CN108907252A - 一种提高细长轴加工精度的刀具装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高细长轴加工精度的刀具装置，包括刀架及安装在刀架上的刀片，刀片设置有3个，均匀安装在刀架上，三个刀片沿径向相互间隔120°布置。与现有技术相比，本发明能够使被加工细长轴在切削时的柔度变形减小、动态刚度提高、受力均匀，实现小进给量的高精度表面加工。并且通过改变三个刀片沿轴向的布置方式和沿径向的切削深度，可以实现粗精加工同时完成的高效加工。

Description

一种提高细长轴加工精度的刀具装置

技术领域

本发明涉及一种加工刀具，尤其是涉及一种提高细长轴加工精度的刀具装置。

背景技术

细长轴类零件，如机床主轴，其回转面切削加工工艺，因为细长轴的柔度变形大、刚度低，加工精度很难保证。为了提高其加工精度，通常采用支撑架结构，用于增加细长轴的刚度，并抵消重力和加工过程中切削力的影响。但是作为细长轴辅助装置的支撑架结构，体积较大，只能预先设定在某些位置，只有在支撑部位刚度最好，加工精度高，而在远离支架部位，精度还是很难保证。再者，支撑架结构比较复杂，当细长轴结构或者加工参数变化时，调整过程费时费力。另外，支撑架不能完全抵消切削力。所以即使采用支撑架结构进行细长轴回转面的加工时，依然存在加工精度低，生产效率低的技术缺陷。

中国专利CN207447373U公开了用于细长轴类零件车削的双向可调节成组车削刀具，解决了超细长杆在车削加工过程中稳定性差的问题。在圆盘状刀具基座上设置有丝杠螺母移动块T形凹槽导轨，在丝杠螺母移动块T形凹槽导轨上分别活动设置有上丝杠螺母移动块和下丝杠螺母移动块，双向丝杠螺接在上丝杠螺母移动块和下丝杠螺母移动块中，在上丝杠螺母移动块上设置有一组车削刀具，在下丝杠螺母移动块上设置有另一组车削刀具。该装置是通过在细长轴的加工部位上、下两个方向施加切削力，能够减小细长轴的变形量进而提高加工精度。但是由于加工部位只有两点接触，因此并不能有效改变细长轴加工部位的圆度及其细长轴的圆柱度，并且该装置不能沿轴向调节接触刀尖位置，因此也不具有改善由进给量影响最大的加工表面精度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高细长轴加工精度的刀具装置，这种刀具装置具备平衡细长轴加工过程中切削受力变形的功能，从而显著提高回转加工表面精度。并且能够实现在小进给量时的高精度加工表面。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种提高细长轴加工精度的刀具装置，包括刀架及安装在刀架上的刀片，所述刀片设置有3个，均匀安装在刀架上，三个刀片沿径向相互间隔120°布置，3个刀片在加工零件的径向上的进给量相同，3个刀片构成的平面与加工零件的径向平面平行。

刀片在设置时可以采用轴向同心布置方式或者轴向错位布置方式，并且刀片在轴线方向上布置方式不影响进给量。

所述轴向同心布置方式是3个刀片沿加工零件径向设置相同的切削深度，这样三个刀片的切削刀尖处于同一轴向位置，可以实现“三刀共面”的同时切削工艺过程。

所述轴向错位布置方式是3个刀片沿加工零件径向设置不同的切削深度，3个刀片沿加工零件径向的切削深度逐渐加深，三个刀片的切削刀尖处于沿轴向间隔较小的不同位置，相邻间距可以和进给量相同，沿径向的切削深度可以不同。可以在小变形条件下，实现细长轴的粗、精加工同时完成。

所述的三刀片的径向布置，由三个刀具同时布置在被加工工件的径向方向，相邻刀具的周向转角为120°，进给量f一致，因此细长轴工件的实际进给量仅为每个刀具进给量f的三分之一。即一个刀具装置的总进给量与采用传统上一个刀片进行单独切削时的进给量相同。

例如：若细长轴回转件由一个刀片进行切削加工，按照切削力指数公式

其中，C_Ff为修正系数，α_p为切削深度，f为进给量，v_c为切削速度。

而当采用本发明提出的具有三个刀片分布特征的刀具装置进行加工时，在切削时间不变的情况下，其进给量只是单个刀具切削的1/3，故切削力降低倍。若采用刀片的材料和刀具角度相同时，由小进给量影响的表面粗糙度也可以大幅降低。并且由于细长轴采用新型刀具装置受力小且受力均匀。因此该新型刀具装置可以显著提高细长轴的加工精度，有利于实施高速高效加工工艺。

本发明的工作过程：首先将被加工的细长轴装卡在切削机床上，首尾架顶尖夹紧工件。开始进行回转面切削时，工件高速旋转，三刀切削刀具装置可以快速接触工件，按照一定的进给量进行切削。刀片若是采用轴向同心布置方式，三个刀片同时进入切削状态；刀片若是采用轴向错位布置方式，刀具与工件的接触顺序是第一个刀片最先开始接触；第二个刀片次之进行接触；随后最后一个刀片进入接触切削状态，并且三个刀片具有相同的进给量。该进给量可以时常规切削进给量的1/3。

在细长轴加工过程中时，三个刀具同时接触工件，由于刀具周向相距均为120°分布，故刀具所给的切削力可以互相抵消，实现切削加工中由刀具引起的工件受力不均匀的受力补偿。

与现有细长轴加工技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明借助三刀片同时切削细长轴，使工件切削受力沿径向可以相互抵消补偿，因为消除了由于切削力和细长轴的柔度变形引起过度变形，能够显著提高细长轴的加工精度。并且可以替代机床上的支撑架结构，简化机床结构。

2、本发明通过三刀具同时切削，能够使常规切削的进给量减少到1/3，在不改变刀具材料和角度的条件下，可以显著提高对进给量非常敏感的加工表面精度，并有利于实施高速高效加工工艺。

3、若采用刀片沿轴向错位布置方式，三个刀片的进给量相同，沿径向可以设置不同的切削深度，可以实现粗精加工同时完成。

4、本发明可以在现有的切削机床上进行，不改变机床的主结构，只需要改变刀架结构或者刀具布置方式即可实现。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作状态示意图；

图3为本发明的三个刀片轴向同心布置方式图；

图4为本发明的三个刀片轴向错位布置方式图；

图5为本发明的三个刀片轴向错位布置加工零件的示意图。

图中，1-第一刀片、2-第二刀片、3-第三刀片、4-刀架。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其结构如图1所示，包括刀架4及安装在刀架4上的刀片，本实施例中刀片设置有3个，包括第一刀片1、第二刀片2、第三刀片3，均匀安装在刀架4上，三个刀片沿径向相互间隔120°布置，3个刀片在加工零件的径向上的进给量相同，3个刀片构成的平面与加工零件的径向平面平行。

另外，本实施例中刀片采用轴向同心布置方式，第一刀片1、第二刀片2、第三刀片3沿加工零件径向设置相同的切削深度，如图2所示，这样三个刀片的切削刀尖处于同一轴向位置，可以实现“三刀共面”的同时切削工艺过程。在加工零件时，三个刀片同时进入切削状态，如图3所示。

实施例2

一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其结构与实施例1大致相同，不同之处在于，本实施例中刀片采用轴向错位布置方式，第一刀片1、第二刀片2、第三刀片3沿加工零件径向设置不同的切削深度，3个刀片沿加工零件径向的切削深度逐渐加深，三个刀片的切削刀尖处于沿轴向间隔较小的不同位置，相邻间距可以和进给量相同，沿径向的切削深度可以不同。可以在小变形条件下，实现细长轴的粗、精加工同时完成，如图4及图5所示。

上述实施例中三个刀片的进给量相同，实际影响工件加工表面精度的进给量只有刀具装置进给量的1/3，因此可以显著提高加工表面精度，并且在细长轴加工过程中时，三个刀具同时接触工件，由于刀具周向相距均为120°分布，故刀具所给的切削力可以互相抵消，实现切削加工中由刀具引起的工件受力不均匀的受力补偿。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其特征在于，该装置包括刀架及安装在刀架上的刀片，所述刀片设置有3个，均匀安装在刀架上，三个刀片沿径向相互间隔120°布置。

2.根据权利要求1所述的一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其特征在于，3个刀片在加工零件的径向上的进给量相同。

3.根据权利要求1所述的一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其特征在于，3个刀片构成的平面与加工零件的径向平面平行。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其特征在于，3个刀片沿加工零件径向设置相同的切削深度。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其特征在于，3个刀片沿加工零件径向设置不同的切削深度。

6.根据权利要求5所述的一种提高细长轴加工精度的刀具装置，其特征在于，3个刀片沿加工零件径向的切削深度逐渐加深。