CN110977062B - 一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具及方法，适用于直径大于50mm无退刀槽内螺纹或者外螺纹，该加工刀具由M个刀片串联组合而成，刀片的径向长度依次递增，相邻两个刀片之间刀片径向长度之差等于进刀尺寸，M大于1。该加工方法采用上述加工刀具，根据被加工螺纹情况，可跨螺距加工。本发明在在保证效率的情况下，提高了刀具的利用率。

Description

一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具及方法

技术领域

本发明涉及一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具及方法，特别适用于螺纹有效长度较大批量大、零件硬度高，对刀具磨损量大，每次进刀量小的螺纹加工。

背景技术

螺纹的加工方法有车削、铣削、磨削、攻丝、套丝、滚压等，通常都是采用成形刀具或磨具在工件上加工。在车床上车削螺纹可采用成形车刀或螺纹梳刀，工件每转一周，要保证车刀沿工件轴向准确而均匀地移动一个导程。因螺纹的齿形要求严格、尺寸精度较高，为了有效提高加工效率，常采用成形车刀进行车削。由于成型车刀现已实现标准化、通用化，采购方便，成本也不高，所以在批量较小的情况下，一般采用此种加工方法。近年来为提高螺纹加工效率，大批量生产时常选用螺纹梳刀。螺纹梳刀的原理可以理解为多个刀片安装在一个刀体上，加工时多刀片同时加工以提高加工效率。但螺纹梳刀刀具结构复杂，并且在加工时需要承受很大的切削力，刀片磨损严重，故加工成本相对较高。普通车床车削梯形螺纹的螺距精度一般可达到8～9级；如果选用专用车床上生产，精度可获得显著提高。

因此对于成型车刀加工螺纹的方法存在加工效率底，无法适应大批量生产，而螺纹梳刀螺纹的加工方法，刀具容易磨损。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：针对成型车刀加工效率底而螺纹梳刀又容易磨损的缺点，提供一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具及方法，在保证效率的情况下，提高刀具的利用率。

本发明解决技术的方案是：一种用于大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具，适用于直径大于50mm无退刀槽内螺纹或者外螺纹，该刀具由M个刀片串联组合而成，刀片的径向长度依次递增，相邻两个刀片之间刀片径向长度之差等于进刀尺寸，M大于1。

所述进刀尺寸由如下公式确定：

进刀尺寸＝K×螺纹深度/(M-1)；

K表示刀片轴向间距为K倍螺纹螺距。

相邻的刀片轴向间距为螺纹螺距的整数倍。

所述刀片包括N个刀头，刀头数量N大于等于1。

所述刀片沿轴向中心设有通孔，通孔的外周一侧设置有定位凸槽，另一侧设有定位凹槽，定位凸槽与定位凹槽的形状相互匹配，一个刀片的定位凸槽，插入到另一个刀片的定位凹槽，使得两个刀片叠加在一起；N个刀片通过定位凸槽和定位凹槽串联在一起，并安装在车床上的刀盘上。

所述定位凸槽和定位凹槽为等N边形。

所述定位槽的边与刀片上距离该边最近的刀头相对位置一致。

前后两个刀头的刀锋的位置在一条直线上，该直线与刀盘轴线在同一个平面上。

包括如下步骤：

(1)、将上的刀具安装在车床刀盘上；

(2)、校准螺纹刀具，保证车床主轴中心与刀盘轴线平齐，保证刀盘轴线与车床Z轴平行。

(3)、开动车床对零件外螺纹或者内螺纹进行加工。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本发明采用不同径向长度的刀片进行组合，通过刀片周向两刀片h尺寸，来代替每次进刀尺寸，通过轴向间隔f，代替螺纹螺距，在保证效率的情况下，提高刀具的利用率。

(2)、本发明单次走刀螺纹加工方法采用周向两刀片h尺寸，来代替每次进刀尺寸，通过轴向间隔f，代替螺纹螺距；

(3)、本发明单刀片上多刀头的方式，有效提高刀片加工零件数量。

(4)、本发明定位槽采用多边型的方式，当刀片上的刀头数量为N时，定位槽采用N边型，定位槽采用在刀片一侧为凸槽，另一侧为凹槽的方式，可保证刀片随时更换；

(5)、本发明定位槽与刀片上的刀头相对位置一致，确保刀片组合后，前后两个刀头的刀锋的位置在一条直线上，该直线与刀盘轴线在同一个平面上。

(6)、本发明适用于适应直径大于50mm无退刀槽内、外螺纹，加工设备基于普通车床或数控车床，加工方式为车削加工。

附图说明

图1是本发明实施例组合螺纹刀结构示意图；

图2是本发明实施例的定位槽结构；

图3是本发明实施例的多刀头刀片结构图；

图4是本发明实施例加工得到的螺纹。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明提供了一种用于大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具，该方法适用于直径大于50mm无退刀槽内螺纹或者外螺纹，加工设备基于普通车床或数控车床，加工方式为车削加工。所述加工刀具由M个刀片串联组合而成，刀片的径向长度依次递增，相邻两个刀片之间刀片径向长度之差等于进刀尺寸，M大于1。

刀片数量M与螺纹深度、进刀尺寸、螺纹螺距有关系:

进刀尺寸＝K×螺纹深度/(M-1)。

相邻的刀片轴向间距为螺纹螺距的整数倍。当螺距较小，刀具无法加工时，可跨螺距分布，即刀片轴向间距K倍螺纹螺距。当螺距较大时，通过轴向间隔f，代替螺纹螺距。

所述刀片包括N个刀头，刀头数量N大于等于1。当某一刀头有磨损时，可通过旋转刀片，通过定位槽将新刀片进行重新定位，直至刀片上所有刀头都磨损时，更换整个刀片。刀片上刀头数量可根据加工零件尺寸确定。

如图2所示，所述刀片沿轴向中心设有通孔，通孔的外周一侧设置有定位凸槽，另一侧设有定位凹槽，定位凸槽与定位凹槽的形状相互匹配，一个刀片的定位凸槽，插入到另一个刀片的定位凹槽，使得两个刀片叠加在一起；N个刀片通过定位凸槽和定位凹槽串联在一起，并安装在车床上的刀盘上。

如图3所示，所述定位凸槽和定位凹槽为等N边形。

所述定位槽的边与刀片上距离该边最近的刀头相对位置一致，保证前、后刀片可以按照不同方位配合，只要能够配合上就能够使得前后两个刀头的刀锋的位置在一条直线上，该直线与刀盘轴线在同一个平面上。

基于上述刀具，本发明提供了一种用于大直径螺纹单次走刀快速车削加工方法，该方法包括如下步骤：

(1)、将上述刀具安装在车床刀盘上；

(2)、校准螺纹刀具，保证车床主轴中心与刀盘轴线平齐，保证刀盘轴线与车床Z轴平行。

(3)、开动车床对零件外螺纹或者内螺纹进行加工。

当相邻的刀片轴向间距为螺纹螺距的1倍时，具体的加工方法是：

F＝螺纹螺距，进刀尺寸＝螺纹深度/(M-1)，启动车床主轴，根据螺纹结构参数，设定车床主轴转速与Z轴进给速度，由直径最小的刀盘开始切削，直至直径最大刀盘切削完毕，完成螺纹一次走刀加工。

当相邻的刀片轴向间距为螺纹螺距为K倍时(K>1)，具体的加工方法是：

F＝K×螺纹螺距，进刀尺寸＝K×螺纹深度/(M-1)，启动车床主轴，根据螺纹结构参数，设定车床主轴转速与Z轴进给速度，由直径最小的刀盘开始切削，直至直径最大刀盘切削完毕，完成螺纹一次走刀加工

采用本发明的加工方法可以在一次走刀就完成螺纹加工，无需来回进刀，每片刀片周向分部多个刀头，通过旋转的方式改变加工刀头，当单片所有刀头都磨损后，可灵活更换，大大提高加工效率。

实施例：

以下以在直径为300mm外圆上，加工特B140×2锯齿螺纹为例实施本发明所提供的方法，具体方式如下：

根据待加工螺纹尺寸，选取刀头刀具角度参数，前角4°，主后角7°，副后角-2°，刀尖圆弧为2-R0.1，刀头数为5个。

确定两刀片周向h尺寸，参照螺纹螺距为h＝2mm，轴向间隔f＝0.5mm，确定进刀尺寸和刀片数量，刀片数量选取7片，满足尺寸96.5mm。

将刀片安装在车床刀盘上，校准螺纹刀具，保证车床主轴中心与刀盘轴线平齐，保证刀盘轴线与车床Z轴平行，校准后，车外螺纹，完成螺纹加工。加工之后得到的外螺纹如图4所示。

当某一刀片磨损时，无法满足加工精度，通过转动刀片角度，实现刀头更换，当刀片上所有刀头都磨损时，更换刀片。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具，适用于直径大于50mm无退刀槽内螺纹或者外螺纹，其特征在于由M个刀片串联组合而成，刀片的径向长度依次递增，相邻两个刀片之间刀片径向长度之差等于进刀尺寸，M大于1；

所述刀片包括N个刀头，刀头数量N大于等于1；

所述刀片沿轴向中心设有通孔，通孔的外周一侧设置有定位凸槽，另一侧设有定位凹槽，定位凸槽与定位凹槽的形状相互匹配，一个刀片的定位凸槽，插入到另一个刀片的定位凹槽，使得两个刀片叠加在一起；N个刀片通过定位凸槽和定位凹槽串联在一起，并安装在车床上的刀盘上；

所述定位凸槽和定位凹槽为等N边形；

所述定位凸槽和定位凹槽的边与刀片上距离该边最近的刀头相对位置一致；

前后两个刀头的刀锋的位置在一条直线上，该直线与刀盘轴线在同一个平面上；

所述刀具的一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工方法，包括如下步骤：

(1)、将所述大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具安装在车床刀盘上；

(2)、校准螺纹刀具，保证车床主轴中心与刀盘轴线平齐，保证刀盘轴线与车床横轴平行；

(3)、开动车床对零件外螺纹或者内螺纹进行加工；

当相邻的刀片轴向间距为螺纹螺距的1倍时，具体的加工方法是：

F＝螺纹螺距，进刀尺寸＝螺纹深度/(M-1)，启动车床主轴，根据螺纹结构参数，设定车床主轴转速与Z轴进给速度，由直径最小的刀盘开始切削，直至直径最大刀盘切削完毕，完成螺纹一次走刀加工；

当相邻的刀片轴向间距为螺纹螺距为K倍时(K>1)，具体的加工方法是：

F＝K×螺纹螺距，进刀尺寸＝K×螺纹深度/(M-1)，启动车床主轴，根据螺纹结构参数，设定车床主轴转速与Z轴进给速度，由直径最小的刀盘开始切削，直至直径最大刀盘切削完毕，完成螺纹一次走刀加工。

2.根据权利要求1所述的一种大直径螺纹单次走刀快速车削加工刀具，其特征在于相邻的刀片轴向间距为螺纹螺距的整数倍。

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