CN105855577B - 一种制动盘加工刀具及其加工方法 - Google Patents

Abstract

一种制动盘加工刀具，包括刀杆、过渡钩、刀体，刀杆为圆杆结构，圆杆的圆柱面加工有三个竖直的、用于与刀杆夹具配合的装夹面；过渡钩包括一体加工而成的连接盘、侧柱和底架，连接盘同轴固定在刀杆下端，侧柱顺接在连接盘外缘处并向下延伸，底架连接在侧柱的下端，底架是与连接盘同轴的开设有刀体安装槽的圆柱体；刀体包括沿径向安装在底架上的径向刀，径向刀的刀尖位于与侧柱相对的一侧并指向上方。本发明实现了测量基准和测量平面以相同的加工基准在同一道工序加工，提高了加工精度，避免了因在不同工序加工而多次装夹产生误差的问题。

Description

一种制动盘加工刀具及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种加工刀具及其加工方法，具体的说是一种适用于加工制动盘端面的刀具及其加工方法。

背景技术

制动盘在汽车的制动系统中发挥着至关重要的作用，性能优良的制动盘是汽车安全行驶的前提条件之一，因此设计中对制动盘的形位公差要求严格，机械加工难度也相应增加。

参见附图1，制动盘是一种带凸台的、中心开孔的盘式零件，厚度较薄，凸面一侧为车轮安装面C，凹面一侧为轮毂安装面B。某制动盘对车轮安装面C与轮毂安装面B的周向厚度差要求0.015mm；车轮安装面的跳动要求为0.025mm，参考基准为中心孔轴线A和轮毂安装面B；直线度要求0.04mm，平面度要求0.03mm。传统的加工方法是粗精车制动盘凸面——粗车制动盘凹面——精车制动盘凹面，这种方法效率高，但却需要在不同工序中改变装夹方式，车轮安装面与轮毂安装面、中心孔在不同工序中完成加工，由于装夹误差和加工热变形，加工精度无法保证0.015mm的周向厚度差要求、车轮安装面0.025mm的跳动要求、直线度0.04mm要求、和平面度0.03mm要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种能够在一次定位中完成测量平面与测量基准加工的、消除多次装夹产生误差的制动盘加工刀具及其加工方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种制动盘加工刀具，包括刀杆、过渡钩、刀体，

所述刀杆为圆杆结构，圆杆的圆柱面加工有三个竖直的、用于与刀杆夹具配合的装夹面；所述过渡钩包括一体加工而成的连接盘、侧柱和底架，连接盘同轴固定在刀杆下端，侧柱顺接在连接盘下端外缘处并向下延伸，底架连接在侧柱的下端，底架是与连接盘同轴的开设有刀体安装槽的圆柱体；刀体包括沿径向安装在底架上的径向刀，径向刀的刀尖位于与侧柱相对的一侧并指向上方。

上述制动盘加工刀具，所述底架的下部同轴设置连接轴，连接轴的下端通过定位槽卡装焊接一轴向刀，轴向刀沿轴向设置刀尖向下。

上述制动盘加工刀具，所述径向刀的刀尖与底架圆柱面之间的最大径向距离小于制动盘的中心孔的孔径，径向刀的刀尖与侧柱的柱面之间的最小径向距离大于制动盘的车轮安装面的环形面的径向加工宽度，径向刀的刀尖与底架底面之间的高度小于制动盘的车轮安装面与定位元件上表面之间的距离；底架的底面与轴向刀的刀尖之间的轴向距离大于制动盘的整体高度，安装轴向刀的连接轴设置为防止与定位元件、以及制动盘发生干涉的直径向下缩减的阶梯轴。

上述制动盘加工刀具，所述径向刀的主偏角为95°，副偏角为5°，加工制动盘的车轮安装面时前角为-5°，后角为5°；所述轴向刀的主偏角为95°，副偏角为5°，加工制动盘的轮毂安装面时前角为-5°，后角为5°。

上述制动盘加工刀具，所述侧柱上设置一体连接在连接盘与底架之间的加强筋，侧柱与加强筋一体连接为柱形结构，包括与连接盘连接的上端面、与底架连接的下端面，还包括顺延连接盘圆柱面的弧形柱面，位于弧形柱面相对侧的平面、连接弧形柱面与平面的过渡面；加强筋下部的平面及过渡面切削有用于防止干涉的直槽。

上述制动盘加工刀具，所述底架通过预开设的切槽装夹和拆卸径向刀；所述连接盘对应径向刀上方的位置加工防止干涉的切面。

上述制动盘加工刀具，所述连接盘、侧柱和底架的高度之比为3：4：5；侧柱的高度为制动盘的车轮安装面与轮毂安装面之间厚度的4～5倍。

利用上述制动盘加工刀具的加工方法，具有以下步骤：

a.制动盘的定位

所述制动盘以凸台凸面所对应的车轮安装面定位，车轮安装面下方设置三个抵住车轮安装面边缘预制定位沿的、底部固定在卡盘上的定位块，凸台的外侧面设置三个夹紧用卡爪；

b.使用轴向刀加工中心孔

操作刀具向下，使轴向刀位于中心孔上端边缘处，对刀，设定切削参数后，制动盘受卡爪夹紧做旋转运动，轴向刀从上到下加工中心孔，退刀；

c.使用径向刀加工车轮安装面

操作刀具继续向下，使底架穿过制动盘的中心孔，径向刀位于车轮安装面对应中心孔的边缘处，对刀后，设定切削参数，制动盘旋转，径向刀从中心向外加工车轮安装面，退刀；

d.使用轴向刀加工轮毂安装面

操作刀具自下向上退出中心孔，使轴向刀位于轮毂安装面对应中心孔的边缘处，对刀后，设定切削参数，制动盘旋转，轴向刀从中心向外加工轮毂安装面，退刀。

上述制动盘加工刀具的加工方法，所述步骤a中定位块与制动盘接触的上表面预先同步磨削使保持同一高度。

上述制动盘加工刀具的加工方法，所述步骤b中的切削参数为：切削速度600m/min、进给量0.25mm/r和切削深度0.25mm；步骤c中的切削参数为：切削速度350m/min、进给量0.25mm/r和切削深度0.2mm；步骤d中的切削参数为：切削速度500m/min、进给量0.30mm/r和切削深度0.2mm。

本发明在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：

本发明设置钩形刀具，精车制动盘凹面工序以凸面定位，罐形外圆夹紧，利用径向刀加工车轮安装面，更换其他刀具加工轮毂安装面和中心孔，或者使用本发明的进一步改进利用轴向刀加工轮毂安装面和中心孔的柱面及倒角，在同一道工序中利用一把刀具加工两个基准面和一个测量平面，同时在钩形处增加加强筋，保证刀杆强度。

本发明设置径向刀的各平面角度参数，给前刀面预留足够的加工空间，主后刀面辅助切削，进行车轮安装面的水平底面加工，设置轴向刀各平面角度参数，不仅能加工轮毂安装面，同时可以进行中心孔的竖直垂面及倒角的加工；对径向刀的安装部开设便于拆卸的安装空槽，通过台阶定位，对轴向刀的安装部加工防止干涉的阶梯轴，避开与工件、与定位元件之间的干涉；设置连接盘、侧柱和底架的高度比例，能够合理的利用空间，增强彼此的连接性和强度，避免刀具不稳定震动，侧柱的高度与制动盘厚度的关系能有效避开干涉，还能保证连接强度。

利用本发明的加工方法，改进原有的定位块与夹具一体连接的结构，避开随着夹具的夹紧、放开工件联动导致定位精度不高的问题，现设计三个单独的定位块，固定不动，保证了定位精度。同时三个定位块的定位面加工完成后，最后再同时磨削，保证三个定位块的高度一致，实现高精度的定位。利用径向刀和轴向刀，配合合理的切削参数，能够保证0.015mm的周向厚度差和0.025mm的跳动，以及加工的稳定性。

利用本发明加工制动盘，实现了测量基准和测量平面以相同的加工基准在同一道工序加工，提高了加工精度，避免了测量基准与测量平面在不同工序加工而多次装夹产生的误差，保证车轮安装面相对基准中心孔轴线A和轮毂安装面B的跳动0.025mm和0.015mm的周向厚度差。

附图说明

图1是本发明的径向刀位于加工起点位置时的使用状态示意图；

图2是图1的F部局部放大图；

图3是图1的俯视图；

图4是本发明的主视图(未安装刀体状态)；

图5是图4的俯视图；

图6是图4的右视图；

图7是图4的D向视图；

图8是图4的E-E剖视图；

图9是本发明的径向刀位于加工终点时的使用状态示意图；

图10是本发明的轴向刀位于加工起点时的使用状态示意图；

图11是图10的G部局部放大图

图12是本发明的轴向刀位于加工终点时的使用状态示意图；

图13是本发明的轴向刀加工中心孔时的使用状态示意图；

图中各标号表示为：1、刀杆，11、装夹面，2、连接盘，21、切面，3、侧柱，31、加强筋，32、平面，33、直槽，4、底架，5、径向刀，51、台阶，52、主后刀面，53、前刀面，6、轴向刀，61、定位槽，7、制动盘，8、定位块，9、卡爪，

A、中心孔轴线，B、轮毂安装面，C、车轮安装面，α、主偏角，β、副偏角，γ、前角，δ、后角。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

一种制动盘加工刀具，如图1～图13所示，制动盘7为具有凸台的盘式零件，制动盘7的中心开设中心孔，凸台凸出一面为凸面，是车轮安装面C，另一面为凹面，是轮毂安装面B，中心孔轴线为基准A。制动盘7以凸台的凸面定位，凸面下方设置三个定位块8，定位块8抵住凸面边缘处预加工的定位沿，凸台的外侧面设置三个夹紧用卡爪9。为保证定位精度，三个定位块的定位面加工完成后，最后再同时磨削，保证三个定位块的高度一致。

所述的制动盘加工刀具主要包括自上而下的刀杆1、过渡钩和刀体。所述刀杆1的主体为圆杆，如图6所示，圆杆的圆柱面加工三个竖直的小侧面，小侧面的位置与夹装刀杆的夹具的位置配合，便于刀杆夹具直接夹紧刀杆1，因此三个小侧面称装夹面11。

所述过渡钩位于刀杆1的下端面，与刀杆1一体加工而成。过渡钩整体为弯钩形状，从上到下分别为连接盘2、侧柱3和底架4。其中连接盘2与底架4的主体均为略大于刀杆1的圆柱体，且连接盘2与底架4同轴设置，连接盘2与刀杆1也同轴设置，因此过渡钩与刀杆同轴。连接盘2、侧柱3和底架4的高度之比为3：4：5。侧柱的高度为制动盘的车轮安装面与轮毂安装面之间厚度的4～5倍。

所述侧柱3连接底架4与连接盘2，侧柱3为与连接盘2同轴的弧环形柱体。侧柱3还设置一体加工的加强筋31。侧柱3与加强筋31一体连接为柱形结构，包括与连接盘2连接的上端面、与底架4连接的下端面，还包括与连接盘2圆柱面顺延的弧形柱面，位于弧形柱面相对侧的平面32、连接弧形柱面与平面的过渡面。与弧形柱面相对的平面32与过弧形柱面中间位置的切面平行，但是该平面位于连接盘2轴线与弧形柱面之间，目的是让出轴线位置，便于加工。如图4和图7所示，所述加强筋下部的平面及过渡面切削有用于防止干涉的直槽；侧柱3与加强筋31构成的柱体上部的横截面积大于连接盘横截面积的1/4，侧柱3与加强筋31构成的柱体下部的横截面积约为上部的1/2；这样设置能保证上部连接的稳定性，同时还解决了下部径向刀加工过程中与制动盘的干涉问题。

所述刀体包括径向刀5，由安装杆、以及可拆卸连接在安装杆上的刀片组成。底架4上开设大于1/4底架横截面的切槽，切槽位于与侧柱3相对的一侧，包括与侧柱相对的、用于径向固定安装径向刀5的台阶槽，台阶槽上的台阶51用于定位并安装径向刀5的安装杆。为了便于拆卸及拧紧径向刀5，台阶槽的一侧也被切除，形成安装空槽。径向刀5固定后，整体沿底架4的径向设置，刀片的刀尖略伸出底架4外缘，刀尖指向远离侧柱3的一侧并向上翘起。所述径向刀5的主偏角为95°，副偏角为5°，加工制动盘的车轮安装面时前角为-5°，后角为5°，给前刀面53留出切削空间，主后刀面52作为辅助加工面。为避免干涉，连接盘2上对应径向刀5的上方切除材料形成一个切面21，切面21与径向刀5(即底架的径向)垂直。另外，径向刀5的刀尖与底架圆柱面之间的最大径向距离小于制动盘7中心孔的孔径，能保证刀具穿过中心孔不发生干涉；径向刀5的刀尖与侧柱3的柱面之间的最小径向距离大于制动盘的车轮安装面的环形面的径向加工宽度，能保证加工过程侧柱不与中心孔干涉，同时能完成整个车轮安装面的加工；径向刀5的刀尖与底架底面之间的高度小于制动盘的车轮安装面与定位元件上表面之间的距离，能保证不与定位块发生干涉。

若采用上述刀具，则在制动盘定位后，先使用其他刀具加工中心孔，然后更换本发明，使用径向刀加工车轮安装面，然后保持制动盘定位，更换刀具加工轮毂安装面，虽然需要更换刀具，但是能在一次定位中完成三个面的加工，避开了由于装夹误差和热变形引起加工精度不高的问题。

本发明在上述基础上提出进一步的改进，在底架4的下端同轴设置一体连接的连接轴，连接轴设置为直径向下缩减的防止干涉的阶梯轴，可避免加工过程中与制动盘、定位块的干涉问题。阶梯轴最下端一级柱体上开设与圆柱面连通的豁口状的定位槽61，定位槽61处定位安装另一刀体——轴向刀6。为避免干涉，同时需要设置底架的底面与轴向刀6的刀尖之间的轴向距离大于制动盘7的整体高度，并且安装轴向刀一级的柱体的底面与轴向刀的刀尖之间的轴向距离大于中心孔的高度。

使用本发明包括轴向刀和径向刀的制动盘加工刀具的加工方法，包括以下步骤：

a.制动盘的定位

所述制动盘7以凸台凸面所对应的车轮安装面定位，车轮安装面下方设置三个抵住车轮安装面边缘预制定位沿的、底部固定在卡盘上的定位块8，凸台的外侧面设置三个夹紧用卡爪9；

b.使用轴向刀加工中心孔

操作刀具向下，使轴向刀位于中心孔上端边缘处，对刀，设定切削参数：切削速度600m/min、进给量0.25mm/r和切削深度0.25mm，制动盘受卡爪夹紧做旋转运动，轴向刀从上到下加工中心孔上部的倒角和下部的侧壁，退刀；

c.使用径向刀加工车轮安装面

操作刀具继续向下，使底架穿过制动盘的中心孔，径向刀位于车轮安装面对应中心孔的边缘处，对刀后，设定切削参数：切削速度350m/min、进给量0.25mm/r和切削深度0.2mm，制动盘旋转，径向刀从中心向外加工车轮安装面，退刀；

d.使用轴向刀加工轮毂安装面

操作刀具自下向上退出中心孔，使轴向刀位于轮毂安装面对应中心孔的边缘处，对刀后，设定切削参数切削速度500m/min、进给量0.30mm/r和切削深度0.2mm，制动盘旋转，轴向刀从中心向外加工轮毂安装面，退刀。

Claims (8)

1.一种制动盘加工刀具，其特征在于：包括刀杆(1)、过渡钩、刀体；所述刀杆(1)为圆杆结构，圆杆的圆柱面加工有三个竖直的、用于与刀杆夹具配合的装夹面(11)；所述过渡钩包括一体加工而成的连接盘(2)、侧柱(3)和底架(4)，连接盘(2)同轴固定在刀杆(1)下端，侧柱(3)顺接在连接盘(2)下端外缘处并向下延伸，底架(4)连接在侧柱(3)的下端，底架(4)是与连接盘(2)同轴的开设有刀体安装槽的圆柱体；刀体包括沿径向安装在底架(4)上的径向刀(5)，径向刀(5)的刀尖位于与侧柱(3)相对的一侧并指向上方；

所述底架(4)的下部同轴设置连接轴，连接轴的下端通过定位槽(61)卡装固定一轴向刀(6)，轴向刀沿轴向设置刀尖向下；

所述径向刀(5)的刀尖与底架圆柱面之间的最大径向距离小于制动盘(7)中心孔的孔径，径向刀(5)的刀尖与侧柱(3)的柱面之间的最小径向距离大于制动盘的车轮安装面的环形面的径向加工宽度，径向刀(5)的刀尖与底架底面之间的高度小于制动盘的车轮安装面与定位元件上表面之间的距离；底架的底面与轴向刀(6)的刀尖之间的轴向距离大于制动盘(7)的整体高度，安装轴向刀(6)的连接轴设置为防止与定位元件、以及制动盘发生干涉的直径向下缩减的阶梯轴。

2.根据权利要求1所述的一种制动盘加工刀具，其特征在于：所述径向刀(5)的主偏角为95°，副偏角为5°，加工制动盘的车轮安装面时前角为-5°，后角为5°；所述轴向刀(6)的主偏角为95°，副偏角为5°，加工制动盘的轮毂安装面时前角为-5°，后角为5°。

3.根据权利要求1或2所述的一种制动盘加工刀具，其特征在于：所述侧柱(3)上设置一体连接在连接盘与底架之间的加强筋(31)，侧柱(3)与加强筋(31)一体连接为柱形结构，包括与连接盘(2)连接的上端面、与底架(4)连接的下端面，还包括顺延连接盘圆柱面的弧形柱面，位于弧形柱面相对侧的平面(32)、连接弧形柱面与平面的过渡面；加强筋(31)下部的平面及过渡面切削有用于防止干涉的直槽(33)。

4.根据权利要求3所述的一种制动盘加工刀具，其特征在于：所述底架(4)通过预开设的切槽装夹和拆卸径向刀(5)；所述连接盘(2)对应径向刀(5)上方的位置加工防止干涉的切面(21)。

5.根据权利要求4所述的一种制动盘加工刀具，其特征在于：所述连接盘(2)、侧柱(3)和底架(4)的高度之比为3：4：5；侧柱的高度为制动盘的车轮安装面与轮毂安装面之间厚度的4～5倍。

6.一种利用权利要求1-5任一项权利所述制动盘加工刀具的加工方法，其特征在于，操作按以下步骤进行：

a.制动盘的定位

所述制动盘(7)以凸台凸面所对应的车轮安装面定位，车轮安装面下方设置三个抵住车轮安装面边缘预制定位沿的、底部固定在卡盘上的定位块(8)，凸台的外侧面设置三个夹紧用卡爪(9)；

b.使用轴向刀加工中心孔

操作刀具向下，使轴向刀位于中心孔上端边缘处，对刀，设定切削参数后，制动盘受卡爪夹紧做旋转运动，轴向刀从上到下加工中心孔，退刀；

c.使用径向刀加工车轮安装面

操作刀具继续向下，使底架穿过制动盘的中心孔，径向刀位于车轮安装面对应中心孔的边缘处，对刀后，设定切削参数，制动盘旋转，径向刀从中心向外加工车轮安装面，退刀；

d.使用轴向刀加工轮毂安装面

操作刀具自下向上退出中心孔，使轴向刀位于轮毂安装面对应中心孔的边缘处，对刀后，设定切削参数，制动盘旋转，轴向刀从中心向外加工轮毂安装面，退刀。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于：所述步骤a中定位块与制动盘接触的上表面预先同步磨削使保持同一高度。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于：所述步骤b中的切削参数为：切削速度350m/min、进给量0.25mm/r和切削深度0.2mm；步骤c中的切削参数为：切削速度600m/min、进给量0.25mm/r和切削深度0.25mm；步骤d中的切削参数为：切削速度500m/min、进给量0.30mm/r和切削深度0.2mm。