CN101323025A - 可换式一次成型修边倒角刀及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可换式一次成型修边倒角刀及其制造工艺，特别适用于各种组合复杂体通孔、组合孔、半通孔的双面倒角和去毛刺。包括一根芯轴，安装在芯轴上的刀具，其特征在于，所述的刀具具有一根条状的刀杆和位于刀杆一端的刀头，所述的刀头具有前端切削刃和后端切削刃，在芯轴上开有弹性闭合槽，刀头设置在弹性闭合槽中，所述的芯轴和刀具的刀杆之间设有调节机构。与现有的技术相比，其优点在于：1.设计合理，结构简单，刀具可方便地进行更换，不会对工件造成损伤，加工出的产品精度高。2.能够一次性完成孔两端的倒角与去毛刺，应用范围广。3.加工工艺简单，易于加工制造，便于安装和拆卸。

Description

可换式一次成型修边倒角刀及其制造工艺

技术领域

本发明涉及机械技术领域，尤其是涉及一种可换式一次成型修边倒角刀，特别适用于各种组合复杂体通孔、组合孔、半通孔的双面倒角和去毛刺。

背景技术

在现代机械零件加工中，要求必须过孔加工的零件，组合件，复杂机体常用镗床过孔倒角。但孔径一般都相对较大；车床也可采用较长的刀杆加工一些可装夹旋转体零件的倒角，但这些方法很难实现在部件机体内去完成各种孔径的一次成型修边倒角。随着机械制造技术的发展，要求工程技术人员能解决各种机械制作难题，对倒角，修边，去毛刺也不断的提出新的需求，把他们的功能结合在一起，形成组合刀具，成为国内外企业单位制作刀具的一个趋势。

在以前内孔修毛刺，只能依靠高级技工手工修磨；随着新材料和旋转体刀具的发展，对新刀具材料与刀具的认识越来越深刻，可换式双面倒角在技术上也逐渐成为可能。现有一次成型修边倒角刀，是依靠材料的弹性与特殊的形式达到一次成型修边倒角的。只具有修磨性型，不具有刀头的可更换性。

为了解决上述技术问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种加工手机透镜的CNC(数控机床)上的刀具[CN：200710058179.6]，该刀具的主切削刃至少具有第一切削刃AB、第二切削刃BC和第三切削刃CD，第一切削刃AB与刀具纵向中心线O形成夹角A1，第三切削刃CD与刀具X方向的基准线x形成夹角A2，夹角A1和A2分别与被切割件的上倒角F1角度和下倒角F2角度相等，两个切削刃BC、CD的Y方向长度d2和d3与两个夹角A1和A2、被切割件的两个倒角F1、F2的X向宽度C1和C2、被切割件的厚度L及工艺参数Z分别有如下关系式：d2＝L-C1÷tgA1-C2×tgA2，d3＝C2×tgA2+Z。本发明产生的有益效果是：提高了加工精度和工作效率。还有人发明了一种一次成型多孔径带倒角刀具[CN：200720034359.6]，具有上部的钻头刀柄、中部的钻头体和下部的钻头，钻头体包括从下至上直径递增的第一钻头体、第二钻头体和第三钻头体，第一钻头体与钻头直径相等，第二钻头体下端环形面上分布有铣刀头，并具有连接第一钻头体的倒角刀头，第三钻头体下端环形面上分布有连接第二钻头体的倒角刀头。本刀具的钻头体呈倒阶梯形状，并设有多组刀头，钻头体的尺寸根据需钻制阶梯孔的尺寸而确定，这样的刀具可以一次加工完成该阶梯孔，并且同时完成倒角加工，工序简单，一次成型，无需更换钻头和倒角刀，节约了加工时间，降低了劳动强度，提高了生产效率；由于是一次成型，因此加工的同心度好、精度高。上述的改进方案结构复杂，制作出的产品质量不高，刀具容易损坏，并且损害以后整体报废，造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，结构简单，刀具可方便地进行更换，不会对工件造成损伤，加工出的产品精度高的可换式一次成型修边倒角刀。

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种制造成本低，应用范围广，可广泛应用于军工、航空、汽车船舶等领域上用的高压液压阀、气阀、电磁阀及各种精密设备，数控设备，大型设备和尖端设备上各种孔的倒角与去毛刺的可换式一次成型修边倒角刀。

本发明还有一目的是针对上述问题，提供一种加工工艺简单，易于加工制造，便于安装和拆卸的可换式一次成型修边倒角刀制造工艺。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本可换式一次成型修边倒角刀，包括一根芯轴，安装在芯轴上的刀具，其特征在于，所述的刀具具有一根条状的刀杆和位于刀杆一端的刀头，所述的刀头具有前端切削刃和后端切削刃，在芯轴上开有弹性闭合槽，刀头设置在弹性闭合槽中，所述的芯轴和刀具的刀杆之间设有调节机构。

在上述的可换式一次成型修边倒角刀中，所述的芯轴上设有与弹性闭合槽贯通的中心孔，刀杆插在中心孔内，其端部穿出中心孔，芯轴通过螺钉固定在适配器上，上述的调节机构包括弹簧和安装在适配器上的调节螺钉，弹簧的一端作用在刀杆上，另一端作用在调节螺钉上。

作为另一种方案，在上述的可换式一次成型修边倒角刀中，所述的芯轴上设有与弹性闭合槽贯通的中心孔，刀杆插在中心孔内，上述的调节机构包括一根弹簧和安装在中心孔的调节螺钉，弹簧的一端作用在刀杆上，另一端作用在调节螺钉上。

还有一种方案，在上述的可换式一次成型修边倒角刀中，所述的调节机构设置在芯轴侧部的调节螺钉和弹簧，弹簧的一端作用在刀杆上，另一端作用在调节螺钉上。

在上述的可换式一次成型修边倒角刀中，所述的刀具由高速工具钢M42制成。

在上述的可换式一次成型修边倒角刀中，所述的弹性闭合槽内设有插销，所述的刀头与插销相配合。

在上述的可换式一次成型修边倒角刀中，所述的前端切削刃呈45°角倾斜，所述的后端切削刃呈33°角倾斜。

在上述的可换式一次成型修边倒角刀中，所述的前端切削刃还具有前端面，所述的后端切削刃还具有后端面；所述的前端面为圆弧面，所述的后端面呈10°角倾斜；所述的刀头的刀背呈20°角倾斜。

上述的可换式一次成型修边倒角刀是通过下述工艺制得的：可换式一次成型修边倒角刀的制造工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：

a.芯轴制作：线切割断料，将获得的棒料车外圆并平两头端面，在棒料上打中心孔，在棒料上加工出与中心孔连通的弹性闭合槽；

b.刀具成型：线切割断料，制作出刀头和刀杆，在刀头上加工出前端切削刃和后端切削刃；

c.组装：将芯轴、刀具、调节螺钉、弹簧、销轴组装起来，即得可换式一次成型修边倒角刀。

在上述的可换式一次成型修边倒角刀的制造工艺中，将刀具进行热处理，刀具的刀刃部硬度为HRC65-67，中间部硬度为HRC50-60，尾部硬度为HRC35以上。

与现有的技术相比，可换式一次成型修边倒角刀及其制造工艺的优点在于：1、设计合理，结构简单，刀具可方便地进行更换，不会对工件造成损伤，加工出的产品精度高。2、能够一次性完成孔两端的倒角与去毛刺，适合使用在各种精密设备，数控设备，大型设备和尖端设备上各种孔的倒角与去毛刺，也更容易为军工、航空、汽车船舶工业上用的高压液压阀、气阀、电磁阀及各种组合复杂体通孔、组合孔、半通孔的双面倒角和去毛刺。3、加工工艺简单，易于加工制造，便于安装和拆卸。

附图说明

图1是本发明提供的实施例1的结构示意图。

图2是本发明提供的实施例2的结构示意图。

图3是本发明提供的实施例3的结构示意图。

图中，芯轴1、弹性闭合槽11、中心孔12、刀具2、刀杆21、刀头22、前端切削刃22a、后端切削刃22b、螺钉3、适配器4、弹簧5、调节螺钉6、插销7。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，可换式一次成型修边倒角刀，包括一根芯轴1，安装在芯轴1上的刀具2。刀具2具有一根条状的刀杆21和位于刀杆21一端的刀头22，所述的刀头22具有前端切削刃22a和后端切削刃22b，在芯轴1上开有弹性闭合槽11，刀头22设置在弹性闭合槽11中，所述的芯轴1和刀具2的刀杆21之间设有调节机构。

本是实施例中，芯轴1上设有与弹性闭合槽11贯通的中心孔12，刀杆21插在中心孔12内，其端部穿出中心孔12，芯轴1通过螺钉3固定在适配器4上，上述的调节机构包括弹簧5和安装在适配器4上的调节螺钉6，弹簧5的一端作用在刀杆21上，另一端作用在调节螺钉6上。刀具2由高速工具钢M42制成。在弹性闭合槽11内设有插销7，刀头22与插销7相配合。

如图1所示，前端切削刃22a呈45°角倾斜，所述的后端切削刃22b呈33°角倾斜。前端切削刃22a还具有前端面，所述的后端切削刃22b还具有后端面；所述的前端面为圆弧面，所述的后端面呈10°角倾斜；所述的刀头22的刀背呈20°角倾斜。

本实施例中，刀背20°角起始于槽口，刀头的圆周转向前角倒角度0.1MM*30°是为了避免刀头过孔时损伤孔壁；弹性闭合槽的长度及槽口宽度决定刀头切削弹性强度和在过孔时闭合的弹性性能的关键，确定合理的尺寸范围，使一次成型修边倒角刀备良好的实用性能。弹性闭合槽11设置6°锥度槽口，在弹性闭合槽11的基础上头端再增加6°锥角的目的是使刀头在通过孔产生闭合后刀头的外径尺寸略小于刀杆的外径，能顺利过孔，不切削孔壁；前端导弧，便于顺利导向入孔，入孔后中心定位确保倒角质量。

可换式一次成型修边倒角刀的制造工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：a.芯轴制作：线切割断料，将获得的棒料车外圆并平两头端面，在棒料上打中心孔12，在棒料上加工出与中心孔12连通的弹性闭合槽11；b.刀具成型：线切割断料，制作出刀头22和刀杆21，在刀头22上加工出前端切削刃22a和后端切削刃22b；c.组装：将芯轴1、刀具2、调节螺钉6、弹簧5、销轴组装起来，即得可换式一次成型修边倒角刀。将刀具2进行热处理，刀具2的刀刃部硬度为HRC65-67，中间部硬度为HRC50-60，尾部硬度为HRC35以上。

具体工序如下：

1、线切割断料，2、车外圆，平两头端面，3、打中心孔，4、热处理，5、研磨中心孔，6、粗磨外圆，7、精磨外圆，8、刀头成型(磨削分割)，9、精磨圆(刀头间的圆柱体与杆径同)，10、精磨刀头前后角(前面7°角后面20°角)，11、倒前R角0.2MM(避免刀头过孔时改变损坏孔径)，12、精切平头定长度，13、精磨外端刀刃45°角(后角为10°)，14、精磨内端刀刃33°角(后角为10°)，15、精磨头部圆弧，16、柄部倒角，17、粗抛光(去除在分割刀头和精磨圆工序时产生的不同方向的磨削痕迹)，18、磨刀头前面圆弧，即开前刃角，19、线切割弹性槽口与6°角，20、去除线切割槽口周遍尖锐角与毛刺，21、精抛光，22、激光打标志，23、包装。

典型工序说明：车外圆工序，双面倒角刀的刀杆细而长，刀头必须在圆棒料体上加工成型，但车加工难度就比较大的，机械加工细长杆必须用合金导向模具与车刀一体随动刀架在简易的小仪表车上依次加工完成。

外圆磨削工序，小规格细长杆全部采用砂磨长柄加工，刀头部位与前部导引部位采用靠模具在磨床上加工。

刀头成型的磨削是根据构成刀头的圆周角度设计出可旋转分度定位和可支撑调整的工夹具，夹具体分度角为70°角与110°角构成。在成型定位时刀头的前面8°角和后面的20°角都是通过这套工夹具完成。

刀头前后圆柱体采用砂轮修内圆弧顺刀杆方向精磨圆的方法。与前后段相吻合，再经过粗抛光即可符合要求。

外端刀头45°角与其后角10°角是根据不同的规格外径选用相近的螺旋导程及砂轮修磨成对应的角度来加工；内端刀头33°角与其后角10°角的加工方法相同，只是选用的螺旋导程为左旋。

刀头的前面圆弧面，是45°切削刃与33°切削刃的共用前角面，为主切削刃，根据刀头尺寸的大小选择不同的砂轮加工完成。

线切割槽，线切割每次切割以单只为最佳，保证定位准确，成型槽切割的方法，保证切割精度在0.1MM以内。

热处理，因为一次成型修边倒角刀需要良好的弹性，要求热处理不同的区位段具有不同的硬度；刀头切削部分硬度为HRC65-67；弹性槽尾部分硬度为HRC48-62；柄部硬度HRC40以上。经过实验，我们选择先整体淬火(1230℃-1250℃)，然后在弹性槽部分增加回火温度(570℃)进行回火降低硬度的办法，实现各区段的不同硬度要求，最终满足刀具对硬度，韧性，强度，弹性要求。

当前端导弧进入孔内中心定位后，45°角前刃刀头完成倒角切削，倒角后弹性入孔，弹性闭合槽闭合时由于刀头外径前刃倒角，不会对孔壁产生损伤；过孔后33°角后端刀刃闭合完成倒角切削，33°转化为45°角，这样双面倒角度都为45°。

实施例2：

如图2所示，在本实施例中，芯轴1上设有与弹性闭合槽11贯通的中心孔12，刀杆21插在中心孔12内，上述的调节机构包括一根弹簧5和安装在中心孔12的调节螺钉6，弹簧5的一端作用在刀杆21上，另一端作用在调节螺钉6上。其余均与实施例1类同，本文不做赘述。

实施例3：

如图3所示，在本实施例中，调节机构设置在芯轴1侧部的调节螺钉6和弹簧5，弹簧5的一端作用在刀杆21上，另一端作用在调节螺钉6上。其余均与实施例1类同，本文不做赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了芯轴1、弹性闭合槽11、中心孔12、刀具2、刀杆21、刀头22、前端切削刃22a、后端切削刃22b、螺钉3、适配器4、弹簧5、调节螺钉6、插销7等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种可换式一次成型修边倒角刀，包括一根芯轴(1)，安装在芯轴(1)上的刀具(2)，其特征在于，所述的刀具(2)具有一根条状的刀杆(21)和位于刀杆(21)一端的刀头(22)，所述的刀头(22)具有前端切削刃(22a)和后端切削刃(22b)，在芯轴(1)上开有弹性闭合槽(11)，刀头(22)设置在弹性闭合槽(11)中，所述的芯轴(1)和刀具(2)的刀杆(21)之间设有调节机构。

2.根据权利要求1所述的可换式一次成型修边倒角刀，其特征在于，所述的芯轴(1)上设有与弹性闭合槽(11)贯通的中心孔(12)，刀杆(21)插在中心孔(12)内，其端部穿出中心孔(12)，芯轴(1)通过螺钉(3)固定在适配器(4)上，上述的调节机构包括弹簧(5)和安装在适配器(4)上的调节螺钉(6)，弹簧(5)的一端作用在刀杆(21)上，另一端作用在调节螺钉(6)上。

3.根据权利要求1所述的可换式一次成型修边倒角刀，其特征在于，所述的芯轴(1)上设有与弹性闭合槽(11)贯通的中心孔(12)，刀杆(21)插在中心孔(12)内，上述的调节机构包括一根弹簧(5)和安装在中心孔(12)的调节螺钉(6)，弹簧(5)的一端作用在刀杆(21)上，另一端作用在调节螺钉(6)上。

4.根据权利要求1所述的可换式一次成型修边倒角刀，其特征在于，所述的调节机构设置在芯轴(1)侧部的调节螺钉(6)和弹簧(5)，弹簧(5)的一端作用在刀杆(21)上，另一端作用在调节螺钉(6)上。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的可换式一次成型修边倒角刀，其特征在于，所述的刀具(2)由高速工具钢M42制成。

6.根据权利要求2或3所述的可换式一次成型修边倒角刀，其特征在于，所述的弹性闭合槽(11)内设有插销(7)，所述的刀头(22)与插销(7)相配合。

7.根据权利要求2或3或4所述的可换式一次成型修边倒角刀，其特征在于，所述的前端切削刃(22a)呈45°角倾斜，所述的后端切削刃(22b)呈33°角倾斜。

8.根据权利要求6所述的可换式一次成型修边倒角刀，其特征在于，所述的前端切削刃(22a)还具有前端面，所述的后端切削刃(22b)还具有后端面；所述的前端面为圆弧面，所述的后端面呈10°角倾斜；所述的刀头(22)的刀背呈20°角倾斜。

9.一种可换式一次成型修边倒角刀的制造工艺，其特征在于，该工艺包括如下步骤：

a.芯轴制作：线切割断料，将获得的棒料车外圆并平两头端面，在棒料上打中心孔(12)，在棒料上加工出与中心孔(12)连通的弹性闭合槽(11)；

b.刀具成型：线切割断料，制作出刀头(22)和刀杆(21)，在刀头(22)上加工出前端切削刃(22a)和后端切削刃(22b)；

c.组装：将芯轴(1)、刀具(2)、调节螺钉(6)、弹簧(5)、销轴(7)组装起来，即得可换式一次成型修边倒角刀。

10.根据权利要求9所述的可换式一次成型修边倒角刀的制造工艺，其特征在于，将刀具(2)进行热处理，刀具(2)的刀刃部硬度为HRC65-67，中间部硬度为HRC50-60，尾部硬度为HRC35以上。

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