CN109396520A - 旋转刨削头的刀具组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转刨削头的刀具组件，包括一刀盘；若干间隔布设于刀盘上的刀架；若干呈环形布设并且同心的弧形刀座，分别用于将各自所对应的刀架与刀盘固接；若干分别设置于对应刀架上的刀盒；各刀盒沿待加工棒材的进给方向至少布设两把多边形刀片，当处于安装到位的状态时，相邻的两所述刀片的同侧刀刃间形成有径向高度差；刀具组件旋转时的旋转中心与多边形刀片同步旋转时构成的圆周同心。本发明可分别对若干刨削用多边形刀片进行毫米级的进给，并且本发明对加载大应力时的结构变形耐受力更好，可靠性也更高。

Description

旋转刨削头的刀具组件

技术领域

本发明涉及一种机械加工领域，特别涉及一种加工超硬金属棒材特种设备用的旋转刨削头的刀具组件。

背景技术

目前，现有的刨削头刀具直径条件精度不够，无法实现毫米级精度的直径调整，刀具直径调节不连续会导致成品棒材表面容易出现瑕疵；现有剥皮机的旋转刨削头多采用单刀片形式，需前后粗精两道加工工序，无法同时进行粗精加工，效率较低；并且现有刨削头刀具无法满足承载加工超硬金属大切削应力的要求，在高速加工过程中由于材料韧性不够以及由切削产生的大量热量堆积造成的材料塑性形变，容易导致刀具破裂失效。因此十分迫切需要研发一种能提高整台加工设备的加工精度以及可靠性的刨削头的刀具组件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的旋转刨削头大多采用单刀片而存在的加工精度低、可靠性差的缺陷，提供一种能提高整台加工设备加工精度及可靠性的旋转刨削头的刀具组件。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种旋转刨削头的刀具组件，其特点在于，其包括：一刀盘；若干间隔布设于所述刀盘上的刀架；若干呈环形布设并且同心的弧形刀座(即指各弧形刀座呈环形分布并且位于同一圆周面上)，分别用于将各自所对应的所述刀架与刀盘固接；若干分别设置于对应所述刀架上的刀盒；每一所述刀盒沿待加工棒材的进给方向至少间隔布设两把多边形刀片，当处于安装到位的状态时，相邻的两所述多边形刀片的同侧的刀刃之间形成有一径向高度差；以及所述刀具组件处于旋转状态时的旋转中心与所述多边形刀片同步旋转时所构成的圆周同心。

较佳地，各所述刀盒分别通过一连接件及一用于调节刀盒、刀架之间预紧力的斜块夹楔，与相应的所述刀架固接。本实施例的斜块夹楔的尺寸可调，这样可以便捷地调节刀盒与刀架之间的预紧力。

较佳地，所述连接件为六角螺钉。

较佳地，所述刀架的数量为四个。

较佳地，所述多边形刀片为三角形刀片或六边形刀片。本实施例可优选三角形刀片，是由于三角形刀片在固定时，较其它多边形刀片的结构更稳固，并且当该刀片的一个边的刀刃磨损时，也可以换另一个边继续使用。六边形刀片同理。

较佳地，所述径向高度差的范围为5mm～12mm。

较佳地，所述刀盘、弧形刀座以及刀架的材料硬度均分别呈从内到外逐级递增状态分布。本实施例通过对刨削头的弧形刀座、刀架以及刀盒各自材料的硬度以及表面处理等的指标进行优化，使之可满足长时间切削超硬金属时产生的大应力以及高疲劳工况。因此尤其适用于超硬金属棒材的剥皮加工。

较佳地，所述材料硬度的等级分为三级，各级之间的硬度等级相差1HRC～10HRC。优选地，各级之间的硬度等级相差5HRC。其中HRC(中文名：洛氏硬度)，是由洛克威尔(S.P.Rockwell)在1921年提出来的学术概念，是使用洛氏硬度计所测定的金属材料的硬度值。

较佳地，所述刀盘上还设有环形一体式指型机构，以及若干分别用于调节对应的所述刀架进给量的调整机构。本实施例通过在刀盘上设置环形一体式指型机构和若干调整机构，可分别对多对刨削用多边形刀片进行毫米级的进给，有效避免棒材加工后产生的环形切削刀纹等瑕疵，并且通过环形一体式指型机构，使得刀具组件对加载了大应力时的结构变形具更强的耐受力。

较佳地，所述调整机构为调整螺杆。

较佳地，相邻的两所述多边形刀片沿所述待加工棒材的进给方向布设。本实施例的两多边形刀片可以沿所述待加工棒材的进给方向一前一后布设。

较佳地，所述多边形刀片处于同步旋转状态时所形成的圆周直径与所述待加工棒材的直径相适配。

较佳地，所述待加工棒材为超硬金属棒材。

较佳地，所述刀具组件通过所述弧形刀座与一承载用的基座相连接，所述基座与一剥皮装置的驱动主轴相连接，所述驱动主轴带动基座旋转，以使得所述基座上承载的刀具组件同步旋转。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实施例。

本发明的积极进步效果在于：

1、本发明旋转刨削头的刀具组件可更高精度调节刀头直径的结构，并并且采用多把多边形刀片来替代传统的单刀片形式，可满足长时间切削超硬金属时产生的大应力以及高疲劳工况。

2、本发明通过刀盘上设置的环形一体式指型机构和调整机构等结构，可分别对多对刨削用多边形刀片进行毫米级的进给，可有效避免棒材加工后产生的环形切削刀纹等瑕疵，并且通过环形一体式指型机构，使得刀具组件对加载了大应力时的结构变形具更强的耐受力而不致发生断裂，相较传统的分体楔形结构可靠性更高。

3、本发明通过在每只刀盒上设置的至少两把多边形刀片，对棒材可同时进行粗加工与精加工，因此大大节省了工艺流程的时间。

4、本发明通过对刨削头的弧形刀座、刀架以及刀盒材料各自的加工成型工艺、选材、硬度以及表面处理等的指标进行优化，使之可更好地满足长时间切削超硬金属时产生的大应力以及高疲劳工况。

5、本发明的结构、安装形式，使得本发明较之传统的刨削头，可加工棒材的金属硬度大幅提高，能实现直径20mm～300mm的超硬金属棒材的剥皮加工，并且表面粗糙度可达到Ra0.8。

6、采用本发明的旋转刨削头的刀具组件，四块弧形刀座的同心度得到了明显提升，加工后银亮材的同心度也得到了显著提高。

附图说明

图1a为本发明较佳实施例的刀具组件的局部剖视图。

图1b为图1a的右视图。

图2a为本发明较佳实施例的刀具组件中刀盘的结构示意图。

图2b为图2a的俯视结构局部剖视图。

图3a为本发明较佳实施例的刀具组件中环形一体式指型机构的结构示意图。

图3b为图3a的剖视图。

图4为本发明较佳实施例的刀具组件的刀盒立体结构放大示意图。

图5为本发明较佳实施例布设于刀盒上的两把多边形刀片的加工状态示意图。

图6a为本发明较佳实施例的刀具组件的弧形刀座的结构示意图。

图6b为图6a的左视图。

附图标记说明：

刀盘1

刀架2

弧形刀座3

刀盒4

斜块夹楔5

环形一体式指型机构6

调整螺杆7

待加工棒材8

多边形刀片9

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。

如图1a～图6b所示，本发明提供一种旋转刨削头的刀具组件，其包括一刀盘1；若干刀架2；若干分别设置于对应的所述刀架2上的刀盒4；若干环形布设并且同心的弧形刀座3，各弧形刀座3分别用于将各自对应的刀架2固定于刀盘1上；整个所述刀具组件通过所述弧形刀座3与一用于承载整个所述刀具组件的基座(图中未示出)相连接，基座与一剥皮装置(例如剥皮机)的驱动主轴(图中未示出)相连接。

如图1a～图6b所示，各刀架2均间隔呈环形布设，各刀架2均位于同一沿轴向(即沿待加工棒材8的进给方向)的圆周面内；所述刀盘1上还设有环形一体式指型机构6(环形一体式指型机构呈上粗下细的拇指形状)，以及若干分别用于调节对应的刀架进给量的调整机构(例如，调整机构为调整螺杆7)。其中，调整机构的数量与设置的刀架2的数量相一致。而通过设置环形一体式指型机构6，使得刀具组件在加载大应力时的结构变形耐受力更强，其相较传统的分体楔形结构可靠性更高。

此外，如图5所示，在每一所述刀盒4沿待加工棒材8的轴向进给方向布设有两把或三把多边形刀片9，本发明通过每只刀盒4上设置的至少2把多边形刀片9，可对棒材同时进行粗加工与精加工，大大节省了工艺流程时间；

如图5所示，当处于安装到位的状态时，相邻的两把多边形刀片9的同侧的刀刃之间形成有一径向高度差；径向高度差的范围为5mm-12mm；并且，所述刀具组件旋转时的旋转中心与各同步旋转时所述多边形刀片9的圆心同心。另外，多边形刀片9同步旋转时的圆周直径与待加工棒材8的直径相适配。

如图1a～图1b所示，作为一种实施例，各所述刀盒4分别通过一连接件、一用于调节刀盒4与刀架2连接的预紧力的斜块夹楔5跟对应的刀架2固接。其中，所述连接件可以为六角螺钉。

作为一种优选的实施例，如图1a、图5所示，所述刀架2的数量优选为四个，同时选择在各个刀盒1上均布设两把三角形刀片，且相邻的两把三角形刀片沿待加工棒材8的进给方向前后设置。之所以优选三角形刀片，是由于三角形刀片在固定时，较其它多边形刀片的结构更稳固，并且当该刀片的一个边的刀刃磨损时，也可以换另一个边继续使用；另外，三角形刀片的各切削角为60度，也能更好地进行切削。

作为另一种变换，也可以沿待加工棒材8的进给方向前后设置两把六边形刀片，此时其各切削角为120度，也具较好的切削效果。

如图1a～图6b所示，本发明的刀具组件与刀架分别装配到四块同心的弧形刀座3上。装配时，要确保四块弧形刀座3的同心度，因四块弧形刀座3的同心度直接影响到其上面承载的刀架2及刀具组件的同心度。

本发明通过采用四块弧形刀座3同时从同一个棒材中出料，并且采用同一台机床同时加工，完全成型后再切割成四块的工艺方案。本发明四块弧形刀座3之间的重量相互相差不大于0.05kg。

另外，本发明通过刀盘1上设置的环形一体式指型机构6和调整机构等结构，可分别使四对刨削用的多边形刀片9进行毫米级的进给，这样便可有效避免棒材加工后产生的环形切削刀纹等瑕疵，并且环形一体式指型机构的结构鲁棒性好，相较传统的分体楔形结构可靠性更高。

更进一步地，通过将本发明的所述刀盘1、弧形刀座3以及刀架2的材料硬度均分别呈从内部到外部逐级递增硬度分布，使之可满足长时间切削超硬金属时产生的大应力以及高疲劳工况。故本发明的刀具组件尤适用于超硬金属棒材的刨削加工。

作为一种优选的实施例，逐级递增硬度呈梯状分布，分三级，各级之间的硬度等级相差1HRC～10HRC。

更优的，各级之间的所硬度等级可以是相差3HRC或5HRC，即刀盘1、弧形刀座3、刀架2的材料硬度各自均从内部到外部依次为：10HRC、13HRC、1 6HRC；或10HRC、15HRC、20HRC。

本实施例中，该逐级递增硬度可以通过对刀架以及刀盒进行合适的时间曲线以及温度曲线进行表面热处理，便可达到上述零件材料所需的硬度了。其中，该表面热处理部分为本领域的公知常识，在此不作贅述。

在其它实施例中，本发明通过调节调整机构以及更换整套刀架，还能满足直径从50mm到308mm的不同尺寸范围金属棒材的加工需求。

本发明的旋转刨削头的刀具组件的工作原理为：本发明的刀具组件的加工方式为棒材轴向进给，刀具组件的刀盘带能动刀架、刀盒、弧形刀座等共同绕棒材同心旋转，弧形刀座与一基座相连，而基座与剥皮机的驱动主轴相连，并通过剥皮机内的齿轮箱的动力传递，驱动主轴便驱动基座旋转，从而驱动基座上承载的刀具组件同步旋转，得以完成棒材的刨削加工。

本发明的旋转刨削头的刀具组件的工作过程为：

1)、所有零件按照设计图纸的位置进行组装，并通过螺钉进行紧固，调节调整螺杆，使四组多边形刀片构成的圆周直径适合待加工金属棒材的直径，完成加工前准备。

2)、金属棒材受到剥皮机导向组件(图中未示出)的牵引，穿过呈90度分布在同一圆周上的四组多边形刀片所构成的圆心，进行轴向运动；其中剥皮机导向组件可采用现有技术中公知的齿轮箱等公知的动力传动机构来实现，该部分为本领域的公知常识，在此不作赘述。

3)、在金属棒材进行轴向运动的同时，在基座的旋转运动的牵引下，本发明的刀具组件进行以四组多边形刀片所构成的圆心为中心的旋转运动，四组多边形刀片同时对金属棒料的外表面进行固定深度的旋转切削处理。

4)、本发明的每组多边形刀片由于是沿棒材的进给方向前后布置，且前后多边形刀片的同侧的刀刃存在径向高度差，因此可对金属棒材同时进行粗、精两种加工，即可先对金属棒材进行直径切削量大的粗加工，再对金属棒材进行直径切削量较小的精加工。

下表1为本发明的性能参数与现有技术的刀具组件性能参数的对比表。

表1

对比指标	本发明的性能参数	现有技术的性能参数
			可加工的棒材硬度	65HRC	50HRC
生产效率	60m以上/min	15m/min

由表1中的数据可知，本发明旋转刨削头的刀具组件可更高精度调节刀头直径的结构，并且以多刀片替代传统单刀片形式，同时对刨削头的弧形刀座、刀架以及刀盒材料的加工成型工艺、选材、硬度以及表面处理等指标均需进行优化，使之可满足长时间切削超硬金属时产生的大应力以及高疲劳工况。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种旋转刨削头的刀具组件，其特征在于，包括：

一刀盘；

若干间隔布设于所述刀盘上的刀架；

若干呈环形布设并且同心的弧形刀座，分别用于将各自所对应的所述刀架与刀盘固接；

若干分别设置于对应所述刀架上的刀盒；

每一所述刀盒沿待加工棒材的进给方向至少间隔布设两把多边形刀片，当处于安装到位的状态时，相邻的两所述多边形刀片的同侧的刀刃之间形成有一径向高度差；以及

所述刀具组件处于旋转状态时的旋转中心与所述多边形刀片同步旋转时所构成的圆周同心。

2.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，各所述刀盒分别通过一连接件及一用于调节刀盒、刀架之间预紧力的斜块夹楔，与相应的所述刀架固接。

3.如权利要求2所述的刀具组件，其特征在于，所述连接件为六角螺钉。

4.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，所述刀架的数量为四个。

5.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，所述多边形刀片为三角形刀片或六边形刀片。

6.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，所述径向高度差的范围为5mm～12mm。

7.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，所述刀盘、弧形刀座以及刀架的材料硬度均分别呈从内到外逐级递增状态分布。

8.如权利要求7所述的刀具组件，其特征在于，所述材料硬度的等级分为三级，各级之间的硬度等级相差1HRC～10HRC。

9.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，所述刀盘上还设有环形一体式指型机构，以及若干分别用于调节对应的所述刀架进给量的调整机构。

10.如权利要求9所述的刀具组件，其特征在于，所述调整机构为调整螺杆。

11.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，相邻的两所述多边形刀片沿所述待加工棒材的进给方向布设。

12.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，所述多边形刀片处于同步旋转状态时所形成的圆周直径与所述待加工棒材的直径相适配。

13.如权利要求1所述的刀具组件，其特征在于，所述待加工棒材为超硬金属棒材。

14.如权利要求1～13中任意一项所述的刀具组件，其特征在于，所述刀具组件通过所述弧形刀座与一承载用的基座相连接，所述基座与一剥皮装置的驱动主轴相连接，所述驱动主轴带动基座旋转，以使得所述基座上承载的刀具组件同步旋转。