CN103028749B - 刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置。其中，刀盘包括刀盘本体、沿刀盘本体的周向均匀间隔地设置的多个刀体组件以及沿刀盘本体的周向间隔设置的多个支撑结构，多个支撑结构在沿刀盘本体的周向方向上非均匀分布。采用本发明的刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置，减小径向力对刀盘轴向移动的影响，保证了刀盘轴向移动的直线性。

Description

刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置
技术领域
本发明涉及内孔加工技术领域，具体而言，涉及一种刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置。
背景技术
现有技术中，筒类零件深孔加工的加工装置如图1a和图1b所示，粗刀座组件3与金属支撑垫2分别通过螺钉1和螺钉4均匀地固定在刀盘5圆周上，且二者数量相同，金属支撑垫2并未位于两个粗刀座组件3连线的中心线上。粗刀座组件3实现对被加工工件内孔的加工，金属支撑垫2实现对整个刀盘5在轴向移动中的支撑。
图2所示的是单刀切削过程中，粗刀座组件3的刀体所受的轴向力Fc与径向力Ft变化曲线图，从图上可知，刀体所受的径向力是波动变化的。而径向力将会直接影响刀盘5在轴向移动过程中的直线性。所以金属支撑垫2设置的目的就在于消除刀体所受径向力对刀盘5轴向移动的影响。
由于现有技术中的金属支撑垫2均匀地分布在刀盘5的圆周上，刀盘5受到的金属支撑垫2的径向上的合力为零，使得刀盘5整体在未进行内孔加工或者在内孔加工过程中各刀体上所受的切削力相等的情况下，刀盘5处于稳定状态。但在实际加工过程中，被加工工件内孔的加工余量各处是不相同的，因此刀盘5上各处刀体所受径向力也就会不同，将各处径向力合成后，整个刀盘5必然会受一个径向力，所以刀盘5在径向上也就会处于不稳定状态，进而影响到刀盘5轴向移动中的直线性，容易出现工件壁厚差较大的情况。
发明内容
本发明旨在提供一种能够减小刀盘所受径向力对其轴向位移影响的刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种刀盘，包括刀盘本体、沿刀盘本体的周向均匀间隔地设置的多个刀体组件以及沿刀盘本体的周向间隔设置的多个支撑结构，多个支撑结构在沿刀盘本体的周向方向上非均匀分布。
进一步地，支撑结构的数量不等于刀体组件的数量。
进一步地，支撑结构的数量小于刀体组件的数量，且每个支撑结构单独设置在相邻两个刀体组件之间。
进一步地，支撑结构的数量为M，刀体组件的数量为N，其中，M=N-1，N≥3。
进一步地，每个支撑结构单独设置在相邻两个刀体组件所夹的圆弧夹角的中心位置。
进一步地，支撑结构中，其中一组相邻的支撑结构之间的圆弧夹角与其余组相邻的支撑结构之间的夹角不相等，而其余组相邻的支撑结构之间的夹角均相等。
根据本发明的另一方面，提供了一种内孔加工装置，包括刀盘和刀盘连接装置，刀盘为上述的刀盘。
进一步地，刀盘与刀盘连接装置之间设置有定位件安装空间，定位件安装空间内设置有定位件，定位件在刀盘与刀盘连接装置之间传递扭矩。
进一步地，定位件安装空间及定位件沿刀盘的周向均匀地设置有多个。
进一步地，刀盘连接装置包括镗杆及刀盘连接件，刀盘与镗杆之间通过刀盘连接件连接。
本发明的刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置，通过将多个支撑结构沿刀盘本体的周向方向上非均匀地分布，使得各支撑结构在刀盘上的支撑合力不为零，刀盘本身处于不稳定状态。采用这种结构，当对加工余量各处不相同的被加工工件的内孔进行加工时，在刀盘旋转到不同角度时，刀盘所受支撑合力的指向都不同，当刀盘旋转的角度不断微分化后，刀盘所受支撑合力指向变化值也是一定的。也就是说，刀盘旋转过程中，刀盘所受支撑合力指向也将同样不断变化，刀盘不再受力后向一点方向偏移。整体上看，刀盘在不断旋转中对工件作轴向切削时径向偏移将减小，甚至将不会发生径向偏移。采用本发明的刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置，减小径向力对刀盘轴向移动的影响，保证了刀盘轴向移动的直线性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1a示出了现有技术中的刀盘的主视剖视结构示意图；
图1b示出了根据图1a所示的刀盘的E-E向的剖视结构示意图；
图2示出了刀体所受切削力随刀盘位移的变化曲线图；
图3a示出了根据本发明的刀盘的主视剖视结构示意图；
图3b示出了根据图3a所示的刀盘的B-B向的剖视结构示意图；
图4示出了根据图3a中A范围所示的局部放大图；以及
图5示出了根据本发明的内孔加工装置的侧视剖视示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图3a和图3b所示，根据本发明的实施例的刀盘，包括刀盘本体50、沿刀盘本体50的周向均匀间隔地设置的多个刀体组件30以及沿刀盘本体50的周向间隔设置的多个支撑结构20，多个支撑结构20在沿刀盘本体50的周向方向上非均匀分布。优选地，支撑结构20为金属支撑垫，且优选地，支撑结构20通过第一螺钉40固定在刀盘本体50上。
本实施例的刀盘，通过将多个支撑结构20沿刀盘本体50的周向方向上非均匀地分布，使得各支撑结构20在刀盘上的支撑合力不为零，刀盘本身处于不稳定状态。采用这种结构，当对加工余量各处不相同的被加工工件的内孔进行加工时，在刀盘旋转到不同角度时，刀盘所受支撑合力的指向都不同，当刀盘旋转的角度不断微分化后，刀盘所受支撑合力指向变化值也是一定的。也就是说，刀盘旋转过程中，刀盘所受支撑合力指向也将同样不断变化，刀盘不再受力后向一点方向偏移。整体上看，刀盘在不断旋转中对工件作轴向切削时径向偏移将减小，甚至将不会发生径向偏移。采用本实施例的刀盘，减小了径向力对刀盘轴向移动的影响，保证了刀盘轴向移动的直线性。
优选地，如图3a所示，支撑结构20的数量不等于刀体组件30的数量。更加优选地，支撑结构20的数量小于刀体组件30的数量，且每个支撑结构20单独设置在相邻两个刀体组件30之间。优选地，支撑结构20的数量为M，刀体组件30的数量为N，其中，M=N-1，N≥3。
在本发明的一个具体实施例中，如图3a至图4所示，刀体组件30的数量N为4，均匀地沿刀盘本体50的周向分布，及各刀体组件30之间的夹角均为90°，支撑结构20的数量M为3。由于当采用支撑结构20支撑时，支撑结构20能产生多大的支撑力是由位置决定的，其中支撑结构20产生的支撑力的方向与图4中所示的径向力合力F的方向相反，其中径向力合力F的方向为从刀体组件30的中点指向刀盘本体50的圆心的方向，当各个刀体组件30上所受的切削力相等时，即各处刀体组件30所受到的径向力Ft相等，即与支撑结构20相邻的两个刀体组件30所受到的径向力Ft相等，则如图4所示，支撑结构20上产生的支撑力与径向力合力F方向相反且大小相等，其中，根据径向力合力F可得以下公式：
F=Ft*cosC+Ft*cosD
当支撑力即径向力合力F为最大值时，就必须满足C=D。因此，优选地，本实施例中的支撑结构20分别安放在两刀体组件30圆弧夹角的中心位置上，及每个支撑结构20与相邻的两个刀体组件30之间的夹角分别为45°，以使得支撑力取得最大值。
如图5所示，本发明还提供了一种内孔加工装置，包括刀盘和刀盘连接装置，其中，刀盘为上述的刀盘。优选地，刀盘与刀盘连接装置之间通过第二螺钉70固定连接。优选地，刀盘与刀盘连接装置之间设置有定位件安装空间，定位件安装空间内设置有定位件60，定位件60在刀盘与刀盘连接装置之间。优选地，刀盘连接装置包括镗杆90及刀盘连接件80，刀盘与镗杆90之间通过刀盘连接件80连接。
从以上的描述中，可以看出，本发明的刀盘及包括该刀盘的内孔加工装置，通过将多个支撑结构20沿刀盘本体50的周向方向上非均匀地分布，使得各支撑结构20在刀盘上的支撑合力不为零，刀盘本身处于不稳定状态。采用这种结构，当对加工余量各处不相同的被加工工件的内孔进行加工时，在刀盘旋转到不同角度时，刀盘所受支撑合力的指向都不同，当刀盘旋转的角度不断微分化后，刀盘所受支撑合力指向变化值也是一定的。也就是说，刀盘旋转过程中，刀盘所受支撑合力指向也将同样不断变化，刀盘不再受力后向一点方向偏移。整体上看，刀盘在不断旋转中对工件作轴向切削时径向偏移将减小，甚至将不会发生径向偏移。采用本实施例的刀盘，减小了径向力对刀盘轴向移动的影响，保证了刀盘轴向移动的直线性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种刀盘，包括刀盘本体(50)、沿所述刀盘本体(50)的周向均匀间隔地设置的多个刀体组件(30)以及沿所述刀盘本体(50)的周向间隔设置的多个支撑结构(20)，其特征在于，多个所述支撑结构(20)在沿所述刀盘本体(50)的周向方向上非均匀分布；所述支撑结构(20)的数量小于所述刀体组件(30)的数量，且每个所述支撑结构(20)单独设置在相邻两个所述刀体组件(30)之间。
2.根据权利要求1所述的刀盘，其特征在于，所述支撑结构(20)的数量为M，所述刀体组件(30)的数量为N，其中，M＝N-1，N≥3。
3.根据权利要求2所述的刀盘，其特征在于，每个所述支撑结构(20)单独设置在相邻两个所述刀体组件(30)所夹的圆弧夹角的中心位置。
4.根据权利要求1至2中任意一项所述的刀盘，其特征在于，所述支撑结构(20)中，其中一组相邻的支撑结构(20)之间的圆弧夹角与其余组相邻的支撑结构(20)之间的夹角不相等，而其余组相邻的支撑结构(20)之间的夹角均相等。
5.一种内孔加工装置，包括刀盘和刀盘连接装置，其特征在于，所述刀盘为根据权利要求1至4中任一项所述的刀盘。
6.根据权利要求5所述的内孔加工装置，其特征在于，所述刀盘与所述刀盘连接装置之间设置有定位件安装空间，所述定位件安装空间内设置有定位件(60)，所述定位件(60)在所述刀盘与所述刀盘连接装置之间传递扭矩。
7.根据权利要求6所述的内孔加工装置，其特征在于，所述定位件安装空间及所述定位件(60)沿所述刀盘的周向均匀地设置有多个。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的内孔加工装置，其特征在于，所述刀盘连接装置包括镗杆(90)及刀盘连接件(80)，所述刀盘与所述镗杆(90)之间通过所述刀盘连接件(80)连接。
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