CN105195969B - 一种气浮式平面滚压刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气浮式平面滚压刀具，包括刀柄部分和刀具本体，刀柄部分包括刀柄和刀柄连接块，刀具本体包括刀具连接筒和位滚珠组件，刀具连接筒内自上而下依次布置承力板、力传感器、传感器固定座和支承座；刀柄顶部设有环形凹槽，支承座位于滚珠的上方设有能够形成气膜的间隙腔，刀柄、刀柄连接块、承力板、传感器固定座上设有自上而下贯穿的八个通孔，气管穿过所述通孔分别与环形凹槽和间隙腔连通。本发明通过气管向滚珠上方的间隙腔内通入冷气形成气膜，可以加快滚珠在工作状态下的冷却，同时减慢滚珠的磨损速度，增强润滑，防止工件表面过度烧伤，并在挤压时对工件表面的产生改性作用，进一步提高滚压加工效率。

Description

一种气浮式平面滚压刀具

技术领域

本发明涉及无切屑加工领域，尤其是一种气浮式平面滚压刀具。

背景技术

滚压法是无切屑加工的一种，它不仅可以达到很高的光洁度，而且可提高被加工零件的机械性能。滚压法的实质是利用高硬度的无刃工具——钢珠或滚子，使其对被加工表面造成局部高压。由于工具沿被加工表面滚动，形成了表面材料的弹性-塑性变形，使前一工序留于表面的微观凸峰被碾平，表面形成了一定厚度的强化层。由于表面平滑，硬度提高，零件的耐磨性和疲劳强度就大为改善。

滚压刀通过刀柄与铣床等机床的主轴连接，带动刀具转动，从而带动刀头上的滚珠在工件表面滚动来实现滚压加工。目前常见的滚压刀压力调节机构多是弹簧，滚压余量难以控制，滚压余量过大，零件表面局部应力加大，容易形成破裂、起鳞，反而降低了表面质量。滚压刀滚压余量太小，不能使待加工表面的波峰压下去，达不到理想的粗糙度。

同时目前的滚压刀存在着滚球不均匀磨损及由于润滑不充分所引起的球和球窝之间的过度磨损，导致加工刀具中滚球的寿命较短，易磨损，加工的批一致性较差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用气浮和气膜的结构来实现控制滚球磨损和增强润滑防止工件表面过热烧伤的作用的气浮式平面滚压刀具。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种气浮式平面滚压刀具，包括刀柄部分和刀具本体，所述刀柄部分包括刀柄和刀柄连接块，所述刀柄与所述刀柄连接块连接，所述刀具本体包括刀具连接筒和位于刀具连接筒下部的滚珠组件，所述刀柄连接块与所述刀具连接筒的上端连接，所述刀具本体还包括承力板、力传感器、传感器固定座和支承座，所述刀具连接筒内自上而下依次布置承力板、力传感器、传感器固定座和支承座，所述刀柄连接块与所述承力板连接，所述承力板与所述传感器固定座之间间隙配合，所述传感器固定座内安装所述力传感器；所述滚珠组件包括滚珠和固定所述滚珠的保持架，所述保持架与支承座固定连接；所述刀柄顶部设有环形凹槽，所述支承座位于所述滚珠的上方设有能够形成气膜的间隙腔，所述刀柄、刀柄连接块、承力板、传感器固定座上设有自上而下贯穿的八个通孔，所述八个通孔内均穿有上下贯穿的气管，所述气管的上端与所述环形凹槽连通，所述气管的下端与所述间隙腔连通。

进一步的，所述传感器固定座上部开有凹槽和通孔，所述力传感器位于所述凹槽内，所述承力板和传感器固定座在对称的两侧穿有等高套筒，第一固定螺钉自上而下穿过所述等高套筒并固定在所述刀柄连接块上，所述承力板与传感器固定座之间留有保证力传感器在自由状态没有和承力板接触的间隙。

进一步的，所述支承座和保持架等圆弧间隔地开有球形保持孔，所述滚珠可自动滚动地位于所述球形保持孔内，所述滚珠的下方一部分凸出所述保持架外。

进一步的，所述保持架通过第二固定螺钉固定在所述支承座上。

进一步的，所述刀柄连接块和刀具连接筒通过第三固定螺钉固定连接。

进一步的，所述刀柄呈锥体形状，所述刀柄的上端开有与加工设备主轴装夹的装配端。

进一步的，所述承力板、力传感器、传感器固定座和支承座的侧边开有外键槽，所述刀具连接筒的内壁开有内键槽，所述外键槽与内键槽之间为供长键穿过的安装键槽，所述长键固定在刀柄连接块上。

进一步的，所述滚珠采用硬质合金或陶瓷材料制成。

进一步的，所述气管内通入的气体为冷气。

进一步的，所述气管内通入具有酸性或能够在挤压时对工件表面产生改性作用的气体。

本发明的有益效果在于：本发明的刀具能够准确及时地了解在压入工件加工表面时刀具所受的静态初始力，且适应较不平整的加工表面，加工精度较高；通过气管向滚珠上方的间隙腔内通入冷气形成气膜，可以加快滚珠在工作状态下的冷却，同时减慢滚珠的磨损速度，增强润滑，防止工件表面过度烧伤，并在挤压时对工件表面的产生改性作用，进一步提高滚压加工效率。

附图说明

图1是本发明所述一种气浮式平面滚压刀具的剖视图。

图中，1-刀柄、2-刀柄连接块、3-承力板、4-力传感器、5-传感器固定座、6-刀具连接筒、7-支承座、8-滚珠、9-保持架、10-第二固定螺钉、11-内六角螺钉、12-第一固定螺钉、13-等高套筒、14-第三固定螺钉、15-气管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种气浮式平面滚压刀具，包括刀柄部分和刀具本体，所述刀柄部分包括刀柄1和刀柄连接块2，所述刀柄1与所述刀柄连接块2连接，所述刀具本体包括刀具连接筒6和位于刀具连接筒6下部的滚珠组件，所述刀柄连接块2与所述刀具连接筒6的上端连接，所述刀具本体还包括承力板3、力传感器4、传感器固定座5和支承座7，所述刀具连接筒6内自上而下依次布置承力板3、力传感器4、传感器固定座5和支承座7，所述刀柄连接块2与所述承力板3连接，所述承力板3与所述传感器固定座5之间间隙配合，所述传感器固定座5内安装所述力传感器4；所述滚珠组件包括滚珠8和固定所述滚珠8的保持架9，所述保持架9与支承座7固定连接；所述刀柄1顶部设有环形凹槽，所述支承座7位于所述滚珠8的上方设有能够形成气膜的间隙腔，所述刀柄1、刀柄连接块2、承力板3、传感器固定座5上设有自上而下贯穿的八个通孔，所述八个通孔内均穿有上下贯穿的气管15，所述气管15的上端与所述环形凹槽连通，所述气管15的下端与所述间隙腔连通。

刀柄连接块2的外延和刀具连接筒7的外延开有互相配合螺栓孔，通过第三固定螺钉14和六角螺母可以把它们连接在一起，第三固定螺钉14为六角头螺栓，二者间接地把刀柄部分和刀具本体连接在一起。

所述支承座7和保持架9等圆弧间隔地开有球形保持孔，所述滚珠8可自动滚动地位于所述球形保持孔内，所述滚珠的下方一部分凸出所述保持架外。所述保持架9上开有多个球形保持孔，能够安装多个滚珠8，进一步降低加工表面粗糙度并显著提升加工效率。所述滚珠8可选用硬质合金球或者陶瓷球，实现对不同硬度的工件进行加工，扩大加工对象范围。

所述刀柄1呈锥体形状，所述刀柄1的上端开有与加工设备主轴装夹的装配端，刀柄1的上端开有螺纹孔，能够被铣床等设备的主轴所装夹。刀柄1和刀柄连接块2具有导向结构，便于键槽和各螺栓孔定位。刀柄1和刀柄连接块2通过内六角螺栓连接。

支承座7和保持架9分别开有球形保持孔，滚珠8位于球形孔内并可以自由滚动。滚珠8的一部分凸出保持架9外，用于加工工件。滚珠8的自由滚动可以保证滚珠磨损均匀，从而延长了滚珠使用寿命，保证了加工精度。所述滚珠可选择硬质合金球或者陶瓷球。支承座7和保持架9通过两根销轴进行定位和固定，再通过四根正向的第二固定螺钉10进行连接。此时，支承座7、滚珠8和保持架9作为一体式零件，保证他们能够同时旋转。

传感器固定座5的下部开有螺纹孔，保持架9开有中心通孔，支承座7开有阶梯孔。通过内六角螺钉11把一体式零件(支承座7、滚珠8和保持架9)连接到支承座7。这样设计的目的是：支承座7、滚珠8和保持架9属于易磨损零件，在他们磨损后，我们只需拆装内六角螺钉11，更换新的一体式零件(支承座7、滚珠8和保持架9)即可。因此，节省了更换时间，提高了加工效率。

传感器固定座5的上部开有孔和槽，力传感器4位于传感器固定座5内。力传感器4的上方是承力板3，承力板的上方是刀柄连接块2。两个正立的内六角螺钉把刀柄连接块2和承力板3连接在一起。承力板3和传感器固定座5在对称的两侧穿有等高套筒13。等高套筒是一种空心套筒。倒立的第一固定螺钉12穿过等高套筒13的中心孔，把传感器固定座5连接到刀柄连接块2上。本刀具中等高套筒的作用是保证承力板3和传感器固定座5之间留有一定的距离。力传感器4在自由状态下没有和承力板接触。当刀具压下工件表面时，传感器固定座5带动力传感器4向上运动，直至与承力板3接触并受力。在这个过程中，等高套筒13起导向作用。此时，力传感器4通过信号连接线将压力信号输出到显示仪表。通过调节刀具在工件表面的进给行程，可以获得所需要的滚压加工的静态初始力。滚压加工前，需拔出力传感器端的信号连接线，避免刀具转动时发生缠绕。

刀柄连接块2、承力板3、传感器固定座5、支承座7和保持架9的侧面位置开有键槽。刀具连接筒6在对应位置开有键槽。前述零件和刀具连接筒7之间穿有长键，用来传递扭矩。长键的轴向固定通过安装在刀柄连接块2上的紧定螺钉固定。

刀柄1顶部设有环形凹槽，该环形凹槽通过设有通气管的密封组件连接气泵，由气泵通过气管向间隙腔内通入冷气，从而在滚珠8上方的间隙腔内形成气膜，可以加快滚珠在工作状态下的冷却，同时减慢滚珠的磨损速度，增强润滑，防止工件表面过度烧伤，并在挤压时对工件表面的产生改性作用，进一步提高滚压加工效率。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (8)

1.一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：包括刀柄部分和刀具本体，所述刀柄部分包括刀柄(1)和刀柄连接块(2)，所述刀柄(1)与所述刀柄连接块(2)连接，所述刀具本体包括刀具连接筒(6)和位于刀具连接筒(6)下部的滚珠组件，所述刀柄连接块(2)与所述刀具连接筒(6)的上端连接，所述刀具本体还包括承力板(3)、力传感器(4)、传感器固定座(5)和支承座(7)，所述刀具连接筒(6)内自上而下依次布置承力板(3)、力传感器(4)、传感器固定座(5)和支承座(7)，所述刀柄连接块(2)与所述承力板(3)连接，所述承力板(3)与所述传感器固定座(5)之间间隙配合，所述传感器固定座(5)内安装所述力传感器(4)；所述滚珠组件包括滚珠(8)和固定所述滚珠(8)的保持架(9)，所述保持架(9)与支承座(7)固定连接；所述刀柄(1)顶部设有环形凹槽，所述支承座(7)位于所述滚珠(8)的上方设有能够形成气膜的间隙腔，所述刀柄(1)、刀柄连接块(2)、承力板(3)、传感器固定座(5)上设有自上而下贯穿的八个通孔，所述八个通孔内均穿有上下贯穿的气管(15)，所述气管(15)的上端与所述环形凹槽连通，所述气管(15)的下端与所述间隙腔连通；

所述传感器固定座(5)上部开有凹槽和通孔，所述力传感器(4)位于所述凹槽内，所述承力板(3)和传感器固定座(5)在对称的两侧穿有等高套筒，第一固定螺钉(12)自上而下穿过所述等高套筒并固定在所述刀柄连接块(2)上，所述承力板(3)与传感器固定座(5)之间留有保证力传感器(4)在自由状态没有和承力板(3)接触的间隙；

所述支承座(7)和保持架(9)等圆弧间隔地开有球形保持孔，所述滚珠(8)可自动滚动地位于所述球形保持孔内，所述滚珠(8)的下方一部分凸出所述保持架(9)外。

2.根据权利要求1所述的一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：所述保持架(9)通过第二固定螺钉(10)固定在所述支承座(7)上。

3.根据权利要求1所述的一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：所述刀柄连接块(2)和刀具连接筒(6)通过第三固定螺钉(14)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：所述刀柄(1)呈锥体形状，所述刀柄(1)的上端开有与加工设备主轴装夹的装配端。

5.根据权利要求1所述的一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：所述承力板(3)、力传感器(4)、传感器固定座(5)和支承座(7)的侧边开有外键槽，所述刀具连接筒(6)的内壁开有内键槽，所述外键槽与内键槽之间为供长键穿过的安装键槽，所述长键固定在刀柄连接块(2)上。

6.根据权利要求1所述的一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：所述滚珠(8)采用硬质合金或陶瓷材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：所述气管(15)内通入的气体为冷气。

8.根据权利要求1所述的一种气浮式平面滚压刀具，其特征在于：所述气管(15)内通入具有酸性或能够在挤压时对工件表面产生改性作用的气体。