CN101804594B - 刀具沟槽的磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刀具沟槽的磨削装置，属于机床制造技术领域。它解决了现有刀具沟槽磨削装置中主轴转动不灵活、加工效率低和加工应用范围小等问题。本刀具沟槽的磨削装置包括主轴、压杆和设在机床工作台上的支撑座，主轴呈筒状且穿设于支撑座上，压杆沿主轴径向方向穿过支撑座，压杆靠近主轴的一端固连有外圈能与主轴的外表面相接触的压力轴承，压杆远离主轴的一端连接有能调节压力轴承轴线与主轴轴线形成的偏角角度的调节机构。本发明具有操作方便、调节效率高、调节灵活性好和加工范围广等优点。

Description

刀具沟槽的磨削装置

技术领域

本发明属于机床制造技术领域，涉及一种刀具沟槽的磨削装置，特别涉及一种对硬质合金刀具的沟槽进行加工的磨削装置。

背景技术

硬质合金刀具沟槽的加工一般都是在磨床上完成的，而且硬质合金刀具沟槽的加工是刀具加工量最大的部分。目前，国内使用的高精度的多轴工具磨床几乎都是从德国和美国进口的，这些多轴工具磨床中运动部件的精密度非常高，并且配置了三维刀具磨削仿真软件，刀具可以一次性加工成形，生产效率高，生产出来刀具的精度高。当然，进口的多轴工具磨床的价格相当高，大都在一百多万元以上。

硬质合金刀具加工前一般都是采用圆棒料，硬质合金刀具沟槽的磨削余量较大。如果采用进口的高精度多轴工具磨床上进行刀具沟槽的加工，其精密的运动部件将承受极大磨削力而加速磨损，很快地丧失了磨床的精度，缩短了进口的高精度多轴工具磨床的使用寿命，若要维修则维修支出费用较大。在实际生产过程中，根据厂方资料统计，如果使用进口的高精度多轴工具磨床进行小余量的精加工，磨床的使用寿命可以延长5至8倍。

因此，人们会对硬质合金刀具沟槽先进行大余量加工。加工时，人们一般都用正弦尺作为加工时的靠模进行调整，即根据刀具的螺旋角度调整正弦尺的角度，这样能保证刀具沟槽在转动过程中的水平移动。然而当需要经常修磨不同规格的刀具，特别是刀具较长时，正弦尺所占用的空间会较大，并且正弦尺要经常调整，调整机构较复杂，而且调整机构内存在着间隙，调整过程烦琐。

针对目前存在的问题，人们对刀具沟槽加工装置进行了各种各样的设计，有些还申请了专利，例如，中国专利文献资料公开了一种刀具沟槽磨削装置[申请号：01206355.X；授权公告号：CN2477320Y]，其由包括箱体，穿过箱体侧壁前后两个安装孔、固定在箱体上的工作主轴等组件组成，其还包括穿过箱体侧壁、装在主轴上能与主轴同步移动的顶针固定机构，和安装在箱体盖板上、使摩擦片与主轴两者轴线间夹角可在0°至180°内调节并能使摩擦片紧压在主轴上的磨擦片固定机构。

上述刀具沟槽磨削装置采用磨擦片固定机构，摩擦片与主轴之间的摩擦力大，主轴转动不灵活，刀具沟槽的磨削加工效率不高，而且上述装置只能调节摩擦片与主轴两者轴线的夹角使之与刀具沟槽的螺旋角度一致，即只能实现刀具在旋转过程中沟槽的水平移动，无法实现主轴其它方向的转动，不能加工刀具上其它的角度，加工应用范围小。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种结构简单、操作灵活方便和加工效率高的刀具沟槽的磨削装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种刀具沟槽的磨削装置，包括主轴、压杆和设在机床工作台上的支撑座，所述的主轴呈筒状且穿设于所述的支撑座上，所述的压杆沿主轴径向方向穿过支撑座，其特征在于，所述的压杆靠近主轴的一端固连有外圈能与主轴的外表面相接触的压力轴承，所述的压杆远离主轴的一端连接有能调节压力轴承轴线与主轴轴线形成的偏角角度的调节机构。

在进行刀具沟槽磨削加工时，压力轴承的外圈压在主轴的外表面上，将刀具安装在主轴的端部，刀具与主轴同轴，通过调节机构调节压力轴承轴线与主轴轴线形成的偏角角度，使调节后的偏角角度与刀具的螺旋角度相一致，此时保持调节后的偏角角度不变。由于压力轴承只能沿着自身的滚道转动，不能向其它方向转动，所以转动主轴时，主轴只能沿着压力轴承滚道的方向进行螺旋运动，这样就能保证刀具在加工过程中作螺旋运动，即保证了刀具沟槽的螺旋磨削。

当然在加工过程中，压力轴承也会转动，这样保证了主轴加工时转动的灵活性。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的调节机构包括套设于压杆外侧的刻度盘、位于压杆和刻度盘之间的连接片，所述的连接片的内端嵌合于压杆的外侧部，另一端嵌合于刻度盘的内侧部。根据刀具的螺旋角度，转动刻度盘使刻度盘上的角度值等于刀具的螺旋角度，在转动刻度盘的同时，刻度盘通过连接片带动压杆同步转动，压杆带动压力轴承一起转动使压力轴承轴线与主轴轴线的偏角角度等于刻度盘上的刻度值，即等于刀具的螺旋角度。

作为另一种情况，在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的调节机构包括压杆外侧部具有的径向齿牙和套设在压杆外侧部的刻度盘，所述的刻度盘的内侧部具有能与压杆外侧部具有的径向齿牙相啮合的齿牙。根据刀具的螺旋角度，转动刻度盘使刻度盘上的角度值等于刀具的螺旋角度，转动刻度盘通过齿牙的啮合带动了压杆的同步转动，压杆带动压力轴承一起转动使压力轴承轴线与主轴轴线的偏角角度等于刻度盘上的刻度值，即等于刀具的螺旋角度。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的刻度盘上固连有压盖，所述的压杆远离主轴的端部连接有螺杆且螺杆套设有外圈与压盖内侧紧配合的分离轴承，所述的螺杆穿出压盖的外端固连有分离手柄。当转动分离手柄时，螺杆转动使得压杆轴向移动，即能实现压杆的上移或下压，当压杆上移时会使压力轴承与主轴不接触，此时主轴可以实现自由前后移动和自由转动，调节快速，而且当主轴自由转动时，机床上增添普通的修磨工具就能修磨侧铣刀、面铣刀、端铣刀、滚齿刀等刀具，加工修磨范围广。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的支撑座的端部固连有封顶环，所述的压杆上固连有轴承套且轴承套的外圈与封顶环的内圈固连，压杆上还套设有转动轴承且转动轴承的外圈抵靠于轴承套的内侧面。转动轴承保证了压杆转动的灵活性。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的压杆上套设有弹簧，所述的弹簧的一端抵靠于转动轴承的侧部，弹簧的另一端抵靠于压杆具有的台阶面上。弹簧增加了压力轴承与主轴之间的压力，保证了加工过程的稳定性。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的主轴与支撑座之间设有若干个支撑轴承，所述的支撑轴承的外圈与支撑座的内壁紧配合，所述的主轴外侧面为支撑轴承的内圈。支撑轴承的设置减小了主轴与支撑座之间的摩擦力，使得主轴的螺旋运动轻松灵活。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的支撑座可转动的连接有支撑转台，所述的支撑转台上设有转角刻度片且支撑转台连接有能锁紧支撑座与支撑转台的锁紧手柄。这样调整支撑座绕支撑转台具有的过孔的轴线转动而确定刀具的上下位置，上下角度的调整可以从转角刻度片上读出，再通过锁紧手柄锁紧支撑座与支撑转台。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的支撑转台的底部固连有呈圆盘状的刻度转盘，所述的刻度转盘能通过锁紧件与固连在机床工作台上的支撑板锁紧，当松开锁紧件时所述的支撑转台能绕刻度转盘的轴心线转动且支撑转台转动的角度能从刻度转盘上显示。这样能使刀具水平转动且刻度转盘能保证刀具水平转动精度，扩大了刀具的加工角度范围。

在上述的刀具沟槽的磨削装置中，所述的主轴的一端部固连有分度机构，分度机构包括分度环、分度销、分度弹簧和分度手柄，所述的分度环套设于主轴端部，分度环的圆周面上具有均匀分布且有刻度显示的分度孔，所述的支撑座固连有连接块，所述的分度销套设有分度弹簧且穿过连接块，分度销的一端插入分度孔中，另一端与分度手柄固连。

分度销由分度弹簧预压，分度手柄控制分度销的升降，当分度手柄下降时，在分度弹簧的作用下，分度销插入到分度环圆周面有刻度显示的分度孔内，由于刀具刀刃的分布具有圆周均布性，此时就可对刀具进行精确分度修磨。

与现有技术相比，本发明提供一种刀具沟槽的磨削装置具有以下优点：

1、本刀具沟槽的磨削装置能快捷方便地调节压力轴承轴线与主轴轴线形成的偏角角度使之等于刀具的螺旋角度，偏角角度设定的精度高，操作方便，调节效率高。

2、本刀具沟槽的磨削装置通过压力轴承保证了主轴螺旋运动的灵活性，而且支撑轴承的设置进一步减小了主轴与支撑座之间的摩擦力，使得主轴的螺旋运动轻松灵活；转动轴承保证了压杆转动的灵活性。

3、本刀具沟槽的磨削装置通过分离手柄能实现压杆的上移使使压力轴承与主轴不接触，此时主轴可以实现自由前后移动和自由转动，调节快速，而且当主轴自由转动时，机床上增添普通的修磨工具就能修磨侧铣刀、面铣刀、端铣刀、滚齿刀等刀具，加工修磨范围广。

4、本刀具沟槽的磨削装置中支撑座、支撑转台能够完成转动和定位，保证了刀具任意角度的加工，刀具加工的范围广。

5、本刀具沟槽的磨削装置中的各零部件铸造成形后经振动时效处理，可长时间保证机器的精度；而且主要零部件采用优质合金钢经热处理，可保证运动件的工作可靠性、耐久性。

6、本刀具沟槽的磨削装置进行刀具沟槽粗加工，一次可磨削2-3mm的余量，而普通磨床的一次磨削余量只有0.3-05mm，甚至更低，本刀具沟槽的磨削装置具有较高的加工效率。

7、本刀具沟槽的磨削装置的各零部件在国内均能采购，因此维修方便且成本较低。

附图说明

图1是本刀具沟槽的磨削装置的结构立体示意图。

图2是本刀具沟槽的磨削装置的横向结构剖视图。

图3是本刀具沟槽的磨削装置的结构侧视图。

图4是本刀具沟槽的磨削装置A-A截面的结构剖视图。

图中，1、主轴；2、压杆；3、支撑座；4、压力轴承；5、调节机构；51、刻度盘；52、连接片；6、压盖；7、螺杆；8、分离轴承；9、分离手柄；10、封顶环；11、轴承套；12、转动轴承；13、弹簧；14、支撑轴承；15、支撑转台；151、转角刻度片；152、锁紧手柄；16、刻度转盘；17、锁紧件；18、支撑板；19、分度机构；191、分度环；192、分度销；193、分度弹簧；194、分度手柄；20、连接块。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本刀具沟槽的磨削装置由主轴1、压杆2、支撑座3和调节机构5等零部件组成。

具体来说，如图1、图2和图3所示，本刀具沟槽的磨削装置安装在磨床的工作台上，主轴1呈筒状且穿设于支撑座3上，压杆2沿主轴1径向方向穿过支撑座3，压杆2靠近主轴1的一端固连有外圈能与主轴1的外表面相接触的压力轴承4，压杆2远离主轴1的一端连接有能调节压力轴承4轴线与主轴1轴线形成的偏角角度的调节机构5。所述的主轴1的一端部固连有分度机构19，分度机构19包括分度环191、分度销192、分度弹簧193和分度手柄194，分度环191套设于主轴1端部，分度环191的圆周面上具有均匀分布且有刻度显示的的分度孔，支撑座3固连有连接块20，分度销192套设有分度弹簧193且穿过连接块20，分度销192的一端插入分度孔中，另一端与分度手柄194固连。

如图1和图4所示，本实施例中，调节机构5包括套设于压杆2外侧的刻度盘51、位于压杆2和刻度盘51之间的连接片52，连接片52的内端嵌合于压杆2的外侧部，另一端嵌合于刻度盘51的内侧部。这样根据刀具的螺旋角度，转动刻度盘51使刻度盘51上的角度值等于刀具的螺旋角度，在转动刻度盘51的同时，刻度盘51通过连接片52带动压杆2同步转动，压杆2带动压力轴承4一起转动使压力轴承4轴线与主轴1轴线的偏角角度等于刻度盘51上的刻度值，即等于刀具的螺旋角度。当然根据实际情况，调节机构5可以做成另一种形式，调节机构5包括压杆2外侧部具有的径向齿牙和套设在压杆2外侧部的刻度盘51，所述的刻度盘51的内侧部具有能与压杆2外侧部具有的径向齿牙相啮合的齿牙。同样根据刀具的螺旋角度，转动刻度盘51使刻度盘51上的角度值等于刀具的螺旋角度，转动刻度盘51通过齿牙的啮合带动了压杆2的同步转动，压杆2带动压力轴承4一起转动使压力轴承4轴线与主轴1轴线的偏角角度等于刻度盘51上的刻度值，即等于刀具的螺旋角度。

在刻度盘51上固连有压盖6，压杆2远离主轴1的端部连接有螺杆7且螺杆7套设有外圈与压盖6内侧紧配合的分离轴承8，螺杆7穿出压盖6的外端固连有分离手柄9。当转动分离手柄9时，螺杆7转动使得压杆2轴向移动，即能实现压杆2的上移或下压，当压杆2上移时会使压力轴承4与主轴1不接触，此时主轴1可以实现自由前后移动和自由转动，调节快速，而且当主轴1自由转动时，机床上增添普通的修磨工具就能修磨侧铣刀、面铣刀、端铣刀、滚齿刀等刀具，加工修磨范围广。

支撑座3的端部固连有封顶环10，所述的压杆2上固连有轴承套11且轴承套11的外圈与封顶环10的内圈固连，压杆2上还套设有转动轴承12且转动轴承12的外圈抵靠于轴承套11的内侧面，转动轴承12保证了压杆2转动的灵活性。压杆2上套设有弹簧13，弹簧13的一端抵靠于转动轴承12的侧部，弹簧13的另一端抵靠于压杆2具有的台阶面上。弹簧13增加了压力轴承4与主轴1之间的压力，保证了加工过程的稳定性。

主轴1与支撑座3之间设有若干个支撑轴承14，本实施例中支撑轴承14的数量为两个，各个支撑轴承14的外圈与支撑座3的内壁紧配合，主轴1外侧面为支撑轴承14的内圈。支撑轴承14的设置减小了主轴1与支撑座3之间的摩擦力，使得主轴1的螺旋运动轻松灵活。

支撑座3可转动的连接有支撑转台15，支撑转台15具有过孔，支撑座3侧部具有筒状凸起且嵌合于支撑转台15的过孔内，支撑转台15上设有转角刻度片151且支撑转台15连接有能锁紧支撑座3与支撑转台15的锁紧手柄152。这样调整支撑座3绕支撑转台15具有的过孔的轴线转动而确定刀具的上下位置，上下角度的调整可以从转角刻度片151上读出，再通过锁紧手柄152锁紧支撑座3与支撑转台15。

支撑转台15的底部固连有呈圆盘状的刻度转盘16，刻度转盘16能通过锁紧件17与固连在机床工作台上的支撑板18锁紧，当松开锁紧件17时，支撑转台15能绕刻度转盘16的轴心线转动且支撑转台15转动的角度能从刻度转盘16上显示。本实施例中锁紧件17为螺栓、螺母，螺栓穿过支撑板18和刻度转盘16再用螺母锁紧。这样能使刀具水平转动且刻度转盘16能保证刀具水平转动精度，扩大了刀具的加工角度范围。

在进行刀具沟槽磨削加工时，将刀具安装在主轴1的端部，刀具与主轴1同轴，调整分度机构19，因为分度销192由分度弹簧193预压，分度手柄194控制分度销192的升降，可以调整分度手柄194下降，在分度弹簧193的作用下，分度销192插入到分度环191圆周面的分度孔内，分度孔有刻度显示，调整精确。这样由于刀具刀刃的分布具有圆周均布性，此时就可对刀具进行精确分度修磨。调整支撑座3绕支撑转台15具有的过孔的轴线转动而确定刀具的上下位置，上下角度的调整可以从转角刻度片151上读出，调整好后通过锁紧手柄152锁紧支撑转台15使支撑转台15与支撑座3定位；再使支撑转台15绕刻度转盘16的轴心线转动，转动的角度从刻度转盘16上读出，拧紧锁紧件17使支撑转台15固连于支撑板18，这样支撑转台15带动支撑座3和刀具一起水平转动，保证了刀具水平角度加工的精度；接着调整调节机构5，即转动刻度盘51使刻度盘51上的角度值等于刀具的螺旋角度，在转动刻度盘51的同时，刻度盘51通过连接片52带动压杆2同步转动，压杆2带动压力轴承4一起转动使压力轴承4轴线与主轴1轴线的偏角角度等于刻度盘51上的刻度值，即等于刀具的螺旋角度，调节好后的偏角角度不变。通过上述的调整，刀具在X、Y、Z轴都能转动，可以加工刀具的任意角度。

转动主轴1加工刀具，由于压力轴承4只能沿着自身的滚道转动，不能向其它方向转动，所以转动主轴1时，主轴1只能沿着压力轴承4滚道的方向进行螺旋运动，这样就能保证刀具在加工过程中作螺旋运动，即保证了刀具沟槽的螺旋磨削。当然在加工过程中，压力轴承4也会转动，主轴1与支撑座3之间设有的支撑轴承14减小了主轴1与支撑座3之间的摩擦力，这样就保证了主轴1加工时转动的灵活性。

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主轴1、压杆2、支撑座3、压力轴承4、调节机构5、刻度盘51、连接片52、压盖6、螺杆7、分离轴承8、分离手柄9、封顶环10、轴承套11、转动轴承12、弹簧13、支撑轴承14、支撑转台15、转角刻度片151、锁紧手柄152、刻度转盘16、锁紧件17、支撑板18、分度机构19、分度环191、分度销192、分度弹簧193、分度手柄194、连接块20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)

1.一种刀具沟槽的磨削装置，包括主轴(1)、压杆(2)和设在机床工作台上的支撑座(3)，所述的主轴(1)呈筒状且穿设于所述的支撑座(3)上，所述的压杆(2)沿主轴(1)径向方向穿过支撑座(3)，其特征在于，所述的压杆(2)靠近主轴(1)的一端固连有外圈能与主轴(1)的外表面相接触的压力轴承(4)，所述的压杆(2)远离主轴(1)的一端连接有能调节压力轴承(4)轴线与主轴(1)轴线形成的偏角角度的调节机构(5)，所述的调节机构(5)包括套设于压杆(2)外侧的刻度盘(51)、位于压杆(2)和刻度盘(51)之间的连接片(52)，所述的连接片(52)的内端嵌合于压杆(2)的外侧部，另一端嵌合于刻度盘(51)的内侧部，所述的刻度盘(51)上固连有压盖(6)，所述的压杆(2)远离主轴(1)的端部连接有螺杆(7)且螺杆(7)套设有外圈与压盖(6)内侧紧配合的分离轴承(8)，所述的螺杆(7)穿出压盖(6)的外端固连有分离手柄(9)。

2.根据权利要求1所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的支撑座(3)的端部固连有封顶环(10)，所述的压杆(2)上固连有轴承套(11)且轴承套(11)的外圈与封顶环(10)的内圈固连，压杆(2)上还套设有转动轴承(12)且转动轴承(12)的外圈抵靠于轴承套(11)的内侧面。

3.根据权利要求1所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的压杆(2)上套设有弹簧(13)，所述的弹簧(13)的一端抵靠于转动轴承(12)的侧部，弹簧(13)的另一端抵靠于压杆(2)具有的台阶面上。

4.根据权利要求1所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的主轴(1)与支撑座(3)之间设有若干个支撑轴承(14)，所述的支撑轴承(14)的外圈与支撑座(3)的内壁紧配合，所述的主轴(1)外侧面为支撑轴承(14)的内圈。

5.根据权利要求1所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的支撑座(3)可转动的连接有支撑转台(15)，所述的支撑转台(15)上设有转角刻度片(151)且支撑转台(15)连接有能锁紧支撑座(3)与支撑转台(15)的锁紧手柄(152)。

6.根据权利要求5所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的支撑转台(15)的底部固连有呈圆盘状的刻度转盘(16)，所述的刻度转盘(16)能通过锁紧件(17)与固连在机床工作台上的支撑板(18)锁紧，当松开锁紧件(17)时所述的支撑转台(15)能绕刻度转盘(16)的轴心线转动且支撑转台(15)转动的角度能从刻度转盘(16)上显示。

7.根据权利要求1所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的主轴(1)的一端部固连有分度机构(19)，分度机构(19)包括分度环(191)、分度销(192)、分度弹簧(193)和分度手柄(194)，所述的分度环(191)套设于主轴(1)端部，分度环(191)的圆周面上具有均匀分布且有刻度显示的分度孔，所述的支撑座(3)固连有连接块(20)，所述的分度销(192)套设有分度弹簧(193)且穿过连接块(20)，分度销(192)的一端插入分度孔中，另一端与分度手柄(194)固连。

8.一种刀具沟槽的磨削装置，包括主轴(1)、压杆(2)和设在机床工作台上的支撑座(3)，所述的主轴(1)呈筒状且穿设于所述的支撑座(3)上，所述的压杆(2)沿主轴(1)径向方向穿过支撑座(3)，其特征在于，所述的压杆(2)靠近主轴(1)的一端固连有外圈能与主轴(1)的外表面相接触的压力轴承(4)，所述的压杆(2)远离主轴(1)的一端连接有能调节压力轴承(4)轴线与主轴(1)轴线形成的偏角角度的调节机构(5)，所述的调节机构(5)包括压杆(2)外侧部具有的径向齿牙和套设在压杆(2)外侧部的刻度盘(51)，所述的刻度盘(51)的内侧部具有能与压杆(2)外侧部具有的径向齿牙相啮合的齿牙，所述的刻度盘(51)上固连有压盖(6)，所述的压杆(2)远离主轴(1)的端部连接有螺杆(7)且螺杆(7)套设有外圈与压盖(6)内侧紧配合的分离轴承(8)，所述的螺杆(7)穿出压盖(6)的外端固连有分离手柄(9)。

9.根据权利要求8所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的支撑座(3)的端部固连有封顶环(10)，所述的压杆(2)上固连有轴承套(11)且轴承套(11)的外圈与封顶环(10)的内圈固连，压杆(2)上还套设有转动轴承(12)且转动轴承(12)的外圈抵靠于轴承套(11)的内侧面。

10.根据权利要求9所述的刀具沟槽的磨削装置，其特征在于，所述的压杆(2)上套设有弹簧(13)，所述的弹簧(13)的一端抵靠于转动轴承(12)的侧部，弹簧(13)的另一端抵靠于压杆(2)具有的台阶面上。

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