CN102152118A - 自动涨缩刮滚组合深孔刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动涨缩刮滚组合深孔刀具，其刮削部包括：至少一对刮削刀；顶块，位于所述粗镗头体的中心并具有锥度结构，对应的锥面为所述刮削刀的向心端所顶持；复位装置，设于配对的每对刮削刀间，用于其复位；其滚压部包括：滚道；保持器；该组合镗头还包括操纵装置，且该操纵装置包括驱动所述保持器沿芯轴轴向运动的第一驱动部和穿过所述中心孔并作用于所述顶块以驱动该顶块沿芯轴轴向运动的第二驱动部。本发明结构紧凑，加工精度高，且使用方便的自动涨缩。

Description

自动涨缩刮滚组合深孔刀具

技术领域

本发明涉及一种具有深孔镗-刮-滚复合刀具自动涨缩机构的组合深孔刀具，以利于加工深孔过程中或者加工完成后的退刀。

背景技术

目前深孔加工大多采用单一刀具，即使采用镗滚复合刀具也不能实现刀具自动涨缩功能，由于深孔加工刀具的刀杆都很长，刀具具有自然的挠曲变形，且稳定性差，致使刀具工作过程中途退刀或加工完工件退刀时刀具非常容易划伤已加工表面。当加工工件过程中出现刀具损坏或中途机床停车等状态时，刀具退回毁损工件造成工件报废的情况时有发生。

本领域的技术人员早就注意到深孔加工退刀的问题，其中中国第2007100643523号发明专利申请属于一种镗滚镗头，为实现其发明目的，其所提供的技术方案为该镗头组件包括芯轴，芯轴的前端装有镗刀，芯轴的前部外缘活动装有滚轮组件，芯轴与滚轮组件之间设置有推力轴承。滚轮组件与推力轴承的动圈之间设有2-4个支撑半环，对接而成圆环状，可以在不拆装其它零部件的情况下，很方便的将支撑半环拆下和装上。当加工完毕后，需要退刀时，拆下支撑半环，滚轮沿跑道的后部外径较小的部位滚动，此时，由于芯轴的前部失去了滚轮的支撑，在自身重量的作用下，自然下沉小量尺寸，使镗刀离开工件上壁小量尺寸，在退刀的过程中不会划伤工件。该专利申请所记载的技术方案从一定程度上解决了组合镗头退刀难的问题，不过其使用切削状态时安装上所述支撑半环，退刀时取下所述支撑半环的技术手段不仅操作起来比较麻烦，而且频繁的进行装配操作会影响刀具的精度。此外，为满足支撑半环的装拆，以及切削状态下滚压，该组合镗头的滚压部分的结构太过于复杂。

中国第2008201604545号实用新型专利则公开了一种单一功能的镗头，该镗头包括弹簧、调节刀架，通过销轴固定在该调节刀架上的可转刀座，该可转刀座上设有固定刀架，其中在调节刀架的一侧有两个弹簧，两个弹簧的中间有调节螺杆，调节螺杆上有调节螺母，固定刀架固定在镗杆上，固定刀架两侧有支承条。在镗头退出时，可转刀座可以随销轴转动，避免碰伤已加工孔表面，而且还可以径向微调进给，实现对工件内孔的精确加工。不过这类刀具中所说的销轴要承载非常大的力，而可转刀座要做到可转，其刚性得不到很好的保证，而深孔镗刀的刚性要求又恰恰非常高，这种为满足退刀而付出的代价太大，往往降低了镗削加工的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明为了克服现有组合镗头的退刀结构使用不便，且结构复杂的缺陷，提供了一种结构紧凑，加工精度高，且使用方便的自动涨缩刮滚组合深孔刀具。

本发明采用以下技术方案：

该发明自动涨缩刮滚组合深孔刀具，包括带有粗镗刀头的粗镗头和带有刮削刀的精镗头体部分，还有用于连接到镗杆上的连接部，还包括刮削部和滚压部，以及从前到后依次把所述粗镗头、刮削部、滚压部同轴地组配起来的带有中心孔的芯轴；其中：

所述刮削部包括：

至少一对刮削刀，每对中心对称地设置于所述精镗头体径向；

顶块，位于所述粗镗头体的中心并具有锥度结构，对应的锥面为所述刮削刀的向心端所顶持；

复位装置，设于配对的每对刮削刀间，用于其复位；

所述滚压部包括：

滚道，套装于所述芯轴上并具有锥度结构的滚道面；

滚动体，沿所述滚道面周向均布；

保持器，位于滚动体后部并具有沿芯轴轴向的自由度；

该组合镗头还包括操纵装置，且该操纵装置包括驱动所述保持器沿芯轴轴向运动的第一驱动部和穿过所述中心孔并作用于所述顶块以驱动该顶块沿芯轴轴向运动的第二驱动部。

依据本发明技术方案的自动涨缩刮滚组合深孔刀具首先从退刀角度考虑，在粗镗头镗销后进行刮削处理和滚压，由于加工余量的存在，那么粗镗头部分就不会影响退刀，且镗头部分是对刚度要求最高的部分，如果不考虑对其的退刀要求，必然不会影响组合镗头粗镗头部分的加工精度。对于刮削部和滚压部均采用原理相同的锥度调整结构，加工状态时，这两个部分处于锥度结构半径大的部分，满足加工要求，而退刀时则通过操纵装置使这两个部分处于锥度结构半径小的部分，使刮削部分和滚压部分脱离工件表面，而使得退刀时不会伤及工件。尤其是，本方案采用了使一些构件产生轴向位移，进而使一些构件产生径向位移的方式以满足刀具的退刀要求，那么控制所述操纵装置产生轴向位移不仅简单，而且可以准确控制，尤其是其操作与退刀和进给两种状态相适应，非常容易实现其组合刀具的自动涨缩。

另一方面，滚压部分起到一个支撑作用，可以进一步的提高粗镗头的静刚度和动刚度，能够整体上提高加工精度。且从前到后顺序布置的粗镗头、刮削部和滚压部满足加工的依次进行，不仅仅使得工作效率提高，而且刮削部设置在镗头体对镗头体刚度的破坏从整体上可以补偿。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，所述第二驱动部的主体为以所述中心孔进行导向的顶杆，并在该顶杆前端配有直径大于中心孔直径的连接块，其中该连接块作用于所述顶块。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，所述顶杆的后端配有顶杆帽，并设有用于顶杆复位的装置。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，所述第一驱动部包括设于顶杆后部的顶盘和在顶盘边缘沿芯轴轴向设置的连接到所述保持器上的轴向顶推部。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，所述轴向顶推部包括支连到所述顶盘边缘的顶柱、套装在所述芯轴上并被所述顶柱所顶持的套和与该套连接的轴承座，其中轴承座与所述保持器连接。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，还包括匹配所述第一驱动部的第一导向部，且该第一导向部包括固装在所述芯轴上并具有对所述顶柱导向的导向孔的导向块，以及固装在该导向块上或者芯轴上并与芯轴间留有导向间隙的锁紧螺母，其中导向间隙用于所述套的导向。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，还包括连接于粗镗头与滚压部间的连接部。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，所述连接部包括：

螺纹套，安装于所述镗头的中心并带有用于所述第一驱动部穿过的中心孔，且从镗头后部露出连接部分；以及

连接套，套装于所述芯轴上，前部连接于所述螺纹套，后部连接于所述滚道。

上述自动涨缩刮滚组合深孔刀具，还包括连接在镗头与连接套之间的十字连接盘。

上述自动涨缩刮滚组合镗头，配对的每对刮削刀具有相互配合的沿径向延伸的阶梯结构，并在两刮刀中间相对的阶梯间留有设置所述顶块的空间，且对应的阶梯上设有螺栓头顶持在顶块上的调节螺钉；所述复位装置为连接于两刮刀间的拉紧弹簧。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作更详细的表述，使本领域的技术人员更清楚的了解本发明，其中：

图1为自动涨缩刮滚组合刀具的轴侧外观图

图2为自动涨缩刮滚组合刀具的爆炸图

图3为自动涨缩刮滚组合刀具的刮削结构爆炸图

图4为依据本发明技术方案的一种自动涨缩刮滚组合刀具主剖结构示意图。

图5为一对刮刀的配合结构示意图。

图6为相应于图的俯视结构示意图。

图7为自动涨缩刮滚组合刀具刮削刀涨缩状态位置示意图

图中：1、粗镗头，2、刮削刀具，3、精镗头体，4、连接块，5、十字连接盘，6、螺纹套，7、顶杆，8、连接套，9、芯轴，10、滚道，11、滚珠，12、保持器，13、轴承座，14、铜垫，15、套，16、锁紧螺母，17、刻度盘，18、顶柱，19、导向块，20、顶盘，21、止动盘，22、顶杆帽，23、弹簧，24、弹簧，25、导向块，26、螺帽，27、粗镗刀头，28、刀体，29、调节螺钉，30、顶块，31、刮削刀片，32、销，33、拉紧弹簧，34、螺钉。

具体实施方式

参照说明书附图1所示的自动涨缩刮滚组合镗头，包括带有粗镗头体3的粗镗头1和用于连接到镗杆上的连接部，其特征在于其还包括刮削部和滚压部，以及从前到后依次把所述粗镗头、刮削部、滚压部同轴地组配起来的带有中心孔的芯轴9；其中：

所述刮削部包括：

至少一对刮削刀，每对中心对称地设置于所述粗镗头体径向；

顶块30，位于所述粗镗头体的中心并具有锥度结构，对应的锥面为所述刮削刀的向心端所顶持；

复位装置，设于配对的每对刮削刀间，用于其复位；依靠按装在刀具上的弹簧复位。

所述滚压部包括：

滚道10，套装于所述芯轴上并具有锥度结构的滚道面；

滚动体，沿所述滚道面周向均布；

保持器12，位于滚动体后部并具有沿芯轴轴向的自由度；

该组合镗头还包括操纵装置，且该操纵装置包括驱动所述保持器沿芯轴轴向运动的第一驱动部和穿过所述中心孔并作用于所述顶块一驱动该顶块沿芯轴轴向运动的第二驱动部。

参考说明书附图4，所述粗镗部分包括至少一个粗镗刀片，安装在粗镗头体的圆周上，尺寸是固定的。

参考说明书附图7，其表示了刮削刀的两种基本状态，其中左边表示缩刀前刮削刀的状态，右边表示缩刀后刮削刀的状态，图中间可以看出顶杆的工作状态，左右两部分通过边缘拉伸的指引线可以清楚地看出刮削刀的缩进量。

关于所述锥度结构，可以采用圆锥台性质的顶块，也可以是锥棱台性质的顶块，还可以是工作面具有一定斜度的顶块，基于此基本构思所使用的是锥度结构一头大一头小的共同属性，且具有相对线形的过渡区。具体到顶块，较佳地是其具有大端和小端台阶结构，大端和小端由斜面过度，大端和小端为所述刮削刀的向心端所顶持。而关于滚到面，最好选择圆锥面结构。关于刮削刀，参考如图4左边所示的刮削刀具2的设置，刮削刀通常一对就可以满足刮削加工，太多也没有太多益处，一般不能超过三对，最佳的还是一对，能够做到5对基本就达到了极限，对粗镗头体1的负面影响小。就其安装，跟普通的刮削刀具的安装基本无差别，差别之出仅在于普通刮削刀都是固定安装的，本方案中刮削刀则是设置于精镗头体径向，有导向结构，刮刀刀具的刀体都是块状结构，只要开有匹配的方孔就可以很容易实现导向和限位，只要个体较小的刮削刀片31探出精镗头体预定的距离就满足要求。基于上述表述，本领域的技术人员就无需创造性劳动就可以在精镗镗头体上安装刮削刀具了。刮削刀的导向比较简单，粗镗头体内设置径向的与刮削刀配合的孔就可以了。

关于操纵装置，其所实现的运动形式比较简单，就是一个轴向的位移，当然，在本组合镗头中需要考虑组合镗头自身的结构特点，首先是滚动体在工作状态下应当是组合镗头在其径向最靠外的组成部分，如图1中部所示的滚珠11；保持器，在轴承技术领域也叫保持架，该构件除了保持滚动体的轴向和周向位置之外，还要控制滚动体的轴向位置，那么只需要控制保持器就可以满足控制要求，因保持器之后的组合镗头的结构都小于滚压部，因此其控制也就相对比较简单了，可以使套筒结构，也可以是推杆结构，还可以是两者组合的结构，最后延伸到组合镗头的连接部分就可以了。对于第二驱动部，其结构要求更简单，只要穿过所说的中心孔延伸到组合镗头的连接部分就可以了。因此，本领域的技术人员在阅读了本方案所示的上述技术内容之后，就可以很容易的选择合适的操作装置结构了。

优选地，如图1所示，所述第二驱动部的主体为以所述中心孔进行导向的顶杆7，为了满足限位要求，在该顶杆前端配有直径大于中心孔直径的连接块4，其中该连接快作用于所述顶块。直杆控制是最简单的控制方式，导向也容易，控制精度高。

为便于外部控制的接入，所述顶杆7的后端配有顶杆帽22，并设有用于顶杆复位的装置。而对于所述第一驱动部包括设于顶杆后部的顶盘20和在顶盘边缘沿芯轴轴向设置的连接到所述保持器上的轴向顶推部。其中顶盘用于把顶杆的作用区域放大，或者说延伸其控制范围，扩展到滚动体的控制。

那么，进一步地，所述轴向顶推部包括支连到所述顶盘边缘的顶柱18、套装在所述芯轴上并被所述顶柱所顶持的套15和与该套连接的轴承座13，其中轴承座与所述保持器连接。套套连接可以保证组合镗头的刚度，如图1所示，图中的一些可动套体，比如套15、轴承座13都是导向于芯轴，结构紧凑，也保证了组合镗头的刚度。

为此，本方案还包括匹配所述第一驱动部的第一导向部，且该第一导向部包括固装在所述芯轴上并具有对所述顶柱导向的导向孔的导向块19，以及固装在该导向块上或者芯轴上并与芯轴间留有导向间隙的锁紧螺母16，其中导向间隙用于所述套的导向。同样是形成套体结构，满足组合镗头刚性的需求。另一方面，锁紧螺母不仅起到导向构件的作用，还用于其它构件的装配和紧固。

进一步地，为便于装配和控制退刀状态，还包括连接于粗镗头与滚压部间的连接部。这部分结构不属于退刀部分的可动部分结构，主要是起到辅助操作装置的作用，其刚性要求和导向作用处于较高的位置，因此，这部分要求有较高的刚度，并设有如图1所示的导向部分。

优选地，所述连接部包括：

螺纹套，安装于所述镗头的中心并带有用于所述第一驱动部穿过的中心孔，且从镗头后部露出连接部分，便于装配；以及

连接套8，套装于所述芯轴上，前部连接于所述螺纹套，后部连接于所述滚道，这部分结构主要是增加刚度的作用。

为了便于装配，还包括连接在镗头与连接套之间的十字连接盘5，增加紧固点。

进一步地，如图2和3所示，配对的每对刮刀具有相互配合的沿径向延伸的阶梯结构，并在两刮刀中间相对的阶梯间留有设置所述顶块的空间，且对应的阶梯上设有螺栓头顶持在顶块上的调节螺钉29；所述复位装置为连接于两刮刀间的拉紧弹簧33。这样两刀体整体上可以保证被导向的可靠性，且拉紧弹簧保证导体位置的稳定性，当然，为了保证拉紧的可靠性，拉紧弹簧有一对，分居于顶块两侧设置。刮削刀片31在刮削刀离心端安装。

对于滚动体的选择，可以选择滚珠，对滚道要求不严格，缺点就是滚压面积小，理论上是点接触，为此，滚动体选择如图1所示的锥台形辊子，锥度可以与滚道10锥度大小一样，斜面相对设置，保证滚压为线性接触，进而保证滚压的质量。

Claims (10)

1.一种自动涨缩刮滚组合深孔刀具，包括带有粗镗头体(3)的粗镗头(1)和用于连接到镗杆上的连接部，其特征在于其还包括刮削部和滚压部，以及从前到后依次把所述粗镗头、刮削部、滚压部同轴地组配起来的带有中心孔的芯轴(9)；其中：

所述刮削部包括：

至少一对刮削刀，每对中心对称地设置于所述粗镗头体径向；

顶块(30)，位于所述粗镗头体的中心并具有锥度结构，对应的锥面为所述刮削刀的向心端所顶持；

复位装置，设于配对的每对刮削刀间，用于其复位；

所述滚压部包括：

滚道(10)，套装于所述芯轴上并具有锥度结构的滚道面；

滚动体，沿所述滚道面周向均布；

保持器(12)，位于滚动体后部并具有沿芯轴轴向的自由度；

该组合镗头还包括操纵装置，且该操纵装置包括驱动所述保持器沿芯轴轴向运动的第一驱动部和穿过所述中心孔并作用于所述顶块以驱动该顶块沿芯轴轴向运动的第二驱动部。

2.根据权利要求1所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：所述第二驱动部的主体为以所述中心孔进行导向的顶杆(7)，并在该顶杆前端配有直径大于中心孔直径的连接块(4)，其中该连接块作用于所述顶块。

3.根据权利要求2所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：所述顶杆的后端配有顶杆帽(22)，并设有用于顶杆复位的装置。

4.根据权利要求3所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：所述第一驱动部包括设于顶杆后部的顶盘(20)和在顶盘边缘沿芯轴轴向设置的连接到所述保持器上的轴向顶推部。

5.根据权利要求4所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：所述轴向顶推部包括支连到所述顶盘边缘的顶柱(18)、套装在所述芯轴上并被所述顶柱所顶持的套(15)和与该套连接的轴承座(13)，其中轴承座与所述保持器连接。

6.根据权利要求5所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：还包括匹配所述第一驱动部的第一导向部，且该第一导向部包括固装在所述芯轴上并具有对所述顶柱导向的导向孔的导向块(19)，以及固装在该导向块上或者芯轴上并与芯轴间留有导向间隙的锁紧螺母(16)，其中导向间隙用于所述套的导向。

7.根据权利要求1至6任一所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：还包括连接于粗镗头与滚压部间的连接部。

8.根据权利要求7所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：所述连接部包括：

螺纹套，安装于所述镗头的中心并带有用于所述第一驱动部穿过的中心孔，且从镗头后部露出连接部分；以及

连接套(8)，套装于所述芯轴上，前部连接于所述螺纹套，后部连接于所述滚道。

9.根据权利要求8所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：还包括连接在镗头与连接套之间的十字连接盘(5)。

10.根据权利要求9所述的自动涨缩刮滚组合镗头，其特征在于：配对的每对刮刀具有相互配合的沿径向延伸的阶梯结构，并在两刮刀中间相对的阶梯间留有设置所述顶块的空间，且对应的阶梯上设有螺栓头顶持在顶块上的调节螺钉(29)；所述复位装置为连接于两刮刀间的拉紧弹簧(33)。

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