CN108097989A - 一种镗杆及使用该镗杆的镗刀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机床加工刀具领域，尤其涉及一种镗杆及使用该镗杆的镗刀。镗杆包括芯杆，芯杆的外周面包覆有碳纤维套层，碳纤维套层的外周面套设有用于将碳纤维套层进行压紧固定的包覆套。本发明中的芯杆通过在镗杆的外周面布置有碳纤维套层和金属套使得整个镗杆的刚度得到加强，满足了镗杆深孔加工的要求。
Description
技术领域
本发明涉及机床加工刀具领域，尤其涉及一种镗杆及使用该镗杆的镗刀。
背景技术
镗杆是工件深孔切削、扩大内孔的主要承载部件之一。现有技术中镗杆多由金属材料制造而成，由于金属（包括合金）材料的刚度（弹性模量E约为206GPa）、受限，导致工件的加工深度无法有效提高；并且当镗削的深度增加时，镗杆也要相应增长，镗削的过程中镗杆的振动量也随之增加，进而致使工件内孔表面的粗糙度增大。因此，如何提高镗杆的刚度，满足工件内孔的加工深度以及内孔表面的加工精度要求，已成为镗削深孔加工中的主要研究问题。
授权公告号为CN 101934383 A的中国发明专利公开了一种镶嵌碳纤维的镗杆，该镗杆的主体形状类似于花键轴，其上开有等宽、等深的若干矩形长槽，各个嵌条的截面形状为矩形，分别通过螺钉固定在主体的各个长槽里。上述发明专利解决了金属镗杆质量大、刚度低、深孔加工时稳定性不好、颤振和变形较大的相关技术问题。但是上述镗杆的主体存在加工不便，加工精度要求较高，当上述镗杆的主体的长槽在加工时不能精确的对称分布时，嵌入的碳纤维由于与镗杆主体的密度不同，镗杆会存在重心偏离的现象，当镗杆转动时会造成结构的不稳定，另外，镗杆高速运转过程中会造成刀具的局部温度过高而软化，上述镗杆不能解决对刀具冷却的问题。因此，如何在降低镗杆质量的情况下增强镗杆的刚度，设计一种新型的镗杆迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型镗杆，用于解决现有技术中金属镗杆存在重量大、当镗杆悬伸长度增加时镗杆的刚度不够的技术问题。本发明的目的还在于提供一种使用上述镗杆的镗刀。
为实现上述目的，本发明的镗杆采用如下的方案：
方案1：镗杆包括芯杆，芯杆的外周面包覆有碳纤维套层，碳纤维套层的外周面套设有用于将碳纤维套层进行压紧固定的包覆套。
有益效果：现有技术中的镗杆由于全部采用金属材质，镗杆较重，并且由于金属本身的刚度所限，当加工深孔时会存在镗杆振动量增加的趋势，进而导致工件内孔表面的粗糙度增大。本发明中的镗杆通过在芯杆的外周面布置有低密度、高模量、耐腐蚀的碳纤维套层保证了镗杆的刚度，碳纤维套层外侧套设有包覆套，包覆套在固定了碳纤维套层的同时也使得整个镗杆的刚度得到加强，满足了镗杆深孔加工的要求，使得镗杆在深孔加工时的振动量在允许的范围内。
方案2：在方案1的基础上，所述芯杆为中空管状结构。中空管状结构可以降低镗杆的质量，并且固定在芯杆一端的刀具在加工的过程中会存在局部温度过高导致软化的现象，芯杆采用中空结构为冷却液的提供了流经通道，保证了刀具始终处于良好的切削性能。
方案3：在方案2的基础上，所述芯杆包括内管和固定连接在内管一端的刀具座，所述刀具座的内部布置有与内管连通的通孔。刀具座与芯杆一体化设计，使得刀具的安装得到简化。
方案4：在方案3的基础上，所述刀具座的外周面与芯杆的外周面平滑连接并被所述碳纤维套层所包覆。平滑连接方便了碳纤维套层与包覆套的布置，避免了碳纤维套层与包覆套的接口处为台阶时碳纤维套层与芯杆之间出现缝隙的情况，使得碳纤维套层与芯杆更加贴合。
方案5：在方案4的基础上，所述刀具座用于与芯杆连接的一端为圆台状凸部或圆台状凹部，芯杆与刀具座连接的一端为对应的圆台状凹部或圆台状凸部。圆台状凸部与圆台状凹部的连接方式能够实现碳纤维套层及包覆套外周面的平滑连接，并能达到很好的密封效果。
方案6：在方案5的基础上，所述刀具座与芯杆的圆台状凹部或圆台状凸部均布置有用于配合连接的螺纹结构，刀具座与芯杆的外周面的对接处进行焊接固定。螺纹连接的方式方便连接并达到较好的固定作用。
方案7：在方案1-6中任一项的基础上，所述芯杆、碳纤维套层与包覆套之间固定穿插有用于防止相互转动的紧固件。避免了各层结构的相对转动，使得整个镗杆更加牢固，有益于整体结构的稳定。
方案8：在方案7的基础上，所述紧固件为螺钉或销键。螺钉或销键的连接方式方便快捷，便于布置。
方案9：在方案1-6中任一项的基础上，所述镗杆还包括固定连接在芯杆一端的用于与机床主轴连接的接头座。接头座直接固定在镗杆上，使得镗杆在使用的过程中可以直接固定在机床主轴上，实现了结构的一体化和集成化。
方案10：在方案1-6中任一项的基础上，所述芯杆与包覆套均为圆管。圆管使得碳纤维套层可以与芯杆的外周面充分贴合。
本发明的镗刀采用如下的方案：
方案1：镗刀包括镗杆和固定连接在镗杆一端的刀具，所述镗杆包括芯杆，芯杆的外周面包覆有碳纤维套层，碳纤维套层的外周面套设有用于将碳纤维套层进行压紧固定的包覆套。
有益效果：现有技术中的镗杆由于全部采用金属材质，镗杆较重，并且由于金属本身的刚度所限，当加工深孔时会存在镗杆振动量增加的趋势，进而导致工件内孔表面的粗糙度增大。本发明中的镗杆通过在芯杆的外周面布置有低密度、高模量、耐腐蚀的碳纤维套层保证了镗杆的刚度，碳纤维套层外侧套设有包覆套，包覆套在固定了碳纤维套层的同时也使得整个镗杆的刚度得到加强，满足了镗杆深孔加工的要求，使得镗杆在深孔加工时的振动量在允许的范围内。
方案2：在方案1的基础上，所述芯杆为中空管状结构。中空管状结构可以降低镗杆的质量，并且固定在芯杆一端的刀具在加工的过程中会存在局部温度过高导致软化的现象，芯杆采用中空结构为冷却液的提供了流经通道，保证了刀具始终处于良好的切削性能。
方案3：在方案2的基础上，所述芯杆包括内管和固定连接在内管一端的刀具座，所述刀具座的内部布置有与内管连通的通孔。刀具座与芯杆一体化设计，使得刀具的安装得到简化。
方案4：在方案3的基础上，所述刀具座的外周面与芯杆的外周面平滑连接并被所述碳纤维套层所包覆。平滑连接方便了碳纤维套层与包覆套的布置，避免了碳纤维套层与包覆套的接口处为台阶时碳纤维套层与芯杆之间出现缝隙的情况，使得碳纤维套层与芯杆更加贴合。
方案5：在方案4的基础上，所述刀具座用于与芯杆连接的一端为圆台状凸部或圆台状凹部，芯杆与刀具座连接的一端为对应的圆台状凹部或圆台状凸部。圆台状凸部与圆台状凹部的连接方式能够实现碳纤维套层及包覆套外周面的平滑连接，并能达到很好的密封效果。
方案6：在方案5的基础上，所述刀具座与芯杆的圆台状凹部或圆台状凸部均布置有用于配合连接的螺纹结构，刀具座与芯杆的外周面的对接处进行焊接固定。螺纹连接的方式方便连接并达到较好的固定作用。
方案7：在方案1-6中任一项的基础上，所述芯杆、碳纤维套层与包覆套之间固定穿插有用于防止相互转动的紧固件。避免了各层结构的相对转动，使得整个镗杆更加牢固，有益于整体结构的稳定。
方案8：在方案7的基础上，所述紧固件为螺钉或销键。螺钉或销键的连接方式方便快捷，便于布置。
方案9：在方案1-6中任一项的基础上，所述镗杆还包括固定连接在芯杆一端的用于与机床主轴连接的接头座。接头座直接固定在镗杆上，使得镗杆在使用的过程中可以直接固定在机床主轴上，实现了结构的一体化和集成化。
方案10：在方案1-6中任一项的基础上，所述芯杆与包覆套均为圆管。圆管使得碳纤维套层可以与芯杆的外周面充分贴合。
附图说明
图1为本发明所提供的镗刀的实施例1的结构示意图；
图2为本发明所提供的镗刀的实施例1的工作状态示意图；
图3为本发明所提供的镗杆的实施例的结构示意图；
图中：1-金属刀具座，2-内钢管，3-碳纤维套层，4-销键，5-金属套，6-接头座，7-电机，8-工件，9-滚压轴承，10-镗杆，11-导向套，12-后支座，13-刀具，14-齿条，15-齿轮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的镗刀的具体实施例1：
如图1所示，镗刀包括镗杆和固定在镗杆一端的刀具13，镗杆包括金属刀具座1、内钢管2、碳纤维套层3、销键4、金属套5以及接头座6，其中金属刀具座1和内钢管2共同构成镗杆的芯杆，刀具13通过滚压轴承9与镗杆间接连接。
内钢管2为圆管，内钢管2的内部通道用于冷却液的流通，内钢管2的一端连接有金属刀具座1，金属刀具座1的内部为通孔，金属刀具座1与内钢管2的连接为螺纹连接，金属刀具座1用于连接内钢管2的一侧为圆台结构，圆台结构的外侧面上布置有螺纹，内钢管2的用于与金属刀具座1连接的一端的内侧壁为与金属刀具座1圆台结构相配套的连接结构，连接结构的内侧壁上布置有与圆台结构相配套的内螺纹纹路，金属刀具座1先与内钢管2螺纹连接，金属刀具座1与内钢管2在外周面的连接处进行焊接并磨平，从而实现金属刀具座1与内钢管2的平滑连接。金属刀具座1与内钢管2构成的镗杆外侧包覆由碳纤维复合材料构成的碳纤维套层3，金属刀具座1也包覆在碳纤维套层3的内部，碳纤维套层3的外侧包覆有金属套5，金属套5两端与碳纤维套层3的两端的端部平齐。为了确保镗杆、碳纤维套层3及金属套5之间不发生相对转动，镗杆、碳纤维套层3与金属套5之间穿插有销键4，销键4朝向金属套5外侧的一端与金属套5的外周面平齐，销键4的另一端不穿透内钢管2且位于内钢管2的管壁内，多个销键4在金属套5的轴向等距且沿着径向对称分布。内钢管2的另一端的内壁布置有内螺纹，接头座6通过螺纹连接的方式与内钢管2固定连接在一起。滚压轴承9通过一根连接杆与金属刀座1的内部通孔螺纹连接在一起，滚压轴承9背离镗杆的一侧安装有刀具13。
使用时，如图2所示，将装配好的镗杆10连接有接头座的一端利用后支座12进行固定，后支座12的一侧固定布置有齿条14，齿条14的延伸方向平行与镗杆10的轴向，齿条14在齿轮15的作用下能够实现沿着镗杆10轴向的平移，进而实现镗杆10的进刀与退刀。镗杆10的中间位置布置有用于支撑镗杆10的导向套11，导向套11可以减小镗杆10的悬臂量，进而减小镗杆10在加工时的振动量，避免镗杆10在加工过程中由于悬臂量过长导致的工件8内孔表面的粗糙度增大的情况，提高加工的精度。经刀具13切削过的工件8内孔在滚压轴承9的滚压作用下，在工件8的内表面产生塑性变形，使得工件8的内孔侧壁的硬度得到增强。加工时，工件8在电机7的作用下绕自己的轴线进行旋转，然后通过旋转齿轮15使得镗杆10进刀，冷却液经内钢管的内部通孔流至刀具13处，待工件8加工完毕后，关闭电机7并通过齿轮15退刀即可。
在其他实施例中：内钢管为方管、五边形管等其他棱柱型管；碳纤维套层与金属套只包裹内钢管，金属刀具座位于碳纤维套层与金属套的外侧；内钢管、碳纤维套层及金属套之间用于限制相互之间转动的销键可以替换为螺钉。
本发明的镗杆的实施例：如图3所示，镗杆主要由金属刀具座1、内钢管2、碳纤维套层3、销键4、金属套5以及接头座6构成，其具体结构与上述镗刀中镗杆的结构相同，此处不再赘述。
Claims (10)
1.镗杆，其特征是，包括芯杆，芯杆的外周面包覆有碳纤维套层，碳纤维套层的外周面套设有用于将碳纤维套层进行压紧固定的包覆套。
2.根据权利要求1所述的镗杆，其特征是，所述芯杆为中空管状结构。
3.根据权利要求2所述的镗杆，其特征是，所述芯杆包括内管和固定连接在内管一端的刀具座，所述刀具座的内部布置有与内管连通的通孔。
4.根据权利要求3所述的镗杆，其特征是，所述刀具座的外周面与芯杆的外周面平滑连接并被所述碳纤维套层所包覆。
5.根据权利要求4所述的镗杆，其特征是，所述刀具座用于与芯杆连接的一端为圆台状凸部或圆台状凹部，芯杆与刀具座连接的一端为对应的圆台状凹部或圆台状凸部。
6.根据权利要求5所述的镗杆，其特征是，所述刀具座与芯杆的圆台状凹部或圆台状凸部均布置有用于配合连接的螺纹结构，刀具座与芯杆的外周面的对接处进行焊接固定。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的镗杆，其特征是，所述芯杆、碳纤维套层与包覆套之间固定穿插有用于防止相互转动的紧固件。
8.根据权利要求7所述的镗杆，其特征是，所述紧固件为螺钉或销键。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的镗杆，其特征是，所述镗杆还包括固定连接在芯杆一端的用于与机床主轴连接的接头座。
10.镗刀，包括镗杆和固定连接在镗杆一端的刀具，其特征是，所述镗杆包括芯杆，芯杆的外周面包覆有碳纤维套层，碳纤维套层的外周面套设有用于将碳纤维套层进行压紧固定的包覆套。
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| CN113732330A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-03 | 国电联合动力技术(连云港)有限公司 | 一种解决塔上叶片根部法兰错位的镗刀 |
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