用於加工孔的刀具總成的製作方法

2023-05-22 00:57:26 1

專利名稱：用於加工孔的刀具總成的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及用於加工孔的刀具總成。
背景技術：
在汽缸體中，配置用於容納活塞的孔稱為汽缸孔。毛坯鑄件汽缸孔上可設置熱噴塗層以改善抗磨損性。加工汽缸孔及其塗層表面以達到所需表面拋光和尺寸特性。由於熱塗層汽缸孔的高硬度，已使用金剛石珩磨刀具和珩床(honing machine)加工汽缸孔。這種珩床利用多個珩磨刀具用於各次走刀，具有較長周期時間和較高投資費用。

實用新型內容根據本實用新型的一個方面，公開了一種用於加工孔的刀具總成。該刀具總成具有切削刀具和刀架。切削刀具具有圍繞周邊連續設置的研磨顆粒。刀架具有第一冷卻劑通道和從第一冷卻劑通道以一定角度延伸的第二冷卻劑通道用於朝向切削刀具噴射冷卻劑。根據本實用新型的另一個方面，公開了一種用於加工孔的刀具總成，包含切削刀具，切削刀具具有圍繞切削刀具的周邊連續設置的研磨顆粒；以及與切削刀具相鄰設置的刀架，刀架具有第一冷卻劑通道和第二冷卻劑通道，第二冷卻劑通道以一定角度從第一冷卻劑通道延伸用於朝向切削刀具噴射冷卻劑。根據本實用新型的一個實施例，其中第一冷卻劑通道沿刀架的旋轉軸設置，而第二冷卻劑通道朝向切削刀具的周邊延伸。根據本實用新型的一個實施例，其中第二冷卻劑通道為線形。根據本實用新型的一個實施例，其中第二冷卻劑通道為非線形。根據本實用新型的一個實施例，其中第二冷卻劑通道包括從第一冷卻劑通道以一定角度延伸的第一部分和從第一部分以一定角度延伸的第二部分。根據本實用新型的一個實施例，其中第二部分在刀具總成的旋轉方向上延伸。根據本實用新型的一個實施例，其中切削刀具包括與第一冷卻劑通道對齊的第一刀具冷卻劑通道、以及從第一冷卻劑通道以一定角度延伸至切削刀具的周邊的第二刀具冷卻劑通道。根據本實用新型的一個實施例，其中還包含設置在平面中的多個第二刀具冷卻劑通道，其中各個第二刀具冷卻劑通道設置為與至少另一個第二刀具冷卻劑通道垂直。根據本實用新型的一個實施例，其中第二刀具冷卻劑通道具有非線形配置。根據本實用新型的一個實施例，其中第二刀具冷卻劑通道包括從第一刀具冷卻劑通道延伸的第一部分和從第一部分以一定角度延伸的第二部分。根據本實用新型的再一個方面，公開了一種用於加工孔的刀具總成。該刀具總成包括刀架和設置在刀架上的切削刀具。切削刀具具有第一表面、與第一表面相對設置的第二表面、以及從第一表面延伸至第二表面並形成周邊的第三表面。沿該周邊連續設置研磨顆粒。引導裝置設置在第一表面上。該引導裝置具有與第一表面間隔開的引導表面用於朝向第三表面引導冷卻劑。本實用新型技術方案的加工周期較短，費用較低。
圖1為用於加工工件的系統和示例性刀具總成第一實施例的分解立體圖。圖2為具有刀架和切削刀具的刀具總成的第二實施例的頂視圖。圖3為圖2的刀具總成沿截線3-3的截面圖。圖4為刀架所設第二冷卻劑通道的實施例的截面圖。圖5為切削刀具所述第二冷卻劑通道的實施例的截面圖。圖6為切削刀具另一實施例的頂視圖。圖7為圖6的刀具總成沿截線7-7的截面圖。圖8為通過刀具總成加工孔的方法的流程圖。
具體實施方式
根據要求，本說明書中公開了本實用新型的具體實施例。然而應理解，所公開的實施例僅為本實用新型的示例，其可以多種替代形式實施。附圖無需按比例繪製，可放大或縮小一些特徵以顯示特定組件的細節。因此，本說明書中公開的具體結構性和功能性細節不應解釋為限定，而應為用於教導本領域技術人員以多種方式實施本實用新型的代表性基石出。參考圖1，顯示了用於加工工件12的系統10的分解圖。工件12可為具有一個或多個洞或孔14的物體，例如內燃發動機的汽缸體。在汽缸體中，配置用於容納活塞的孔稱為汽缸孔。毛坯鑄件汽缸孔上可設置熱噴塗層以改善抗磨損性。加工汽缸孔及其塗層表面以達到所需表面拋光和尺寸特性。由於熱塗層汽缸孔的高硬度，已使用金剛石珩磨刀具和珩床(honingmachine)加工汽缸孔。這種珩床利用多個珩磨刀具用於各次走刀，具有較長周期時間和較高投資費用。系統10可包括主軸20和刀具總成22。主軸20可配置用於容納刀具總成22並繞旋主軸M旋轉。主軸20可由馬達驅動並可設置在計算機數控(CNC)工具機上，其可在三維空間中沿多個軸定位刀具總成22。冷卻劑源沈可與主軸20相關聯並可配置用於以本領域技術人員已知的方式提供加壓的冷卻劑穿過主軸20流至刀具總成22。刀具總成22可包括刀架30和切削刀具32。刀架30 (也可稱為心軸或芯棒)可具有總體上圓柱形的配置。刀架30的第一端可配置為安裝至主軸20。刀架30與第一端相對設置的第二端可配置用於容納切削刀具32。例如，刀架可包括一個或多個孔34，其可容納緊固件(例如螺釘)以將切削刀具32連接至刀架30的第二端。另外如下文更為詳細的描述，刀架30可包括一個或多個通過主軸20接收冷卻劑的冷卻劑通道。切削刀具32可包括本體40和研磨顆粒42。本體40可具有總體上圓柱形的配置， 其可包括第一表面44和與第一表面44相對設置的第二表面46。第三表面48可從第一表面44延伸至第二表面46。第三表面48可沿本體40的周邊設置。在第三表面48與第一表面44和/或第而表面46相交處可設置彎曲半徑或範圍以協助定位切削刀具32在孔14 中或離開孔14。一個或多個從第一表面44延伸至第二表面46的安裝孔50可設置在本體40上以容納緊固件用於將切削刀具32連接至刀架30。研磨顆粒42可設置在第三表面48上並可圍繞本體40的周圍連續延伸。在一個或多個實施例中，第一和第二表面44、46上可不設置研磨顆粒42。研磨顆粒42可包括多個研磨粒子或細粒用於從工件12去除材料。例如，在一個或多個實施例中，研磨顆粒42可電鍍在金屬碟上或成型在陶瓷砂輪中。參考圖2、3，顯示了刀具總成22』的第二實施例。刀具總成22』可包括刀架30』和切削刀具32』。刀架30』和切削刀具32』可類似於刀架30和切削刀具32，但可包括冷卻劑通道。刀架30』可包括通過主軸20從冷卻劑源沈接收冷卻劑第一冷卻劑流道60。第一冷卻劑通道60可向刀架30』中的一個或多個第二冷卻劑通道62並向切削刀具32』供應冷卻劑。第一冷卻劑通道可沿旋主軸M設置。第二冷卻劑通道62可從第一冷卻劑通道延伸至刀架30』的外表面。第二冷卻劑通道62可相對於第一冷卻劑通道60和/或旋主軸M成一定角度設置。更為具體地，第二冷卻劑通道62可以一定角度從第一冷卻劑通道60朝向切削刀具32』 (例如朝向第二、第三表面46、48相交處)延伸。第二冷卻劑通道62可具有線形配置、非線形配置、或其組合。在圖3中，說明了線形第二冷卻劑通道。在圖4中，顯示了非線形第二冷卻劑通道62』的示例。更為具體地，圖4為示例性刀架30」從位於一組第二冷卻劑通道62'上方的位置的頂視截面圖。第二冷卻劑通道62』 可包括第一部分70和第二部分72。在一個或多個實施例中，第一部分70可從第一冷卻劑通道60延伸並可具有總體上線形的配置。在一個或多個實施例中，第二部分72可從第一部分70的端部以一定角度延伸並也可具有總體上線形的配置。第二部分72可延伸至刀架 30」的外表面並可朝向切削刀具呈一定角度。另外，第二部分72可以與刀具總成繞旋主軸 M旋轉的方向相符的方向呈一定角度。例如，第二部分72可以與刀具總成旋轉方向相同的方向呈一定角度用於協助在研磨顆粒42與孔14接合的部分處或在該部分前方提供冷卻劑以便協助去除粒子並冷卻切削刀具。再次參考圖2、3，切削刀具32』可包括第一刀具冷卻劑通道80和一個或多個第二刀具冷卻劑通道82。第一刀具冷卻劑通道80可與刀架30』的第一冷卻劑通道60對齊並從其接收冷卻劑。一個或多個第二刀具冷卻劑通道82可從第一刀具冷卻劑通道80延伸至切削刀具32』的周圍或第三表面48。這樣，第二刀具冷卻劑通道82可提供冷卻劑至研磨顆粒 42。在一個或多個實施例中，第二刀具冷卻劑通道82可設置在平面中。另外，一個或多個第二刀具冷卻劑通道82可設置為基本上彼此垂直和/或與第一刀具冷卻劑通道垂直。在一個或多個實施例中，第二刀具冷卻劑通道82的出口可配置為多孔塞或設置為不帶有多孔塞的洞。第二刀具冷卻劑通道82可具有線形配置、非線性配置、或其組合。在圖2中，說明了線形第二冷卻劑通道82。在圖5中，顯示了非線形第二刀具冷卻劑通道82』。第二刀具冷卻劑通道82』可包括第一部分90和第二部分92。在一個或多個實施例中，第一部分90可從第一冷卻劑通道80延伸並可具有總體上線形的配置。在一個或多個實施例中，第二部分92可從第一部分90的端部以一定角度延伸並也可具有總體上線形的配置。第二部分92可延伸至切削刀具32」的外表面。另外，第二部分92可以與刀具總成繞旋主軸M旋轉的方向相符的方向呈一定角度。這樣，第二部分92協助在研磨顆粒42與孔14接合的部分處或在該部分前方提供冷卻劑以便協助去除粒子並冷卻切削刀具32」。參考圖6、7，顯示了切削刀具的另一實施例32』」。在此實施例中，第一刀具冷卻劑通道80』從第二表面46延伸至第一表面44。引導裝置100可設置在第一表面44上。引導裝置100可包括一個或多個支柱102和引導表面104。支柱102可協助將引導裝置100安裝至第一表面44。支柱102可彼此間隔開以提供開口 106，冷卻劑可通過該開口。弓丨導表面104可配置用於朝向第三表面48和研磨顆粒42重新引導冷卻劑離開第一刀具冷卻劑通道80』。引導表面104可面向第一表面44並可與之間隔開。另外，引導表面104可包括引導特徵108以協助重新引導冷卻劑。例如，引導特徵108可定心在第一刀具冷卻劑通道80』上方並可具有朝向切削刀具32』，，的第一表面44延伸的圓錐形配置。參考圖8，顯示了以刀具總成加工工件12的孔14的示例性方法。刀具總成可包括上述任何適合的刀架30、30』、30」和切削刀具32、32』、32」、32』」。如上所述，刀具總成可設置在具有設於CNC工具機中心上的主軸20的系統10上。在200處，該方法可將刀具總成設於初始位置。初始位置可設為沿著孔的中軸並鄰近孔或孔開口的第一端。這樣，切削刀具可初始未與工件12接合。另外，刀具總成可通過主軸20以任意合適的速度(例如1000和1500轉/分之間)繞旋主軸M旋轉。在202處，系統10可沿螺旋形刀具進給路徑移動刀具總成。切削刀具可橫向移動這樣研磨顆粒42接合圓柱形孔14的表面。隨後可繞圓柱形孔14的內徑移動切削刀具同時沿圓柱形孔14的長度前進。這樣，研磨顆粒42可在其圍繞並沿圓柱形孔的長度移動時通過研磨從圓柱形孔的內側去除材料。可通過由CNC工具機計算的或通過一系列定位坐標提供的螺旋插值算法確定螺旋形路徑。可配置螺旋形路徑使得研磨顆粒42移動越過或接合圓柱形孔14的整個表面。螺旋形刀具路徑也可配置用於從一端比另一端窄的錐形孔去除材料。可通過在刀具總成沿孔的長度移動時改變其相對於孔中心的移動距離來實現這種刀具路徑。例如，當孔變窄時刀具可以略微較大的螺線移動以補償刀具彎曲。在204處，刀具總成可執行可選的第二次走刀。第二次走刀可有助於提供更為均勻的孔徑。可通過在螺旋形切削路徑之後向後朝向初始位置執行第二次走刀，從而執行對孔的「反切」。如果未執行第二次走刀，刀具總成可移動至不接觸孔表面的位置並隨後縮離孔。儘管上文描述了示例性實施例，其並非意味著這些實施例描述了本實用新型的所有可能形式。應當理解為，本說明書中所使用的詞語為描述性詞語而非限定，且應理解，可作出多種改變而不脫離本實用新型的實質和範圍。另外，可組合多個實施例的特徵以構成本實用新型的其它實施例。
權利要求1.一種用於加工孔的刀具總成，其特徵在於，其包含 刀架；以及設置在所述刀架上的切削刀具，所述切削刀具具有第一表面；與所述第一表面相對設置的第二表面；從所述第一表面延伸至所述第二表面的第三表面，其形成周邊；沿所述周邊連續設置的研磨顆粒；以及設置在所述第一表面上的引導裝置，所述引導裝置具有與所述第一表面間隔開以朝向所述第三表面引導冷卻劑的引導表面。
2.根據權利要求1所述的刀具總成，其特徵在於，所述引導表面還包含朝向所述第一表面延伸以引導冷卻劑的引導特徵。
3.根據權利要求2所述的刀具總成，其特徵在於，所述引導特徵具有錐形配置。
4.根據權利要求1所述的刀具總成，其特徵在於，所述引導裝置包括多個與所述第一表面接合的支柱，其中在所述多個支柱之間設置有開口。
5.根據權利要求1所述的刀具總成，其特徵在於，所述切削刀具包括從所述第一表面延伸至所述第二表面以對著所述引導裝置噴射冷卻劑的第一刀具冷卻劑通道。
6.根據權利要求5所述的刀具總成，其特徵在於，所述切削刀具包括從所述第一刀具冷卻劑通道延伸至所述第三表面的第二刀具冷卻劑通道。
7.根據權利要求6所述的刀具總成，其特徵在於，所述第二刀具冷卻劑通道具有非線形配置。
8.根據權利要求5所述的刀具總成，其特徵在於，所述刀架包括向所述第一刀具冷卻劑通道提供冷卻劑的第一冷卻劑通道、和從所述第一冷卻劑通道以一定角度朝向所述切削刀具延伸的第二冷卻劑通道。
9.根據權利要求8所述的刀具總成，其特徵在於，所述第二冷卻劑通道具有非線形配置。
專利摘要本實用新型公開了一種用於加工孔的刀具總成，包含刀架；以及設置在刀架上的切削刀具，切削刀具具有第一表面；與第一表面相對設置的第二表面；從第一表面延伸至第二表面的第三表面，其形成周邊；沿周邊連續設置的研磨顆粒；以及設置在第一表面上的引導裝置，引導裝置具有與第一表面間隔開以朝向第三表面引導冷卻劑的引導表面。本實用新型技術方案的加工周期較短，費用較低。
文檔編號B24B27/06GK202240842SQ201120315649
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月26日 優先權日2010年9月1日
發明者D·A·史蒂芬遜 申請人:福特汽車公司