難加工材料專用銑刀的製作方法
2023-06-07 03:35:51
專利名稱：難加工材料專用銑刀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種難加工材料專用銑刀，屬於機械加工技術領域。
背景技術：
難加工材料以其優異的綜合機械性能已成為航空航天工業以及民用工業中應用前景極其廣泛的材料，然而由於其切削加工性差，制約了材料的進一步推廣應用。這些難加工材料加工最突出的問題是刀具磨損，在切削加工時刀具磨損嚴重，大大縮短了刀具使用壽命，限制了切削速度和加工效率的提高。
發明內容
本發明的目的是為降低刀具磨損、提高刀具使用壽命、提高切削速度和加工效率，提供一種難加工材料專用銑刀，主要應用於難加工材料的高效銑削。一種難加工材料專用銑刀，包括工具機主軸箱、工具機旋轉主軸，銑刀定位心軸、多個緊固螺釘、中心輪架、多個輪架螺栓、刀盤、中心輪架外油封、中心輪架內油封、上蓋板、多個上蓋板螺栓和多個行星輪。其中，每個行星輪包括上圓螺母、平鍵、行星輪軸、上圓螺母止動墊、多個下圓螺母、行星輪套杯、旋轉刀軸、下軸承、上軸承、密封圈、孔用彈性檔圈、直齒圓柱齒輪、圓刀片、上軸承壓蓋螺釘、上軸承壓蓋、圓刀片座、刀片壓板、圓螺母止動墊、圓螺母、油封、右軸承壓蓋、右軸承壓蓋螺栓、右軸承、左軸承壓蓋螺釘、左軸承壓蓋、左軸承。多個行星輪等間距排列於以工具機旋轉主軸軸線為迴轉中心的水平圓周上。中心輪架為套筒結構，套筒下端外側有一圈直齒輪齒。行星輪軸的下部有一圈錐齒輪齒。行星輪套杯的中部外側為錐面。旋轉刀軸中部有一圈錐齒輪齒。行星輪軸的錐齒輪齒與相應的旋轉刀軸的錐齒輪齒嚙合形成錐齒輪副。中心輪架下部外側的直齒輪齒與多個直齒圓柱齒輪嚙合形成多個直齒輪副。刀盤為中間有中心柱體的圓盤，中心柱體為中空、上端面中心有通孔,中心柱體與圓盤外沿之間為凹槽。中心輪架位於工具機主軸箱下方，通過多個輪架螺栓與工具機主軸箱固連；銑刀定位心軸位於工具機旋轉主軸、刀盤中心的孔中；刀盤位於工具機旋轉主軸下方、中心輪架套在刀盤中心柱體外，通過銑刀定位心軸定心，刀盤中心柱體上端面通過緊固螺釘與工具機旋轉主軸連接。所述刀盤的凹槽上分布多個行星輪通孔。每個行星輪通孔安裝一個行星輪。上蓋板為中心有通孔的圓盤，通過通孔套在中心輪架外，通過上蓋板螺栓將上蓋板外沿與刀盤連接。中心輪架與刀盤之間安裝一圈中心輪架內油封，中心輪架與上蓋板之間安裝一圈中心輪架外油封。直齒圓柱齒輪通過齒輪副與中心輪架連接，直齒圓柱齒輪通過上圓螺母、平鍵、上圓螺母止動墊緊固於行星輪軸上，行星輪套杯套在行星輪軸外部，通過下軸承、上軸承連接；上軸承由上軸承壓蓋壓緊，上軸承壓蓋由多根上軸承壓蓋螺釘與行星輪套杯緊固，行星輪套杯通過外側錐面與刀盤的錐孔配合，由多個下圓螺母緊固於刀盤上，行星輪套杯和刀盤之間裝有密封圈，密封圈由孔用彈性檔圈與刀盤固定；行星輪軸通過錐齒輪副與位於刀盤下方的旋轉刀軸垂直連接，旋轉刀軸通過右軸承、左軸承與行星輪套杯連接；右軸承、左軸承分別由對應的右軸承壓蓋、左軸承壓蓋壓緊，右軸承壓蓋、左軸承壓蓋分別由對應的多根右軸承壓蓋螺栓、左軸承壓蓋螺釘緊固在行星輪套杯上；旋轉刀軸和右軸承壓蓋之間裝有油封，圓刀片座位於行星輪套杯外，通過錐孔與旋轉刀軸的外錐面配合；圓刀片位於圓刀片座上，通過刀片壓板壓緊，圓螺母、圓螺母止動墊將圓刀片、圓刀片座、壓板與旋轉刀軸緊固。在上述難加工材料專用銑刀的直齒圓柱齒輪與中心輪架之間加惰輪，形成直齒圓柱齒輪與惰輪齒輪副，以及中心輪架與惰輪齒輪副，從而改變圓刀片繞自身軸線主動旋轉的轉向。所述難加工材料為具有高溫高強度、高硬度、高硬質點含量及多相性等性能特性的材料，在切削加工過程中產生高溫和高應力，其特性導致加工條件惡化，刀具壽命短，加工效率低等問題。有益效果本發明的難加工材料專用銑刀能有效地降低刀具磨損、提高刀具使用壽命、提高切削速度和加工效率。
圖1是本發明一種難加工材料專用銑刀的C-C視圖；圖2是本發明一種難加工材料專用銑刀的A向視圖；圖3是本發明一種難加工材料專用銑刀的B-B視圖；圖4是本發明一種難加工材料專用銑刀的總裝圖。標號說明1_工具機主軸箱、2-工具機旋轉主軸、3-銑刀定位心軸、4-緊固螺釘、5-中心輪架、6-輪架螺栓、7-上圓螺母、8-平鍵、9-行星輪軸、10-上圓螺母止動墊、11-上蓋板、12-上蓋板螺栓、13-刀盤、14-下圓螺母、15-行星輪套杯、16-旋轉刀軸、17-下軸承、18-上軸承、19-密封圈、20-孔用彈性檔圈、21-直齒圓柱齒輪、22-圓刀片、23-上軸承壓蓋螺釘、24-上軸承壓蓋、25-中心輪架外油封、26-中心輪架內油封、27-圓刀片座、28-刀片壓板、29-圓螺母止動墊、30-圓螺母、31-油封、32-右軸承壓蓋、33-右軸承壓蓋螺栓、34-右軸承、35-左軸承壓蓋螺釘、36-左軸承壓蓋、37-左軸承。
具體實施例方式為了更好地說明本發明的目的和優點，下面結合附圖和實施例對本發明內容作進一步說明。以下所述僅為本發明較佳實施例，並不因此而限定本發明的保護範圍。本發明的一種難加工材料專用銑刀如圖1、圖2、圖3、圖4所示，包括工具機主軸箱1、工具機旋轉主軸2、銑刀定位心軸3、緊固螺釘4、中心輪架5、輪架螺栓6、上圓螺母7、平鍵8、行星輪軸9、上圓螺母止動墊10、上蓋板11、上蓋板螺栓12、刀盤13、下圓螺母14、行星輪套杯15、旋轉刀軸16、下軸承17、上軸承18、密封圈19、孔用彈性檔圈20、直齒圓柱齒輪21、圓刀片22、上軸承壓蓋螺釘23、上軸承壓蓋24、中心輪架外油封25、中心輪架內油封26、圓刀片座27、刀片壓板28、圓螺母止動墊29、圓螺母30、油封31、右軸承壓蓋32、右軸承壓蓋螺栓33、右軸承34、左軸承壓蓋螺釘35、左軸承壓蓋36、左軸承37。如圖1，中心輪架5通過輪架螺栓6與工具機主軸箱I連接，銑刀定位心軸3位於工具機旋轉主軸2、刀盤13的孔中，刀盤13通過銑刀定位心軸3定心，通過緊固螺釘4與工具機旋轉主軸2連接，上蓋板11通過多根上蓋板螺栓12與刀盤13連接，中心輪架5與刀盤13之間裝有中心輪架內油封26，中心輪架5與上蓋板11之間裝有中心輪架外油封25，直齒圓柱齒輪21通過齒輪副與中心輪架5連接，直齒圓柱齒輪21通過上圓螺母7、平鍵8、上圓螺母止動墊10緊固於行星輪軸9上，行星輪軸9通過下軸承17、上軸承18與行星輪套杯15連接，上軸承18由上軸承壓蓋24壓緊，上軸承壓蓋24由多根上軸承壓蓋螺釘23與行星輪套杯15緊固，行星輪套杯15通過外側錐面與刀盤13的錐孔配合併由兩個下圓螺母14緊固與刀盤13上，如圖3，行星輪套杯15和刀盤13之間裝有密封圈19，密封圈19由孔用彈性檔圈20與刀盤13固定，行星輪軸9通過錐齒輪副與旋轉刀軸16連接，旋轉刀軸16通過右軸承34、左軸承37與行星輪套杯15連接，右軸承34、左軸承37分別由對應的右軸承壓蓋
32、左軸承壓蓋36壓緊，右軸承壓蓋32、左軸承壓蓋36分別由對應的多根右軸承壓蓋螺栓
33、左軸承壓蓋螺釘35與行星輪套杯15緊固，旋轉刀軸16和右軸承壓蓋32之間裝有油封31，圓刀片座27通過錐孔與旋轉刀軸16的外錐面配合，圓刀片22位於圓刀片座27上通過刀片壓板28壓緊，圓螺母30、圓螺母止動墊29將圓刀片22、圓刀片座27、壓板28與旋轉刀軸16緊固，如圖1、2、3，由圓螺母7、平鍵8、行星輪軸9、上圓螺母止動墊10、直齒圓柱齒輪21、下圓螺母14、行星輪套杯15、旋轉刀軸16、下軸承17、上軸承18、圓刀片22、上軸承壓蓋螺釘23、上軸承壓蓋24、圓刀片座27、刀片壓板28、圓螺母止動墊29、圓螺母30、油封31、右軸承壓蓋32、右軸承壓蓋螺栓33、右軸承34、左軸承壓蓋螺釘35、左軸承壓蓋36、左軸承37組成的四組組件，且四組組件等間距排列於以工具機旋轉主軸2的軸線為迴轉中心的水平圓周上。中心輪架5下部外側有一圈直齒輪齒。行星輪軸9的下部有一圈錐齒輪齒。行星輪套杯15的中部外側為錐面。旋轉刀軸16中部有一圈錐齒輪齒。工具機旋轉主軸2的轉動帶動與其連接的刀盤13轉動，刀盤13上的元件包括上圓螺母7、平鍵8、行星輪軸9、上圓螺母止動墊10、上蓋板11、上蓋板螺栓12、下圓螺母14、行星輪套杯15、旋轉刀軸16、下軸承17、上軸承18、密封圈19、孔用彈性檔圈20、直齒圓柱齒輪21、圓刀片22、上軸承壓蓋螺釘23、上軸承壓蓋24、圓刀片座27、刀片壓板28、圓螺母止動墊29、圓螺母30、油封31、右軸承壓蓋32、右軸承壓蓋螺栓33、右軸承34、左軸承壓蓋螺釘35、左軸承壓蓋36、左軸承37，均隨刀盤13繞工具機旋轉主軸2的軸線旋轉，而中心輪架5是與工具機主軸箱I連接的，因此中心輪架5沒有旋轉運動，即中心輪架5靜止，直齒圓柱齒輪21與中心輪架5之間通過直齒輪副連接，因此直齒圓柱齒輪21和與其固連的行星輪軸9除繞工具機旋轉主軸2的軸線旋轉外還繞自身軸線旋轉，行星輪軸9通過錐齒輪副將繞自身軸線的旋轉運動傳遞給旋轉刀軸16，旋轉刀軸16和與其固連的圓刀片22除繞工具機旋轉主軸2的軸線旋轉外還繞自身軸線旋轉，圓刀片22隨刀盤13作走刀運動的同時繞自身軸線旋轉完成對工件的加工。密封圈19、中心輪架外油封25、中心輪架內油封26、油封31均起密封作用。採用兩個端面相互接觸的下圓螺母14起摩擦防松作用，上圓螺母止動墊10、圓螺母止動墊29起防松作用。
行星輪套杯15通過外側錐面與刀盤13的錐孔配合併由兩個下圓螺母14緊固在刀盤13上，靠外側錐面與錐孔面之間的摩擦力防止行星輪套杯15因受外力而繞自身軸線旋轉，如圖3，鬆開兩個下圓螺母14，將行星輪套杯15向上頂起，行星輪套杯15外側錐面與刀盤13的錐孔面分離，沿行星輪套杯15自身軸線轉動星輪套杯15則可實現圓刀片22安裝角度的調整。安裝角度是指圓刀片22的軸線以行星輪軸9的軸線為軸轉動形成的角度。孔用彈性檔圈20主要防止密封圈19在行星輪套杯15向上頂起時從刀盤13中脫落。中心輪架5下部外側有一圈直齒輪齒，能夠保證星輪套杯15被向上頂起時直齒圓柱齒輪21向上順利滑動。調整好圓刀片22安裝角度後，擰緊兩個下圓螺母14，實現行星輪套杯15與刀盤13的緊固。即一種難加工材料專用銑刀的圓刀片22的安裝角度不但調整方便而且可實現任意角度的調整。本實施例提供一種鋁基碳化矽材料作為被加工材料，其具有比強度和比剛度高、熱膨脹係數小、導熱性能好、輕量化等優異的機械物理性能，因此廣泛應用於航天等領域。但是，鋁基碳化矽材料中含有硬度大、強度高的碳化矽顆粒，屬於難加工材料，在切削加工時刀具磨損嚴重，大大縮短了刀具使用壽命，限制了切削速度和加工效率的提高。採用本發明的專用銑刀對鋁基碳化矽材料的加工件進行加工，圓刀片22隨刀盤13作走刀運動的同時繞自身軸線主動旋轉，而且圓刀片22繞自身軸線主動旋轉運動的驅動來自工具機本身，所以圓刀片22繞自身軸線主動旋轉的速度大小與切削速度的大小成比例，其傳動比由各齒輪傳動副之間的齒數比決定。圓刀片22繞自身軸線主動旋轉的轉向，可通過在直齒圓柱齒輪21與中心輪架5的齒輪副之間加惰輪來改變。另一方面圓刀片22的前刀面的排屑速度也與切削速度成比例，通過設計各齒輪傳動副之間的齒數比並調整安裝角度，使得切屑在圓刀片22前刀面的相對滑動速度大大降低，甚至降為零，有效地降低了刀具前刀面的磨損。圓刀片22採用隨刀盤13作走刀運動同時繞自身軸線旋轉的方式完成對工件的加工，使後刀面的磨損量平均到了整個圓周上，從而降低了後刀面的磨損。本發明所述的難加工材料專用銑刀能有效地降低刀具磨損、提高刀具使用壽命，提高切削速度和加工效率。
權利要求
1.難加工材料專用銑刀，其特徵在於:包括工具機主軸箱、工具機旋轉主軸，銑刀定位心軸、多個緊固螺釘、中心輪架、多個輪架螺栓、刀盤、中心輪架外油封、中心輪架內油封、上蓋板、多個上蓋板螺栓和多個行星輪；其中，每個行星輪包括上圓螺母、平鍵、行星輪軸、上圓螺母止動墊、多個下圓螺母、行星輪套杯、旋轉刀軸、下軸承、上軸承、密封圈、孔用彈性檔圈、直齒圓柱齒輪、圓刀片、上軸承壓蓋螺釘、上軸承壓蓋、圓刀片座、刀片壓板、圓螺母止動墊、圓螺母、油封、右軸承壓蓋、右軸承壓蓋螺栓、右軸承、左軸承壓蓋螺釘、左軸承壓蓋、左軸承； 多個行星輪等間距排列於以工具機旋轉主軸軸線為迴轉中心的水平圓周上； 中心輪架為套筒結構，套筒下端外側為一圈直齒輪齒；行星輪軸的下部為一圈錐齒輪齒；行星輪套杯的中部外側為錐面；旋轉刀軸中部為一圈錐齒輪齒；行星輪軸的錐齒輪齒與相應的旋轉刀軸的錐齒輪齒嚙合形成錐齒輪副；中心輪架下部外側的直齒輪齒與多個直齒圓柱齒輪嚙合形成多個直齒輪副； 刀盤為中間有中心柱體的圓盤,中心柱體為中空、上端面中心有通孔,中心柱體與圓盤外沿之間為凹槽； 中心輪架位於工具機主軸箱下方，通過多個輪架螺栓與工具機主軸箱固連；銑刀定位心軸位於工具機旋轉主軸、刀盤中心的孔中；刀盤位於工具機旋轉主軸下方、中心輪架套在刀盤中心柱體外，刀盤通過銑刀定位心軸定心，其中心柱體上端面通過緊固螺釘與工具機旋轉主軸連接；所述刀盤的凹槽上分布多個行星輪通孔，每個行星輪通孔安裝一個行星輪； 上蓋板為中心有通孔的圓盤，通過通孔套在中心輪架外，通過上蓋板螺栓將上蓋板外沿與刀盤連接；中心輪架與刀盤之間安裝一圈中心輪架內油封，中心輪架與上蓋板之間安裝一圈中心輪架外油封； 直齒圓柱齒輪通 過齒輪副與中心輪架連接，直齒圓柱齒輪通過上圓螺母、平鍵、上圓螺母止動墊緊固於行星輪軸上，行星輪套杯套在行星輪軸外部，通過下軸承、上軸承連接；上軸承由上軸承壓蓋壓緊，上軸承壓蓋由多根上軸承壓蓋螺釘與行星輪套杯緊固，行星輪套杯通過外側錐面與刀盤的錐孔配合，由多個下圓螺母緊固於刀盤上，行星輪套杯和刀盤之間裝密封圈，密封圈由孔用彈性檔圈與刀盤固定；行星輪軸通過錐齒輪副與位於刀盤下方的旋轉刀軸垂直連接，旋轉刀軸通過右軸承、左軸承與行星輪套杯連接；右軸承、左軸承分別由對應的右軸承壓蓋、左軸承壓蓋壓緊，右軸承壓蓋、左軸承壓蓋分別由對應的多根右軸承壓蓋螺栓、左軸承壓蓋螺釘緊固在行星輪套杯上；旋轉刀軸和右軸承壓蓋之間裝有油封，圓刀片座位於行星輪套杯外，通過錐孔與旋轉刀軸的外錐面配合；圓刀片位於圓刀片座上，通過刀片壓板壓緊，圓螺母、圓螺母止動墊將圓刀片、圓刀片座、壓板與旋轉刀軸緊固。
2.根據權利要求1所述的難加工材料專用銑刀，其特徵在於:所述難加工材料為具有高溫高強度、高硬度、高硬質點含量及多相性的材料。
3.根據權利要求1所述的難加工材料專用銑刀，其特徵在於:圓刀片繞自身軸線主動旋轉的速度大小與切削速度的大小成比例，其傳動比由各齒輪傳動副之間的齒數比決定。
4.根據權利要求1所述的難加工材料專用銑刀，其特徵在於:在直齒圓柱齒輪與中心輪架之間加惰輪，改變圓刀片繞自身軸線主動旋轉的轉向。
全文摘要
本發明涉及一種難加工材料專用銑刀，屬於機械加工技術領域。具體包括工具機主軸箱、工具機旋轉主軸，銑刀定位心軸、多個緊固螺釘、中心輪架、多個輪架螺栓、刀盤、中心輪架外油封、中心輪架內油封、上蓋板、多個上蓋板螺栓和多個行星輪。多個行星輪等間距排列於以工具機旋轉主軸軸線為迴轉中心的水平圓周上。每個行星輪的圓刀片隨刀盤作走刀運動的同時繞自身軸線旋轉，完成對工件的加工。本發明的難加工材料專用銑刀能有效地降低刀具磨損、提高刀具使用壽命、提高切削速度和加工效率。
文檔編號B23C5/26GK103071842SQ20131001377
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者王西彬, 李慎旺, 解麗靜, 王濤 申請人:北京理工大學