CN111014742A - 一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具及方法，涉及机械加工技术领域，静止细长柔性杆外圆的刀具包括夹紧装置，其具有一夹紧孔；以及刀具组件，所述刀具组件包括切削头、安装在所述切削头上的车削刀杆以及安装在所述切削头上的若干个支撑杆，所述切削头开设有置入内孔。通过夹紧装置把细长柔性杆工件夹紧，将刀具组件安装在镗床主轴上，镗床主轴带动切削头转动，并使镗床主轴轴向移动，用切削头上的车削刀杆对工件进行车削。本发明能对静止的细长柔性杆工件进行外圆加工，无需像以往的加工方式，需要大型工装来支撑工件以减少工件旋转时产生的扰度，可降低工件的加工成本。

Description

一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具及方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具，还设计一种加工静止细长柔性杆外圆的方法。

背景技术

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题，目前，在核电高温气冷堆设备中，常用到一些细长杆，这类细长杆的长径比有些超过500，其结构为中间部分为多边形，两端轴颈为圆形，且轴颈部分有配合要求，在轴颈的加工中，若要在细长杆工件发生转动时，不发生变形，只有制作工装将工件固定在其中，在机床上支撑工装，使工装与工件一同进行转动，工件的轴颈加工段的端面上的中心孔与机床的顶尖连接，用机床的固定装置将轴颈固定，利用机床对轴颈进行车削或磨削。但是，由于工件的长度较长，甚至接近5米，为了减少工件旋转时产生的扰度，因此，要求工装的长度也较大，直径也比较大，以减少旋转时的扰度，除了保证能够牢固地固定住工件外，还要保证工装的外圆与工件轴颈的外圆同心；另外还需要机床的长度也要满足工件的长度要求。如此，这类细长杆的外圆加工，需要使用专用的工装和大型的加工设备，加工成本非常高昂。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具，能够对静止细长柔性杆工件进行加工，降低加工成本。

本发明实施例还提供一种加工静止细长柔性杆外圆的方法。

根据本发明第一方面的实施例，提供一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具，包括夹紧装置，其具有一夹紧孔；以及刀具组件，所述刀具组件包括切削头、安装在所述切削头上的车削刀杆以及安装在所述切削头上的若干个支撑杆，所述切削头开设有置入内孔。

根据本发明第一方面的实施例，所述车削刀杆与各所述支撑杆均位于所述切削头置入内孔开口处，所述车削刀杆安装在所述切削头端面上端，所述车削刀杆的刀刃径向向内布置。

根据本发明第一方面的实施例，所述车削刀杆与各所述支撑杆沿切削头的端部圆周分布，所述车削刀杆在所述切削头上的径向位置可调，各所述支撑杆在所述切削头上的径向位置可调。

根据本发明第一方面的实施例，所述切削头的置入内孔安装有压紧组件，所述压紧组件包括弹簧支座、顶尖以及布置在所述弹簧支座与所述顶尖之间的压紧弹簧，所述弹簧支座固定在所述切削头上。

根据本发明第一方面的实施例，所述顶尖底部连接有一套筒，所述套筒可在所述置入内孔中滑移，所述压紧弹簧一端安装在所述弹簧支座上，所述压紧弹簧另一端置入所述套筒内并连接在所述顶尖底部上。

根据本发明第一方面的实施例，所述切削头安装有紧顶螺钉，所述套筒开设有轴向设置的限位槽，所述紧顶螺钉穿过所述切削头侧壁后置入在所述套筒的限位槽中。

根据本发明第一方面的实施例，所述切削头还连接有刀柄，所述刀柄一端通过拉钉与镗床主轴进行固定，所述刀柄另一端开设有供所述切削头置入的安装孔，所述刀柄安装有至少一个定位紧固螺钉，所述定位紧固螺钉穿过所述刀柄侧壁并抵压在位于所述安装孔内的所述切削头。

根据本发明第一方面的实施例，所述夹紧装置包括支架以及安装在该支架上的夹紧组件，所述夹紧组件包括安装在上下配合的下夹紧座和上夹紧座，所述下夹紧座固定在所述支架上，所述夹紧孔包括分别布置在所述下夹紧座和上夹紧座上的两个半圆槽，所述上夹紧座安装有若干个夹紧螺栓。

根据本发明第二方面的实施例，提供一种加工静止细长柔性杆外圆的方法，使用本发明第一方面实施例所述的静止细长柔性杆外圆的刀具，包括以下步骤，S1，将刀具组件安装在镗床主轴上，调节切削头上的车削刀杆和各支撑杆的径向位置，满足车削工件直径的要求；将工件安装在夹紧装置上；S2，启动镗床，镗床主轴带动切削头转动，并使镗床主轴轴向移动，用切削头上的车削刀杆对工件进行车削，直至加工到预定加工长度，后停止进给，逐步将切削头从工件上退出。

根据本发明第二方面的实施例，还包括，在步骤S2前，预先在工件端面上加工中心孔，将该中心孔作为工件的支撑中心；夹紧工件后，找正工件的外圆和侧母线，使镗床主轴的中心线与工件的中心线同轴，移动镗床主轴从而使顶尖与工件的中心孔接触，并让工件逐渐靠近车削刀杆，使压紧弹簧受到预紧力。

本发明实施例至少具有以下有益效果：通过夹紧装置把细长柔性杆工件夹紧，将刀具组件安装在镗床主轴上，镗床主轴带动切削头转动，并使镗床主轴轴向移动，用切削头上的车削刀杆对工件进行车削，在镗床主轴轴向移动过程中，切削头开设有供工件插入的置入内孔。本发明中，切削头被镗床主轴带动后，能对静止的细长柔性杆工件进行外圆加工，无需像以往的加工方式，需要大型工装来支撑工件以减少工件旋转时产生的扰度，可降低工件的加工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它设计方案和附图。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例加工过程中的结构示意图；

图3是图1中A-A向的剖视图；

图4是图1中B-B向的剖视图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如果有描述到“第一”、“第二”，只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

在本发明的描述中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个或两个以上，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数，“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数，除非另有明确具体的限定。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，“设置”、“布置”、“安装”、“连接”、“相连”、“固定”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”，可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”或“上方”或“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”或“下方”或“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1至图4，一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具，包括夹紧装置以及刀具组件。

夹紧装置是用于夹紧工件1，本实施例中，工件1为细长柔性杆，具体而言，夹紧装置具有一夹紧孔，如图3所示，夹紧装置包括支架以及安装在该支架上的夹紧组件3，夹紧组件3包括安装在上下配合的下夹紧座和上夹紧座，下夹紧座固定在支架上，夹紧孔包括分别布置在下夹紧座和上夹紧座上的两个半圆槽，即通过下夹紧座和上夹紧座加紧工件1。另外，上夹紧座安装有若干个夹紧螺栓2，即通过各夹紧螺栓2将上夹紧座加紧下下夹紧座，从而夹紧工件1，保持工件1静止。

刀具组件包括切削头7、安装在切削头7上的车削刀杆6以及安装在切削头7上的若干个支撑杆4。本实施例中，车削刀杆6与各支撑杆4均位于切削头7置入内孔开口处，车削刀杆6安装在切削头7端面上端，车削刀杆6的刀刃径向向内布置。参照图4，车削刀杆6与各支撑杆4沿切削头7的端部圆周分布，车削刀杆6在切削头7上的径向位置可调，各支撑杆4在切削头7上的径向位置可调。本实施例中，具体是，切削头7端部开设有四个径向分布的插杆槽，其中三个插杆槽插入支撑杆4，另一个插杆槽插入车削刀杆6，车削刀杆6的刀刃径向朝内，可对工件1进行加工。且各插杆槽均安装有刀架螺钉5，用于固定车削刀杆6或各支撑杆4。

另外，切削头7开设有置入内孔，如图2所示，当切削头7加工工件1时，工件需要深入到置入内孔中。其中，切削头7的置入内孔安装有压紧组件，压紧组件包括弹簧支座15、顶尖8以及布置在弹簧支座15与顶尖8之间的压紧弹簧10，弹簧支座15固定在切削头7上。作为优选的，顶尖8底部连接有一套筒18，顶尖8底部是指顶尖8连接压紧弹簧10的一侧，套筒18可在置入内孔中滑移，压紧弹簧10一端安装在弹簧支座15上，压紧弹簧10另一端置入套筒18内并连接在顶尖8底部上，切削头7安装有紧顶螺钉9，套筒18开设有轴向设置的限位槽，紧顶螺钉9穿过切削头7侧壁后置入在套筒18的限位槽中。可以理解的是，参照图1和图2，限位槽的长度设置可以起到控制套筒18的移动距离，并且，当紧顶螺钉9置入到套筒18的限位槽后，可限制套筒18转动。本实施例中，切削头7内的压紧组件，可对工件1端部施加压力，在对工件1的加工过程中，可减少工件1的绕度变形。

切削头7还连接有刀柄11，刀柄11一端通过拉钉16与镗床主轴17进行固定，刀柄11另一端开设有供切削头7置入的安装孔，刀柄11安装有至少一个定位紧固螺钉12，定位紧固螺钉12穿过刀柄11侧壁并抵压在位于安装孔内的切削头7。如此，可先将刀柄11安装在镗床主轴17，将压紧组件安装在切削头7内，后将切削头7置入刀柄11的安装孔内，并用定位紧固螺钉12紧固。

另外，本实施例的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，还包括冷却装置，冷却装置用于对刀具进行冷却，具体是提供冷却液，冷却装置包括冷却液通道，冷却液通道过拉钉16的内孔流动到弹簧支座15，并通过弹簧支座15的内孔进入顶尖8的内孔中，最终从顶尖8的支撑面喷出，对车削刀杆6的切削部分进行冷却和润滑。为了确保冷却液能够流入顶尖8与切削头7的间隙中，在套筒18与切削头7之间设置了第一O型密封圈13，在切削头7与刀柄11之间设置了第二O型密封圈14。

本实施例还出示一种加工静止细长柔性杆外圆的方法，使用上述的静止细长柔性杆外圆的刀具，包括以下步骤：

S1，将刀具组件安装在镗床主轴17上，根据需要待加工的工件1直径，用对刀仪调节切削头7上的车削刀杆6和各支撑杆4的径向位置，并紧固刀架螺钉5，使削刀杆6和支撑杆满足车削工件1直径的要求。

预先在工件1端面上加工中心孔，将该中心孔作为工件1的支撑中心，后将将工件1安装在夹紧装置上。

上述安装刀具组件和夹紧工件可同步进行，亦可先后进行。

在完成上述两个操作后，把百分表吸在镗床主轴17上，移动和转动镗床主轴17找正工件1的外圆和侧母线，使镗床主轴17的中心线与工件1的中心线同轴；移动镗床主轴17从而使顶尖8与工件1的中心孔接触，并让工件1逐渐靠近车削刀杆6，使压紧弹簧10受到一定的预紧力，当工件1距车削刀杆2-3mm时，停止移动。

S2，启动镗床，镗床主轴17带动切削头7转动，并使镗床主轴17轴向移动，用切削头7上的车削刀杆6对工件1进行车削，直至加工到预定加工长度，可参照图2，在镗床主轴17进给过程中，压紧弹簧10被压缩，后停止进给，逐步将切削头7从工件1上退出。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：包括

夹紧装置，其具有一夹紧孔；以及

刀具组件，所述刀具组件包括切削头(7)、安装在所述切削头(7)上的车削刀杆(6)以及安装在所述切削头(7)上的若干个支撑杆(4)，所述切削头(7)开设有置入内孔。

2.根据权利要求1所述的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：所述车削刀杆(6)与各所述支撑杆(4)均位于所述切削头(7)置入内孔开口处，所述车削刀杆(6)安装在所述切削头(7)端面上端，所述车削刀杆(6)的刀刃径向向内布置。

3.根据权利要求2所述的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：所述车削刀杆(6)与各所述支撑杆(4)沿切削头(7)的端部圆周分布，所述车削刀杆(6)在所述切削头(7)上的径向位置可调，各所述支撑杆(4)在所述切削头(7)上的径向位置可调。

4.根据权利要求1所述的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：所述切削头(7)的置入内孔安装有压紧组件，所述压紧组件包括弹簧支座(15)、顶尖(8)以及布置在所述弹簧支座(15)与所述顶尖(8)之间的压紧弹簧(10)，所述弹簧支座(15)固定在所述切削头(7)上。

5.根据权利要求4所述的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：所述顶尖(8)底部连接有一套筒(18)，所述套筒(18)可在所述置入内孔中滑移，所述压紧弹簧(10)一端安装在所述弹簧支座(15)上，所述压紧弹簧(10)另一端置入所述套筒(18)内并连接在所述顶尖(8)底部上。

6.根据权利要求5所述的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：所述切削头(7)安装有紧顶螺钉(9)，所述套筒(18)开设有轴向设置的限位槽，所述紧顶螺钉(9)穿过所述切削头(7)侧壁后置入在所述套筒(18)的限位槽中。

7.根据权利要求4所述的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：所述切削头(7)还连接有刀柄(11)，所述刀柄(11)一端通过拉钉(16)与镗床主轴(17)进行固定，所述刀柄(11)另一端开设有供所述切削头(7)置入的安装孔，所述刀柄(11)安装有至少一个定位紧固螺钉(12)，所述定位紧固螺钉(12)穿过所述刀柄(11)侧壁并抵压在位于所述安装孔内的所述切削头(7)。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的加工静止细长柔性杆外圆的刀具，其特征在于：所述夹紧装置包括支架以及安装在该支架上的夹紧组件(3)，所述夹紧组件(3)包括安装在上下配合的下夹紧座和上夹紧座，所述下夹紧座固定在所述支架上，所述夹紧孔包括分别布置在所述下夹紧座和上夹紧座上的两个半圆槽，所述上夹紧座安装有若干个夹紧螺栓(2)。

9.一种加工静止细长柔性杆外圆的方法，其特征在于，使用权利要求4至7任意一项所述的静止细长柔性杆外圆的刀具，包括以下步骤：

S1，将刀具组件安装在镗床主轴(17)上，调节切削头(7)上的车削刀杆(6)和各支撑杆(4)的径向位置，满足车削工件(1)直径的要求；将工件(1)安装在夹紧装置上；

S2，启动镗床，镗床主轴(17)带动切削头(7)转动，并使镗床主轴(17)轴向移动，用切削头(7)上的车削刀杆(6)对工件(1)进行车削，直至加工到预定加工长度，后停止进给，逐步将切削头(7)从工件(1)上退出。

10.根据权利要求9所述的加工静止细长柔性杆外圆的方法，其特征在于，还包括：在步骤S2前，预先在工件(1)端面上加工中心孔，将该中心孔作为工件(1)的支撑中心；夹紧工件(1)后，找正工件(1)的外圆和侧母线，使镗床主轴(17)的中心线与工件(1)的中心线同轴，移动镗床主轴(17)从而使顶尖(8)与工件(1)的中心孔接触，并让工件(1)逐渐靠近车削刀杆(6)，使压紧弹簧(10)受到预紧力。

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