CN106180845A - 不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置及其加工方法 - Google Patents

不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置及其加工方法 Download PDF

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Abstract

一种不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置及其加工方法,包括:槽铣刀刀体、不重磨刮光刀座结构、精铣刀结构和楔形压块,不重磨刮光刀座和精铣刀座通过楔形压块固定在槽铣刀刀体中,而且与槽铣刀刀体中心线偏位设置,若干个刮光刀座均匀分布在精铣刀座中间;不重磨刮光刀结构包括:刮光刀座、左右刀片,两个不重磨刀片,通过刀槽底面双向倾斜以及刀座对刀体中心偏位安装,形成刀片的合理切削角。本发明将两个刀片可设置成对称型与前后错开型;加工刀座时可将刮光刀座复合倾斜槽底平面参数转换为二维工艺参数,便于加工;通过设置不重磨刮光刀座的调整结构,有效控制铣出槽宽的尺寸精度。在解决大型精密的深槽工件加工中有效地降低成本。

Description

不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置及其加工方法
技术领域
本发明涉及的是一种机械加工刀具领域的技术,具体是一种不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置及其加工方法。
背景技术
刮光刀属于尺寸刀具,过去常用的工艺方法是精磨出刀片几何参数,同时控制两边刀刃的距离,以保证铣出槽宽的尺寸。加工槽宽尺寸精度较高的深槽铣刀,可设置若干个刮光刀片,修光槽的两个侧面,以精确控制槽宽尺寸公差精度,有利于降低铣刀制造成本,特别是大型槽铣刀,如电机转子嵌线槽铣刀等。
刮光刀结构采用不重磨刀片,可大大提高铣刀的利用率,能多次更换刀片使用。但刮光刀主刀刃和副刀刃的前角、后角、偏角等都要通过不重磨刀片在铣刀上的多向倾斜安装形成,这给设计、制造工艺带来了一定的难度。同时用不重磨刀片还需控制铣出槽宽的尺寸精度,这就要求铣刀刀片槽具备较高的制造精度。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置及其加工方法,通过偏位安装刮光刀座和双向倾斜安装不重磨刀片,形成刮光刀片合理的切削参数;并将刮光刀座复合倾斜槽底平面参数转换为二维工艺参数,便于加工;设置了不重磨刮光刀座的调整结构,有效控制铣出槽宽的尺寸精度。
本发明是通过以下技术方案实现的:
本发明涉及一种基于不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置,包括:槽铣刀刀体、不重磨刮光刀座、刮光刀片、精铣刀座和楔形压块,其中:不重磨刮光刀座和精铣刀座通过楔形压块固定在槽铣刀刀体中,而且与槽铣刀刀体中心线偏位设置;若干个刮光刀座均匀分布在精铣刀座中间。
所述的不重磨刮光刀座结构包括:刮光刀座、左刀片、右刀片,其中:左、右两个刀片分别固定于刮光刀座的两侧。
所述的左、右两个刀片均为不重磨刀片,切削刃的后角与偏角等角度均通过安装生成。
所述的刮光刀座通过定位齿纹控制左、右两个刀片宽度尺寸的对中。
所述的左、右两个刀片的最大直径点偏离槽铣刀刀体的中心线,形成不重磨刮光刀片主刃负前角和主刃后角。主刃前角绝对值与主刃后角相等。
所述的主刃后角的计算公式为:sin(α)=e/R,式中:α为主刃后角,e为主刃最大直径点与槽铣刀刀体中心线的垂直距离(偏位值),R为主刃最大直径点的旋转半径。
所述的左刀片和右刀片分别绕刀片上棱线向刮光刀座中心线方向偏转,形成倾斜角度,即副刃偏角κr’,左刀片的副刃偏角和右刀片的副刃偏角反向相等。
所述的左刀片和右刀片分别绕刀片侧棱线向刮光刀座中心线方向偏转,形成倾斜角度,即副刃后角α1,左刀片的副刃后角与右刀片的副刃后角反向相等。
所述的左刀片和右刀片绕刀片上棱线和侧棱线向刮光刀座中心线方向偏转,构成刀片槽底平面的双向倾斜复合斜面,复合斜面的最大倾角满足:式中:αg为复合斜面的最大倾角,κr’为副刃偏角,α1为副刃后角。
所述的最大倾角的方位角的计算公式为:tan(δ)=tan(κr’)/tan(α1),式中:δ为最大倾斜角的方位角。
所述的最大倾斜角的方位角是指最大倾斜角剖面与刮光刀座中与侧棱线垂直方向的剖面之间的夹角。
所述的左刀片和右刀片水平方向最大距离为工件槽宽B极限尺寸的下限。
当工件槽宽尺寸较小,引起紧固刀片螺钉在刀座体中干涉时,应设置左、右刀片错位L,保持左右刀片螺钉孔之间有1‐2mm实体,使刀座有足够的刚度。左、右刀片错位后先切入工件的刀片称前刀片,后切入工件的刀片称后刀片。
为保持前、后刀片最高点处于同一旋转直径,后刀片应设置在刀座中略抬高于前刀片h,所设置的抬高量h=tan(α)×L,式中:L为前后刀片错位的距离,α为主刃后角。
所述的前刀片或右刀片、后刀片或左刀片与刮光刀座之间分别设有配磨垫片。
本发明涉及一种上述装置的加工方法,将刮光刀座的左右侧面沿复合斜面的最大倾斜角方位角方向转动αg角,使待加工的刀片槽底面转到水平位置固定加紧,就可铣出刀片槽底面并钻攻紧固螺孔,并同时控制刀片槽的深度。当设置有左、右刀片错位时,加工刀片槽底面还要控制前刀片与后刀片的错位距离,保证后刀片的抬高量。
技术效果
与现有技术相比,本发明的命名与标注按照刀具角度ISO3002/1的标准定义,进行刮光刀片的角度形成与设计计算,提出各角度的几何计算方法与刀座复合斜面的加工方法,合理解决了不重磨刀片在铣刀刮光刀结构上的设计和加工工艺难题,形成合理的切削角度;加工刮光刀座刀片槽时采用可调正二维参数的夹具即可加工出复合斜面的刀片槽,并可用常规设备加工检测;同时提出了不重磨刮光刀座结构控制铣出槽宽的尺寸精度的方法,可精确控制加工出槽宽在公差范围之内,在解决大型精密的深槽工件加工中可有效降低成本。
附图说明
图1为本发明示意图;
图中:(a)为主视图;(b)为AA剖面图;
图2为刮光刀座左右刀片对称结构图;
图3为刮光刀座偏位图;
图4为前刀片和后刀片安装高度差值图;
图5为前刀片和后刀片安装措位图;
图6为前刀片和后刀片刀槽最大倾斜角及其方位角图;
图中:(a)为刀座Q向,(b)为刀座H向;
以上图中:1为槽铣刀刀体、2为刮光刀座、3为紧固螺钉孔、4为精铣刀座、5为精铣刀片、6为楔形压块、7为右刀片,即前刀片、8为左刀片,即后刀片、9为配磨垫片、10为定位齿纹、11为刀片上棱线、12为刀片侧棱线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示,本实施例包括:槽铣刀刀体1、四个不重磨刮光刀座2、每个刀座配有左右两个不重磨刀片8、7,其中11为刀片上棱线、12为侧棱线,十二个精铣左和右刀座4和刀片5,楔形压块6,其中:不重磨刮光刀座和精铣刀座通过楔形压块6均匀交错设置于槽铣刀刀体1中,并与刀体1中心线偏位设置。
如图2(图1F向D‐D剖面图)所示:所述的不重磨刮光刀座结构包括:刮光刀座2、右刀片7、左刀片8,分别固定于刮光刀座2的两侧。
如图2所示:所述的刮光刀座2通过定位齿纹10与槽铣刀刀体1配合,控制两刀片7和8宽度尺寸的对中。
所述的两刀片均为不重磨刀片,切削刃的后角与偏角等角度均通过安装生成。
如图3所示:所述的右刀片7的最大直径点偏离槽铣刀刀体的中心线,形成不重磨刮光刀片主刃负前角γ和主刃后角α。主刃前角绝对值与主刃后角相等。
所述的主刃后角的计算公式为:sin(α)=e/R,式中:α为主刃后角,e为主刃最大直径点与槽铣刀刀体中心线的垂直距离(偏位值),R为主刃最大直径点的旋转半径。
如图4所示:所述的左刀片和右刀片分别绕刀片上棱线11向刮光刀座中心线方向偏转,形成倾斜角度,即副刃偏角κr’,左刀片的副刃偏角与右刀片的副刃偏角反向相等。
如图5所示:所述的左刀片和右刀片分别绕刀片侧棱线12向刮光刀座中心线方向偏转,形成倾斜角度,即副刃后角α1,左刀片的副刃后角与右刀片的副刃后角反向相等。
如图6所示:所述的左刀片和右刀片绕刀片上棱线11、侧棱线12向刮光刀座中心线方向偏转,构成刀片槽底平面的双向倾斜复合斜面,复合斜面的最大倾角αg的计算公式为:式中:αg为复合斜面的最大倾角,κr’为副刃偏角,α1为副刃后角。
所述的最大倾角αg的方位角δ的计算公式为:tan(δ)=tan(κr’)/tan(α1)。
所述的方位角δ是指最大倾斜角剖面与刮光刀座中与刀片侧棱线12垂直方向的剖面之间的夹角。
如图5所示:当工件的宽度B较小,两刀片紧固螺丝干涉时,需将两刀片前后错开距离L,右刀片7即为前刀片,左刀片8即为后刀片。为使前后刀片最高点在同一旋转圆周上,后刀片8需略高于前刀片7设置。本实施例中选用的就是这种结构。
如图3所示:所述的后刀片8高于前刀片7设置的抬高量h的计算公式为:h=tan(α)×L,式中:L为前刀片7与后刀片8前后错开的距离,α为主刃后角。
如图5所示:所述的前刀片7与后刀片8前后错开的距离L为8~9mm,可防止紧固螺钉干涉,又可保持前刀片7与后刀片8的紧固螺钉孔3之间有大于1~2mm的实体。
所述的前刀片7和后刀片8水平方向最大距离B为工件槽宽极限尺寸的下限。
所述的前刀片7和后刀片8与刮光刀座2之间分别设有配磨垫片9。
所述的配磨垫片9通过测量、试切后配磨,使前刀片7和后刀片8水平方向的最大距离B达到精确调正尺寸。
本例实施涉及上述装置的加工方法,在铣刀座右侧面刀片槽时,可沿G‐G剖面方向将刮光刀座2转动αg角,使待加工的刀片槽底面转到水平位置,即可采用普通铣床铣出刀片槽底面并钻攻紧固螺孔,控制槽深,这样就把双向斜面变为单向斜面,简化工艺;按同样步骤铣左侧面刀片槽,除控制刀片槽的深度外,还应控制前刀片7与后刀片8的前后错开距离L,最后通过紧固螺钉依次安装前刀片7和后刀片8。
所述的刀片槽的深度为前刀片7、后刀片8的厚度与垫片9名义厚度之和。
所述的垫片9的名义厚度为1mm。
铣刀装配完成后通过试切,测量铣槽宽度尺寸B,配磨垫片9,使前刀片7和后刀片8的槽宽B达到精确调正尺寸。
所述的垫片9的配磨可适当降低刮光刀座2的刀片槽深度的尺寸公差,减小加工难度;同时可防止槽铣刀在工作时偏摆,对铣槽宽度的尺寸精度的影响。
所述的配磨完成后,需将前刀片7和后刀片8对应的垫片9和刮光刀座2分别打印编码,保持前刀片7和后刀片8的互换性。
如图1所示:所述的楔形压块6固定在槽铣刀刀体1上,压紧槽铣刀刀体1与刮光刀座2配合的齿纹槽壁,保证刮光刀座2安装在铣刀盘的槽底,控制不重磨刮光刀最高点的直径,同时控制不重磨刮光刀结构的偏位值e。
本实施例的工件槽宽25±0.1,工件槽深145±0.3;槽铣刀外径D=900(即R=450),e=70,α1=10°,κr’=3°,L=8。计算得到不重磨刮光刀结构的主刃后角sin(α)=70/450,α=8.95°,γ=‐8.95°,h=tan(α)×L=tan(8.95)×8=1.253,αg=10.423°,δ=16.553°。
本实施例可采用普通铣床铣出刀片槽底面并钻攻紧固螺孔,代替多轴数控机床加工双向倾斜的复合斜面。

Claims (10)

1.一种基于不重磨刮光刀结构的槽铣刀装置,其特征在于,包括:槽铣刀刀体、不重磨刮光刀座结构、精铣刀结构和楔形压块,其中:不重磨刮光刀座和精铣刀座通过楔形压块固定在槽铣刀刀体中,而且与槽铣刀刀体中心线偏位设置,若干个刮光刀座均匀分布在精铣刀座中间。
2.根据权利要求1所述的槽铣刀装置,其特征是,所述的不重磨刮光刀座包括:刮光刀座体、固定于刮光刀座两侧的两个不重磨刀片,其切削角度通过刀座槽底面的双向倾斜与刀座在铣刀体上偏位安装生成。
3.根据权利要求2所述的槽铣刀装置,其特征是,所述的刮光刀座通过定位齿纹控制两刀片宽度尺寸的对中。
4.根据权利要求2所述的槽铣刀装置,其特征是,所述的两个不重磨刀片刀刃的最大直径点偏离槽铣刀刀体的中心线,形成不重磨刮光刀结构的主刃前角和主刃后角;
所述的主刃后角α满足:sin(α)=e/R,式中:α为主刃后角,e为主刃最大直径点与槽铣刀刀体中心线的垂直距离,即偏位值,R为主刃最大直径点的旋转半径。
5.根据权利要求2所述的槽铣刀装置,其特征是,所述的两个不重磨刀片分别绕其刀片上棱线向刮光刀座中心线方向偏转形成倾斜角度,即副刃偏角且两个不重磨刀片的副刃偏角反向相等;所述的两个不重磨刀片分别绕刀片侧棱线向刮光刀座中心线方向偏转形成倾斜角度,即副刃后角且两个不重磨刀片的副刃后角反向相等。
6.根据权利要求5所述的槽铣刀装置,其特征是,所述的两个不重磨刀片绕刀片上棱线和刀片侧棱线向刮光刀座中心线方向的倾斜构成刀片槽底平面的复合斜面的最大倾角αg满足:式中:αg为复合斜面的最大倾角,κr’为副刃偏角,α1为副刃后角。
7.根据权利要求6所述的槽铣刀装置,其特征是,所述的最大倾角的方位角δ满足:tan(δ)=tan(κr’)/tan(α1),式中:δ方位角是指复合斜面最大倾斜角剖面与刮光刀座中与刀片侧棱线垂直方向剖面之间的夹角。
8.根据权利要求1所述的槽铣刀装置,其特征是,当工件槽宽的尺寸引起紧固刀片螺钉在刀座体中干涉时,设置两个不重磨刀片错位并保持左右刀片螺钉孔之间有1-2mm实体、刀座有足够的刚度,两个不重磨刀片错位后先切入工件的刀片即前刀片,后切入工件的刀片即后刀片,为保持前、后刀片最高点处于同一旋转直径,后刀片设置于刀座中略高于前刀片h位置,h=tan(α)×L,式中:α为主刃后角,h为抬高量,L为前后刀片错位距离。
9.根据权利要求2所述的槽铣刀装置,其特征是,所述的两个不重磨刀片与刮光刀座之间分别设有配磨垫片。
10.一种实现上述任一权利要求所述的槽铣刀装置的加工方法,其特征在于,将刮光刀座的左右侧面沿复合斜面的方位角δ方向转动αg角,使待加工的刀片槽底面转到水平位置,固定夹紧后就可铣出刀片槽底面并钻攻紧固螺孔。
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