CN102574212A - 镗孔刀具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轻量且同时具有耐磨性和高刚性的镗孔刀具。镗孔刀具在轴状的刀具主体(10)上设有切削用具，通过使刀具主体(10)沿轴向往复运动，而对在被加工物上设置的孔进行镗孔加工，其中，刀具主体(10)具备：由碳纤维强化复合材料形成的基材(11)；由在刀具主体(10)的表面(10b)上实施的硬质镀敷形成的硬质镀敷层(13)；由在基材(11)与硬质镀敷层(13)之间实施以提高硬质镀敷(13)的润湿性的基底镀敷形成的基底层(12)。

Description

镗孔刀具

技术领域

本发明涉及对在被加工物上设置的孔进行粗加工或精加工的镗孔刀具。

背景技术

镗孔刀具在对设置于被加工物上的孔进行粗加工或精加工时利用。例如，在加工内燃机的工作缸体的曲轴孔时，利用作为镗孔刀具的一种的直线镗削杆。曲轴孔的加工通过将直线镗削杆插入工作缸体的曲轴孔，并使直线镗削杆在旋转的同时沿轴向往复运动来进行。

这样，使直线镗削杆动作，从而该直线镗削杆要求同时具有耐磨性和高刚性。因此，作为直线镗削杆，以往利用钢铁制的刀具。但是，要求进一步提高利用刀具得到的加工精度，从而镗孔刀具自身的质量引起的变形、振动也不能忽视，需要研究进一步的轻量化。例如，在专利文献1中公开有一种高刚性复合材料杆。高刚性复合材料杆包括：由静刚性高的材料制作的圆柱状的金属杆；与金属杆的一方的端部连接，且由比刚度高的复合材料制作的圆柱状的复合材料杆；包围金属杆和复合材料杆的外周的连结构件。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特表2004-535942号公报(例如，参照段落[0023]～[0029]、[图11]等)

上述的高刚性复合材料杆的一部分为复合材料杆，因此比全部为由钢铁形成的刀具轻，但在该高刚性复合材料杆的一部分上具备金属杆，期望金属杆的部分也轻量化。

发明内容

由于以上的情况，本发明为了解除上述的课题而提出，其目的在于提供一种轻量且同时具有耐磨性和高刚性的镗孔刀具。

解决上述的课题的本发明的镗孔刀具在轴状的刀具主体上设有切削用具，通过使该刀具主体沿轴向往复运动，而对在被加工物上设置的孔进行镗孔加工，所述镗孔刀具的特征在于，

所述刀具主体具备：

由碳纤维强化复合材料形成的基材；

由在所述刀具主体的表面实施的硬质镀敷形成的硬质镀敷层；

由在所述基材与所述硬质镀敷层之间实施以提高所述硬质镀敷的润湿性的基底镀敷形成的基底层，

或者，所述刀具主体具备：

由碳纤维强化复合材料形成的基材；

对所述刀具主体的表面喷镀硬质的粉末而形成的喷镀被膜层。

解决上述的课题的本发明的镗孔刀具为上述的镗孔刀具，其特征在于，

所述刀具主体形成为中空状。

解决上述的课题的本发明的镗孔刀具为上述的镗孔刀具，其特征在于，

所述硬质镀敷为硬质铬镀敷。

解决上述的课题的本发明的镗孔刀具为上述的镗孔刀具，其特征在于，

所述基底镀敷为铜镀敷、铁镀敷或铬镀敷。

解决上述的课题的本发明的镗孔刀具为上述的镗孔刀具，其特征在于，

所述硬质的粉末含有碳化钨(WC)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种。

解决上述的课题的本发明的镗孔刀具为上述的镗孔刀具，其特征在于，

在所述刀具主体上设有固定所述切削用具的固定孔，

所述切削用具备：

对所述被加工物进行加工的切削加工刀片；

保持所述切削加工刀片的保持用具；

插入所述固定孔且将所述保持用具固定于所述刀具主体的固定用具。

【发明效果】

根据本发明的镗孔刀具，通过形成为上述的结构，成为轻量且同时具有耐磨性和高刚性的镗孔刀具。由此，能够抑制镗孔刀具的挠曲、振动而进行高精度的加工。

附图说明

图1是示意性表示本发明的一实施方式的镗孔刀具的图。

图2是图1中的包围线II的放大图。

图3为本发明的一实施方式的镗孔刀具所具备的切削用具的一例，是在镗孔刀具上安装了切削用具的状态的俯视图。

图4是图3的IV-IV线向视剖视图。

图5是图3的V-V线向视剖视图。

图6是用于说明本发明的一实施方式的镗孔刀具对被加工物进行加工的加工顺序的一例的图。

图7是示意性表示本发明的另一实施方式的镗孔刀具的刀具主体的截面的图。

图8是表示支承本发明的一实施方式的镗孔刀具的支承衬套的另一例的图。

具体实施方式

参照图1～图6，对本发明的镗孔刀具的一实施方式进行详细地说明。

在本实施方式中，对适用于作为镗孔刀具的一种的直线镗削杆的情况进行说明。直线镗削杆具备在轴状的刀具主体上设置的多个切削用具。通过使刀具主体在旋转的同时沿轴向往复运动，能够对在被加工物上设置的孔进行镗孔加工。如图1所示，直线镗削杆1具备形成为筒状的刀具主体10。由此，能够在不降低刀具主体10的强度的情况下使该刀具主体10有效地轻量化。

在刀具主体10的一方的端部设有刀具支架40。刀具支架40具备刀具支承部41、刀具固定部42、连结部43。刀具支承部41形成为能够嵌入到刀具主体10的内周部10a，刀具支承部41的外周部41a与刀具主体10的内周部10a通过粘接剂固定。刀具固定部42形成为能够安装于机床(镗床)的主轴头。刀具支承部41和刀具固定部42经由连结部43连结。

在刀具主体10的轴向(长度方向)上设有多个与镗孔刀具所加工的被加工物的孔、例如工作缸体的曲轴孔对应来固定切削用具20的固定孔14。在与固定孔14对置的部位设有能够供用于使后述的调整螺钉28旋转的旋转工具插入的刀具用孔15。如图4所示，刀具用孔15的台阶部15a形成为能够供后述的刀架23的另一方的端部侧嵌入。

如图3、图4及图5所示，切削用具20具备切削加工刀片21、刀头(保持用具)22、刀架(固定用具)23。刀架23具备筒部(保持部)24和与筒部24的一方的端部连接的凸缘部25。

切削加工刀片21通过螺栓33拆装自如地固定于刀头22的前端部。在刀头22的下端部附近形成有后述的固定螺钉29的头部抵接的长孔22a。

筒部24的一方的端部侧形成为能够供刀头22插入筒部24内。在筒部24的另一方的端部侧形成有调整螺钉28(径向位置调整机构)的外螺纹部(未图示)能够啮合的内螺纹部(未图示)。通过利用未图示的旋转工具使调整螺钉28旋转，使调整螺钉28沿刀具主体10的径向移动，从而可在刀具主体10的径向上调整刀头22的位置。由此，可在刀具主体10的径向上调整切削加工刀片21的位置。需要说明的是，在调整切削加工刀片21的位置后，利用盖构件(未图示)覆盖刀具用孔15，从而防止切屑等向刀具用孔15内的侵入。在筒部24形成有贯通其内周壁部和外周壁部且能够与固定螺钉29(固定机构)啮合的螺栓孔24a。通过固定螺钉29将刀头22固定于刀架23。

凸缘部25形成为大致长方形形状。在凸缘部25的长度方向上的两端部侧分别设有切口部26及螺栓孔27。一方的端部侧的切口部26和另一方的端部侧的切口部26设置在对置的部位。在两端部设置的螺栓孔27分别设有与切口部26连通的连通部27a。凸缘部25嵌入固定孔14的台阶部14a，并通过螺栓31及螺母32固定于刀具主体10。在不需要取下刀架23的情况下，可以将刀具主体10和刀架23粘接。

在此，如图2所示，上述的刀具主体10具备基材11、基底层12、硬质镀敷层13。基材11由碳纤维复合强化复合材料(CFRP；Carbon FiberReinforced Plastic)制作。这样通过CFRP来制作基材11，从而能够实现直线镗削杆1自身的轻量化，且能够提高刚性。

基底层12由使后述的硬质镀敷的润湿性提高的基底镀敷形成，设置在基材11的表面11a。作为基底镀敷，列举有铜镀敷、铁镀敷、铬镀敷等。作为基底镀敷的镀敷处理方法，列举有电镀、非电镀等现有的镀敷处理方法。这样，通过基底镀敷为铜镀敷、铁镀敷、铬镀敷，从而能够抑制大幅的制造成本的增加。

硬质镀敷层13由硬质镀敷形成，设置在基底层12的表面12a。换言之，在刀具主体10的表面10b设有硬质镀敷层13。由此，可得到能够耐受作为直线镗削杆(镗孔刀具)1利用的强度及刚性。并且，在使直线镗削杆1沿轴向往复运动的情况下，可提高直线镗削杆1相对于与后述的支承其的支承衬套55、56的摩擦以及切屑例如、直线镗削杆1产生的切屑的耐磨性。并且，直线镗削杆1自身的操作性提高。作为硬质镀敷，列举有硬质铬镀敷等。作为硬质镀敷的镀敷处理方法，列举有电镀、非电镀等现有的镀敷处理方法。这样，通过硬质镀敷为硬质铬镀敷，从而能够抑制大幅的制造成本的增加。

在此，参照图6A、图6B、图6C，对利用上述的直线镗削杆对被加工物的孔进行加工的情况进行具体地说明。

首先，在镗床的主轴头51上固定直线镗削杆1的支架42。作为被加工物的一例，将内燃机的工作缸体52固定于工作台54。在工作台54的前后分别配置支承衬套55、56。支承衬套55、56由内筒55a、56a和外筒55b、56b构成，内筒55a、56a由轴承55c、56c支承为能够相对于外筒55b、56b以轴为中心进行旋转。

接着，如图6A所示，通过工作缸53使工作台54上下移动，从而使直线镗削杆1的中心轴C1和曲轴孔52a的中心轴C2在上下方向上偏离。

接着，如图6B中箭头X所示，将直线镗削杆1插入曲轴孔52a。这样，在将直线镗削杆1插入到曲轴孔52a时，直线镗削杆1的中心轴C1与曲轴孔52a的中心轴C2在上下方向上偏离，因此直线镗削杆1的切削加工刀片21不会与曲轴孔52a接触，从而能够将直线镗削杆1插入到曲轴孔52a中。

接着，如图6C中箭头Y所示，通过工作缸53使工作台54上下移动，从而使直线镗削杆1的中心轴C1与曲轴孔52a的中心轴C2重合。在该状态下，使直线镗削杆1旋转，并同时使直线镗削杆1向轴向往复运动，由此对曲轴孔52a实施加工。

因此，根据本实施方式的镗孔刀具，通过刀具主体10具备由碳纤维强化复合材料形成的基材11、在刀具主体10的表面10b形成的硬质镀敷层13、在基材11与硬质镀敷层13之间形成的基底层12，从而刀具主体10自身由碳纤维强化复合材料形成而轻量，通过在刀具主体10的表面10b设有硬质镀敷层13，从而同时具有耐磨性和高刚性。由此，能够抑制镗孔刀具的挠曲、振动而进行高精度的加工。

通过切削用具20具备切削加工刀片21、刀头22、刀架23，从而即使刀具主体10的基材11为碳纤维强化复合材料，也能够容易将切削用具20固定于刀具主体10。

需要说明的是，在上述中，将具备在基材11与硬质镀敷层13之间实施的基底层12的刀具主体10适用于直线镗削杆1(镗孔刀具)，但也可以例如图7所示，将具备由碳纤维强化复合材料(CFRP)形成的基材111和喷镀被膜层113的刀具主体110适用于直线镗削杆(镗孔刀具)，其中，喷镀被膜层113通过对基材111的表面111a喷镀喷镀硬质粒子(硬质的粉末)112而形成。即，也能够将在刀具主体110的内周部110a侧配置有基材111且在刀具主体110的表面110b侧配置有喷镀被覆层113的刀具主体110适用于直线镗削杆。即使是这样的直线镗削杆，也可得到与上述的直线镗削杆1同样的作用效果。作为上述的喷镀硬质粒子，列举有包括碳化钨(WC)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种的粒子。通过使用这样的喷镀硬质粒子，可提高直线镗削杆相对于与支承其的支承衬套的摩擦以及切屑例如、直线镗削杆产生的切屑的耐磨性。

在上述中，对直线镗削杆1由两个支承衬套55、56支承为可旋转的情况进行了说明，但可以如图8所示，将直线镗削杆1由一个支承衬套55支承为可旋转。

在上述中，作为支承衬套55、56，使用在内筒55a、56a与外筒55b、56b之间配置轴承55c、56c，而将内筒55a、56a支承为可旋转的旋转支承衬套(滚动轴承)进行了说明，但也可以使用滑动支承衬套(滑动轴承)。

在上述中，作为镗孔刀具，对适用于直线镗削杆1的情况进行了说明，但也可以适用于在刀具主体的一方的端部设有一个切削用具的绞刀或者没有支承衬套的镗孔刀具。在适用于绞刀或没有支承衬套的镗孔刀具的情况下，也起到与上述的镗孔刀具同样的作用效果。

工业实用性

本发明的镗孔刀具轻量且同时具有耐磨性和高刚性，并且能够抑制刀具的挠曲、振动而进行高精度的加工，因此对于机床行业来说有用。通过刀具的进一步的轻量化，自动刀具更换装置等刀具的输送、移送机构小型化、简单，因此对机械整体的费用削减效果大。

【符号说明】

1   直线镗削杆

10  刀具主体

11  基材

12  基底层

13  硬质镀敷层

20  切削用具

21  切削加工刀片

22  刀头

23  刀架

24  筒部

25  凸缘部

26  切口部

27  螺栓孔

28  调整螺钉

29  固定螺钉

51  主轴头

52       工作缸体

53       工作缸

54       工作台

55、56   支承衬套

110      刀具主体

111      基材

112      喷镀硬质粒子

113      喷镀被膜层

Claims (6)

1.一种镗孔刀具，其在轴状的刀具主体上设有切削用具，通过使该刀具主体沿轴向往复运动，从而对在被加工物上设置的孔进行镗孔加工，

所述镗孔刀具的特征在于，

所述刀具主体具备：

由碳纤维强化复合材料形成的基材；

由在所述刀具主体的表面上实施的硬质镀敷形成的硬质镀敷层；

由在所述基材与所述硬质镀敷层之间实施以提高所述硬质镀敷的润湿性的基底镀敷形成的基底层，

或者，所述刀具主体具备：

由碳纤维强化复合材料形成的基材；

对所述刀具主体的表面喷镀硬质的粉末而形成的喷镀被膜层。

2.根据权利要求1所述的镗孔刀具，其特征在于，

所述刀具主体形成为中空状。

3.根据权利要求1所述的镗孔刀具，其特征在于，

所述硬质镀敷为硬质铬镀敷。

4.根据权利要求1所述的镗孔刀具，其特征在于，

所述基底镀敷为铜镀敷、铁镀敷或铬镀敷。

5.根据权利要求1所述的镗孔刀具，其特征在于，

所述硬质的粉末含有碳化钨(WC)、钴(Co)、镍(Ni)中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的镗孔刀具，其特征在于，

在所述刀具主体上设有固定所述切削用具的固定孔，

所述切削用具具备：

对所述被加工物进行加工的切削加工刀片；

保持所述切削加工刀片的保持用具；

插入所述固定孔且将所述保持用具固定于所述刀具主体的固定用具。

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