四个切削齿，二级切削段上设有两个切削齿，三级切削段上设有两个切削齿，切削齿上设有PCD刀片，PCD刀片一侧设有排屑槽，其特征在于：一级切削段上的排屑槽自一级切削段前端向后加工，其长度为一级切削段轴向长度的30%-80%；二级切削段上的排屑槽自二级切削段前端向后加工，二级切削段上的排屑槽（轴向）贯穿二级切削段且延伸至三级切削段的后部；三级切削段上的排屑槽自三级切削段前端向后加工，三级切削段上的排屑槽延伸至三级切削段的后部；所述的刀体和刀柄内设有后端与刀柄后端的进水口相连的冷却流道，一级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向向前、与一级切削段轴向呈10°-60°夹角、与冷却流道连通的一级冲水孔，二级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向向后、与二级切削段轴向呈10°-45°夹角、与冷却流道连通的二级冲水孔，三级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向与三级切削段轴向垂直、与冷却流道连通的三级冲水孔；上述一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀的动平衡设计方法包括如下步骤：步骤一：在三维绘图软件中绘制高速金刚石复合铣刀的刀具模型；步骤二：确定刀具的重心坐标；步骤三：设定重心坐标相区内二级切削段上的排屑槽长度和三级切削段上的排屑槽长度为变量，二级切削段上的排屑槽长度和三级切削段上的排屑槽长度的变化范围在20mm以内，步长是0.05-0.2mm，优选0.1mm；通过调节变量的数值来调节重心坐标，进行有限次计算，选取使重心坐标靠近中心坐标最近的变量的数值为设计值。本专利技术中所述的一级切削段上的四个切削齿中，两个切削齿以一级切削段的轴线对称、另外两个切削齿错位设置；二级切削段上的两个切削齿与一级切削段上的两个错位设置的切削齿相对应（周向上位置相同或相近）的设置在二级切削段上，三级切削段上的两个切削齿与一级切削段上的两个对称设置的切削齿相对应（周向上位置相同或相近）的设置在三级切削段上。本专利技术中所述的二级切削段呈由前至后直径逐渐变大的锥形，其上的切削齿为在二级切削段上切削出二级排屑槽，二级排屑槽一侧（的二级切削段）为二级切削齿。二级切削段上的排屑槽安装PCD刀片的一侧面的轴向角度为2°-8°，切削齿上设有刀片安装槽，PCD刀片固定在刀片安装槽内。二级切削段上的PCD刀片的切削刃（与工件接触、对其加工的部位的每一点）与二级切削段侧面的距离相等。本专利技术中所述的三维绘图软件可以为solidworks、UG等。本专利技术进一步改进，所述步骤三中增设重心坐标相区内二级切削段上的排屑槽安装PCD刀片的一侧面（切削齿）的轴向角度为变量（即排屑槽安装PCD刀片的一侧面（切削齿）与轴线的夹角。常规状态下，排屑槽安装PCD刀片的一侧面（切削齿）与轴线平行或轴线位于该侧面所在的平面上）。排屑槽安装PCD刀片的一侧面（切削齿）的轴向角度的变化范围为2-8°。步长是0.01°-0.1°，优选0.03°-0.06°。由于二级切削段上的排屑槽安装PCD刀片的一侧面的轴向角度变化，与其平行的二级切削段上的PCD刀片轴向角度随之改变，将PCD刀片安装在二级切削段上后需要对其加工，使其切削刃与二级切削段侧面的距离相等。通过设定排屑槽安装PCD刀片的一侧面轴向角度为参数变量，优化动平衡的同时，可增强刀杆强度，因为二级切削段上的PCD刀片的刀刃细长，直径尺寸结合冷却孔和冲水孔使得该区域截面积很小，应力大容易引起刀杆断裂，二级切削段上的PCD刀片的轴向角度可以保证切削平稳，减小切削力，同时应在保证排屑顺利进行的前提下减小排屑槽深度，以增强刀杆强度。本专利技术冷却流道和冲水孔方向的结构，使冷却液流经冷却流道和冲水孔对刀体进行冷却后、从冲水孔冲排出；冷却液流出时的冲击角度会使排屑槽内的断屑随冲击方向（出水方向）分别前后流出，这就避免了一级切削段的断屑向后流出、被二级切削段端面阻挡的不足，保障了排屑过程顺利，冷却效果佳。采用solidworks,UG等设计算例辅助刀具结构的动平衡优化，保证了刀具高速运转时的动平衡精度。弥补了因不均齿及不同方向、不对称的冲水孔引起的不平衡，在设计过程中就可以保证刀具的平衡，避免了对刀具成品的反复动平衡测量和不平衡量去除，刀体外形美观。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的主视结构示意图。图3是图2的俯视图。图4是图2的右视放大图。图5是本专利技术的立体结构示意图。图6是图1的A处局部放大图。具体实施方式一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀，包括刀体和刀柄8，刀体和刀柄8同轴固定相连，刀体由从前至后直径依次递增的一级切削段2、二级切削段5和三级切削段组成，一级切削段2和三级切削段整体呈圆柱状，二级切削段5呈由前至后直径逐渐变大的锥形（圆锥柱）。一级切削段2、二级切削段5和三级切削段同轴相连，二级切削段2前端直径与一级切削段后端直径相同，二级切削段后端直径与三级切削段前端直径形同。一级切削段2上周向分布有四个切削齿，二级切削段5上周向分布有两个切削齿，三级切削段上周向分布有两个切削齿，每个切削齿上分别设有PCD刀片，PCD刀片一侧设有排屑槽。从图中可以看出，一级切削段2上的切削齿为自一级切削段前端向后加工出一级排屑槽13，一级排屑槽长度为一级切削段轴向长度的30%-80%，通常为50%左右；一级排屑槽1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀，包括刀体和刀柄，刀体由从前至后直径依次递增的一级切削段、二级切削段和三级切削段组成，一级切削段、二级切削段和三级切削段同轴相连，一级切削段上设有四个切削齿，二级切削段上设有两个切削齿，三级切削段上设有两个切削齿，切削齿上设有PCD刀片，PCD刀片一侧设有排屑槽，其特征在于：一级切削段上的排屑槽自一级切削段前端向后加工，其长度为一级切削段轴向长度的30%-80%；二级切削段上的排屑槽自二级切削段前端向后加工，二级切削段上的排屑槽（轴向）贯穿二级切削段且延伸至三级切削段的后部；三级切削段上的排屑槽自三级切削段前端向后加工，三级切削段上的排屑槽延伸至三级切削段的后部；所述的刀体和刀柄内设有后端与刀柄后端的进水口相连的冷却流道，一级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向向前、与一级切削段轴向呈10°-60°夹角、与冷却流道连通的一级冲水孔，二级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向向后、与二级切削段轴向呈10°-45°夹角、与冷却流道连通的二级冲水孔，三级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向与三级切削段轴向垂直、与冷却流道连通的三级冲水孔；/n上述高速金刚石复合铣刀的动平衡设计方法包括如下步骤：/n步骤一：在三维绘图软件中绘制高速金刚石复合铣刀的刀具模型；/n步骤二：确定刀具的重心坐标；/n步骤三：设定重心坐标相区内二级切削段上的排屑槽长度和三级切削段上的排屑槽长度为变量，二级切削段上的排屑槽长度和三级切削段上的排屑槽长度的变化范围在20mm以内，步长是0.05-0.2 mm，优选0.1 mm；通过调节变量的数值来调节重心坐标，进行有限次计算，选取使重心坐标靠近中心坐标最近的变量的数值为设计值。/n...

【技术特征摘要】
1.一种喷油嘴安装孔用金刚石复合铣刀，包括刀体和刀柄，刀体由从前至后直径依次递增的一级切削段、二级切削段和三级切削段组成，一级切削段、二级切削段和三级切削段同轴相连，一级切削段上设有四个切削齿，二级切削段上设有两个切削齿，三级切削段上设有两个切削齿，切削齿上设有PCD刀片，PCD刀片一侧设有排屑槽，其特征在于：一级切削段上的排屑槽自一级切削段前端向后加工，其长度为一级切削段轴向长度的30%-80%；二级切削段上的排屑槽自二级切削段前端向后加工，二级切削段上的排屑槽（轴向）贯穿二级切削段且延伸至三级切削段的后部；三级切削段上的排屑槽自三级切削段前端向后加工，三级切削段上的排屑槽延伸至三级切削段的后部；所述的刀体和刀柄内设有后端与刀柄后端的进水口相连的冷却流道，一级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向向前、与一级切削段轴向呈10°-60°夹角、与冷却流道连通的一级冲水孔，二级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向向后、与二级切削段轴向呈10°-45°夹角、与冷却流道连通的二级冲水孔，三级切削段上的每个排屑槽内设有至少一个出水方向与三级切削段轴向垂直、与冷却流道连通的三级冲水孔；
上述高速金刚石复合铣刀的动平衡设计方法包括如下步骤：
步骤一：在三维绘图软件中绘制高速金刚石复合铣刀的刀具模型；
步骤二：确定刀具的重心坐标；
步骤三：设定重心坐标相区内二级切削段上的排屑槽长度和三级切削段上的排屑槽长度为变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓，赵乐，于乔，邹建东，
申请(专利权)人：威海威硬工具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37