CN110497029A - 正反倒角装置及通孔的正反面孔口倒角加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正反倒角装置，包括夹持机构和可拆卸地设于夹持机构上的正反倒角刀头，夹持机构包括用于与机床夹头配合并固定的壳体、夹持块、横向调节件、弹性支撑件以及阻挡件，夹持块设于壳体内并可沿正反倒角刀头的径向滑动，阻挡件与壳体可拆卸地连接并用于防止夹持块从壳体内滑出，正反倒角刀头靠近夹持机构的一端固定设于夹持块内，正反倒角刀头远离夹持机构的一端悬设于壳体外，正反倒角刀头的悬设端为加工端，横向调节件和弹性支撑件沿夹持块的滑动方向相对地设于壳体的侧壁上，横向调节件与壳体的侧壁螺纹配合并用于控制正反倒角刀头的加工直径值，弹性支撑件用于沿夹持块的滑动方向提供预应力从而控制倒角大小的值。本发明提供的正反倒角装置，通用性好、不容易磨损。

Description

正反倒角装置及通孔的正反面孔口倒角加工方法

技术领域

本发明涉及刀具设计技术领域，特别地，涉及一种正反倒角装置。本发明还涉及一种采用上述正反倒角装置对通孔的正反面孔口倒角加工方法。

背景技术

在机械加工中，孔的反面倒角去毛刺主要采用通过钳工手工操作去毛刺和通过数控机床进行机械式去毛刺的方法。

采用钳工手工操作的方式耗时较长，加工后的孔的倒角的一致性低且质量不稳定；采用数控机床(例如数控卧加、数控立加、加工中心、数控镗床等数控机床)通过正反倒角刀一次性对孔的正面和反面进行倒角去毛刺时，由于现有的正反倒角刀是以在圆柱形刀杆上安装一片具有上、下切削刃且有一定弹性的刀片，其能加工的直径范围较小，对孔的适用性不好，通用性差，并且由于正反倒角刀头的刀片很薄，且刀片需要在径向上有弹性，刀片的材料受到限制，制造复杂，刀片的切削性能不好，且容易磨损，导致加工反面孔口倒角的成本高。

发明内容

本发明提供了一种正反倒角装置及通孔的正反面孔口倒角加工方法，以解决现有的正反倒角刀头通用性差、容易磨损，导致加工孔的成本高的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种正反倒角装置，包括夹持机构和可拆卸地设于夹持机构上的正反倒角刀头，夹持机构包括用于与机床夹头配合并固定的壳体、夹持块、横向调节件、弹性支撑件以及阻挡件，夹持块设于壳体内并可沿正反倒角刀头的径向滑动，阻挡件与壳体可拆卸地连接并用于防止夹持块从壳体内滑出，正反倒角刀头靠近夹持机构的一端固定设于夹持块内，正反倒角刀头远离夹持机构的一端悬设于壳体外，正反倒角刀头的悬设端为加工端，横向调节件和弹性支撑件沿夹持块的滑动方向相对地设于壳体的侧壁上，横向调节件与壳体的侧壁螺纹配合并用于控制正反倒角刀头的加工直径值，弹性支撑件用于沿夹持块的滑动方向提供预应力从而控制倒角大小的值。

进一步地，阻挡件为设于壳体底端的底盖，壳体的底端内陷形成有用于容纳夹持块的容纳内腔，夹持块在容纳内腔内仅可进行径向滑动，底盖与壳体的底端固定连接以防止夹持块从容纳内腔内竖向滑出；底盖上开设有中孔，正反倒角刀头靠近夹持机构的一端穿过中孔后与夹持块固定连接。

进一步地，夹持块包括第二本体和第三本体，第三本体设于第二本体上，正反倒角刀头靠近夹持机构的一端穿过第二本体后固定设于第三本体内，容纳内腔包括第一滑动槽a和第二滑动槽b，第一滑动槽a为与第二本体对应的矩形滑槽以使第二本体收容在第一滑动槽a中并可沿径向滑动，第二滑槽b与第三本体对应设置以容纳第三本体并留有供第三本体径向滑动的避让空间。

进一步地，夹持块上设有轴向贯穿的固定孔，第三本体的侧壁上设有与固定孔导通的第一螺纹孔，正反倒角刀头靠近夹持机构的一端穿过中孔后伸入固定孔内，夹持机构还包括螺纹紧固件，螺纹紧固件与第一螺纹孔螺纹配合后伸入固定孔中以锁紧正反倒角刀头。

进一步地，横向调节件包括行程调节螺栓，壳体的侧壁上设有第二螺纹孔，行程调节螺栓与第二螺纹孔螺纹配合顶抵在第三本体上，通过调节行程调节螺栓伸入第二螺纹孔的长度以调节第三本体的径向滑动范围。

进一步地，弹性支撑件包括弹簧和螺柱套筒，螺柱套筒的外螺纹段与壳体的侧壁上的内螺纹通孔螺纹连接，螺柱套筒和第二螺纹孔相对设置，弹簧的一端与第三本体抵接，弹簧的另一端设于螺柱套筒内以对第三本体形成弹性支撑。

进一步地，壳体的侧壁上设有避让孔，螺纹紧固件为内六角螺栓，避让孔与第一螺纹孔对应设置，内六角螺栓穿过避让孔后与第一螺纹孔螺纹配合并锁紧正反倒角刀头。

进一步地，正反倒角刀头包括基体和刀头，基体固定设于夹持块上，刀头悬设于壳体外，刀头包括分别设于刀头的中截线两侧的上切削刃和下切削刃，上切削刃和下切削刃的刃面延长线与刀头的中截线的夹角分别为α和β，α值为30度至60度，β值为30度至60度，上切削刃设于刀头朝向基体的一侧。

进一步地，正反倒角刀头的前刀面高于上切削刃和下切削刃形成的刀刃面，上切削刃和下切削刃上还分别设有朝向刀刃面方向弯曲的弧形卷屑槽。

本发明还提供一种通孔的正反面孔口倒角加工方法，包括上述的正反倒角装置，包括如下步骤：

S101，根据待加工通孔的孔径、倒角大小和待加工通孔的材料选择合适的正反倒角装置；

S102，将正反倒角装置安装在机床上并对刀以使正反倒角刀头与待加工通孔同轴地布设；

S103，控制正反倒角装置向下旋动以使正反倒角刀头对待加工通孔的正面进行倒角；

S104，进一步控制正反倒角装置向下旋动以使正反倒角刀头在待加工通孔的加工面的反作用力下自动回到主轴回转中心位置从而完成过孔过孔；

S105，控制正反倒角装置向上旋动以使正反倒角刀头对待加工通孔的反面进行倒角。

本发明具有以下有益效果：

本发明的正反倒角装置，通过包括夹持机构和可拆卸地设于夹持机构上的正反倒角刀头，实现了单次固定完成对待加工通孔的正面和反面的倒角去毛刺，并且，夹持机构和正反倒角刀头可以独立更换，在提高了正反倒角装置的通用性的同时，相对于现有正反倒角刀磨损后只能整体更换，降低了正反倒角刀磨损后的更换成本；通过夹持机构包括用于与机床夹头配合并固定的壳体、夹持块、横向调节件和弹性支撑件，夹持块设于壳体内并可沿正反倒角刀头的径向滑动，正反倒角刀头靠近夹持机构的一端固定设于夹持块内，正反倒角刀头远离夹持机构的一端悬设于壳体外，正反倒角刀头的悬设端为加工端，横向调节件和弹性支撑件沿夹持块的滑动方向相对地设于壳体的侧壁上，横向调节件与壳体的侧壁螺纹配合并用于控制正反倒角刀头的加工直径值，通过横向调节件调整正反倒角刀头在壳体内的滑动行程，从而使正反倒角装置的有效加工范围为两倍滑动行程值和正反倒角刀头直径值的总和，加工范围广，由此可以设置相差数值在两倍滑动行程内为一种规格的一系列正反倒角刀头，扩大了固定数量的正反倒角刀头的加工范围；通过阻挡件与壳体可拆卸地连接并用于防止夹持块从壳体内滑出，在加工超过当前正反倒角刀头的有效加工范围时便于更换合适的正反倒角刀头，更换简单；通过弹性支撑件沿夹持块的滑动方向提供预应力控制倒角大小的值，由于提供了一个预应力，使得正反倒角刀头能够在零件通孔加工面对正反倒角刀头的反作用力达到一定大小前进行倒角加工，用于控制倒角的大小值，保证了倒角加工的准确性，并且正反倒角刀头的耐磨性高，使用寿命长，节约通孔正反面倒角加工成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的正反倒角装置的爆炸图；

图2是本发明优选实施例的壳体的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的夹持块的第一视角的结构示意图；

图4是本发明优选实施例的夹持块的第二视角的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的正反倒角刀头的结构示意图；

图6是图5中正反倒角刀头的刀头的主视图；

图7是图5中正反倒角刀头的刀头的后视图；

图8是本发明优选实施例的正反倒角装置的加工原理示意图；

图9为本发明优选实施例的正反倒角装置的加工过程中夹持块力学平衡简化模型图；

图10为本发明的通孔的正反面孔口倒角加工方法的流程图。

图例说明：

100、正反倒角装置；10、夹持机构；11、壳体；111、第一本体；1111、容纳内腔；1111a、第一滑动槽；1111b、第二滑动槽；112、固定杆；113、第二螺纹孔；114、避让孔；12、夹持块；121、第二本体；122、第三本体；1221、固定孔；1222、第一螺纹孔；1223、定位凹槽；13、横向调节件；14、弹性支撑件；141、弹簧；142、螺柱套筒；15、底盖；151、中孔；16、螺纹紧固件；20、正反倒角刀头；21、基体；22、刀头；221、上切削刃；222、下切削刃；223、弧形卷屑槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的正反倒角装置的爆炸图；图2是本发明优选实施例的壳体的结构示意图；图3是本发明优选实施例的夹持块的第一视角的结构示意图；图4是本发明优选实施例的夹持块的第二视角的结构示意图；图5是本发明优选实施例的正反倒角刀头的结构示意图；图6是图5中正反倒角刀头的刀头的主视图；图7是图5中正反倒角刀头的刀头的后视图；图8是本发明优选实施例的正反倒角装置的加工原理示意图；图9为本发明优选实施例的正反倒角装置的加工过程中夹持块力学平衡简化模型图；图10为本发明的通孔的正反面孔口倒角加工方法的流程图。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6以及图7所示，本实施例提供的正反倒角装置100，包括夹持机构10和可拆卸地设于夹持机构10上的正反倒角刀头20，夹持机构10包括用于与机床夹头配合并固定的壳体11、夹持块12、横向调节件13、弹性支撑件14以及阻挡件，夹持块12设于壳体11内并可沿正反倒角刀头20的径向滑动，阻挡件与壳体11可拆卸地连接并用于防止夹持块12从壳体11内滑出，正反倒角刀头20靠近夹持机构10的一端固定设于夹持块12内，正反倒角刀头20远离夹持机构10的一端悬设于壳体11外，正反倒角刀头20的悬设端为加工端，横向调节件13和弹性支撑件14沿夹持块12的滑动方向相对地设于壳体11的侧壁上，横向调节件13与壳体11的侧壁螺纹配合并用于控制正反倒角刀头20的加工直径值，弹性支撑件14用于沿夹持块12的滑动方向提供预应力从而控制倒角大小的值。

本发明的正反倒角装置100，通过包括夹持机构10和可拆卸地设于夹持机构10上的正反倒角刀头20，实现了单次固定完成对待加工通孔的正面和反面的倒角去毛刺，并且，夹持机构10和正反倒角刀头20可以独立更换，在提高了正反倒角装置100的通用性的同时，相对于现有正反倒角刀磨损后只能整体更换，降低了正反倒角刀20磨损后的更换成本；通过夹持机构10包括用于与机床夹头配合并固定的壳体11、夹持块12、横向调节件13和弹性支撑件14，夹持块12设于壳体11内并可沿正反倒角刀头20的径向滑动，正反倒角刀头20靠近夹持机构10的一端固定设于夹持块12内，正反倒角刀头20远离夹持机构10的一端悬设于壳体11外，正反倒角刀头20的悬设端为加工端，横向调节件13和弹性支撑件14沿夹持块12的滑动方向相对地设于壳体11的侧壁上，横向调节件13与壳体11的侧壁螺纹配合并用于控制正反倒角刀头20的加工直径值，通过横向调节件13调整正反倒角刀头20在壳体11内的滑动行程，从而使正反倒角装置100的有效加工范围为两倍滑动行程值和正反倒角刀头直径值的总和，加工范围广，由此可以设置相差数值在两倍滑动行程内为一种规格的一系列正反倒角刀头20(例如可以根据滑动行程，去除1mm余量，每间隔4mm设置一个正反倒角刀头20，避免了现有的需要每间隔1mm或其它小数值设置一个正反倒角刀)，扩大了固定数量的正反倒角刀头20的加工范围；通过阻挡件与壳体11可拆卸地连接并用于防止夹持块12从壳体11内滑出，在加工超过当前正反倒角刀头20的有效加工范围时便于更换合适的正反倒角刀头20，更换简单；通过弹性支撑件14沿夹持块12的滑动方向提供预应力控制倒角大小的值，由于提供了一个预应力，使得正反倒角刀头20能够在零件通孔加工面对正反倒角刀头20的反作用力达到一定大小前进行倒角加工，用于控制倒角的大小值，保证了倒角加工的准确性，并且正反倒角刀头20的耐磨性高，使用寿命长，节约通孔正反面倒角加工成本。

可以理解地，壳体11的外形可以是圆柱体、长方体或其他形状，夹持块12的底面靠近正反倒角刀头20的一面的形状为矩形，通过将正反倒角刀头20的一端固定设于夹持块12内，正反倒角刀头20的另一端悬设于壳体11外，夹持块12会随壳体11一起向下旋动从而带动正反倒角刀头20的悬设端缓慢插入待加工通孔中并进行旋转加工。

可以理解地，夹持块12沿正反倒角刀头20的径向可滑动地设于壳体11内，可以是在壳体11靠近正反倒角刀头20的一端的端面上凹设有与夹持块12的形状对应的第一容纳槽，且第一容纳槽的径向尺寸大于夹持块12的径向尺寸，从壳体11的底面将夹持块12放置在第一容纳槽内，从而使夹持块12可以在第一容纳槽内沿径向滑动，并通过设置阻挡件为辅助底板以防止夹持块12随壳体11升降运动时竖向滑出壳体11；也可以是在壳体11的侧面上凹设有与夹持块12的形状对应的第二容纳槽，此时从壳体11的侧面将夹持块12放置在第二容纳槽内，且第二容纳槽的径向尺寸大于夹持块12的径向尺寸，从而使夹持块12随壳体11一起升降运动，并通过设置阻挡件为辅助侧板以防止夹持板在第二容纳槽内沿径向滑动时横向滑出壳体11。

在本实施例中，阻挡件为设于壳体11底端的底盖15，壳体11的底端内陷形成有用于容纳夹持块12的容纳内腔1111，夹持块12在容纳内腔1111内仅可进行径向滑动，底盖15与壳体11的底端固定连接以防止夹持块12从容纳内腔1111内竖向滑出；底盖15上开设有中孔151，正反倒角刀头20靠近夹持机构10的一端穿过中孔151后与夹持块12固定连接。通过设置阻挡件为底盖15，可以在将固定好正反倒角刀头20的夹持块12装载进壳体11内后，利用底盖15封住夹持块12，可以防止夹持块12在加工时竖向滑出壳体11。

可以理解地，底盖15除了防止夹持块12滑出的作用外，还起到限夹持块12与壳体11的轴向间隙的作用，以防止正反倒角刀头20偏摆，具体地，在本实施例中，底盖15朝向夹持块12的一面为光滑面，用于为夹持块12提供了一个滑动平面，底盖15用于限制夹持块12与壳体11的轴向间隙，以防止正反倒角刀头20在工作时偏摆影响加工精度。

更优地，壳体11包括第一本体111和设于第一本体111的第一端上的固定杆112，第一本体111的第二端内陷形成有用于供夹持块12径向滑动的容纳内腔1111，底盖15与壳体11的第二端端面固定连接以防止夹持块12从容纳内腔1111内滑出。可以理解地，中孔151的孔径大于正反倒角刀头20靠近壳体11一端的径向尺寸以便于正反倒角刀头20靠近壳体11一端可以穿过中孔151并可在中孔151中移动。在本实施例中，固定杆112的形状可以是圆柱形，底盖15的形状为与壳体11的第一本体111的形状对应的圆柱形，底盖15与壳体11可以通过螺栓固定连接。具体地，在壳体11的底面的四周对称设有四个螺栓孔，四个连接螺栓分别穿过底盖15与对应的四个螺栓孔配合将底盖15固定在壳体11上；为了防止底盖15与壳体11分离后丢失，底盖15与壳体11还可以是铰接，具体地，底盖15和壳体11的一侧分别设置铰接孔，铰接螺栓穿过铰接孔将底盖15和壳体11铰接。

进一步地，夹持块12包括第二本体121和第三本体122，第三本体122设于第二本体121上，正反倒角刀头20靠近夹持机构10的一端穿过第二本体121后固定设于第三本体122内，容纳内腔1111包括第一滑动槽1111a和第二滑动槽1111b，第一滑动槽1111a为与第二本体121对应的矩形滑槽以使第二本体121收容在第一滑动槽1111a中并可沿径向滑动，第二滑槽1111b与第三本体122对应设置以容纳第三本体122并留有供第三本体122径向滑动的避让空间。可以理解地，第二本体121的形状可以为矩形。

在本实施例，可以是横向调节件13设于壳体11的侧壁上且与第三本体122的一侧顶抵从而调节第三本体122的径向滑动范围，弹性支撑件14设于壳体11的侧壁上且与第三本体122的另一侧顶抵从而弹性支撑第三本体122；也可以是横向调节件13设于壳体11的侧壁上且与第二本体121的一侧顶抵从而调节第二本体121的径向滑动范围，弹性支撑件14设于壳体11的侧壁上且与第二本体121的另一侧顶抵从而弹性支撑第二本体121。可以理解地，为了提高夹持块12的耐磨性，第二本体121和第三本体122可以一体成型制成，第三本体122包括一体成型制成的矩形支撑块和弧形支撑块，矩形支撑块和弧形支撑块的下端分别与第二本体121的上表面固定连接，第二滑动槽1111b为与第三本体122相应的弧形槽，通过第一滑动槽1111a与第二本体121配合，第一滑动槽1111a的深度略大于第二本体121的厚度，保证第二本体121在第一滑槽内只能沿径向滑动，限制其轴向和竖向摆动，通过第二滑动槽1111b和第三本体122配合，由于第三本体122在第二滑动槽1111b内只能径向滑动，进一步防止第二本体121随壳体11转动时摆动，影响加工精度。

进一步地，夹持块12上设有轴向贯穿的固定孔1221，第三本体122的侧壁上设有与固定孔1221导通的第一螺纹孔1222，正反倒角刀头20靠近夹持机构10的一端穿过中孔151后伸入固定孔1221内，夹持机构10还包括螺纹紧固件16，螺纹紧固件16与第一螺纹1222孔螺纹配合后伸入固定孔1221中以锁紧正反倒角刀头20。

更优地，为了进一步固定正反倒角刀头20，第一螺纹孔1222的数量为两个，两个第一螺纹孔1222沿第三本体122的轴向间隔布设，通过两个螺纹紧固件16分别与两个第一螺纹孔1222配合以锁紧正反倒角刀头20，锁紧力更强，结构可靠性更好。

进一步地，横向调节件13包括行程调节螺栓，壳体11的侧壁上设有第二螺纹孔113，行程调节螺栓与第二螺纹孔113螺纹配合顶抵在第三本体122上，通过调节行程调节螺栓伸入第二螺纹孔113的长度以调节第三本体122的径向滑动范围。具体通过转动行程调节螺栓，使行程调节螺栓深入或退出第二螺纹孔113，从而调节第三本体122的径向滑动范围。

进一步地，弹性支撑件14包括弹簧141和螺柱套筒142，螺柱套筒142的外螺纹与壳体11的侧壁上的内螺纹通孔螺纹连接，螺柱套筒142和第二螺纹孔113相对地设置，弹簧141的一端与第三本体122抵接，弹簧141的另一端设于螺柱套筒142内以沿夹持块12的滑动方向提供预应力。通过弹簧141提供一个预应力，使得正反倒角刀头20能够在零件加工面对正反倒角刀头20的反作用力达到一定大小前能够进行倒角加工，用于控制倒角的大小；并通过弹簧141的弹性支撑可以抵消加工时正反倒角刀头20片受到的反作用力，减小了加工时反作用力对正反倒角刀头20的磨损，由于设置螺柱套筒142与壳体11的内壁螺纹连接，可以通过转动螺柱套筒142调节螺柱套筒142相对第三本体122的径向距离从而调节弹簧141的预应力。通过设置弹簧141和螺柱套筒142，使夹持块12获得一个弹力以抵消倒角时产生的径向分力，而且在正反倒角刀头20通过孔后由于弹簧141的弹力能够恢复到最大行程位置。

更优地，第三本体122朝向螺柱套筒142的侧壁上凹设有用于定位弹簧141的定位凹槽1223。通过设置定位凹槽1223，防止弹簧141受力时发生摆动变形而影响弹簧141的弹力。

可以理解地，在另一实施例中，弹性支撑件14仅包括弹簧141，壳体11的侧壁上设有盲孔，盲孔和第二螺纹孔113相对地设置，弹簧141的一端与盲孔抵接，弹簧141的另一端与第三本体122抵接。

进一步地，壳体11的侧壁上设有避让孔114，螺纹紧固件16为内六角螺栓，避让孔114与第一螺纹孔1222对应地设置，内六角螺栓穿过避让孔114后与第一螺纹孔1222螺纹配合并锁紧正反倒角刀头20。可以理解地，内六角螺栓穿过避让孔114后与第一螺纹孔1222螺纹配合以将正反倒角刀头20的一端锁紧在固定孔1221内，可以从壳体11的外侧调节内六角螺栓伸入第一螺纹孔1222内的距离以便于锁紧或解开正反倒角刀头20，正反倒角刀头20的装拆十分方便。更优地，第二螺纹孔113可以设于两个避让孔114之间。

进一步地，正反倒角刀头20包括基体21和刀头22，基体21固定设于夹持块12上，刀头22悬设于壳体11外，刀头22包括分别设于刀头22的中截线两侧的上切削刃221和下切削刃222，上切削刃221和下切削刃222的刃面延长线与刀头22的中截线的夹角分别为α和β，α值为30度至60度，β值为30度至60度，上切削刃221设于刀头22朝向基体21的一侧。可以理解地，上切削刃221的刃面延长线与刀头22的中截线的夹角为α，下切削刃222的刃面延长线与刀头22的中截线的夹角为β，α和β的值可以相等，也可以不相等，具体地，在本实施例中，上切削刃221和下切削刃222的刃面延长线与刀头22的中截线的夹角均为45度，基体21和刀头22一体成型制成。

进一步地，正反倒角刀头20的前刀面高于上切削刃221和下切削刃222形成的刀刃面，上切削刃221和下切削刃222上分别设有朝向刀刃面方向弯曲的弧形卷屑槽223。可以理解地，正反倒角刀头20是在一般镗刀的基础上修改而来，刀头22修磨出上下两条过中截面45°方向及-45°方向的切削刃，前刀面略高于切削刃形成的切削面，并在两切削刃处各开一道弧形卷屑槽223，两切削刃之间连接处则修磨圆滑，在正反倒角刀头20装入夹头时，其切削刃指向行程调节螺栓方向。

请参考图8和图9，其中，图8中的上下箭头表示正反倒角刀头20的竖向运动方向；图9中的F1表示壳体11或底盖15作用力；F2表示弹簧141的弹力；F3表示工作垂直于主轴平面内的反作用力；F3x工作反作用力的X向分力；F3y工作反作用力的Y向分力；F4行程调整螺栓的反作用力；F5壳体11或底盖15对滑块产生的摩擦力；F6离心力。

本发明的工作步骤与原理是：在加工时，首先把夹持机构10的固定杆112装夹在一把普通铣刀夹头内并锁紧，然后选择恰当直径的正反倒角刀头20装入夹持块12内并用内六角螺栓锁紧。准备加工时，根据待加工零件的材料及要求倒角的尺寸调节螺柱套筒142及行程调整螺栓相对壳体11侧壁的径向位置。在正反倒角刀头20旋转进入待加工的孔前，在弹簧141的弹力的作用下，夹持块12紧贴行程调节螺栓，刀头22的回转半径最大，如图8a所示，直到与孔口材料接触，下切削刃222开始倒角，如图8b所示。此时为锋利切削，工件对刀头22产生的径向反作用力小于弹簧141的弹力，夹持块12不移动，切削效果与普通倒角刀相似。随着倒角的加大，到达零件倒角要求时，孔口上端开始接触到上下切削刃的过渡区域，切削刃开始变圆滑，此时工件产生的径向反作用力开始大于弹簧141力，夹持块12开始向弹簧141方向平移，刀头22回转半径变小，直至整个刀头22进入孔内，如图8c所示，由于上下切削刃的过渡区域是圆滑的，因此在刀头22过孔时不切削。而当整个刀头22过孔一段距离后，正反倒角刀头20开始出孔，其工作过程如图8d和8e所示，出孔过程与进孔相似，方向相反；

其加工过程中夹持块12力学平衡简化模型如图9所示，其中由正反倒角刀头20长度产生的力矩造成的影响转化到摩擦力中体现，忽略夹持块12与正反倒角刀头20重力以及刀头22与工件不接触时壳体11与底盖15对夹持块12的作用力；

当倒角开始，但正反倒角刀头20尚未接触工件时，夹持块12主要受到背离回转中心的一个弹簧141的弹力、一个离心力以及指向回转中心的行程调整螺栓产生的反作用力，如图9a所示，与图6a相对应。此时弹簧141的弹力、离心力之和与行程调整螺栓反作用力大小相等，方向相反，夹持块12不移动；

随着主轴向下运动，当下切削刃222接触工件正面孔口时，夹持块12除了受到与开始时相同指向的弹簧141的弹力、离心力以及行程调整螺栓的反作用力外，还受一个指向进入孔口方向的壳体11产生的压力以及一个垂直于下切削刃222并指向回转中心偏上45°的工件产生的反作用力，如图9b和图9c所示，与图8b相对应。此时弹簧141的弹力、离心力之和与行程调整螺栓的反作用力、工件反作用力在x方向分力之和大小相等，方向相反，夹持块12不移动；同时壳体11给予的压力与工件的反作用力在y方向分力大小相等，方向相反。在此过程中，倒角逐渐变大，工件的反作用力随着变大，壳体11给予的压力也相应变大；

当倒角大小达到规定大小后，下切削刃222完全进入孔口，过渡区域与下切削刃222连接的圆弧面开始与工件接触，刀头22不再切削，此时工件对刀头22的反作用力急剧增大。当工件的反作用力在x方向上的分力大于弹簧141的弹力与离心力之和后，行程调整螺栓的反作用力开始变小并最终消失，此时夹持块12具有向回转中心滑动的趋势此时外力合力小于静摩擦力，产生一个渐渐变大直到临界值的远离回转中心的摩擦力静摩擦力。当工件的反作用力在x方向上的分力大于弹簧141的弹力、离心力与摩擦力之和后，夹持块12向回转中心滑动，过渡圆弧面逐渐进入孔口，工件的反作用力指向由指向回转中心偏上45°迅速变化至垂直指向回转中心，刀头22完全进入孔口，完成孔口正面倒角及刀头22过孔，刀头22受力如图9d所示，与图8c对应；

当刀头22完全通过通孔一段距离后，主轴开始回拉，并始终正转。当上切削刃221还未接触反面孔口时，夹持块12受力情况与正面孔口倒角前一致，如图9e所示，对应图8d。当上切削刃221接触工件反面孔口时，夹持块12受力与正面倒角时不同的地方在于夹持块12受到底盖15一个指向退出孔口方向的拉力，而工件的反作用力则指向垂直于上切削刃221指向回转中心偏下45°方向，如图9f、图9g和图9h所示，与图8e对应。回拉时过孔与进入时过孔夹持块12的受力情况相似，只是底盖15的作用力与工件的反作用力方向也有相应变化；

因此本发明加工的可靠性的关键点在于：1、在倒角时，弹簧141的弹力、离心力之和大于工件反作用力在x方向上的分力，如此可以保证有效的完成倒角；2、倒角到规定尺寸后，过渡区圆弧开始与工件接触时，工件反作用力x方向分力大于弹簧141的弹力、摩擦力及离心力之和，如此可以保证防止倒角过大，以及损伤零件；3、因为对于不同材料，不同直径，不同倒角大小加工时产生的力的大小都有不同，因此除了计算出作用力的大致范围对螺柱套筒142进行调整外，还进行了试切，并对弹簧141的弹力进行了微调，从而保证加工的可靠性。

如图10所示，本发明还提供一种通孔的正反面孔口倒角加工方法，采用上述的正反倒角装置100，包括如下步骤：

S101，根据待加工通孔的孔径、倒角大小和待加工零件的材料选择合适的正反倒角装置100；

可以理解地，在本实施例中，由于正反倒角装置100中的夹持块12在行程调整螺栓的限制下，其最大的滑动程程是2.5mm，而这个行程是在主轴的回转中心到半径的距离上，即当夹持块12滑动到离回转中心最远的位置，正反倒角刀头20的刀头22的最大回转半径Rmax为刀头22本身加工半径R加2.5mm，即其最大回转直径Dmax为刀头22本身加工直径D加5mm。即一种规格的正反倒角刀头20可加工孔的直径范围为D～(D+5)mm，保留1mm余量，选择4mm做为正反倒角刀头20规格梯度一个单元行程；由于夹持块12可以给正反倒角刀头20提供2.5mm的滑动行程，故可以在直径上每隔4mm一个单元行程做一种规格的正反倒角刀头20，这样就可以用一个夹头配合一系列直径的正反倒角刀头20，对相当宽度范围内直径的孔进行倒角，因此对孔口直径的适应范围很广，例如，当正反倒角刀头20的刀头22直径为4mm时，可倒孔直径范围为4至8mm；当正反倒角刀头20的刀头22直径为8mm时，可倒孔直径范围为8至12mm；当正反倒角刀头20的刀头22直径为12mm时，可倒孔直径范围为12至16mm。

S102，将正反倒角装置100安装在机床上并对刀以使正反倒角刀头20与待加工通孔同轴地布设；

S103，控制正反倒角装置100向下旋动以使正反倒角刀头20对待加工通孔的正面进行倒角；

S104，进一步控制正反倒角装置向下旋动以使正反倒角刀头20在待加工通孔的加工面的反作用力下自动回到主轴回转中心位置从而完成过孔；

S105，控制正反倒角装置100向上旋动以使正反倒角刀头20对待加工通孔的反面进行倒角。

具体地，请参考图1、图2、图3、图4、图5、图6、以及图7，本发明提供的一种正反倒角装置100：

如图1所示，本发明分为两部分，一是夹持机构10，二是正反倒角刀头20，正反倒角刀头20悬设于夹持机构10的外侧，其中夹持机构10由壳体11、夹持块12、弹簧141、螺柱套筒142、行程调整螺栓、内六角螺栓、底盖15、连接螺栓组成；

如图2所示，壳体11是正反倒角刀头20装置的各功能元件的承载主体。其固定杆112的一端可以装夹在普通铣刀夹头上从而进行加工；其第一本体111远离固定杆112的一端开有与夹持块12的形状对应的容纳内腔1111，用于安装夹持块12，且给夹持块12提供了一定行程的径向移动空间；沿夹持块12移动方向的圆弧面一侧的侧壁上竖直方向开有两个避让孔114，用于通过内六角扳手以调整夹持块12上的内六角螺栓锁紧正反倒角刀头20；两个避让孔114之间开有一个第一螺纹孔1222，用于安装行程调整螺栓以调整夹持块12在壳体11内的行程；与三孔相对的圆弧面一侧的侧壁上开有一个内螺纹孔用于安装弹簧141与螺柱套筒142以调整弹簧141弹力的大小；其第一本体111的端面上加工有四个螺孔用于安装连接螺栓以使与底盖15壳体11连接；

如图3和图4所示，夹持块12是夹持机构10的核心部分。其轴向的固定孔1221用于安装正反倒角刀头20；其一侧平面的侧壁上设有两个第一螺纹孔1222用于安装内六角螺栓以锁紧正反倒角刀头20；而与第一螺纹孔1222相对的圆弧面上的侧壁上设有用于固定弹簧141的定位凹槽1223，从而使夹持块12获得一个弹力以抵消倒角时产生的径向分力，而在正反倒角刀头20通过孔后能够恢复到最大行程位置；当正反倒角刀头20加工孔口正面时，工件会对正反倒角刀头20产生一个垂直指向夹头方向的分力，夹持块12的顶部与壳体11的容纳内腔1111的顶面贴合，而在加工孔口反面时，工件产生一个相反方向的分力，夹持块12的底部与底盖15贴合；

壳体11随机床运动带动夹持块12沿壳体11的直径方向在一定行程内往复滑动；而夹持块12则带动经内六角螺栓锁紧的正反倒角刀头20平行移动；行程调整螺栓则可以调整夹持块12的行程；而弹簧141和螺柱套筒142则可以调节产生滑动的临界阻力，从而满足倒角的有效进行。故夹持机构10的主要作用是带动正反倒角刀头20在一定行程内平移滑动；

如图5、图6和图7所示，正反倒角刀头20是在一般镗刀的基础上修改而来，刀头22修磨出上下两条过中截面45°方向及-45°方向的切削刃，前刀面略高于切削刃Δh>0形成的切削面，并在两切削刃处各开一道弧形卷屑槽223，两切削刃之间连接处则修磨圆滑，在正反倒角刀头20装入夹头时，其切削刃指向行程调节螺栓方向；

本发明正反倒角刀头20可以做出一系列不同直径的正反倒角刀头20，如此可以使用同一夹持机构10加工很大直径范围内孔口。

请参考图8和图9，其中，图8中的上下箭头表示正反倒角刀头20的竖向运动方向；图9中的F1表示壳体11或底盖15作用力；F2表示弹簧141的弹力；F3表示工作垂直于主轴平面内的反作用力；F3x工作反作用力的X向分力；F3y工作反作用力的Y向分力；F4行程调整螺栓的反作用力；F5壳体11或底盖15对滑块产生的摩擦力；F6离心力。

本发明的工作步骤与原理是：在加工时，首先把夹持机构10的固定杆112装夹在一把普通铣刀夹头内并锁紧，然后选择恰当直径的正反倒角刀头20装入夹持块12内并用内六角螺栓锁紧。准备加工时，根据待加工零件的材料及要求倒角的尺寸调节螺柱套筒142及行程调整螺栓相对壳体11侧壁的径向位置。在正反倒角刀头20旋转进入待加工的孔前，在弹簧141的弹力的作用下，夹持块12紧贴行程调节螺栓，刀头22的回转半径最大，如图8a所示，直到与孔口材料接触，下切削刃222开始倒角，如图8b所示。此时为锋利切削，工件对刀头22产生的径向反作用力小于弹簧141的弹力，夹持块12不移动，切削效果与普通倒角刀相似。随着倒角的加大，到达零件倒角要求时，孔口上端开始接触到上下切削刃的过渡区域，切削刃开始变圆滑，此时工件产生的径向反作用力开始大于弹簧141力，夹持块12开始向弹簧141方向平移，刀头22回转半径变小，直至整个刀头22进入孔内，如图8c所示，由于上下切削刃的过渡区域是圆滑的，因此在刀头22过孔时不切削。而当整个刀头22过孔一段距离后，正反倒角刀头20开始出孔，其工作过程如图8d和8e所示，出孔过程与进孔相似，方向相反；

其加工过程中夹持块12力学平衡简化模型如图9所示，其中由正反倒角刀头20长度产生的力矩造成的影响转化到摩擦力中体现，忽略夹持块12与正反倒角刀头20重力以及刀头22与工件不接触时壳体11与底盖15对夹持块12的作用力；

当倒角开始，但正反倒角刀头20尚未接触工件时，夹持块12主要受到背离回转中心的一个弹簧141的弹力、一个离心力以及指向回转中心的行程调整螺栓产生的反作用力，如图9a所示，与图6a相对应。此时弹簧141的弹力、离心力之和与行程调整螺栓反作用力大小相等，方向相反，夹持块12不移动；

随着主轴向下运动，当下切削刃222接触工件正面孔口时，夹持块12除了受到与开始时相同指向的弹簧141的弹力、离心力以及行程调整螺栓的反作用力外，还受一个指向进入孔口方向的壳体11产生的压力以及一个垂直于下切削刃222并指向回转中心偏上45°的工件产生的反作用力，如图9b和图9c所示，与图8b相对应。此时弹簧141的弹力、离心力之和与行程调整螺栓的反作用力、工件反作用力在x方向分力之和大小相等，方向相反，夹持块12不移动；同时壳体11给予的压力与工件的反作用力在y方向分力大小相等，方向相反。在此过程中，倒角逐渐变大，工件的反作用力随着变大，壳体11给予的压力也相应变大；

当倒角大小达到规定大小后，下切削刃222完全进入孔口，过渡区域与下切削刃222连接的圆弧面开始与工件接触，刀头22不再切削，此时工件对刀头22的反作用力急剧增大。当工件的反作用力在x方向上的分力大于弹簧141的弹力与离心力之和后，行程调整螺栓的反作用力开始变小并最终消失，此时夹持块12具有向回转中心滑动的趋势此时外力合力小于静摩擦力，产生一个渐渐变大直到临界值的远离回转中心的摩擦力静摩擦力。当工件的反作用力在x方向上的分力大于弹簧141的弹力、离心力与摩擦力之和后，夹持块12向回转中心滑动，过渡圆弧面逐渐进入孔口，工件的反作用力指向由指向回转中心偏上45°迅速变化至垂直指向回转中心，刀头22完全进入孔口，完成孔口正面倒角及刀头22过孔，刀头22受力如图9d所示，与图8c对应；

当刀头22完全通过通孔一段距离后，主轴开始回拉，并始终正转。当上切削刃221还未接触反面孔口时，夹持块12受力情况与正面孔口倒角前一致，如图9e所示，对应图8d。当上切削刃221接触工件反面孔口时，夹持块12受力与正面倒角时不同的地方在于夹持块12受到底盖15一个指向退出孔口方向的拉力，而工件的反作用力则指向垂直于上切削刃221指向回转中心偏下45°方向，如图9f、图9g和图9h所示，与图8e对应。回拉时过孔与进入时过孔夹持块12的受力情况相似，只是底盖15的作用力与工件的反作用力方向也有相应变化。

因此本发明加工的可靠性的关键点在于：

1、在倒角时，弹簧141力、离心力之和大于工件反作用力x方向分力，如此可以保证有效的完成倒角。

2、倒角到规定尺寸后，过渡区圆弧开始与工件接触时，工件反作用力x方向分力大于弹簧141力、摩擦力及离心力之和，如此可以保证倒角过大，以及损伤零件。

因为对于不同材料，不同直径，不同倒角大小加工时产生的力的大小都有不同，因此除了计算出作用力的大致范围对螺柱套筒142进行调整外，还进行了试切，并对弹簧141力进行了微调，从而保证加工的可靠性。

3.本发明的有益效果：

1以能使刀头22平移的夹持机构10配合具有上下两切削刃的正反倒角刀头20，实现了在机床上一次装夹完成孔口正、反面倒角的功能；

2由于正反倒角刀头20夹可以给正反倒角刀头20提供2.5mm的滑动行程，故可以在直径上每隔4mm做一种规格的正反倒角刀头20，这样就可以用一个夹头配合一系列直径的正反倒角刀头20，对相当宽度范围内直径的孔进行倒角，因此对孔口直径的适应范围很广；

3此种正反倒角刀头20方便更换，且非常耐磨，从而大大降底了生产的成本。相对于现有的市售正反倒角刀头20磨损后只能整体更换，本反明只需更换同归格的正反倒角刀头20即可继续加工，加工成本低。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种正反倒角装置，其特征在于，

包括夹持机构(10)和可拆卸地设于所述夹持机构(10)上的正反倒角刀头(20)，

所述夹持机构(10)包括用于与机床夹头配合并固定的壳体(11)、夹持块(12)、横向调节件(13)、弹性支撑件(14)以及阻挡件，

所述夹持块(12)设于所述壳体(11)内并可沿所述正反倒角刀头(20)的径向滑动，所述阻挡件与所述壳体(11)可拆卸地连接并用于防止所述夹持块(12)从所述壳体(11)内滑出，

所述正反倒角刀头(20)靠近所述夹持机构(10)的一端固定设于所述夹持块(12)内，所述正反倒角刀头(20)远离所述夹持机构(10)的一端悬设于所述壳体(11)外，所述正反倒角刀头(20)的悬设端为加工端，

所述横向调节件(13)和所述弹性支撑件(14)沿所述夹持块(12)的滑动方向相对地设于所述壳体(11)的侧壁上，所述横向调节件(13)与所述壳体(11)的侧壁螺纹配合并用于控制所述正反倒角刀头(20)的加工直径值，所述弹性支撑件(14)用于沿所述夹持块(12)的滑动方向提供预应力从而控制倒角大小的值。

2.根据权利要求1所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述阻挡件为设于所述壳体(11)底端的底盖(15)，所述壳体(11)的底端内陷形成有用于容纳所述夹持块(12)的容纳内腔(1111)，所述夹持块(12)在所述容纳内腔(1111)内仅可进行径向滑动，所述底盖(15)与所述壳体(11)的底端固定连接以防止所述夹持块(12)从所述容纳内腔(1111)内竖向滑出；

所述底盖(15)上开设有中孔(151)，所述正反倒角刀头(20)靠近夹持机构(10)的一端穿过所述中孔(151)后与所述夹持块(12)固定连接。

3.根据权利要求2所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述夹持块(12)包括第二本体(121)和第三本体(122)，所述第三本体(122)设于所述第二本体(121)上，所述正反倒角刀头(20)靠近夹持机构(10)的一端穿过所述第二本体(121)后固定设于所述第三本体(122)内，

所述容纳内腔(1111)包括第一滑动槽(1111a)和第二滑动槽(1111b)，所述第一滑动槽(1111a)为与所述第二本体(121)对应的矩形滑槽以使所述第二本体(121)收容在所述第一滑动槽(1111a)中并可沿径向滑动，所述第二滑槽(1111b)与所述第三本体(122)对应设置以容纳所述第三本体(122)并留有供第三本体(122)径向滑动的避让空间。

4.根据权利要求3所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述夹持块(12)上设有轴向贯穿的固定孔(1221)，所述第三本体(122)的侧壁上设有与所述固定孔(1221)导通的第一螺纹孔(1222)，所述正反倒角刀头(20)靠近夹持机构(10)的一端穿过所述中孔(151)后伸入所述固定孔(1221)内，

所述夹持机构(10)还包括螺纹紧固件(16)，所述螺纹紧固件(16)与所述第一螺纹(1222)孔螺纹配合后伸入所述固定孔(1221)中以锁紧所述正反倒角刀头(20)。

5.根据权利要求4所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述横向调节件(13)包括行程调节螺栓，

所述壳体(11)的侧壁上设有第二螺纹孔(113)，所述行程调节螺栓与所述第二螺纹孔(113)螺纹配合顶抵在所述第三本体(122)上，通过调节所述行程调节螺栓伸入第二螺纹孔(113)的长度以调节所述第三本体(122)的径向滑动范围。

6.根据权利要求5所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述弹性支撑件(14)包括弹簧(141)和螺柱套筒(142)，所述螺柱套筒(142)的外螺纹段与所述壳体(11)的侧壁上的内螺纹通孔螺纹连接，所述螺柱套筒(142)和所述第二螺纹孔(113)相对设置，

所述弹簧(141)的一端与所述第三本体(122)抵接，所述弹簧(141)的另一端设于所述螺柱套筒(142)内以沿所述夹持块(12)的滑动方向提供预应力。

7.根据权利要求6所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述壳体(11)的侧壁上设有避让孔(114)，

所述螺纹紧固件(16)为内六角螺栓，所述避让孔(114)与所述第一螺纹孔(1222)对应设置，所述内六角螺栓穿过所述避让孔(114)后与所述第一螺纹孔(1222)螺纹配合并锁紧所述正反倒角刀头(20)。

8.根据权利要求1至7任一项所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述正反倒角刀头(20)包括基体(21)和刀头(22)，所述基体(21)固定设于所述夹持块(12)上，所述刀头(22)悬设于所述壳体(11)外，

所述刀头(22)包括分别设于刀头(22)的中截线两侧的上切削刃(221)和下切削刃(222)，所述上切削刃(221)和所述下切削刃(222)的刃面延长线与所述刀头(22)的中截线的夹角分别为α和β，α值为30度至60度，β值为30度至60度，所述上切削刃(221)设于所述刀头(22)朝向所述基体(21)的一侧。

9.根据权利要求8所述的正反倒角装置，其特征在于，

所述正反倒角刀头(20)的前刀面高于所述上切削刃(221)和下切削刃(222)形成的刀刃面，

所述上切削刃(221)和所述下切削刃(222)上还分别设有朝向所述刀刃面方向弯曲的弧形卷屑槽(223)。

10.一种通孔的正反面孔口倒角加工方法，包括如权利要求1至9任一项所述的正反倒角装置，其特征在于，包括如下步骤：

S101，根据待加工通孔的孔径、倒角大小和待加工通孔的材料选择合适的正反倒角装置(100)；

S102，将所述正反倒角装置(100)安装在机床上并对刀以使所述正反倒角刀头(20)与所述待加工通孔同轴地布设；

S103，控制所述正反倒角装置向下旋动以使所述正反倒角刀头(20)对所述待加工通孔的正面进行倒角；

S104，进一步控制所述正反倒角装置向下旋动以使所述正反倒角刀头(20)在待加工通孔的加工面的反作用力下自动回到主轴回转中心位置从而完成过孔；

S105，控制所述正反倒角装置向上旋动以使所述正反倒角刀头(20)对所述待加工通孔的反面进行倒角。