深孔加工刀具的製作方法

2023-10-10 13:27:29

專利名稱：深孔加工刀具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種深孔加工刀具，具體是涉及一種深孔鏜-刮-滾複合刀具自動漲縮機構的組合深孔刀具，包含有用於表面成型部分的漲縮結構，以利於加工深孔過程中或者加工完成後的退刀；深孔是指孔的長度與孔的直徑比大於10的內孔。
背景技術：
中國第CN102152118A發明專利申請公開整體被引用至此，為有助於理解、檢索和審查，把上述發明專利申請公開的背景技術部分包含於該申請中。公知的，深孔加工大多採用單一功能的刀具，一種簡單的複合刀具是鏜滾複合刀具，但此類刀具也不能實現刀具自動漲縮功能，由於深孔加工刀具的刀杆都很長，刀具具有自然的撓曲變形，且穩定性差，致使刀具工作過程中途退刀或加工完工件退刀時刀具非常容易劃傷已加工表面。當加工工件過程中出現刀具損壞或中途工具機停車等狀態時，刀具退回過程中毀損工件造成工件報廢的情況時有發生。·本領域的技術人員早就注意到深孔加工退刀的問題，其中中國第2007100643523(CN101264575A)號發明專利申請屬於一種鏜滾鏜頭，為實現其發明目的，其所提供的技術方案為該鏜頭組件包括芯軸，芯軸的前端裝有鏜刀，芯軸的前部外緣活動裝有滾輪組件，芯軸與滾輪組件之間設置有推力軸承。滾輪組件與推力軸承的動圈之間設有2-4個支撐半環，對接形成圓環狀，可以在不拆裝其它零部件的情況下，很方便的將支撐半環拆下和裝上。當加工完畢後，需要退刀時，拆下支撐半環，滾輪沿跑道的後部外徑較小的部位滾動，此時，由於芯軸的前部失去了滾輪的支撐，在自身重量的作用下，自然下沉小量尺寸，使鏜刀離開工件上壁小量尺寸，在退刀的過程中不會劃傷工件。CN101264575A所記載的技術方案從一定程度上解決了組合鏜頭退刀難的問題，不過其使用切削狀態時安裝上所述支撐半環，退刀時取下所述支撐半環的技術手段不僅操作起來比較麻煩，而且頻繁的進行裝配操作會影響刀具的精度。此外，為滿足支撐半環的裝拆，以及切削狀態下滾壓，使得該組合鏜頭的滾壓部分的結構太過於複雜。中國第2008201604545號實用新型專利則公開了一種單一功能的鏜頭，該鏜頭包括彈簧、調節刀架，通過銷軸固定在該調節刀架上的可轉刀座，該可轉刀座上設有固定刀架，其中在調節刀架的一側有兩個彈簧，兩個彈簧的中間有調節螺杆，調節螺杆上有調節螺母，固定刀架固定在鏜杆上，固定刀架兩側有支承條。在鏜頭退出時，可轉刀座可以隨銷軸轉動，避免碰傷已加工孔表面，而且還可以徑向微調進給，實現對工件內孔的精確加工。不過這類刀具中所說的銷軸要承載非常大的力，而可轉刀座要做到可轉，其剛性得不到很好的保證，而深孔鏜刀的剛性要求又恰恰非常高，這種為滿足退刀而付出的代價太大，往往降低了鏜削加工的精度。中國第CN102152118A發明專利申請公開則提出了一種粗鏜、刮削和輥壓複合的深孔刀具，其採用能夠軸向調整的具有錐度表面結構的調整部件，相關內控表面加工的功能部件向心端與所述調整部件的錐度表面相接合，把調整部件軸向的調整表現為對功能部件的徑向調整，從而實現了功能部件在工作時的第一狀態和再回退的第二狀態，其實現依賴於調整部件的軸向移動，實現刀具的漲縮。上述CN102152118A所公開的結構是一種比較好的嘗試，並且也應用到生產實踐中，不過由於其通過一根長徑比比較小且備有螺帽的的頂杆進行所說的徑向調整，與頂杆螺紋聯接的螺母載荷偏大但螺紋長度卻比較短，相對比較容易失效，即便是螺紋沒有失效，也會因為螺紋變形造成調整精度變差，影響最終的加工精度。
發明內容本實用新型建立在深孔加工刀具中的諸多嘗試，表現在刀具的漲縮功能的實現和實現該功能對加工精度的影響。因此，本實用新型的目的在於提出一種深孔加工刀具，在滿足實現刀具漲縮功能實現的條件下，能夠保證具有較高的加工精度。為了實現上述發明目的，本實用新型採用以下技術方案一種深孔加工刀具，包括管狀的刀體和與刀體一起組配形成加工功能部的的粗鏜部、刮削部及滾壓部，其中刮削部的刮削頭被安裝在形成於刮削部體上的徑向孔內，該刮削頭的向心端與位於刮削部軸向心孔內具有第一斜度的接合部的頂塊的接合部接合；滾壓部的保持架為刀體軸向的可調部件，在這個方向上，滾子被保持架約束在具有第二斜面的滾道支撐部上；一位於所述刀體內的頂杆被設置，且連接所述保持架；所述頂杆與所述頂塊螺紋配合，形成頂塊遊動的螺紋副；頂杆被一座部支撐，並在刀具頭端設有驅動頂杆轉動的原動件；其中，座部在刀體軸向移動的自由度在刀體軸向一端被約束，另一端被復位裝置約束。依據上述結構，頂杆與頂塊通過螺紋連接，區別於既有的直連方式，形成類同於絲母絲槓副的結構，絲母對應於頂塊，為遊動部分，調整起來更方便。通過所述原動件調整頂杆，能夠比較方便的調整頂塊的位置。這種結構，螺紋段被加工在頂杆中部，並且頂杆的一般結構為階梯軸類結構，中部軸端軸徑較大，且為了滿足支撐剛度的要求，在此軸段處剛度也更高，相比而言，基於此類結構的螺紋強度會比較高。另外，這種設置方式可以簡化頂杆的結構，原有的頂杆結構為多段，在頂塊處被連接，整體的裝配精度會影響加工精度。而基於本實用新型的上述結構，頂杆被做成一個軸體，不會存在裝配產生的精度問題，對加工精度的影響小。使用中，當退刀時，座部被驅動，使刀具縮小，而當處於加工狀態時，驅動部分卸力，復位裝置使刀具膨脹復位。上述深孔加工刀具，所述原動件為一帶有中心孔的旋鈕，相應地，所述頂杆的刀具頭端為多稜體結構，被空套入斷面幾何形狀與該多稜體部分斷面相似的所述中心孔；旋鈕在刀體軸向設有緊定螺釘，該緊定螺釘頂持粗鏜部前端面，而形成旋鈕的鎖止狀態。上述深孔加工刀具，所述多稜體結構與所述中心孔間隙配合。上述深孔加工刀具，所述刮削部的刮削頭體在周向均布有偶數個徑向孔，並間隔地安裝所述刮削頭，其餘徑向孔則用於設置導向塊，且導向塊的向心端也與所述頂塊具有第一斜度的接合面接合。上述深孔加工刀具，在刀具的尾端設有輔助支撐部，該輔助支撐部為套型結構，夕卜周面設有耐磨的尼龍塊。上述深孔加工刀具，在刀具的尾端同軸線地設有一氣缸，該氣缸的推桿用於驅動所述座部。上述深孔加工刀具，所述第一斜度大於第二斜度。上述深孔加工刀具，所述頂塊形成所述接合部的結構為燕尾槽，以與被支撐部件的向心端連接形成燕尾槽軌道副。上述深孔加工刀具，所述第一斜度的斜率為3. (T3. 4度。上述深孔加工刀具，所述保持架經由一與保持架螺紋連接的用於調整滾子在刀具·軸向位置的拉塊與所述頂杆連接。下滿接合說明書附圖詳述本實用新型的技術方案，使本領域的技術人員更清楚的理解本實用新型。

圖I為依據本實用新型的一種深孔加工刀具的縱剖結構示意圖。圖2為B— B剖視圖。圖3為A— A剖視圖。圖4為一種頂塊的縱剖結構示意圖。圖5為頂塊的側視圖。圖6為刮削刀的主視圖。圖7為刮削刀的左視圖(局剖)。圖8為導向塊體的主視結構示意圖。圖9為導向塊的左視結構示意圖。圖10為一種卡爪主視結構示意圖。圖11為一種卡爪的左視結構示意圖。圖中1、旋鈕，2、連接螺母，3、卡爪連接套，4、粗鏜刀體，5、頂塊，6、導向鍵，7、導向塊體，8、導向塊，9、螺釘，10、壓力彈簧，11、滾柱，12、滾道，13、保持架，14、刀體，15、螺釘，
16、拉塊，17、拉釘，18、壓力彈簧，19、滾珠，20、尼龍塊，21、螺母，22、氣缸，23、氣管，24、管接頭，25、頂柱，26、直銷，27、旋鈕，28、螺母，29、螺釘，30、螺母，31、保持器，32、頂杆，33、直銷，34、刮削頭體，35、壓塊，36刮削頭，37、刮削刀片，38、卡爪，39、粗鏜刀片，40、槽塊，41、螺釘，42、螺釘，43、壓力彈簧。
具體實施方式
參照說明書附圖I為依據本實用新型的一種深孔加工刀具的縱剖結構示意圖，符合了本實用新型所採用的較佳的實現方式，本領域的技術人員可以根據關於較佳示例的描述選擇或者變通相關技術手段。示例中所採用技術手段的名稱不構成對其結構的具體限定，相關的技術手段被簡單變換應落入本實用新型的保護範圍之內。[0044]一種深孔加工刀具被表現在說明書附圖I中，如同現有的具有漲縮功能的深孔加工刀具，其具有包括管狀的刀體14，當然，刀體並非嚴格的圓柱管，因其表面有諸多的連接結構，主要是其中心含有軸向的孔，形成一個套管結構。在刀體14直接或者間接的組配有粗鏜部、刮削部及滾壓部，形成加工功能部。其中粗鏜部周轉尺寸最小，用於粗鏜加工，組配在刀具頭端，即圖I中的左端，另一端為刀具的座端，用於連接鏜杆。這部分通常不需要漲縮，切削力也比較大，如果配置漲縮結 構，會影響粗鏜的精度，對後續加工也不利。 粗鏜部的粗鏜刀片39通常安裝有3個，均布安裝在粗鏜刀體4上，為了提高粗鏜部份的動剛度，在粗鏜刀片39的軸對稱側設有導向健6，形成輔助支撐，可以提高動剛度，進而提聞加工的精度。粗鏜之後的工序一般是精鏜，因此，在組合刀具中，刮削刀被組配。如圖I所示，刮削部安裝在粗鏜部的後側的刀體14上。公知的，為了減輕重量，複合刀具通常被加工成中空的結構，中空的部分可以安裝其他附件。參見說明書附圖3，為附圖I的A-A剖視結構示意圖。為了清楚地表達設計要點，省略不相關的部分，主要用於表達刮削刀的安裝結構。圖3中刮削頭體34開有若干徑向孔，刮削頭34導向於所安裝的徑向孔內，向心端被約束，處於工作的穩定狀態。為了滿足刮削部分的漲縮，一頂塊5被配置在刮削頭34的向心端，並接合。對應的接合部具有第一斜度，通過頂塊5位置的變化實現刮削頭的刮削進刀量。同時有可以較大附圖的驅動頂塊，使刮削頭34完全脫離工件表面，處於退刀狀態，這也是公知漲縮結構的一般結構。精加工後的第三步是滾壓，採用如圖I和2所示的滾柱11，類似於一個開放的軸承結構，被滾壓的工件類同於軸承的外圈。圖2中，滾柱被保持架20均勻的約束在滾道12上，形成均勻的滾壓，各滾柱11所受到的負荷基本一致。滾道的側面為椎體，當然，可以在滾道部形成槽，槽具有一定斜度，為第二斜度。那麼在刀體14軸向，滾柱被驅動，就可以實現滾壓部的漲縮。漲縮有兩個目的，一個是調整進刀量，另一個則是退刀，進刀時需保持結構穩定，退刀則要求動作快。漲縮的配置方式已經為本領域所公知，圖I中，保持架13也被連接到頂杆32上，能夠同頂塊5同步的快速驅動，實現快速的漲縮，滿足退刀的需要。因工作方式不一樣，第一斜度與第二斜度的方向不一樣，其實，稍有物理常識的人據此都容易配置斜度在不同應用中的結構形式。刀體14內為操作空間，也是頂杆等調整部件的安裝控制項。在圖I中，所述頂杆14與所述頂塊5螺紋配合，形成頂塊遊動的螺紋副，那麼，對應地，頂杆被座部約束，其結構可參照絲母絲槓副，機械領域的技術人員依據該結構容易實現。從而，加以對應的，若使頂塊5位置發生變動，一種操作方式是驅動頂杆14動作的第一動作方式，另一種方式則是驅動所述座部動作的第二種動作方式，本方案選擇為第一動作方式用於刮削刀的調整，第二種動作方式用於刮削刀的退刀。退刀需要有復位，最好採用固定設置的復位裝置進行復位，如座部在刀體軸向移動的自由度在刀體軸向一端被約束，另一端被復位裝置約束。這種結構的復位精度比較高。也可以採用附加的裝置進行兩死點調整，如氣缸，不過這種結構會增加結構的複雜性，不提倡使用。如圖I所示,所述原動件為一帶有中心孔的旋鈕I,相應地,所述頂杆32的刀具頭端為多稜體結構，被空套入斷面幾何形狀與該多稜體部分斷面相似的所述中心孔，從而，在多稜體部分，頂杆32具有在中心孔軸向移動的自由度，方便快速漲縮結構的設置，同時具有軸向倍中心孔約束的特點，滿足通過旋鈕I的轉動，實現慢速漲縮的結構實現。為了使工作狀態的結構穩定，旋鈕I在刀體軸向設有緊定螺釘，如圖I所示的螺釘11，該緊定螺釘頂持粗鏜部前端面，而形成旋鈕的鎖止狀態，使頂杆相對轉動的自由度被約 束，當然，跟隨刀具轉動的自由度沒有被約束。圖中，旋鈕I通過轉動副被安裝在粗鏜頭部，為此，旋鈕本身可以為常見的手輪結構，方便調整，可以在對應位置設置表尺，方便快速的調整，不需要再進行計算。因為是手動調整，所以，儘可能的設置表尺，不需要再進行額外的計算。較佳地，所述多稜體結構與所述中心孔間隙配合，既滿足快速漲縮的需要，又滿足調整精度的需要。近年來出現的自動漲縮組合刀具,採用精Il刀浮動的方式加工,容易產生震動紋，為此，配置導向塊以減少浮動鏜刀所產生的震動紋，不過導向塊易磨損，造成刀具支撐力不夠，直接影響加工效率和加工精度。導向塊8的除了工作磨損，還體現在快速退刀中的加速磨損，為此，一種較佳的選擇是，所述刮削部的刮削頭體34在周向均布有偶數個徑向孔，並間隔地安裝所述刮削頭36，其餘徑向孔則用於設置導向塊8，且導向塊的向心端也與所述頂塊5具有第一斜度的接合面接合。導向塊8材料採用彈性模量大的尼龍，通過過盈配合即導向塊直徑尺寸大於實際加工尺寸0. 2 0. 3_來保證加工過程中所需要的支撐力。在圖3所示的結構中，徑向孔有六個，導向塊8和刮削頭36各3個，當然，根據刮削部分的尺寸，增加導向塊與刮削頭的個數。導向塊8是一個概念，在圖2和圖I中表示了刮削塊的功能部分，也就是與工件表面接觸的部分，這裡的導向塊包含了用於安裝其的導向塊身，表示在圖I和圖2中為導向塊體7，可以比較方便的更換導向塊，而被是整體的報廢。在圖I中，斜度為2°的滾道12在圓周上均勻分布8 16個滾柱11，個數為偶數的滾柱數量根據刀具的大小而不同，滾柱11安放在保持器31的槽中而被約束，帶有刻度線的旋鈕27通過螺紋與拉塊16連接，然後拉塊通過軸承和螺母30與保持器31相連接。保持架13通過螺釘29與保持器31固定在一起，旋轉旋鈕27推動通過滾柱11在滾道12上軸向移動，從而達到調整滾壓尺寸的目的。旋鈕27上加工有用於依靠自身變形鎖緊用的槽和安裝螺釘15用的沉孔和螺紋孔。調整完畢後，擰緊螺釘15，保證加工過程滾壓尺寸穩定。螺母21通過螺紋與拉釘17相連，拉釘17上有一個銷孔通過直銷26連接拉塊16，刀體14上加工有一個長條形過孔用於穿過直銷26，旋轉螺母21，使拉塊16緊緊靠在刀體14的側面，同時在螺母21圓周上均布的6個滾珠19 一點靠在刀體14內孔45°倒角處，另一點支撐在頂柱25上。這種結構的目的是防止大流量冷卻液衝擊保持架13而產生軸向位移，保證刮削和滾壓尺寸工作穩定。滾壓是為了提高內孔表面硬度、耐磨性和降低表面粗糙度。滾柱被製作成三段圓錐，通過對滾柱形狀和尺寸的合理設計，在擠壓面積儘量增大的同時，作用在滾柱上的擠壓力分布儘量合理，這樣才有利於提高滾柱的壽命。圖I中，頂杆與拉釘17接合，便於整體被快速驅動。在刀具的尾端設有輔助支撐部，該輔助支撐部為套型結構，外周面設有耐磨的尼龍塊20，輔助支撐刀具，只要是退刀時起支撐作用，通過螺釘安裝在刀體14上，可以有效的防止失去端部支撐的刀具退刀時刮傷工件表面，同時，該部分為刀具提供一個支撐，提高整體剛度，進而提聞加工精度。 較佳的選擇是，在刀具的尾端同軸線地設有一氣缸22，該氣缸22的推桿(如圖I中的頂柱)用於驅動所述座部。圖I中氣缸為單作用缸，被壓力彈簧18驅動復位。做不是一個宏觀的概念，構成等效絲母絲槓機構的機架，圖I中的拉釘與頂杆聯動，也構成一種驅動方式。基於氣缸的快速響應特性，這種結構能夠快速的完成刀具的漲縮，完成退刀。為了簡化結構，氣缸22裝在輔助支撐部形成的內腔內。在上述結構中，所述第一斜度大於第二斜度，滾壓部沒有尖銳的部分，對工件表面的負面影響小，不同於刮削刀片，刮削刀片很容易傷及工件表面。參見說明書附圖3，一種較佳的選擇是所述頂塊5形成所述接合部的結構為燕尾槽，以與被支撐部件的向心端連接形成燕尾槽軌道副，能夠比較好的驅動所連接功能部件，並在徑向形成約束。所述第一斜度的斜率為3. (T3. 4度，在滿足精確調整的基礎上，具有一定的自鎖能力。一個工作過程為刀具尾端安裝有氣缸22，快換管接頭24和氣管23，氣源通過氣管23進入氣缸22，首先推動頂柱25向左移動，使滾珠19落下，然後推動螺母21向左移動，頂杆32也被驅動，通過以上描述可以看出，刮削和滾壓尺寸變小。頂杆32向左移動，推動卡爪38 (卡爪與頂塊接合或者構成頂塊的一部分，具有燕尾軌道體結構)向左移動，卡爪38通過第一斜度的燕尾結構使導向塊體7產生徑向位移，導向塊體7上安裝有導向塊8，使導向塊8在圓周直徑尺寸變小。刀具進入比加工尺寸大0. 16mm 0. 19mm的預置的一個導向套中，此時關閉氣源，通過壓力彈簧43、10、18產生的軸向力，推動刀具到初始位置。此時，靠壓力彈簧43產生的軸向力作用在卡爪38上，卡爪38通過第一斜度的燕尾結構產生的徑向力作用在導向套的內壁上，這種自鎖結構保證徑向力不通過燕尾結構使的卡爪38產生軸向位移，加工過程開始。加工完成以後，重新打開氣源，刀具重複以上過程。這樣的目的一是為了防止刮削刀片37和滾柱11劃傷內壁，二是防止退刀時工件將導向塊8切削。
權利要求1.一種深孔加工刀具，包括管狀的刀體和與刀體一起組配形成加工功能部的的粗鏜部、刮削部及滾壓部，其中 刮削部的刮削頭被安裝在形成於刮削部體上的徑向孔內，該刮削頭的向心端與位於刮削部軸向心孔內具有第一斜度的接合部的頂塊的接合部接合； 滾壓部的保持架為刀體軸向的可調部件，在這個方向上，滾子被保持架約束在具有第ニ斜面的滾道支撐部上； 一位於所述刀體內的頂杆被設置，且連接所述保持架； 其特徵在於，所述頂杆與所述頂塊螺紋配合，形成頂塊遊動的螺紋副； 頂杆被一座部支撐，並在刀具頭端設有驅動頂杆轉動的原動件； 其中，座部在刀體軸向移動的自由度在刀體軸向一端被約束，另一端被復位裝置約束。
2.根據權利要求I所述的深孔加工刀具，其特徵在於，所述原動件為ー帶有中心孔的旋鈕，相應地，所述頂杆的刀具頭端為多稜體結構，被空套入斷面幾何形狀與該多稜體部分斷面相似的所述中心孔； 旋鈕在刀體軸向設有緊定螺釘，該緊定螺釘頂持粗鏜部前端面，而形成旋鈕的鎖止狀態。
3.根據權利要求2所述的深孔加工刀具，其特徵在於，所述多稜體結構與所述中心孔間隙配合。
4.根據權利要求I所述的深孔加工刀具，其特徵在於，所述刮削部的刮削頭體在周向均布有偶數個徑向孔，並間隔地安裝所述刮削頭，其餘徑向孔則用於設置導向塊，且導向塊的向心端也與所述頂塊具有第一斜度的接合面接合。
5.根據權利要求I或4所述的深孔加工刀具，其特徵在於，在刀具的尾端設有輔助支撐部，該輔助支撐部為套型結構，外周面設有耐磨的尼龍塊。
6.根據權利要求I所述的深孔加工刀具，其特徵在於，在刀具的尾端同軸線地設有ー氣缸，該氣缸的推桿用於驅動所述座部。
7.根據權利要求I所述的深孔加工刀具，其特徵在於，所述頂塊形成所述接合部的結構為燕尾槽，以與被支撐部件的向心端連接形成燕尾槽軌道副。
8.根據權利要求7所述的深孔加工刀具，其特徵在於，所述第一斜度的斜率為3.(T3. 4度。
9.根據權利要求I所述的深孔加工刀具，其特徵在於，所述保持架經由一與保持架螺紋連接的用於調整滾子在刀具軸向位置的拉塊與所述頂杆連接。
專利摘要本實用新型公開了一種深孔加工刀具，包括刀體和與刀體一起組配形成加工功能部的粗鏜部、刮削部及滾壓部，其中滾壓部的保持架為刀體軸向的可調部件，在這個方向上，滾子被保持架約束在具有第二斜面的滾道支撐部上；一位於所述刀體內的頂杆被設置，且連接所述保持架；所述頂杆與所述頂塊螺紋配合，形成頂塊遊動的螺紋副；頂杆被一座部支撐，並在刀具頭端設有驅動頂杆轉動的原動件；其中，座部在刀體軸向移動的自由度在刀體軸向一端被約束，另一端被復位裝置約束。依據本實用新型的深孔加工刀具在滿足實現刀具漲縮功能實現的條件下，能夠保證具有較高的加工精度。
文檔編號B23P23/00GK202556059SQ20122009943
公開日2012年11月28日 申請日期2012年3月16日 優先權日2012年3月16日
發明者賈強, 戰伯良, 魯緒閣 申請人:德州普利森工具機有限公司