CN103567476A

CN103567476A - 一种多边形内孔快速加工装置及方法

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Publication number: CN103567476A
Application number: CN201310528966.8A
Authority: CN
Inventors: 刘铭元; 魏强; 赵伯洋; 王佐友; 赵斌; 刘宪力
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Capital Aerospace Machinery Co Ltd
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Capital Aerospace Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明提供一种多边形内孔快速加工装置及方法。该装置包括依次相连的刀具、连接杆及旋转机构。其将工件装夹于车床卡盘上，进行工件内的工艺底孔的加工；将连接杆装入旋转机构，再将刀具装入连接杆，然后将旋转机构的实心轴端装入车床尾座套筒中，车床尾座套筒与机床尾座连接；切削形式为工件、刀具同时做旋转运动；当工件与刀具紧紧贴合在一起情况下，车床主轴进行旋转运动时，由于工件转动惯量作用下，与刀具的接触面摩擦力可带动刀具做趋于同速的旋转运动；当转动平稳后便可摇动车床尾座，进行刀具的进给运动，完成多边形方孔的切削作业。本发明可实现多边形内孔于车床上进行加工，加工过程中一次性装夹定位，确保了加工精度。

Description

一种多边形内孔快速加工装置及方法

技术领域

本发明涉及机械制造技术，具体涉及一种多边形内孔快速加工装置及方法。

背景技术

现阶段进行多边形内孔加工的设备主要有冲床、电火花加工机床、线切割机床等。在精度要求较低的情况下，主要采用冲床进行加工，由插刀进行多边形方孔逐边加工，且底孔的制造需要在其他设备上完成，必然经过二次装夹定位。因此，冲床进行多边形内孔制备的效率低下可想而知，且加工质量往往满足不了高精度的要求。随着制造业水平的不断发展，特种加工技术在生产中得以广泛推广。在高精度多边形内孔加工中，电加工技术得以很好的应用。电加工机床加工精度较冲床高，但其加工效率仍然较低，且加工成本较高。

由此可见，多边形内孔的加工在机械制造行业中未能找到最为合理的方法，其加工工艺方法落后是制约其高质、高效、低成本产出的主要因素。

发明内容

为解决多边形内孔高质、高效、低成本生产的技术难题，本发明提供一种高质量、高效率、低成本加工的多边形内孔快速加工装置及方法。

实现本发明目的的技术方案：一种多边形内孔快速加工装置，该装置包括依次相连的刀具、连接杆及旋转机构；

所述的刀具包括整体制成的刀头和刀杆，刀头的前角为0°，刀头的后角刃磨角度为1°；在刀杆上开设与连接杆的螺纹孔相配合的定位孔；

所述的连接杆前端为刀杆套筒，在刀杆套筒上相应定位孔的位置处开设螺纹孔，通过螺栓进行定位孔与螺纹孔的连接，将刀具与连接杆组装，实现刀具的准确定位；连接杆后端的连接杆实心轴端插入旋转机构的实心轴端前端内；

所述的旋转机构包括与车床连接的实心轴端，实心轴端前端内部中空，在实心轴端前端面处固定有端盖，实心轴端前端与端盖形成的封闭空腔内设有轴承一及轴承二，轴承一及轴承二的内圈与连接杆实心轴端配合，通过车床带动旋转机构旋转，进而带动刀具（11）和连接杆（12）的进给。

如上所述的一种多边形内孔快速加工装置，其所述的旋转机构的实心轴端选用莫氏锥度与车床尾座套筒配合。

如上所述的一种多边形内孔快速加工装置，其所述的刀具整体为高速钢材质。

如上所述的一种多边形内孔快速加工装置，其所述的轴承一为角接触球轴承，所述的及轴承二为推力轴承。

采用上述任一装置的多边形内孔快速加工方法，其包括如下步骤：

（a）将工件装夹于车床卡盘上，进行工件内的工艺底孔的加工；车床卡盘连接车床主轴；

（b）将连接杆装入旋转机构，再将刀具装入连接杆，然后将旋转机构的实心轴端装入车床尾座套筒中，车床尾座套筒与机床尾座连接；

（c）切削形式为工件、刀具同时做旋转运动；当工件与刀具紧紧贴合在一起情况下，车床主轴进行旋转运动时，由于工件转动惯量作用下，与刀具的接触面摩擦力可带动刀具做趋于同速的旋转运动；当转动平稳后便可摇动车床尾座，进行刀具的进给运动，完成多边形方孔的切削作业。

本发明的效果在于：本发明所述的多边形内孔快速加工装置及方法，可实现多边形内孔于车床上进行加工，加工过程中一次性装夹定位，确保了加工精度。本发明装置结构简单、可靠，制造成本低，实用性强，大幅度的提高了多边形内孔的加工质量及加工效率，控制了加工成本。本发明方法具备加工质量好、加工效率高、加工成本低等特点。

附图说明

图1为本发明所述的一种多边形内孔快速加工装置结构示意图；

图2为刀具结构示意图；

图3为连接杆与旋转机构连接示意图；

图4为多边形内孔快速加工装置安装于车床示意图；

图5为内孔加工过程示意图；

图中：1.刀头；2.刀杆；3.定位孔；4.刀杆套筒；5.螺纹孔；6.连接杆实心轴端；7.轴承一；8.轴承二；9.端盖；10.实心轴端；11.刀具；12.连接杆；13.旋转机构；14.工艺底孔；16.车床主轴；17.车床卡盘；18.工件；19.多边形内孔快速加工装置；20.车床尾座套筒；21.车床尾座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述的一种多边形内孔快速加工装置及方法作进一步描述。

如图1所示，本发明所述的一种多边形内孔快速加工装置，其包括依次相连的刀具11、连接杆12及旋转机构13。

如图2所示，刀具11包括高速钢材质整体制成的刀头1和刀杆2，刀头1的前角为0°，刀头1的后角刃磨角度为1°；在刀杆2上开设与连接杆12的螺纹孔5相配合的定位孔3。刀头1其他尺寸需依据实际生产尺寸要求进行刃磨。

如图3所示，连接杆12前端为刀杆套筒4，在刀杆套筒4上相应定位孔3的位置处开设螺纹孔5，通过螺栓进行定位孔3与螺纹孔5的连接，将刀具11与连接杆12组装，实现刀具11的准确定位；连接杆12后端的连接杆实心轴端6插入旋转机构13的实心轴端10前端内。

如图3所示，旋转机构13包括与车床连接的实心轴端10，实心轴端10选用莫氏锥度与车床尾座套筒20配合。实心轴端10前端内部中空，在实心轴端10前端面处固定有端盖9，实心轴端10前端与端盖9形成的封闭空腔内设有轴承一7及轴承二8，轴承一7及轴承二8通过轴肩与端盖9进行定位。轴承一7及轴承二8的内圈与连接杆实心轴端6配合，通过车床带动旋转机构13旋转，进而带动刀具11和连接杆12的进给。轴承一7为角接触球轴承，轴承二8为推力轴承。

采用上述装置的多边形内孔快速加工方法，其包括如下步骤：

（a）如图4所示，将工件18装夹于车床卡盘17上，进行工件18内的工艺底孔14的加工；车床卡盘17连接车床主轴16；

（b）如图4所示，将连接杆12装入旋转机构13，再将刀具11装入连接杆12，然后将旋转机构13的实心轴端10装入车床尾座套筒20中，车床尾座套筒20与机床尾座21连接；

（c）切削形式为工件18、刀具11同时做旋转运动；当工件18与刀具11紧紧贴合在一起情况下，车床主轴16进行旋转运动时，由于工件18转动惯量作用下，与刀具11的接触面摩擦力可带动刀具11做趋于同速的旋转运动。当转动平稳后便可摇动车床尾座21，进行刀具11的进给运动，实现切削作业，便可完成多边形内孔的高质高效生产。不同工件材料选择不同车床主轴转速，例如45号钢材质工件启动转速为300r/min至500r/min为宜。

本发明所述的多边形内孔加工装置为通用机构，无需根据工件加工尺寸的变化而重新制备，只需将刀具刀头尺寸变换，即可实现相应尺寸方孔的加工。本发明除适用于多边形方孔加工，同时适用于键槽类特征零件加工，如方形键槽、花键等，其质量、效率提高幅度更为可观。

本发明所述的多边形内孔加工装置结构简单、可靠，操作难度低，价格低廉，可同时适用于单件生产、批量生产中，实现了多边形内孔的高质、高效、低成本加工。整体结构与车床具备通用的接口，其互换性较好。

Claims

1.一种多边形内孔快速加工装置，其特征在于：该装置包括依次相连的刀具（11）、连接杆（12）及旋转机构（13）；

所述的刀具（11）包括整体制成的刀头（1）和刀杆（2），刀头（1）的前角为0°，刀头（1）的后角刃磨角度为1°；在刀杆（2）上开设与连接杆（12）的螺纹孔（5）相配合的定位孔（3）；

所述的连接杆（12）前端为刀杆套筒（4），在刀杆套筒（4）上相应定位孔（3）的位置处开设螺纹孔（5），通过螺栓进行定位孔（3）与螺纹孔（5）的连接，将刀具（11）与连接杆（12）组装，实现刀具（11）的准确定位；连接杆（12）后端的连接杆实心轴端（6）插入旋转机构（13）的实心轴端（10）前端内；

所述的旋转机构（13）包括与车床连接的实心轴端（10），实心轴端（10）前端内部中空，在实心轴端（10）前端面处固定有端盖（9），实心轴端（10）前端与端盖（9）形成的封闭空腔内设有轴承一（7）及轴承二（8），轴承一（7）及轴承二（8）的内圈与连接杆实心轴端（6）配合，通过车床带动旋转机构（13）旋转，进而带动刀具（11）和连接杆（12）的进给。

2.根据权利要求1所述的一种多边形内孔快速加工装置，其特征在于：所述的旋转机构（13）的实心轴端（10）选用莫氏锥度与车床尾座套筒（20）配合。

3.根据权利要求1所述的一种多边形内孔快速加工装置，其特征在于：所述的刀具（11）整体为高速钢材质。

4.根据权利要求1所述的一种多边形内孔快速加工装置，其特征在于：所述的轴承一（7）为角接触球轴承，所述的及轴承二（8）为推力轴承。

5.采用权利要求1～4所述任一装置的多边形内孔快速加工方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

（a）将工件（18）装夹于车床卡盘（17）上，进行工件（18）内的工艺底孔（14）的加工；车床卡盘（17）连接车床主轴（16）；

（b）将连接杆（12）装入旋转机构（13），再将刀具（11）装入连接杆（12），然后将旋转机构（13）的实心轴端（10）装入车床尾座套筒（20）中，车床尾座套筒（20）与机床尾座（21）连接；

（c）切削形式为工件（18）、刀具（11）同时做旋转运动；当工件（18）与刀具（11）紧紧贴合在一起情况下，车床主轴（16）进行旋转运动时，由于工件（18）转动惯量作用下，与刀具（11）的接触面摩擦力可带动刀具（11）做趋于同速的旋转运动；当转动平稳后便可摇动车床尾座（21），进行刀具（11）的进给运动，完成多边形方孔的切削作业。