CN102990086A - 去毛刺一体化精加工车削方法及刀具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种去毛刺一体化精加工车削方法及刀具，属于机械加工领域。其特征在于：只使用一把刀具，在车削粗加工的同时，自动进行去毛刺切削和精加工。这把刀具有三个刀头，可以装三把刀片。切削刀片(1)的刀尖与去毛刺刀片(9)的刀尖均在以工件轴心为圆心、车削半径为半径的圆弧上；同时切削刀片的主切削刃和去毛刺刀片的主切削刃与待加工表面母线重合。切削刀头(3)与精加工刀头(13)平行，安装好刀片以后，两刀片刀尖的连线与工件的轴线平行。当切削刀片(1)把工件切去的同时，待加工表面的毛刺刚好被去毛刺刀片(9)刮除，已加工表面的凸起刚好被去精加工刀片(14)刮除。

Description

去毛刺一体化精加工车削方法及刀具

所属技术领域

本发明涉及一种用于外圆车削时，能在粗加工的同时，实现去毛刺一体化精加工的方法及刀具，属于机械加工领域。

背景技术

金属在切削的过程中，切屑会沿着切削刃流动并与工件分离，残留在工件已加工表面的凸起称之为表面粗糙度，残留在待加工表面的凸起称之为切削毛刺。表面粗糙度和切削毛刺通常呈锯齿状残留在加工表面。

表面粗糙度值越大，工件已加工表面的凸起就越高，零件配合表面间的有效接触面积越小，压强越大，磨损就越快；同时表面粗糙度会影响两个零件的配合紧密程度，使得零件的疲劳强度也会降低。

切削毛刺是残留在待加工表面的凸起，通过三维显微镜测量可以发现，待加工表面的切削毛刺通常呈锯齿状。在切削的过程中，待加工表面的切削毛刺一直会与刀具的后刀面紧密接触。本课题组通过研究发现，这些锯齿状侧向切削毛刺在刀具后刀面和切削刃上冲击滑擦，产生连续应力冲击和温度脉动冲击。刀具表面经过大量冲击循环，出现微裂纹，继而发生微块破碎，最后积累成较大范围的沟槽磨损，导致刀具失效。

随着机械制造业向高精度、高效率和自动化方向迈进，对加工效率和加工精度的要求也越来越高。而在实际加工中，往往需要粗加工和精加工等多道工序才能达到所需的表面粗糙度要求。一般在粗加工和精加工时，需要采用不同的刀具；在粗加工结束后，进行精加工时，都需要换刀，并调整切削用量，因此非常地费时费力。同时，待加工表面的切削毛刺很难去除，尤其是在难加工材料的高速切削过程中，由于切削毛刺的硬度很高，对刀具的划擦和冲击会非常大，使得刀具磨损非常严重。

正因为表面粗糙度对零件的使用性能和切削毛刺对刀具磨损有如此重要的影响，本课题组设计了一种去毛刺一体化精加工的试验台，试验中采用三把刀具对正进行切削，一把刀具用来普通切削，一把刀具用来去除待加工表面的毛刺，一把刀具去除已加工表面的凸起。将普通切削时的待加工表面的毛刺，和采用去毛刺试验台以后待加工表面的毛刺，分别在三维显微镜下进行测量，结果发现采用去毛刺一体化精加工的试验台以后，毛刺尺寸减少了50％左右，同时刀具寿命也提高了20％以上。另外，采用去毛刺一体化精加工的试验台以后，在三维显微镜下测量发现，锯齿状的已加工表面凸起的顶部都被明显刮去，表面粗糙度值显著降低。

基于此，本发明针对难加工材料高速切削时刀具磨损严重和表面质量要求较高的特点，提出了一种新的去毛刺一体化精加工的方法，并设计了一种去毛刺一体化精加工刀具，能在切削的同时实现精加工，并能去除待加工表面的毛刺，降低刀具磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外圆车削时，能在去毛刺的同时实现一体化精加工的方法及刀具，实现在车削外圆的同时，在线自动去除待加工表面毛刺和已加工表面凸起的功能，以提高加工质量，降低刀具磨损，提高刀具寿命和经济效益。

一种去毛刺一体化精加工车削方法，只使用一把刀具，在车削粗加工的同时，自动进行去毛刺切削和精加工，不需要额外装置，无需换刀，刮除待加工表面的切削毛刺和已加工表面的凸起。

一种去毛刺一体化精加工车削刀具，包括刀柄，位于刀柄前端的切削刀头，上面安装用于初加工的普通切削刀片；针对去待加工表面毛刺，其特征在于：在切削刀头下方还通过燕尾槽配合安装有一个去毛刺刀头，上面安装有去毛刺刀片；上述刀柄下方有一螺栓座，该螺栓座与去毛刺刀头尾部通过螺杆螺母连接，旋于螺栓座内的精密螺杆前端顶在去毛刺刀头尾部，可以通过该螺杆调节去毛刺刀头的位置。上述切削刀头与去毛刺刀头可以具有用于指示两刀头位置偏移量的刻度，通过螺杆调节两者相对距离。

针对去已加工表面的凸起，其特征在于：在切削刀头右边有一个精加工刀头。精加工刀头位置固定，在切削刀头右边，并且两刀头平行，顶端对齐，距离很近，刀片不相干涉。这样切削刀片在把工件切去之后，已加工表面的凸起刚好被精加工刀片刮去。

去毛刺刀头可以沿燕尾槽导轨相对于切削刀头前后滑动，利用精密螺杆的作用调节去毛刺刀头相对与切削刀头的位置；车削外圆前，先调节毛刺刀片相对切削刀片的伸长量AE，以使切削刀片的刀尖与去毛刺刀片的刀尖均在以工件轴心为圆心、车削半径为半径的圆弧上；同时切削刀片的主切削刃和去毛刺刀片的主切削刃均与待加工表面的母线重合；其中，L表示切削刀片与去毛刺刀片在基面的垂直距离，R1表示工件半径。由于切削刀片与去毛刺刀片的主切削刃位于同一平面上，且均与工件的待加工表面相切，当切削刀片把工件切去的同时，待加工表面的毛刺刚好被去毛刺刀片刮除。同时，在刀具向左侧进给的过程当中，由于切削刀片与精加工刀片的刀尖对齐，使得加工过程中，切削刀头有切深，去毛刺刀头的切深为0。在切削的同时，切削刀片和精加工刀片同时进给，已加工表面的凸起被精加工刀片刮除，无需额外的工序。

本发明的优点在于，去待加工表面毛刺刀片与切削刀片的主切削刃在同一平面上，去已加工表面凸起的精加工刀片与切削刀片的刀尖在同一直线上。当工件被切削刀片切一圈之后，待加工表面的毛刺刚好被去毛刺刀片刮除；同时在刀具的进给过程中，已加工表面的凸起刚好被精加工刀片刮除。此外，燕尾槽导轨，精密螺杆与刻度系统可以方便、准确地调节去毛刺刀头的相对位置，以适应不同外圆半径的加工条件。这将大大降低表面粗糙度和刀具磨损，提高加工效率，结构简单，成本低廉，调节方便。

附图说明

图1为去毛刺一体化精加工车削刀具的三维图。

图2为去毛刺一体化精加工车削刀具初始状态的二维图。

图3为去毛刺一体化精加工车削刀具去毛刺时的工作示意图。

图4为去毛刺一体化精加工车削刀具根据工件尺寸变化时调整去毛刺刀头位置的示意图。

图5为去毛刺一体化精加工车削刀具去已加工表面凸起时的工作示意图。

图中标号名称：1、切削刀片；2、压头；3、切削刀头；4、刀柄；5、精密螺杆；6、螺栓座；7、刻度；8、去毛刺刀头；9、去毛刺刀片；10、燕尾槽导轨；11工件I；12、工件II；13、精加工刀头；14、精加工刀片；15、已加工表面；16、待加工表面。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的刀具由1、切削刀片；2、压头；3、切削刀头；4、刀柄；5、精密螺杆；6、螺栓座；7、刻度；8、去毛刺刀头；9、去毛刺刀片；10、燕尾槽导轨；13、精加工刀头；14、精加工刀片组成。

如图3所示，切削刀片1在上部，与工件的中心对中；去毛刺刀片9在下部，两者所在基面的垂直距离为L。当工件的半径为R1时，去毛刺刀片9的伸长量为：

$\mathrm{AE}=R1-\sqrt{{R1}^2-L^2}$

此时，切削刀片1的刀尖和去毛刺刀片9的刀尖刚好在以工件轴心为圆心，车削半径为半径的圆弧上。切削刀片1和去毛刺刀片9的主切削刃刚好位于同一平面上，且均与工件的待加工表面相切。当切削刀片1把工件切去的同时，待加工表面的毛刺刚好被去毛刺刀片9刮除。

如图4所示，当工件的半径由R1变为R2时，去毛刺刀片的位置需要调整，调整量为：

$\mathrm{\Δ}=\mathrm{BF}-\mathrm{AE}=(R2-\sqrt{{R2}^2-L^2})-(R1-\sqrt{{R1}^2-L^2})$

当Δ的值为正数时，表示去毛刺刀片9相当于切削刀片1需要向前调整，旋转精密螺杆5，使其向前运动；当Δ的值为负数时，表示去毛刺刀片9相当于切削刀片1需要向后调整，旋转精密螺杆5，使其向后运动。Δ即为调整值，通过刻度线7反映出来。

如图5所示，精加工刀头相对于切削刀头的位置固定，在切削刀头的右边，并且两刀头平行，安装好刀片以后，两个刀片刀尖的连线与工件的轴线平行。这样在刀具向左进给的过程中，切削刀片1在把工件切去之后，已加工表面的凸起刚好被精加工刀片14切除，且在切削过程中无需调节。

这把新型刀具在有效去除待加工表面的毛刺以后，不仅可以大大降低刀具磨损，提高刀具寿命，还可以提高工件表面的质量，提高劳动生产率。使用本新型、去毛刺一体化精加工车削刀具时，操作工只需要在旁边监控即可，不需要再额外使用刀具进行去毛刺和精加工。而且这个一体化刀具换刀容易，当工件尺寸有变化时也很容易对去毛刺刀片位置进行调整，并有刻度表显示去毛刺刀片的位置，调整的准确度高。

同时，去毛刺刀头与精加工刀头上的刀片可以根据需要来决定是否安装；当去毛刺刀片不安装时，就没有相应的去待加工表面毛刺的功能；当精加工刀片不安装时，就没有相应的精加工的功能。

以上已以较佳实施公开了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种去毛刺一体化精加工车削方法，其特征在于：只使用一把刀具，在车削粗加工的同时，自动进行去毛刺切削和精加工，不需要额外装置，无需换刀，刮除待加工表面的切削毛刺和已加工表面的凸起。

2.一种去毛刺一体化精加工车削刀具，其特征在于：一把刀具有三个刀头，位于刀柄前端的切削刀头(3)，上安装有切削刀片(1)；在切削刀头下方有一个去毛刺刀头(8)，上安装有去毛刺刀片(9)；在切削刀头右侧有一个精加工刀头(13)，上安装有精加工刀片(14)。

3.根据权利要求2所述的去毛刺一体化精加工车削刀具，其特征在于：去毛刺刀头(8)与切削刀头(3)在安装好刀片以后，两刀片的刀尖在工件轴心为圆心、车削半径为半径的圆弧上；两刀片的主切削刃均与待加工表面的母线重合，这样能保证在切削刀片(1)把工件切去的同时，待加工表面的毛刺刚好被去毛刺刀片(9)刮除。

4.根据权利要求2所述的去毛刺一体化精加工车削刀具，其特征在于：切削刀头(3)与精加工刀头(13)平行，且顶端对齐；安装好刀片以后，两个刀片刀尖的连线与工件的轴线平行；这样在刀具进给的过程中，当切削刀片(1)在把工件切去之后，已加工表面的凸起刚好被精加工刀片(14)切除，无需再进行调整和对正，能实现精准动作。

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