CN108080883B - 一种新型外径挤光刀及其组装方法 - Google Patents

Abstract

一种新型外径挤光刀及其组装方法，新型外径挤光刀包括刀柄(100)、芯轴(300)和套设在芯轴(300)和刀柄(100)外的外壳(400)，芯轴(300)内设置有用于对产品进行挤光加工的挤光孔(310)，其特征在于，所述挤光刀还包括：至少三个用于提高产品外径表面光洁度的滚针(600)，可转动地设置在所述挤光孔(310)靠近产品插入端(A)的孔壁上；每一所述滚针(600)的侧壁凸出于所述挤光孔(310)的孔壁，且所述滚针(600)的外切圆的中心位于所述芯轴(300)的中轴线上。本发明提供的一种新型外径挤光刀，其为可针对产品外径进行挤光加工而定制的一种刀具，通过本发明的新型外径挤光刀，产品表面光洁度提高8倍以上。

Description

一种新型外径挤光刀及其组装方法

技术领域

本发明涉及产品加工技术领域，尤其涉及一种新型外径挤光刀及其组装方法。

背景技术

车削加工之后，粗糙度效果差，在零件表面存在凹凸不平的刀痕，无法满足客户的需求。挤光刀加工是一种无切屑加工，在常温下利用金属的塑性变形，使工件表面的微观不平度辗平从而达到改变表层结构、机械特性、形状和尺寸的目的。但是，现有技术中，车削后的产品经过挤光刀后的外径表面的光洁度不高，仍然难以满足客户对高光洁度的要求。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供了一种新型外径挤光刀及其组装方法，其能够有效地提高产品外径表面的光洁度。

本发明用于解决以上技术问题的技术方案为，提供一种新型外径挤光刀，包括刀柄、芯轴和套设在芯轴和刀柄外的外壳，芯轴内设置有用于对产品进行挤光加工的挤光孔，所述挤光刀还包括：至少三个用于提高产品外径表面光洁度的滚针，可转动地设置在所述挤光孔靠近产品插入腔的孔壁上；每一所述滚针的侧壁凸出于所述挤光孔的孔壁，且所述滚针的外切圆的中心位于所述芯轴的中轴线上。

可选地，所述滚针的小于挤光孔孔径的外切圆的直径与产品的直径相等。

可选地，所述挤光孔靠近产品插入端的孔壁上设置有安装孔，所述滚针可转动地卡设在所述安装孔内；所述安装孔的横截面为扇形，且安装孔的直径沿靠近挤光孔的方向缩小。

可选地，滚针具有凹部，安装孔具有与凹部相配合的凸部。

可选地，芯轴包括外座、基座和芯轴主体，所述外座与所述外壳固定连接；所述芯轴主体的中空部分为所述挤光孔，所述芯轴主体的体壁为所述挤光孔的孔壁，所述芯轴主体的一端可活动地穿设在所述外座中，所述芯轴主体的另一端固定设置在所述基座内。

可选地，所述外座包括锥形孔，位于所述外座远离基座的一端，锥形孔朝向基座一端的孔直径大于远离基座一端的孔直径，所述芯轴主体的一端可活动地穿设在所述锥形孔中，以调节所述滚针的小于挤光孔孔径的外切圆的直径。

可选地，每一所述滚针在每一所述安装孔中具有第一位置和第二位置；

所述第一位置为每一所述滚针的外周缘与每一所述安装孔的孔壁相切时的滚针的位置；所述第二位置为每一所述滚针的外周缘与所述锥形孔的孔壁相切的滚针的位置。

可选地，新型外径挤光刀，还包括设置在刀柄上的调节装置，所述调节装置包括调节螺纹和锁紧环，所述调节螺纹安装在所述刀柄上；所述锁紧环与所述调节螺纹螺纹连接，并与所述外壳可拆卸连接。

可选地，所述锁紧环包括卡环和螺牙片，卡环套设在所述刀柄外，且卡环的一端与所述外壳相连接；螺牙片设置在卡环远离外壳的一侧，螺牙片的内圈中设置有与与调节螺纹相啮合的螺牙。

本发明还提供了一种新型外径挤光刀的组装方法，包括以下步骤：

S100、将滚针安装在芯轴内；

S200、芯轴穿过外壳并与外壳连接；

S300、将调节装置从刀柄远离外壳的一端安装在刀柄上并与外壳相连。

本发明提供了一种新型外径挤光刀及其组装方法，新型外径挤光刀为可针对产品外径进行挤光加工而定制的一种刀具，通过本发明的新型外径挤光刀，产品表面光洁度提高8倍以上。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明提供的新型外径挤光刀的局部剖视图；

图2是本发明提供的新型外径挤光刀的爆炸图；

图3为图1的沿A-A方向的截面图；

图4为一滚针600位于第一位置时的图3中D的放大图；

图5为一滚针600位于第二位置时的图3中D的放大图；

图6示出了本发明提供的一种新型外径挤光刀的组装方法。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更加清楚地理解本发明，下面将结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细的描述。

如图1所示，一种新型外径挤光刀，包括刀柄100、芯轴300和套设在刀柄100和芯轴300外的外壳400，芯轴300内设置有用于对产品进行挤光加工的挤光孔310，所述挤光刀还包括：至少三个用于提高产品外径表面光洁度的滚针600，可转动地设置在所述挤光孔310靠近产品插入端A的孔壁上；每一所述滚针600的侧壁凸出于所述挤光孔310的孔壁，且所述滚针600的外切圆的中心位于所述芯轴300的中心轴线上。进行挤光加工时，将组装好的挤光刀的刀柄100固定与机械的刀座上，在挤光加工过程中，挤光刀本身不发生转动，由于产品的直径大于挤光孔310的孔径，所以，将产品沿着芯轴300的轴向挤入挤光孔310中时，由于滚针600的侧面凸出于挤光孔310，滚针600的侧壁会对产品产生压力，产品对滚针600的侧壁产生反作用力，由于滚针600可转动，该作用在滚针600的侧壁的反作用力则会驱动滚针600转动，转动后的滚针600对产品外径表面产生滚动挤压，使得产品外径表面的组织更加致密，提高了产品外径的光洁度。

滚针600的数量可以为三个或三个以上，且所述滚针600的外切圆的中心轴线与所述芯轴300的中心轴线相重合，以便将产品的轴线定位在芯轴300的轴线上。在本发明一优选实施例中，所述滚针600的数量为四个，四个所述滚针600均匀地间隔设置在所述挤光孔310靠近产品插入端A的孔壁上。四个滚针600的小于挤光孔310孔径的外切圆的直径与产品的直径相等，以便将产品的轴线定位在芯轴300的轴线上，对产品外径表面进行无缝隙地挤光加工。

所述挤光孔310靠近产品插入端A的孔壁上设置有安装孔311，由于图1中安装孔311和滚针600的位置发生重叠，故二者标示在同一处，所述滚针600可转动地卡设在所述安装孔311内。在本发明一优选实施例中，滚针600的中心轴平行于芯轴300的中心轴，滚针600围绕自身的中心轴进行自转。

在本发明一优选实施例中，滚针600由SKH59高速工具钢制成，直径为4mm，长度为15mm。这个材质和尺寸的滚针600不易发生断裂，硬度较高，挤光效果最佳。当然，滚针600的尺寸还可以根据产品尺寸进行设计。

具体地，本发明的新型外径挤光刀还包括设置在刀柄100上的调节装置200。调节装置200包括调节螺纹210，安装在所述刀柄100上；和锁紧环220，与所述调节螺纹210螺纹连接。通过旋转锁紧环220使其在调节螺纹210上运动，从而锁紧刀柄100和外壳400。在本发明一优选实施例中，所述刀柄100的直径为20mm，所述外壳400的直径为84mm。这种尺寸设置使得刀柄100和外壳400之间的连接最稳定。

图2为本发明提供的新型外径挤光刀的爆炸图。

如图2所示，刀柄100包括光杆部110、连接部120和基座套筒130，连接部120连接在光杆部110一端，基座套筒130连接在连接部120远离光杆部110一端，连接部120的直径大于基座套筒130的直径，基座套筒130的直径大于光杆部110的直径。在本实施例中，调节螺纹210固定安装在连接部120的外周面上，与刀柄100一体成型。锁紧环220套设在连接部120的外侧，锁紧环220进一步包括卡环221和螺牙片222，卡环221套设在连接部120外，且卡环221的一端与外壳400相连接。进一步地，卡环221上设置有凸起部2211，用于与外壳400相连。螺牙片222设置在卡环221远离外壳400的一侧，通过螺牙片222内圈中的螺牙与调节螺纹210相啮合，从而可以在连接部120上转动以锁紧卡环221的位置，从而锁紧卡环221与外壳400之间的连接，进而锁紧刀柄100与外壳400之间的连接。

连接部120中设置有容纳腔121和设置在容纳腔121中的垫片组件122，垫片组件包括垫片1221和设置在垫片中的滚珠1222，垫片1221的数量为若干个，避免芯轴300插设到容纳腔121内后与容纳腔121腔壁之间摩擦造成磨损；滚珠1222设置在若干个垫片1221之间，以减小垫片1221之间的摩擦力，避免垫片1221收到芯轴300的压力造成损坏。垫片1221的个数根据实际需要选定。

芯轴300包括外座320、基座330、芯轴主体340和弹性元件350。外座320为中空结构，与基座330相对设置，中空结构为第一台阶孔321，第一台阶孔321朝向基座330一端的孔直径大于远离基座330一端的孔直径。其中，第一台阶孔321包括锥形孔3211，位于第一台阶孔321远离基座330的一端，锥形孔3211朝向基座330一端的孔直径大于远离基座330一端的孔直径。基座330也为中空部分，其中空部分为第二台阶孔331，第二台阶孔331朝向外座320一端的孔直径大于远离外座320一端的孔直径。基座330朝向外座320的一端凸起形成安装凸起332，第二台阶孔331贯穿安装凸起332。芯轴主体340的一端可活动地穿设在第一台阶孔321中，芯轴主体340的另一端穿设在第二台阶孔331中并抵持在第二台阶孔331的台阶上。具体地，芯轴主体340的一端可活动地穿设在锥形孔3211内。弹性元件350的一端套设在安装凸起332外，另一端抵持在第一台阶孔321的台阶处。在本实施例中，弹性元件350为弹簧，可以理解地，其还可以为其他弹性结构。在本实施例中，基座330还具有螺纹孔334，芯轴主体340的一端设置有与螺纹孔334对应的螺纹槽342，螺纹件333穿设在螺纹孔334中并抵持在螺纹槽342内，实现芯轴主体340和基座330的校准和定位。基座330设置在基座套筒130内并与垫片组件122的一端抵持。

芯轴主体340为中空结构，其中空部分即为挤光孔310。芯轴主体340穿设在外座320内，且芯轴主体340插设在外座320内的一端设置有用于安装滚针600的安装孔311，为了显示出安装孔311，在此省略了一个滚针600。在本发明另一优选实施例中，滚针600具有凹部610，安装孔311具有凸部3111，凸部3111与凹部610配合以将滚针600固定在挤光刀的轴向上固定滚针600的位置。

在本实施例中，芯轴300穿过外壳400插设在容纳腔121内，并抵持在垫片组件122的一端。在外壳400靠近刀柄100的一端设置有凹槽410，凹槽410与凸起部2211相配合，连接外壳400与卡环221。外壳400与卡环221连接的一端套设在连接部120上，故在外壳400与连接部120连接的一端的内周面上设置有与调节螺纹210相匹配的螺纹，使得外壳400在旋转时可以相对刀柄100伸缩运动。外座320上还设置有定位槽322，外壳400远离刀柄100的一端相对应地设置有定位孔420，通过将定位件430穿过定位孔420插入定位槽322内实现外座320和外壳400的定位和固定。

图3为图1的沿A-A方向的截面图。

如图3所示，优选地，安装孔311的横截面为扇形，即安装孔311的直径越靠近芯轴主体340的中心轴越小，通过扇形避免滚针600滑入挤光孔310内，同时通过芯轴主体340和锥形孔3211的孔壁之间的配合防止滚针600从芯轴主体340的外侧滑落。通过以上结构将滚针600保持在安装孔311内。

优选地，扇形圆心角的角度范围为1-5°。扇形圆心角过大会导致滚针600的侧面凸出于安装孔311且位于挤光孔130内的部分太小，达不到良好的挤光效果。扇形圆心角过小滚针600会容易脱落到挤光孔310内。

可以理解地，每一滚针600可以在第一位置和第二位置之间活动，图4为一滚针600位于第一位置时的图3中D的放大图。图5为一滚针600位于第二位置时的图3中D的放大图。从图4中可以看到，该滚针600位于第一位置时，滚针600的外周缘与安装孔311的孔壁相切，因此，第一位置用于控制该滚针600凸出于安装孔311的孔壁进入到挤光孔310中的部分的最大体积。从图4中可以看到，该滚针600位于第二位置时，该滚针600的外周缘与锥形孔3211的孔壁相切，因此，第二位置用于控制该滚针600凸出于安装孔311的孔壁进入到挤光孔310中的部分的最小体积。在实际设计中，通过确定产品的直径，可以确定出上述最大体积和最小体积，然后可以根据实际情况选择滚针和安装孔的尺寸，达到所需的挤光效果。

请结合图2参见图3，螺纹件333为螺钉或螺栓，如上所述，该新型外径挤光刀的外壳400和外座320通过定位件430固定，芯轴主体340的一端可活动地穿设在锥形孔3211内，芯轴主体340的另一端和基座330通过螺纹件333固定，基座330抵持在刀柄100内；滚针600在安装孔311中具有第一位置和第二位置，通过第一位置和第二位置来控制滚针600的小于挤光孔310直径的外切圆的直径尺寸。当产品直径的要求发生变化，需要调节滚针600的小于挤光孔310直径的外切圆的直径来满足不同的产品直径要求，而滚针600的小于挤光孔310直径的外切圆的直径则通过调节芯轴主体340在锥形孔3211中的位置来调节第二位置来实现。当需要调节芯轴主体340在锥形孔3211中的位置时，转动螺牙片222朝向刀柄100的方向运动，拆下卡环221，解除卡环221与外壳400之间的连接，使得外壳400可以相对于刀柄100运动。然后，根据需要调节的产品直径要求，转动外壳400。

由于锥形孔3211朝向基座330一端的孔直径大于远离基座330一端的孔直径，当需要加工较大直径的产品时，转动外壳400朝向刀柄100的方向运动，由于外壳400和外座320通过定位件430固定，外座320会随着外壳400一起朝向刀柄100的方向运动，而芯轴主体340的一端连接在刀柄100内，刀柄100不动，芯轴主体340也不动，此时，外座320相对于芯轴主体340朝向刀柄100运动，使得芯轴主体340中的滚针600所处位置的锥形孔3211的孔径变大，改变了每一滚针600的第二位置，使得每一滚针600凸出于安装孔311的孔壁进入到挤光孔310中的部分的最小体积变小，从而使得滚针600的小于挤光孔310直径的外切圆的直径尺寸变大，以达到满足加工较大产品直径的要求。反之，当需要加工较小直径的产品时，转动外壳400朝向远离刀柄100的方向运动，外座320随着外壳400一起朝向远离刀柄100的方向运动，而芯轴主体340保持不动，外座320相对于芯轴主体340朝向远离刀柄100运动，使得芯轴主体340中的滚针600所处位置的锥形孔3211的孔径变小，改变了每一滚针600的第二位置，使得每一滚针600凸出于安装孔311的孔壁进入到挤光孔310中的部分的最小体积变大，从而使得滚针600的小于挤光孔310直径的外切圆的直径尺寸变小，以达到满足加工较小直径的产品要求。

图6示出了本发明提供的一种新型外径挤光刀的组装方法。

如图6所示，本发明还设计一种新型外径挤光刀的组装方法，包括以下步骤：

S100、将滚针600安装在芯轴300内；

S200、芯轴300穿过外壳400并与外壳400连接；

S300、将调节装置200从刀柄100远离外壳400的一端套设在刀柄100上并与外壳400相连。

步骤S100进一步包括：

首先，将滚针600套设在芯轴主体340的安装孔340内。其次，将芯轴主体340具有滚针600的一端套设在外座320内，并将芯轴主体340的另一端穿过弹性元件350套设在基座330内。具体地，将芯轴主体340具有滚针600的一端套设在第一台阶孔321内，并将芯轴主体340的另一端穿过弹性元件350套设在第二台阶孔331内，并抵持在第二台阶孔331的台阶上。其中，弹性元件350为弹簧。最后，将螺纹件333的一端穿过螺纹孔334，插入在螺纹槽342内，实现芯轴主体340和基座330的校准和定位。

步骤S200进一步包括以下步骤：

首先，将垫片组件122放置在刀柄100的容纳腔121内；其次，将芯轴300具有基座330的一端穿过外壳400,抵持在刀柄100内的垫片组件122上。最后，将定位件430穿过定位孔420插入定位槽322内，实现外座320和外壳400的定位和固定。

综上所述，本发明提供了一种新型外径挤光刀，其为可针对产品外径进行挤光加工而定制的一种刀具，通过本发明的新型外径挤光刀，产品表面光洁度提高8倍以上。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型外径挤光刀，包括刀柄（100）、芯轴（300）和套设在芯轴（300）和刀柄（100）外的外壳（400），芯轴（300）内设置有用于对产品进行挤光加工的挤光孔（310），其特征在于，所述挤光刀还包括：至少三个用于提高产品外径表面光洁度的滚针（600），可转动地设置在所述挤光孔（310）靠近产品插入端（A）的孔壁上；每一所述滚针（600）的侧壁凸出于所述挤光孔（310）的孔壁，且所述滚针（600）的外切圆的中心位于所述芯轴（300）的中轴线上；

芯轴（300）包括外座（320）、基座（330）和芯轴主体（340），所述外座（320）包括锥形孔（3211），位于所述外座（320）远离基座（330）的一端，锥形孔（3211）朝向基座（330）一端的孔直径大于远离基座（330）一端的孔直径，所述芯轴主体（340）的一端可活动地穿设在所述锥形孔（3211）中，以调节所述滚针（600）的小于挤光孔（310）孔径的外切圆的直径；

每一所述滚针（600）在每一安装孔（311）中具有第一位置和第二位置；

所述第一位置为每一所述滚针（600）的外周缘与每一所述安装孔（311）的孔壁相切时的滚针（600）的位置，第一位置用于控制该滚针（600）凸出于安装孔（311）的孔壁进入到挤光孔（310）中的部分的最大体积；所述第二位置为每一所述滚针（600）的外周缘与所述锥形孔（3211）的孔壁相切的滚针（600）的位置，第二位置用于控制该滚针（600）凸出于安装孔（311）的孔壁进入到挤光孔（310）中的部分的最小体积；

所述挤光孔（310）靠近产品插入端（A）的孔壁上设置有安装孔（311），所述滚针（600）可转动地卡设在所述安装孔（311）内；所述安装孔（311）的横截面为扇形，且安装孔（311）的直径沿靠近挤光孔（310）的方向缩小；

滚针（600）具有凹部（610），安装孔（311）具有与凹部（610）相配合的凸部（3111）；

所述外座（320）与所述外壳（400）固定连接；所述芯轴主体（340）的中空部分为所述挤光孔（310），所述芯轴主体（340）的体壁为所述挤光孔（310）的孔壁，所述芯轴主体（340）的一端可活动地穿设在所述外座（320）中，所述芯轴主体（340）的另一端固定设置在所述基座（330）内。

2.根据权利要求1所述的新型外径挤光刀，其特征在于，所述滚针（600）的小于挤光孔（310）孔径的外切圆的直径与产品的直径相等。

3.根据权利要求1所述的新型外径挤光刀，其特征在于，还包括设置在刀柄（100）上的调节装置（200），所述调节装置（200）包括调节螺纹（210）和锁紧环（220），所述调节螺纹（210）安装在所述刀柄（100）上；所述锁紧环（220）与所述调节螺纹（210）螺纹连接，并与所述外壳（400）可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的新型外径挤光刀，其特征在于，所述锁紧环（220）包括卡环（221）和螺牙片（222），卡环（221）套设在所述刀柄（100）外，且卡环（221）的一端与所述外壳（400）相连接；螺牙片（222）设置在卡环（221）远离外壳（400）的一侧，螺牙片（222）的内圈中设置有与与调节螺纹（210）相啮合的螺牙。

5.一种用于权利要求1-4任一项所述的新型外径挤光刀的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、将滚针（600）安装在芯轴（300）内；

S200、芯轴（300）穿过外壳（400）并与外壳（400）连接；

S300、将调节装置（200）从刀柄（100）远离外壳（400）的一端安装在刀柄（100）上并与外壳（400）相连。