適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具的制作方法

本發(fā)明涉及含能材料機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具。

背景技術(shù)：

高能炸藥PBX(Polymer Bonded Explosives，高聚物粘結(jié)炸藥)是一種綜合性能優(yōu)良的含能材料，作為戰(zhàn)略武器和常規(guī)先進(jìn)武器戰(zhàn)斗部的主裝炸藥，廣泛應(yīng)用于陸、海、空和二炮各類武器系統(tǒng)中，是武器裝備系統(tǒng)中的核心材料之一。該材料因剛度和強(qiáng)度較低，熱膨脹系數(shù)大，并具有一定的粘彈性，是一種非常特殊的非均質(zhì)宏觀同性微觀各向異性的復(fù)合材料，并且在加工特性上所表現(xiàn)出的軟、粘、脆、彈綜合性能復(fù)雜的特征，一定程度上影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。

鑒于含能材料產(chǎn)品加工的特殊性，使得很多新型特種加工方法難于在該領(lǐng)域進(jìn)行推廣和應(yīng)用，傳統(tǒng)的分步隔離式機(jī)械加工方法仍舊占據(jù)主導(dǎo)地位，但這其中存在一些生產(chǎn)安全和表面質(zhì)量問題，現(xiàn)已成為含能材料機(jī)械加工領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸之一，嚴(yán)重制約著其向前發(fā)展，如常用機(jī)械切削過程中的摩擦生熱及放電問題、材料切削去除區(qū)域冷卻潤滑不充分等問題都會(huì)帶來較大的安全隱患，而刀具刃口的磨損和破壞問題、刀具廓形和機(jī)床運(yùn)行精度問題，材料受沖擊和振動(dòng)引發(fā)切削失穩(wěn)導(dǎo)致的加工表面凹坑、崩邊等質(zhì)量問題均十分迫切。此外，含能材料的低排放綠色加工制造問題，尤其是機(jī)加廢液的凈化處理和循環(huán)使用新方法一直以來都是領(lǐng)域內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)。因此，立足含能材料的現(xiàn)有成熟加工技術(shù)，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、優(yōu)化切削工藝，采用滾動(dòng)切削自潤滑加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)含能材料的減磨降熱切削和微量噴霧潤滑加工，將成為解決上述問題的有效途徑。

目前，領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)成熟應(yīng)用于含能材料精密加工的主要技術(shù)途徑有車削、銑削、鉆削及微量修磨等通用機(jī)械加工方法，如捷克OZM公司利用自身多年含能材料測試與實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)的技術(shù)優(yōu)勢，率先開發(fā)出一款四軸聯(lián)動(dòng)的遠(yuǎn)程加工車銑復(fù)合加工中心，該設(shè)備可以對(duì)多種含能材料，如推進(jìn)劑、高能含能材料等進(jìn)行安全、高效的切削加工，但限于技術(shù)保護(hù)等原因，該設(shè)備對(duì)我國禁運(yùn)。英國的AWE研究所通過對(duì)含能材料加工特性的系統(tǒng)研究早在上世紀(jì)90年代初就已經(jīng)成功改造和再設(shè)計(jì)出能夠滿足加工要求的數(shù)控車削機(jī)床，該設(shè)備具有遠(yuǎn)程操作、安全防護(hù)、在線監(jiān)控與報(bào)警等多項(xiàng)功能，但其僅限于回轉(zhuǎn)體零件的加工和制造，生產(chǎn)效率不高，且產(chǎn)品加工質(zhì)量和本質(zhì)化安全水平有限。此外，美國LLNL實(shí)驗(yàn)室在運(yùn)用傳統(tǒng)切削加工的基礎(chǔ)上，積極尋求新的含能材料加工和拆解技術(shù)，如高壓液氮切割技術(shù)、高壓水射流切割技術(shù)、飛秒激光加工技術(shù)以及3D打印技術(shù)等，但這些新技術(shù)均處在研究階段，并不能完全勝任生產(chǎn)加工，效率較低和成本昂貴成為限制其發(fā)展的重要問題。而在國內(nèi)，中國兵器工業(yè)第58所針對(duì)含能材料小批量生產(chǎn)的需求，研究了用于含能材料機(jī)械加工的專用數(shù)控機(jī)床及其成套輔助加工設(shè)備，但該設(shè)備主要用于回轉(zhuǎn)體零件的簡單成型加工以及新型裝備部件的試制等，僅具有傳統(tǒng)數(shù)控車削加工能力，并未顯著提升機(jī)械加工本質(zhì)化安全水平和綠色制造功能。石家莊北方設(shè)計(jì)院為簡化傳統(tǒng)彈藥熔鑄或模壓生產(chǎn)工藝，提高彈藥拆解效率，設(shè)計(jì)開發(fā)出一款可用于含能材料機(jī)械加工的車銑復(fù)合機(jī)床，適用于兵器領(lǐng)域中的新型、異型藥柱的加工和彈藥剖解，但該設(shè)備改造成本較高，協(xié)調(diào)加工能力和機(jī)床系統(tǒng)穩(wěn)定性有待深入評(píng)估。此外，中物院化工材料研究所雖然已經(jīng)從事含能材料機(jī)械加工工作多年，且已形成較為系統(tǒng)的生產(chǎn)過程管控制度，但加工方法基本沿用傳統(tǒng)的金屬加工模式，對(duì)含能材料的加工機(jī)理和本質(zhì)化安全防護(hù)技術(shù)正在開展深入的研究工作，以期適應(yīng)本領(lǐng)域內(nèi)存在的生產(chǎn)安全、加工優(yōu)質(zhì)和快速高效的實(shí)際需求。

綜上所述，有關(guān)含能材料機(jī)械加工設(shè)備改進(jìn)和新型技術(shù)的應(yīng)用問題，均存在著不同程度的推廣難度，究其原因主要在于：1)加工安全性對(duì)新型技術(shù)設(shè)備和加工工藝的嚴(yán)峻考驗(yàn)；2)改造設(shè)備的可靠性與優(yōu)化工藝流程實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)加工之間的矛盾；3)目前成熟應(yīng)用的切削和剖解工藝鏈冗長，本質(zhì)安全的專用加工設(shè)備開發(fā)或改造成本較高，新技術(shù)和新工藝實(shí)施周期較長。因此，立足含能材料現(xiàn)有成熟加工技術(shù)，設(shè)計(jì)研發(fā)一套安全可靠、簡易實(shí)用的加工方法和集成部件對(duì)解決生產(chǎn)中的實(shí)際問題十分有益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便的適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具。

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具，它包括滾刀桿，所述滾刀桿一端開設(shè)有定位孔，所述定位孔內(nèi)安裝有滾刀頭，所述滾刀桿一側(cè)安裝有管接頭，所述滾刀桿內(nèi)設(shè)置有切屑液管道，所述切削液管道一端與管接頭連通，另一端與滾刀頭連通。

本技術(shù)方案中通過螺釘壓緊方式將滾刀桿安裝在含能材料加工機(jī)床的刀座上，并將滾刀桿通過管接頭連接加工現(xiàn)場的冷卻系統(tǒng)，這樣就能使本刀具與加工設(shè)備實(shí)現(xiàn)簡易集成配置，再通過切削液管道分別將管接頭和滾刀頭連通，這樣就能通過冷卻系統(tǒng)將切削液引入滾刀頭，實(shí)現(xiàn)滾刀頭的潤滑。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述滾刀頭包括滾刀架，所述滾刀架上端通過頂絲固定安裝在定位孔內(nèi)，所述滾刀架下端安裝有滾刀軸，所述滾刀軸上安裝有滾刀片，所述滾刀架一側(cè)通過緊定螺釘裝有壓板，所述壓板與滾刀軸連接，所述滾刀架內(nèi)設(shè)置有中心孔，所述中心孔的孔徑小于等于0.35mm，并且所述中心孔的一端與切削液管道連通，另一端正對(duì)滾刀片的切削刃口。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述中心孔的孔徑為0.35mm。

本技術(shù)方案中首先將滾刀架通過頂絲固定安裝在滾刀桿底端的定位孔內(nèi)，在需要調(diào)節(jié)滾刀片刃口的傾斜程度時(shí)，可以先將頂絲取下，然后旋轉(zhuǎn)滾刀架，使?jié)L刀架在定位孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)滾刀架旋轉(zhuǎn)到合適位置時(shí)，再通過頂絲將滾刀架鎖緊定位，從而通過改變滾刀架在定位孔中鎖緊的位置實(shí)現(xiàn)滾刀片刃口的傾斜程度的調(diào)節(jié)，進(jìn)而依靠滾刀片傾斜程度的調(diào)整完成對(duì)工件的傾角滾切加工；其次，通過緊定螺釘將壓板大端(即壓板的上端)鎖緊在滾刀架上，其小端(即壓板的下端)覆蓋在錐形滾刀軸粗頭部位即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滾刀軸的端面壓緊，最后在滾刀架內(nèi)部開設(shè)中心孔，中心孔一端與切削液管道連通，另一端正對(duì)滾刀片的切削刃口，并且中心孔的孔徑為0.35mm，這樣通過設(shè)置孔徑很小、末端縮口的中心孔(如拉法爾噴管形、錐口形)，可以使切削液管道內(nèi)的切削液通過中心孔時(shí)由于小孔節(jié)流效應(yīng)，使切削液霧化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滾刀片的霧化噴淋，從而達(dá)到降低切削液用量以及提高潤滑效果。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述滾刀片中心開設(shè)有錐度孔，所述滾刀軸穿過錐度孔與滾刀片間隙配合安裝。

本技術(shù)方案中滾刀片中心開設(shè)的錐度孔，其具有一定錐度，與同樣具有錐度的滾刀軸配做后間隙配合安裝，滾刀片與滾刀軸具有自定心功能，且同軸度小于等于0.005mm，并且采用緊定螺釘和壓板實(shí)現(xiàn)滾刀軸的端面鎖緊定位，錐形滾刀片與滾刀軸的磨損后仍可保持自定心配合，而且在切削中錐形配合模式可以保證滾刀片具有一定的抗軸向傾覆的能力，確保滾切過程刀具的回轉(zhuǎn)的穩(wěn)定可靠。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述滾刀桿另一端設(shè)置有定位槽，所述定位槽的垂直度小于等于0.2mm。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述定位槽上安裝有螺栓。

本技術(shù)方案中通過在滾刀桿另一端設(shè)置定位槽，定位槽上設(shè)置螺栓，通過螺栓可以將其它橫置或豎置通用刀具安裝在滾刀桿上，從而增加本刀具的通用性，可以實(shí)現(xiàn)與其他標(biāo)準(zhǔn)刀具的快速組合使用。

更進(jìn)一步的技術(shù)方案是，所述的滾刀桿和滾刀頭同軸設(shè)置，并且滾刀桿和滾刀頭之間的同軸度小于等于0.03mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)提供的滾切自潤滑刀具，實(shí)現(xiàn)適于含能材料機(jī)械加工的新型切削加工方法研究，完成加工過程的減磨降溫控制和微量高效潤滑技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，具有提升含能材料機(jī)械加工本質(zhì)化安全水平和此類產(chǎn)品表面加工質(zhì)量的顯著特征。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，裝夾可靠，效用明顯，成本低廉，易與機(jī)床集成和拆卸等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明由于采用滾刀片與滾刀軸的錐形自定心配合模式安裝，滾刀片切削磨損均勻而且磨損后刀片仍保持較高的定心精度，回轉(zhuǎn)誤差很小，該誤差對(duì)應(yīng)于一般非滾切圓弧刀具的廓形誤差(制造誤差+磨損誤差)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具廓形誤差導(dǎo)致的產(chǎn)品尺寸精度的降低問題具有有效控制，可顯著提高產(chǎn)品質(zhì)量一致性。

2、本發(fā)明立足含能材料現(xiàn)有成熟機(jī)械加工工藝，與目前通用加工設(shè)備配合使用，引入微量潤滑和滾切加工方式對(duì)滿足PBX復(fù)合炸藥零件的表面優(yōu)質(zhì)加工十分有益，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品切削發(fā)熱、放電和沖擊失穩(wěn)等問題具有有效的抑制作用，為實(shí)現(xiàn)此類工件的安全、綠色、優(yōu)質(zhì)加工提供了新方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明第二種實(shí)施例的適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明第三種實(shí)施例的適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，其中對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記名稱為：

1滾刀架，11切削液管道，2管接頭,3滾刀頭,31滾刀架,32緊定螺釘,33壓板,34滾刀軸,35滾刀片,36中心孔，4螺栓,5頂絲,6定位槽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述。

如圖1-3所示的適于含能材料機(jī)械加工的滾切自潤滑刀具，它包括滾刀桿1，所述滾刀桿1一端開設(shè)有定位孔，所述定位孔內(nèi)安裝有滾刀頭3，所述滾刀桿1一側(cè)安裝有管接頭2，所述滾道桿1內(nèi)設(shè)置有切屑液管道11，所述切削液管道11一端與管接頭2連通，另一端與滾刀頭3連通。所述滾刀頭3包括滾刀架31，所述滾刀架31上端通過頂絲5固定安裝在定位孔內(nèi)，所述滾刀架31下端安裝有滾刀軸34，所述滾刀軸34上安裝有滾刀片35，所述滾刀架31一側(cè)通過緊定螺釘32安裝有壓板33，所述壓板33與滾刀軸34連接，所述滾刀架31內(nèi)設(shè)置有中心孔36，所述中心孔36的孔徑小于等于0.35mm，并且所述中心孔36的一端與切削液管道11連通，另一端正對(duì)滾刀片35的切削刃口。

為了確保本發(fā)明的最終使用精度和系統(tǒng)可靠性，對(duì)其關(guān)鍵零部件的制造和裝配的精度應(yīng)當(dāng)提出合理的精度要求，本實(shí)施例中優(yōu)選的實(shí)施方式為，所述的滾刀桿和滾刀頭同軸設(shè)置，并且滾刀桿和滾刀頭之間的同軸度小于等于0.03mm，所述滾刀桿另一端設(shè)置有定位槽，所述定位槽的垂直度小于等于0.2mm，所述滾刀片中心開設(shè)有錐度孔，所述滾刀軸穿過錐度孔與滾刀片間隙配合安裝，自定心同軸度小于等于0.005mm，上述參數(shù)設(shè)置是通過多年的工藝摸索而確定的經(jīng)濟(jì)形參數(shù)，已經(jīng)能夠滿足常見含能材料機(jī)械加工的精度和換到周期要求，尤其是滾刀軸和滾刀片的耐磨材料選用(如金剛石、CBN等超硬材料)，以及兩者之間的錐形配合模式和精度保證對(duì)滾切中動(dòng)潤滑膜的形成十分有益，可顯著降低配伍副之間的磨損，提升滾切刀具系統(tǒng)的使用壽命。

以上具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)說明，但并不能對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行限制，顯而易見地，在本發(fā)明的啟示下，本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員還可以進(jìn)行許多改進(jìn)和修飾，需要注意的是，這些改進(jìn)和修飾都落在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。