CN107030301A - 一种旋转车削专用刀架 - Google Patents

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皮云云
李会文
阙彩霞
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/24—Tool holders for a plurality of cutting tools, e.g. turrets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work

Abstract

本发明公开一种旋转车削专用刀架，包括刀具和刀架体，其特征在于：所述刀具包括刀刃和刀体，所述刀架体包括装夹轴段、装刀轴段、螺纹轴段，在装刀轴段上设置键槽，装刀轴段与螺纹轴段之间设有螺纹退刀槽；所述装夹轴段以卡盘夹紧固定在机床上，装刀轴段上安装所述刀体，被加工工件与装刀轴段的中心轴线相互平行，在螺纹轴段上设置轴向定位螺母；所述刀刃和刀体焊接或通过紧固件固定连接，刀刃设置在刀体的外圆柱表面。本发明为旋转车削刀具(精加工刀具)提供的专用刀架，直接用机床上的卡盘夹紧刀架的轴段即可实现刀架的定位和固定，结构简单、拆装方便、成本低廉。

Description

一种旋转车削专用刀架
技术领域
本发明涉及刀具刀架设计技术领域，特别是涉及一种精加工刀具专用刀架。
技术背景
刀架主要用来安装刀具。加工设备不同，上面刀架的结构也不相同。例如车床和铣床上的刀架，因所安装的刀具不同，故刀架结构不同。对于某些刀具，如果加工设备上的刀架不能安装，则需要设计专用刀架以备使用。
目前，刀具的结构形式多种多样，应用的场合也不同，对于不同材料，加工方法不同，所选用的刀具也不同。将毛坯加工成零件，一般要经过粗加工、半精加工和精加工三个过程，过程不同，所选择的刀具和加工方式也有所不同。目前国内对淬硬钢进行精加工的方法主要是磨削或硬车削。磨削是比较传统的精加工方法，生产效率比较低下。跟磨削相比，硬车削加工效率更高，不需多次安装，不需冷却液，所加工零件表面质量高，且所消耗的能量仅为普通磨削的1/5。若要进一步提高表面质量，可适当减少进给量，但又会增加加工时间，加工效率无法保证。而一种精加工的旋转车削的刀具，则能解决上述问题，该刀具需要配套特别的刀架。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精加工刀具专用刀架，以解决现有加工设备上的刀架不能安装旋转车削精加工刀具的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种旋转车削专用刀架，包括刀具和刀架体，其特征在于：所述刀具包括刀刃和刀体，所述刀架体包括装夹轴段、装刀轴段、螺纹轴段，在装刀轴段上设置键槽，装刀轴段与螺纹轴段之间设有螺纹退刀槽；所述装夹轴段以卡盘夹紧固定在机床上，装刀轴段上安装所述刀体，被加工工件与装刀轴段的中心轴线相互平行，在螺纹轴段上设置轴向定位螺母；所述刀刃和刀体焊接或通过紧固件固定连接，刀刃设置在刀体的外圆柱表面。
所述刀体转速n2远小于被加工工件转速n1，刀刃为螺旋形，螺旋角为β，β在0～90°之间取值。
所述刀刃的底面与刀刃侧面垂直，所述刀刃的前角角度为α0，α0在15°～25°之间取值。
所述刀刃设置宽度为l1、角度为γ1的后刀面刃带。
所述刀刃的后角为γ0，γ0在12°～16°之间取值。
所述刀刃设置过渡圆弧面，刀体的中心轴线上设置安装孔。
本发明的有益效果是：
本发明是为旋转车削刀具(精加工刀具)提供的专用刀架，对于此专用刀架，不需要对加工机床进行其他方面的改造，直接用机床上的卡盘夹紧刀架的轴段即可实现刀架的定位和固定。避免了改造机床带来的成本增加，时间浪费。刀架设计成阶梯轴形式，旋转车削刀具上的安装孔与轴段用键实现连接，方便拆装。为防止工作时旋转车削刀具沿刀架轴向飞出，将右段设计成螺纹结构形式，且螺纹的几何尺寸与国标圆螺母的几何尺寸一致，不需要另外设计螺母，只需选用即可，省时省力省成本。
本发明的高精度多刀头车削刀具是将车削与铣削相结合，不同于传统的铣削和车削，加工方法不同；切削刃为螺旋刃，减少了切削时的冲击载荷，减少了刀具的低频振动，使被加工工件表面质量更优；切削刃可均布或非均布在刀体外圆柱表面，若均布在刀体外圆柱表面，利于加工和刀刃的焊接或连接，若非均布在刀体外圆柱表面，利于减少刀具加工时的低频振动，提高被加工工件表面质量；此高精度多刀头车削刀具结构较简单，设计了安装孔，容易在机床上安装定位等。
附图说明
图1是本发明旋转车削专用刀架的装配结构示意图。
图2是本发明旋转车削专用刀架的刀具结构剖示意。
图3是本发明旋转车削专用刀架的刀具主视图。
图4是本发明旋转车削专用刀架的刀刃局部放大图。
附图中，各标号表示如下：
1-刀刃 2-刀体 3-前刀面 4-后刀面刃带 5-后刀面 6-刀刃侧面 7-过渡圆弧 8-刀刃底面 9-刀刃刀体焊接处 10-刀体外圆柱面 11、12-刀体左右端面 13、14-刀体凸台左右端面 15、16-刀体凸台左右端面倒角 17-刀体安装孔 18-刀体键槽 19、20-刀体安装孔倒角 30-待加工工件 31-装夹轴段 32-装刀轴段 33-键槽 34-螺纹退刀槽 35-螺纹轴段40-卡盘 50-螺母。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包含一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接。也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
如图1-4所示，本发明旋转车削专用刀架，包括刀具和刀架体，其特征在于：所述刀具包括刀刃1和刀体2，所述刀架体包括装夹轴段31、装刀轴段32、螺纹轴段35，在装刀轴段上设置键槽33，装刀轴段与螺纹轴段之间设有螺纹退刀槽34；所述装夹轴段以卡盘40夹紧固定在机床上，装刀轴段上安装所述刀体，被加工工件与装刀轴段的中心轴线相互平行，在螺纹轴段上设置轴向定位的螺母50；所述刀刃和刀体焊接或通过紧固件固定连接，刀刃设置在刀体的外圆柱表面，且刀体转速n2远小于被加工工件转速n1。
刀架体及其上零件安装好后，其轴线与被加工工件的轴线保持平行，当刀架体转动时，刀架体上的旋转车削刀具(精加工刀具)跟着一起转动，工件也转动，实现旋转车削刀具对工件的旋转车削。图1为刀架装配干线，实际应用时，所述刀架体左端设有被夹紧轴端，用卡盘夹紧，以固定在机床上；旋转车削刀具(精加工刀具)安装在刀架体1带键槽的轴段上，刀具左端面紧靠在刀架体1的轴段端面上；圆螺母与刀架体上的螺纹进行连接，实现刀具的轴向定位和固定。装夹段可由卡盘夹紧在机床上，实现刀架体的固定，其右端面为旋转车削刀具的定位端面，装刀轴段的长度应略小于旋转车削刀具的安装孔长度，该轴段的直径尺寸应与旋转车削刀具的安装孔直径相等。键槽用于装刀轴段与旋转车削刀具连接时放置键。
对于刀刃1，标号3表示为前刀面，前角为α0，标号4为后刀面刃带，后刀面刃带宽度为l1，后刀面刃带角度为λ1，标号5为后刀面，后角为λ0，标号6为刀刃侧面，标号7为过渡圆弧面，半径为r，标号8为刀刃底面，长度为l4，与刀刃侧面垂直，刀刃的总高为l3，刀尖长度方向的定位尺寸为l2。刀刃1为螺旋形，螺旋角为β。
对于刀体2，标号9为刀刃1和刀体2焊接处或紧固件连接处。标号10为刀体外圆柱面，尺寸为d2，刀刃分布(均布/非均布)在刀体的外圆柱表面，其定位尺寸为d3，刀刃的长度尺寸为b1，刀体的长度尺寸为b2，标号11和12为刀体的左右两端面，标号13和14为刀体左右凸台端面，直径尺寸为d1，长度尺寸为b3，标号15和16为凸台倒角，尺寸为a1，标号17为刀体的安装孔，直径尺寸为d，长度尺寸为b3，标号18为键槽，长度尺寸为b3，宽度尺寸为b4，高度方向定位尺寸为h，标号19和20为倒角，尺寸为a2。
本发明所提供的一种高精度多刀头车削刀具，是将车削与铣削相结合，即有车削的特点，又有铣削的特点。刀刃为螺旋形，可以看成是立铣刀螺旋刃的一部分，均匀分布在较大尺寸的外圆柱面上。由于中心有孔，所以需要用装刀架安装，且被加工工件30与旋转车削刀具的轴线相互平行，刀具转速n2远远小于工件转速n1。切削速度和进给量(一定范围内)相同前提条件下，用这种高精度多刀头车削刀具加工的零件表面质量要优于硬车削刀具加工的零件，且效率更高。
对于刀刃1，前角角度为α0，α0的取值既能保证刀刃的强度，又能保证刀刃的锋利度。后刀面刃带的主要作用是增强切削刃，提高刀具寿命。后刀面刃带宽度为l1，角度为γ1。后角为γ0，γ0的取值既要保证刀刃的强度，又要保证刀刃的锋利度。
标号6为刀刃侧面，其垂直于刀刃底面8，若刀刃1与刀体2为焊接，则有利于焊缝的均匀性等；若刀刃1与刀体2为紧固件连接，则有利于加工紧固件连接孔等。
标号7为过渡圆弧面，有助于前刀面前角的加工。
标号8为刀刃底面，与刀刃侧面垂直，底面设计为平面，既便于加工，又便于与刀体焊接或用紧固件连接，还便于刀体连接处的加工。
刀刃1的总高度为l3，刀尖长度方向的定位尺寸为l2。
刀刃1为螺旋形，可以看成是立铣刀螺旋刃的一部分，螺旋刀刃使刀具切削工件时刀刃逐步切削工件，有利于减少冲击载荷，减小刀具的低频振动，使被加工工件的表面质量更优，螺旋角为β，β在0～90°之间取值。
刀刃1与刀体2组成一个整体后，刀刃1需高于刀体2外圆柱面一定高度，确保刀刃1的切削刃能顺利加工工件。刀体1和2可以用焊接的方式组成一个整体，也可用紧固件连接成一个整体。
对于刀体2，标号9为刀刃1和刀体2焊接处或紧固件固定处；刀刃1为螺旋形，标号10为刀体外圆柱面，刀刃分布(均布/非均布)在刀体的外圆柱表面。
刀刃1可以均匀分布在外圆柱表面，便于焊接或安装。刀刃1也可非均布在外圆柱表面，有利于减少切削工件时刀具的低频振动。
标号11和12为刀体的左右端面，结构较简单，易加工。
标号13和14为刀体左右凸台端面，既便于加工，又便于安装时刀具的轴向定位。
标号15和16为左右凸台倒角，有利于去除毛刺，防止安装时割伤其他零件表面。
标号17为安装孔，结构简单，使刀具安装时容易轴向定位和固定，加工省时、省力、省成本。
标号18为键槽，刀具安装时用键实现周向定位。
标号19和20为安装孔端面倒角，有利于去除孔端面毛刺，防止安装时割伤其他零件。
本高精度多刀头刀具工作时，首先需要保证高精度多刀头车削刀具和被加工工件的轴线平行安装，其次刀具的直径d3远远大于工件直径d4，因为为精加工刀具，所以用于精加工中，且加工余量较小，在一定范围内取值。
安装好后，高精度多刀头车削刀具与被加工工件转向不同，转速也不同。定好加工余量后，即可开始加工。被加工工件的轴段长度l可以小于、等于或大于高精度多刀头车削刀具刀刃在轴线平面内的投影长度。若被加工工件的轴段长度l小于或等于高精度多刀头车削刀具刀刃在轴线平面内的投影长度，则高精度多刀头车削刀具不需沿轴向方向移动；若被加工工件的轴段长度l大于高精度多刀头车削刀具刀刃在轴线平面内的投影长度，则高精度多刀头车削刀具需沿轴向方向移动。
工作时，高精度多刀头车削刀具转速n2远远小于工件转速n1，使加工过程近似于车削。因刀刃长，且为螺旋形，故与硬车削相比，被加工工件的表面质量更高，加工效率也更高。刀体圆柱面上的刀刃可设为多个，当一个损坏后，旋转一定角度，不用换刀，即可用下一刀刃，延长了刀具寿命，缩短了非生产时间，提高了生产率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种旋转车削专用刀架，包括刀具和刀架体，其特征在于：所述刀具包括刀刃和刀体，所述刀架体包括装夹轴段、装刀轴段、螺纹轴段，在装刀轴段上设置键槽，装刀轴段与螺纹轴段之间设有螺纹退刀槽；所述装夹轴段以卡盘夹紧固定在机床上，装刀轴段上安装所述刀体，被加工工件与装刀轴段的中心轴线相互平行，在螺纹轴段上设置轴向定位螺母；所述刀刃和刀体焊接或通过紧固件固定连接，刀刃设置在刀体的外圆柱表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述刀体转速n2远小于被加工工件转速n1，刀刃为螺旋形，螺旋角为β，β在0～90°之间取值。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述刀刃的底面与刀刃侧面垂直，所述刀刃的前角角度为α0，α0在15°～25°之间取值。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述刀刃设置宽度为l1、角度为γ1的后刀面刃带。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述刀刃的后角为γ0，γ0在12°～16°之间取值。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述刀刃设置过渡圆弧面，刀体的中心轴线上设置安装孔。
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