CN102528181B

CN102528181B - 旋铣加工外螺纹滚道的自回转刀具组件

Info

Publication number: CN102528181B
Application number: CN 201210007961
Authority: CN
Inventors: 朱红雨; 倪寿勇; 李迎; 冯虎田
Original assignee: Nanjing University of Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Science and Technology
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2032-01-12
Also published as: CN102528181A

Abstract

本发明涉及一种旋风铣削外螺纹滚道的自回转刀具组件，属于金属切削技术领域。本发明一种旋风铣削外螺纹滚道的自回转刀具组件，由刀具、刀杆、刀夹、刀座、双列圆锥滚子轴承、轴承盖等组成。所述刀具组件结构紧凑，适合于在外螺纹旋风铣削刀盘组件上进行安装。可用于外螺纹件的内旋铣、外旋铣包络滚切成形加工过程，具有加工精度高、切削效率高、刀具使用寿命长、换刀方便的特点。同时也可用于回转体特征的车削加工过程。

Description

旋铣加工外螺纹滚道的自回转刀具组件

技术领域

本发明涉及刀具结构技术领域，特别是一种旋铣加工外螺纹滚道的自回转刀具组件。

背景技术

螺纹滚道的高速硬旋铣加工工艺具有加工效率高、成形质量高的特点，已成为丝杠等螺纹件精密、高效成形的一种重要加工方法。而外螺纹的高速硬旋铣加工又分为外旋铣和内旋铣两种工艺。现有的旋铣刀具系统采用整体式刀具与刀盘紧固联接的结构形式，能够满足中小型螺纹件的成形精加工要求。但现有的旋铣刀具在结构上存在以下不足：1、在加工大型螺纹件件时，由于旋铣刀具结构和材料等方面的限制，加工过程中刀具易破损、磨损，使用寿命无法满足大型工件连续较长时间切削加工的要求；2、受使用寿命的限制，为实现大型螺纹件的旋铣加工，实际生产中不得不采取中途接刀的补救办法，增加了换刀工序，降低了生产效率，同时也影响了加工精度；3、对刀难度大，换刀耗费工时长。上述缺陷制约了高速硬旋铣工艺在大型螺纹件加工中的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够较长时间持续旋铣外螺纹滚道，加工精度高、切削效率高、刀具使用寿命长、换刀方便的旋铣加工外螺纹滚道的自回转刀具组件。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种属于外螺纹旋风铣削加工过程的自回转刀具组件，包括刀具，刀杆、刀夹、刀座，其特征在于：刀具和刀杆均为轴类结构，刀具头部周向分布了若干个刀齿，中间有一个轴肩，尾部端面有一个凸牙，刀杆一端端面有与刀具的凸牙相配合的凹槽，中间有一个轴肩，且两端外圆柱面上有外螺纹，刀夹为含有阶梯孔特征的套类零件，其中大径段为螺纹孔，小径段为光孔，将刀具的刀齿通过刀夹的光孔伸出，用刀夹将刀具用螺纹紧固方式安装在刀杆的凹槽端，刀杆用一个可同时承受轴向力和径向力的轴承安装支承在刀座的内孔中，轴承内圈的一端抵住刀杆的轴肩，另一端用旋紧在刀杆上的圆螺母、止动垫圈顶住，用一个带中心孔的轴承盖同轴固定安装在刀座的内孔外端面，且刀杆贯穿在中心孔之中，轴承外圈的一端和轴承盖端面相抵，另一端和刀座内孔的底面相抵。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明是自回转刀具在包络成形加工中的应用，和以往的旋风铣削刀具相比，持续加工时间更长；2、减少了换刀时间，提高了加工效率；3、有利于大型螺纹件的一次性旋铣加工成形，提高了成形质量。

附图说明

图1为本发明所述旋铣加工外螺纹滚道的自回转刀具组件的构成示意图。

图2是图1所示结构中刀夹的剖面透视图。

图3是图1所示结构中刀具的透视图。

图4是图1所示结构中刀杆的透视图。

图5是图1所示结构中轴承盖的剖面透视图。

图6是图1所示结构中刀座的剖面透视图。

图7是图1所示刀具组件与旋铣刀盘组件的内旋铣安装示意图。

图8是图1所示刀具组件与旋铣刀盘组件的外旋铣安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

结合图1、图3、图4、图6所示，本发明的一种旋风铣削外螺纹滚道的自回转刀具组件，由螺钉1、刀夹2、刀具3、刀杆4、轴承盖5、轴承6、止动垫圈7、圆螺母8、刀座9构成。其中，刀杆4的自回转运动由轴承6支承；用圆螺母8、止动垫圈7和刀杆4的轴肩特征4d对轴承6的内圈进行轴向紧固；用轴承盖5、螺钉1、刀座9的内孔特征9b对轴承6的外圈进行轴向紧固；轴承6选用能同时承受轴向力和径向力的圆锥滚子轴承；通过刀夹2与刀杆4的螺纹联接实现刀具3的装夹；刀具3与刀杆2的接触面处采用凹槽4a与凸牙3d的配合结构以实现联动。

结合图2、图4所示，刀夹2由耐热材料制成，具有用以安装刀具3的并贯穿其中的中心孔2a，还具有和刀杆4上的外螺纹4b相配合的螺纹孔2c及螺纹孔退刀槽2b。

结合图3所示，刀具3具有螺纹滚道法向截面形状的平面曲线型异形回转体刀齿3a，外圆柱面过渡段3b，用于夹持定位的轴肩3c，用于和刀杆4联动的凸牙3d。

结合图4、图2、图1所示，刀杆4材料为40Cr，热处理T250，包括用于和刀具3联动的凹槽4a，用于和刀夹2的螺纹孔2c相配合的联接螺纹4b及螺纹退刀槽4c，用于轴承6内圈轴向定位的轴肩4d，用于安装轴承6的外圆柱面4e，用于和止动垫圈7、圆螺母8相配合的外螺纹特征4g及螺纹退刀槽4f。

结合图6～8所示，刀座9材料为40Cr，热处理T250，包括用以安装轴承盖5、轴承6的内孔特征9a，用以对轴承6的外圈进行轴向定位的内孔特征9b，用以与旋铣刀盘组件11或旋铣刀盘组件12紧固联接的可调式定位阶梯孔特征9c。其中，阶梯孔特征9c的两段孔均由两个半孔和一个直槽构成。

结合图5、图1、图4、图6所示，轴承盖5包括端面周向均布的若干通孔5a，螺钉1贯穿其中，用以与刀座9紧固，从而对轴承6的外圈进行轴向定位。轴承盖5包括通孔5b，刀杆4的轴肩4d贯穿其中。轴承盖5还包括和刀座9的内孔9a相配合的外圆柱面特征5c，以及外圆柱面特征5d。其中，外圆柱面特征5d的外径不超出刀座9横截面总体尺寸，且轴向长度不短于刀座9的内孔9a深度与轴承6宽度的差值。

结合图7、图8、图6所示，使用上述刀具组件10旋铣加工外螺纹滚道时，具有与旋铣刀盘组件11的内旋铣安装方式、与旋铣刀盘组件12的外旋铣安装方式。将该刀具组件10通过刀座9侧面的两个阶梯孔9c用螺栓固定在旋铣刀盘组件11的刀槽11a或旋铣刀盘组件12的刀槽12a内。

结合图1～图6所示，轴承6的型号确定后选配圆螺母、止动垫圈，并设计刀杆、轴承盖、刀具、刀夹和刀座，其中刀具的刀齿部分需要依据滚道的法向截形进行设计和刃磨。

Claims

1.一种旋铣加工外螺纹滚道的自回转刀具组件，包括刀具（3），刀杆（4）、刀夹（2）、刀座（9），其特征在于：刀具（3）和刀杆（4）均为轴类结构，刀具（3）头部周向分布了若干个刀齿（3a），中间有一个轴肩（3c），尾部端面有一个凸牙（3d），刀杆（4）一端端面有与刀具（3）的凸牙（3d）相配合的凹槽（4a），中间有一个轴肩（4d），且两端外圆柱面上有第一外螺纹（4b）、第二外螺纹（4g），刀夹（2）为含有阶梯孔特征的套类零件，其中大径段为螺纹孔（2c），小径段为光孔（2a），将刀具（3）的刀齿（3a）通过刀夹（2）的光孔（2a）伸出，用刀夹（2）将刀具（1）用螺纹紧固方式安装在刀杆（4）的凹槽（4a）端，刀杆（4）用一个可同时承受轴向力和径向力的轴承（6）安装支承在刀座（9）的内孔（9a）中，轴承（6）内圈的一端抵住刀杆（4）的轴肩（4d），另一端用旋紧在刀杆（4）上的圆螺母（8）、止动垫圈（7）顶住，用一个带中心孔（5b）的轴承盖（5）同轴固定安装在刀座（9）的内孔（9a）外端面，且刀杆（4）贯穿在中心孔（5b）之中，轴承（6）外圈的一端和轴承盖（5）端面相抵，另一端和刀座（9）内孔（9a）的底面相抵。

2.根据权利要求1所述的刀具组件，其特征在于刀夹（2）的螺纹孔（2c）的直径不小于刀具（3）的最大径向尺寸，光孔（2a）可以通过刀具（3）的刀齿部分（3a）而轴肩（3c）不可以通过。

3.根据权利要求1所述的刀具组件，其特征在于刀具（3）的刀齿（3a）为具有螺纹滚道法向截面形状特征的平面曲线型异形回转体刀齿。

4.根据权利要求1所述的刀具组件，其特征在于轴承盖包括用以贯穿螺钉的若干周向均布的端面通孔。

5.根据权利要求1所述的刀具组件，其特征在于刀具（3）的刀齿（3a）与轴肩（3c）之间的过渡段（3b）与刀夹（2）的光孔（2a）之间要有一定间隙，轴承盖（5）的中心孔（5b）与刀杆（4）的外圆柱面（4b）之间要有一定间隙。

6.根据权利要求1所述的刀具组件，其特征在于刀夹（2）的螺纹孔（2c）与刀杆（4）的凹槽（4a）端第一外螺纹（4b）是配合螺纹，圆螺母（8）的螺纹孔与刀杆（4）的另一端第二外螺纹（4g）是配合螺纹。

7.根据权利要求1所述的刀具组件，其特征在于刀具（3）经切削力的驱动下可以相对刀座（9）作自回转运动。

8.根据权利要求1所述的刀具组件，其特征在于刀座（9）具有两个用于与第一旋铣刀盘组件（11）或第二旋铣刀盘组件（12）进行螺栓紧固联接的阶梯孔（9c），该阶梯孔由两个半孔和一个直槽构成。