CN109848448A - 一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具及加工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具及加工方法，包括：刀柄、连接部、前刀杆、刀片、锁紧螺钉和刀头；在所述前刀杆的一端设有刀柄，在前刀杆的另一端设有刀头，在刀柄与刀头之间设有连接部；刀柄、连接部、前刀杆与刀头共轴；所述刀片通过锁紧螺钉紧固在刀头上；连接部为圆柱体，连接部靠近刀柄的一端的端面为垂直于刀柄轴线的平面，连接部的外径大于刀柄的外径，刀柄中心设有冷却液进孔，冷却液进孔一端伸出刀柄左端，另一端位于刀头左侧内。本刀具结构、加工方法简单实用，采用一个夹具在卧式加工中心上进行全自动化加工，取消了在摇臂钻床上加工时两次翻转壳体工序。对壳体结构加工适应性好，降低了操作者劳动强度，提高了工作效率。

Description

一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具及加工方法

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及一种机械加工刀具及加工方法，尤其涉及一种用于拖拉机壳体螺钉过孔背面加工的刀具及加工方法。

背景技术

拖拉机作为农业机械的重要组成部分，近年来在我国得到了快速发展。拖拉机壳体是拖拉机的重要基础构件之一。其前端面和后端面上分别有一组十几个螺钉过孔（简称过孔），装配时采用相匹配螺钉从该壳体前端面过孔的背面通过过孔和前端的发动机相连接，从该壳体后端面过孔的背面通过过孔和后端的后传动箱壳体相连接，并要求该壳体的过孔背面和螺钉端面贴合；由于受产品结构所限，该壳体的过孔背面空间狭小，加工时刀具易和壳体外形干涉。目前，出现这种情况时，一般采用以下加工方法：

通常的加工工艺分两道工序：1、将壳体1后端面过孔的背面锪平；2、将壳体1前端面过孔的背面锪平。通常采取在摇臂钻床反锪的方式来加工：前道工序在加工中心上将过孔加工完成后，将壳体1运送至摇臂钻床处，再将壳体1翻转使得其后端面朝上放置在摇臂钻床上并压紧，人工移动主轴手柄将刀杆2从过孔内伸出，将端面锪钻3套到刀杆2上并旋转90°，开动设备运转同时人工手动向上轻提主轴手柄，带动端面锪钻3进行反锪孔端面。加工完成后，人工手动将端面锪钻3反方向旋转90°后将其从刀杆2上退下，手动将主轴向上提起带动刀杆2从过孔内伸出后，则完成一个过孔背面的加工，转动摇臂将主轴移至下一个过孔开始重复以上动作；当该面的孔系背面全部加工完成后，翻转零件壳体1将前端面朝上放置后压紧，进行该面孔系背面的加工。对于壳体1过孔背面的小平面加工，上述加工工艺在其一定的应用范围内可保证加工质量。但是，还存在有一些不足，主要有以下几点：

1、存在安全隐患：根据机床安全操作规定不允许带手套操作钻床，因此在加工过程中，操作者需手动将端面锪钻套到刀杆上并旋转90°，由于受产品结构所限，螺栓过孔背面和侧面空间狭小，造成人工装刀困难，且操作者容易被刀具划伤。

2、工作效率低：在单个孔加工过程中，操作者需两次手动将端面锪钻套装到刀杆上并旋转90°，而该零件的前端面和后端面上分别有一组十几个螺钉过孔，加工一件壳体需要对零件翻转两次、装夹两次，装刀卸刀数十次。

3、操作者劳动强度大：由于零件高度为600~700mm，操作工在加工时，直立状态手动操作主轴手柄使刀杆向下移动至过孔背面，弯腰状态左手将端面锪钻套装至刀杆上，同时右手仍然握着主轴手柄，直立状态进行加工，弯腰状态左手将端面锪钻从刀杆上退下，直立状态将刀杆从过孔中退出后才完成一个过孔背面的加工，此过程需重复直立弯腰动作数次，而该壳体前端面和后端面上分别有一组十几个过孔，加工一件壳体需要人工重复直立弯腰动作近百次。

综上所述，如能提供一种应用于壳体类零件过孔背面加工的刀具，并实现将刀具采用卧式加工中心机床自动化加工过孔背面，这正是本发明的任务所在。

发明内容

本发明的目的正是在于克服现有所述技术中所存在的缺陷和不足，并结合实际使用要求，提供一种采用卧式加工中心机床加工壳体过孔背面的刀具，以及由此加工壳体过孔背面的方法。

为实现上述目的，本发明采用由以下技术方案实现上述目的。

一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具，包括：刀柄、连接部、前刀杆、刀片、锁紧螺钉和刀头；在所述前刀杆的一端设有刀柄，在前刀杆的另一端设有刀头，在刀柄与刀头之间设有连接部；刀柄、连接部、前刀杆与刀头共轴；所述刀片通过锁紧螺钉紧固在刀头上；连接部为圆柱体，连接部靠近刀柄的一端的端面为垂直于刀柄轴线的平面，连接部的外径大于刀柄的外径，刀柄中心设有冷却液进孔，冷却液进孔一端伸出刀柄左端，另一端位于刀头左侧内。

所述刀头的左上方设置有刀座，刀座上设置有槽孔，槽孔上设置有通过锁紧螺钉固定的刀片，刀片能够通过槽孔调节位置。

所述刀片为标准C型80°菱形刀片。

所述刀柄为圆柱体，其直径尺寸大小为φ16~φ20mm。

本发明所述的一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具，具体加工方法包括以下步骤：

1、 先将刀具装到卧式加工中心机床刀库中；

2、 机床工作台旋转带动壳体将壳体前端面转到0°，机床通过刀臂从刀库中将刀具抓取后装到机床主轴上。

3、 主轴带动刀具旋转，快速移动至壳体前端面其中一个过孔前方10mm处，主轴带动刀具沿水平方向移动，移动至刀尖距离过孔侧壁0.3~0.5mm处，垂直方向移至过孔中心处，主轴带动刀具定向停止；

4、 主轴带着刀具从过孔中进入壳体背面2mm处，沿水平方向反向移动，移动至刀具的前刀杆距离过孔侧壁0.3~0.5mm处，主轴带动刀具旋转，刀具后退2mm并以过孔中心轴线为圆心，360°转动进行反镗加工；

5、 过孔背面完成加工后，刀具前进2mm，主轴带动反镗刀定向停止，主轴带着刀具沿水平方向移动，移动至刀尖距离过孔侧壁0.3~0.5mm处后，从过孔中退至过孔前方10mm处；

6、 主轴带动刀具旋转，快速移动至壳体前端面另一个过孔前方10mm处，重复上述步骤即可完成壳体前端面的所有过孔背面的加工过程；

7、 机床工作台旋转带动壳体将壳体后端面转到0°，重复3~6步骤即可完成壳体后端面的所有过孔背面的加工过程。

本发明采用上述技术方案后可达到如下积极效果：

1、 刀具结构简单，具有对壳体结构加工适应性好，且成本低、效率高等优点，特别适合在加工中心等设备上推广和应用；

2、 该新型刀具和工艺方法能取代传统的使用摇臂钻床反锪工艺方法，不受限于零件产品结构，消除了原工艺存在的安全隐患，大幅降低了操作者劳动强度，提高了工作效率；

3、 该工艺方法将过孔背面加工内容安排和前端面、后端面、过孔等内容一道工序，采用一个夹具在卧式加工中心上进行全自动化加工，减少了对壳体的周转，取消了在摇臂钻床上加工时两次翻转壳体工序，避免对壳体造成的磕碰伤。

附图说明

图1是拖拉机壳体的结构示意图；

图2是现有刀具对拖拉机壳体过孔背面的加工示意图；

图3是本发明用于拖拉机壳体螺钉过孔背面加工的刀具的结构示意图；

图4是本发明用于拖拉机壳体螺钉过孔背面加工的刀具工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述。如图1-4所示：一种用于拖拉机壳体螺钉过孔背面加工的刀具，包含刀柄4、连接部5、前刀杆6、刀片7、锁紧螺钉8和刀头9；所述刀柄4的右侧设置有连接部5，连接部5右侧设置有前刀杆6，前刀杆6的右侧设置有刀头9，刀片7位于刀头9上远离刀柄4的一端；所述刀柄4、连接部5、前刀杆6与刀头9共轴；所述连接部5为圆柱体，连接部5靠近刀柄4一端的端面为垂直于刀柄4轴线的平面，连接部5的外径大于刀柄4的外径，在保证刀具加工时强度的前提下，降低了刀具成本；所述刀柄4内部设置有冷却液进孔，冷却液进孔一端位于刀柄4左端，另一端位于刀头9左上方；所述刀头9的下方设置有刀座，刀座上设置有槽孔，槽孔上设置有通过锁紧螺钉8固定的刀片7，刀片7可以通过槽孔调节位置；所述刀片7为标准C型80°菱形刀片，刀片的宽度尺寸大小根据过孔尺寸和背面尺寸综合考虑来确定；

所述刀柄4为圆柱体，其直径尺寸大小根据卧式加工中心机床装夹刀柄内孔大小来确定，通常设计为通用的φ16~φ20mm；所述刀柄4装入主刀柄一端的内孔中，拧紧主刀柄侧部垂直主刀柄一端内孔的螺钉将刀柄4固定在主刀柄中，主刀柄另一端带有7:24锥度外径和机床主轴内孔锥度配合，通过拉钉将刀具和机床主轴拉紧，从而和加工设备连接。所述前刀杆6尺寸大小则根据壳体过孔的尺寸和所加工过孔背面圆形平面的尺寸大小来确定，由于零件过孔直径小，前刀杆6外径需铣削干涉部分，做成不规则的椭圆形，且在不干涉被加工零件任何位置的情况下，尽量大，这是为了保证刀具强度；

为了更好的解释本发明，结合说明书附图的图4说明如下：首先将壳体过孔直径设定为φD1，需加工的过孔背面圆形平面直径设定为φD2，其半径设定为A1，刀具轴线和过孔轴线距离设定为L，前刀杆6最大半径和过孔半径之间的距离设定为B，该反锪镗刀结构设计思路如下：由于需加工的过孔背面圆形平面直径尺寸φD2大于刀具入口处尺寸（壳体过孔直径）φD1，当前刀杆6移至过孔直径极限尺寸，即尺寸B=0mm时，且A1小于φD2/2时，便无法完成镗削；因此前刀杆6的直径需兼顾其极限位置时的尺寸L和B， 当前刀杆到达极限位置处时，A1大于φD2/2，能顺利完成过孔背面的圆形平面加工。

实施例

本实施例是根据壳体过孔尺寸和被加工过孔背面圆形平面的尺寸综合考虑来设计的刀具，然后将该刀具安装于卧式加工中心机床主轴上，零件安装在工作台上进行自动化加工。

本实例中，被加工壳体后端面过孔直径φD3为φ13mm，其背面圆形平面直径为φ22mm，过孔数量n3=12，要求过孔背面圆形平面锪平；被加工壳体前端面过孔直径φD4为φ15mm，其背面圆形平面直径为φ24mm，过孔数量n4=8，要求过孔背面圆形平面锪平。

本实施例中所用刀具的具体参数如下：加工前端面的反锪镗刀：刀柄4长度为50mm，刀柄4直径为φ16mm，前刀杆6轴线至刀片7的刀尖距离为12.6mm，刀片7的刀尖至前刀杆6外径距离为4.8mm；加工后端面的刀具：刀柄4长度为50mm，刀柄4直径为φ16mm，前刀杆6轴线至刀片7的刀尖距离为14.6mm，刀片7的刀尖至前刀杆6外径距离为4.8mm。

本实施例采用刀具加工壳体过孔背面的方法，具体步骤如下：

1、 由于壳体的前道工序（包括前端面、后端面、过孔等内容）采用卧姿在卧式加工中心机床上加工，因此将过孔背面的加工安排在此工序中进行加工；

2、 先将刀具装到卧式加工中心机床刀库中；

3、 机床工作台旋转带动壳体将壳体前端面转到0°，机床通过刀臂从刀库中将刀具抓取后安装到机床主轴上。

4、 主轴转速设定为800r/min，进给为60 mm/min，主轴带动刀具旋转，快速移动至壳体前端面其中一个过孔前方10mm处，主轴带动刀具沿水平方向移动，移动至刀尖距离过孔侧壁0.5mm处，垂直方向移至过孔中心处，主轴带动刀具定向停止；

5、 主轴带着刀具从过孔中进入壳体背面2mm处，沿水平方向反向移动，移动至刀具的前刀杆距离过孔侧壁0.5mm处，主轴带动刀具旋转，反镗刀后退2mm，以过孔中心轴线为圆心360°转动进行反镗加工；

6、 过孔背面完成加工后，刀具前进2mm，主轴带动刀具定向停止，主轴带着刀具沿水平方向移动，移动至刀尖距离过孔侧壁0.3~0.5mm处后，从过孔中退至过孔前方10mm处。

7、 主轴带动刀具旋转，快速移动至壳体前端面另一个过孔前方10mm处，重复上述步骤即可完成壳体前端面的所有过孔背面的加工过程；

8、 机床工作台旋转带动壳体将壳体后端面转到0°，主轴转速设定为870 r/min，进给60 mm/min，重复4~7步骤即可完成壳体后端面的所有过孔背面的加工过程。

总之，要根据被加工壳体过孔和背面直径尺寸大小的要求，来设计刀具，加工时反镗刀采用偏心从过孔中进入其背面，在过孔尺寸允许范围内，刀具以过孔中心轴线为圆心，360度转动进行全自动化加工，实现对过孔背面的加工。以简化在摇臂钻床上采用人工方式加工的繁琐工艺、笨重劳动以及容易造成的安全隐患；以满足实际使用要求，方便安装及更换，并提高生产效率。

最后应该说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明全部内容，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行形式上的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的思路启示之内所作出的形式修改、等同替换等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具及加工方法，包括：刀柄（4）、连接部（5）、前刀杆（6）、刀片（7）、锁紧螺钉（8）和刀头（9）；其特征在于：在所述前刀杆（6）的一端设有刀柄（4），在前刀杆（6）的另一端设有刀头（9），在刀柄（4）与刀头（9）之间设有连接部（5）；刀柄（4）、连接部（5）、前刀杆（6）与刀头（9）共轴；所述刀片（7）通过锁紧螺钉（8）紧固在刀头（9）上；连接部（5）为圆柱体，连接部（5）靠近刀柄（4）的一端的端面为垂直于刀柄（4）轴线的平面，连接部（5）的外径大于刀柄（4）的外径，刀柄（4）中心设有冷却液进孔，冷却液进孔一端伸出刀柄（4）左端，另一端位于刀头（9）左侧内。

2.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具，其特征在于：所述刀头（9）的左上方设置有刀座，刀座上设置有槽孔，槽孔上设置有通过锁紧螺钉（8）固定的刀片（7），刀片（7）能够通过槽孔调节位置。

3.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具，其特征在于：所述刀片（7）为标准C型80°菱形刀片。

4.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具，其特征在于：所述刀柄（4）为圆柱体，其直径尺寸大小为φ16~φ20mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于拖拉机壳体背面加工的刀具，其特征在于：具体操作方法包括以下步骤：

【1】先将刀具装到卧式加工中心机床刀库中；

【2】机床工作台旋转带动壳体将壳体前端面转到0°，机床通过刀臂从刀库中将刀具抓取后装到机床主轴上；

【3】主轴带动刀具旋转，快速移动至壳体前端面其中一个过孔前方10mm处，主轴带动刀具沿水平方向移动，移动至刀尖距离过孔侧壁0.3~0.5mm处，垂直方向移至过孔中心处，主轴带动刀具定向停止；

【4】主轴带着刀具从过孔中进入壳体背面2mm处，沿水平方向反向移动，移动至刀具的前刀杆（6）距离过孔侧壁0.3~0.5mm处，主轴带动刀具旋转，刀具后退2mm并以过孔中心轴线为圆心， 360°转动进行反镗加工；

【5】过孔背面完成加工后，刀具前进2mm，主轴带动刀具定向停止，主轴带着刀具沿水平方向移动，移动至刀尖距离过孔侧壁0.3~0.5mm处后，从过孔中退至过孔前方10mm处；

【6】主轴带动刀具旋转，快速移动至壳体前端面另一个过孔前方10mm处，重复上述步骤即可完成壳体前端面的所有过孔背面的加工过程；

【7】机床工作台旋转带动壳体将壳体后端面转到0°，重复3~6步骤即可完成壳体后端面的所有过孔背面的加工过程。