CN111889773A - 一种机械加工多功能复合刀具及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种机械加工多功能复合刀具及工艺，包括削平柄型刀杆，所述削平柄型刀杆的一端开设有四方孔槽，且此处四方孔槽的内壁插接有刀头，所述削平柄型刀杆的一端螺纹连接有内六角螺栓，且所述四方孔槽的内壁开设有与内六角螺栓相适配的螺纹孔；本发明通过刀杆与刀片运动，在对轴套进行加工时，由于刀具整体结构呈L形，能够配合铣床的工作而让刀片对轴套内侧端面和外侧端面进行加工，而在拆卸刀片或刀具整体时，只需经由锁紧螺丝将刀片取出或经由锁紧螺钉将刀头从削平柄型刀杆中取出，或者经由锁紧螺钉将削平柄部从主刀柄中取出，达到了加工工件表面质量良好和拆装方便的效果。

Description

一种机械加工多功能复合刀具及工艺

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种机械加工多功能复合刀具及工艺。

背景技术

在现代工厂工，数控铣床是常见的加工设备，能够通过快速旋转的刀具来对不同的零件进行削切，以此在零件上设出不同大小与宽度的孔洞与槽口，而在对带有孔径的法兰盘结构或轴套类结构内侧端面和背面台阶孔进行铣削加工时，大多会使用立铣刀、方肩铣刀、角度铣头、平旋盘、脉冲发生器（手轮）手动干涉加工及旋转180°对向加工，以此来保证工件的加工完成。

上述现有的工艺对带有孔径的法兰盘结构或轴套类结构内侧端面和背面台阶孔加工的方法大多存在：成本较高、表面痕迹较为明显或需要二次装夹分序、分设备加工的问题，而此类零件的生产过程对企业的生产效率与生产成本存在一定的制约，同时对有此类工序工件的加工效率及质量造成重大阻碍。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种机械加工多功能复合刀具及工艺，具有加工成本较低、加工工件表面质量良好和拆装方便的优点，解决了现有的加工技术成本较高、加工质量较差且拆装较为不便，影响此类零件生产质量的问题。

本发明的机械加工多功能复合刀具，包括削平柄型刀杆，所述削平柄型刀杆的一端开设有四方孔槽，且此处四方孔槽的内壁插接有刀头，所述削平柄型刀杆的一端螺纹连接有内六角螺栓，且所述四方孔槽的内壁开设有与内六角螺栓相适配的螺纹孔，所述刀头通过内六角螺栓与削平柄型刀杆上的四方孔槽的内壁活动连接，所述刀头的底端设有刀片槽，所述刀片槽的内壁通过螺钉活动连接有刀片。

本发明的机械加工多功能复合刀具，其中设所述轴套的孔径为D1，轴套的外径为D2，轴套上需要加工的台阶孔孔径为D3，设轴套的壁厚径向偏差值为E、径向安全间隙距离为Q、轴向安全距离R，设所述轴套的长度为L1，轴套端面加工余量为AE，轴套内侧端面至轴套外侧端面距离为H，刀头轴向宽度为W，轴套上需要加工的台阶孔孔轴向深度为Z，刀头悬伸长度为A。

本发明的机械加工多功能复合刀具，其中在加工轴套内、外侧端面时，所述刀头的悬伸长度A为0.5[（D2-D1）+Q+E]，所述削平柄型刀杆直径为D1-A-Q，仅加工轴套内侧端面时削平柄型刀杆有效长度为：L1+R+AE；加工轴套内、外侧端面时削平柄型刀杆的有效长度为：L1+R+AE+[H-W]；所述刀片主偏角的角度≦90°，所述刀片的负偏角为α，且10°＜α≤40°，设所述刀片的刀尖角为β，且80°＞β≥50°。

本发明的机械加工多功能复合刀具，其中加工轴套内、外侧端面的台阶孔时，所述刀头的悬伸长度A为0.5[（D3-D1）+Q]，所述削平柄型刀杆直径为D1-A-Q，仅加工内侧端面台阶孔时削平柄型刀杆有效长度为：L1+R；加工轴套内侧端面和外部端面台阶孔时削平柄型刀杆有效长度为：L1+R+Z+[H-W]，所述刀片主偏角的角度为90°，设所述刀片的负偏角为γ，且10°＜γ≤40°，设所述刀片的刀尖角为Σ，且80°＞Σ≥50°。

本发明的机械加工多功能复合刀具，其中可用于一把刀具上包含权利要求1、2、3、4所有特性。

本发明的机械加工多功能复合刀具的加工工艺，包括以下步骤：

S1.在需要仅对轴套背面进行加工时，首先根据轴套孔径D1、轴套壁厚E、轴套长度L1，取用长度为L1+R+AE的削平柄型刀杆；若需要对轴套的正面与背面都进行加工时，取用长度为L1+R+AE+（H-W）的削平柄型刀杆；需要仅在轴套背面加工台阶孔时，取用长度为L1+R的削平柄型刀杆；在需要对轴套正面与背面均进行台阶孔的加工时，取用长度为L1+R+Z+（H-W）的削平形刀杆；在加工轴套的端面时，取用悬伸长度A为0.5[（D2-D1）+Q+E]的刀头；在加工轴套表面台阶孔时，取用悬伸长度A为0.5[（D3-D1）+Q]的刀头，挑选到合适的刀具后，将刀头插入削平柄型刀杆方形孔槽中，由内六角螺栓固定刀头后，将削平柄型削平柄型刀杆部插入到对应的主刀柄中，然后根据加工需要将主刀柄装入铣床设备上的主轴或角度头附件上并固定锁住刀具整体，同时将需要加工的带有此类轴套的工件固定在铣床工作台或夹具上。

S2.启动设备，由加工中心设备中可控制主轴定位的M19代码依据移动距离的计算公式：½D1-½刀杆直径-½Q，控制刀头在X轴、Y轴或Z轴方向实现径向移动，在移动到合适的位置后，继续控制设备让刀头沿X轴、Y轴或Z轴方向进行轴向移动来穿入轴套。

S3.经由设备控制主轴旋转后，刀头与工件相互运动，进行X、Y、Z三轴方向的同时移动，并使得刀片刀尖接触到轴套内侧端面的内侧面后并对此处进行加工，待此面加工完成后，通过设备移动使刀片刀尖接触到轴套外侧端面进行另一面的加工，加工完成后主轴重新定位，刀头沿轴套径向移动，保证刀头部分可安全的从轴套内退出。

S4、收集加工时产生的铁销，待冷却后取下加工完成的轴套。

本发明的机械加工多功能复合刀具的加工工艺，其中步骤S3中，铣床主轴作顺或逆时针作旋转主运动后，铣床通过三轴联动的方式使刀具以顺或逆时针作螺旋插补进给运动

本发明的机械加工多功能复合刀具的加工工艺，其中步骤S3中，由刀片主偏角削切出的铁销厚度大于刀片负偏角削切出的铁销，刀片负偏角削切出的铁销宽度大于刀片主偏角削切出的铁销厚度，当刀片主偏角等于45°时，刀片主偏角削切出的铁销厚度和宽度等同于刀片副偏角削切出的铁销厚度和宽度

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过刀杆与刀片运动，在对轴套进行加工时，由于刀具整体结构呈L形，能够配合铣床的工作而让刀片对轴套内侧端面和外侧端面进行加工，刀片整体与轴套所接触面为刀尖部分，而在拆卸刀片或刀具整体时，只需经由锁紧螺丝将刀片取出或经由锁紧螺钉将刀头从削平柄型刀杆中取出，或者经由锁紧螺钉将削平柄部从主刀柄中取出，达到了加工工件表面质量良好和拆装方便的效果。

2、本发明通过三轴联动和螺旋插补运动的方式，使得铣床主轴能够带动刀具上的刀头相对于轴套孔径中心以偏心圆的轨迹运动，均匀的为轴套表面进行加工，通过压紧主刀柄上的内六角螺栓，使得刀具削平柄部不需额外特制夹持部件，即可与主刀柄进行连接，同时经由主刀柄上拉钉与数控设备的主轴或角度头附件组装在一起，即可固定刀具，适用面更广，达到了方便刀具日常使用的效果。

3.本发明通过刀头与刀片，能够根据需要对刀片与刀头进行更换，在所需加工的轴套上孔径尺寸相对较小时，轴套的面壁较厚，即可安装一齿刀头与一片刀片，以此来让刀杆直径可以设计为最大直径，保证加工时的刀杆强度，让加工过程更为稳定，在对轴套的两个端面进行加工时，则能够在一齿的刀头上安装两个刀片，对应轴套的两个端面，而在轴套内的孔径较大时且壁厚薄时，可安装多齿或多片刀片来对轴套进行加工，以此来保证刀头上的刀托不易损坏，根据所加工的轴套型号尺寸不同选择合适的刀头与刀片，以此提高加工的效率与降低刀片的磨损，达到了降低加工成本的效果。

附图说明

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

图1为本发明侧剖面加工结构示意图；

图2为本发明正视面加工结构示意图；

图3为本发明爆炸图。

图中：1、削平柄型刀杆；2、刀头；3、刀片；4、刀片槽；5、内六角螺栓。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1-3，本发明的机械加工多功能复合刀具，包括削平柄型刀杆1，削平柄型刀杆1的一端开设有四方孔槽，且此处四方孔槽的内壁插接有刀头2，削平柄型刀杆1的一端螺纹连接有内六角螺栓5，且四方孔槽的内壁开设有与内六角螺栓5相适配的螺纹孔，刀头2通过内六角螺栓5与削平柄型刀杆1上的四方孔槽的内壁活动连接，刀头2的底端设有刀片槽4，刀片槽4的内壁通过螺钉活动连接有刀片3，通过刀杆与刀片运动，在对轴套进行加工时，由于刀具整体结构呈L形，能够配合铣床的工作而让刀片对轴套内侧端面和外侧端面进行加工，刀片整体与轴套所接触面为刀尖部分，而在拆卸刀片或刀具整体时，只需经由锁紧螺丝将刀片取出或经由锁紧螺钉将刀头从削平柄型刀杆中取出，或者经由锁紧螺钉将削平柄部从主刀柄中取出，达到了加工工件表面质量良好和拆装方便的效果。

设轴套的孔径为D1，轴套的外径为D2，轴套上需要加工的台阶孔孔径为D3，设轴套的壁厚径向偏差值为E、径向安全间隙距离为Q、轴向安全距离R，设轴套的长度为L1，轴套端面加工余量为AE，轴套内侧端面至轴套外侧端面距离为H，刀头2轴向宽度为W，轴套上需要加工的台阶孔孔轴向深度为Z，刀头2悬伸长度为A。

在加工轴套内、外侧端面时，刀头2的悬伸长度A为0.5[（D2-D1）+Q+E]，削平柄型刀杆1直径为D1-A-Q，仅加工轴套内侧端面时削平柄型刀杆1有效长度为：L1+R+AE；加工轴套内、外侧端面时削平柄型刀杆1的有效长度为：L1+R+AE+[H-W]；刀片3主偏角的角度≦90°，刀片3的负偏角为α，且10°＜α≤40°，设刀片3的刀尖角为β，且80°＞β≥50°。

加工轴套内、外侧端面的台阶孔时，刀头2的悬伸长度A为0.5[（D3-D1）+Q]，削平柄型刀杆1直径为D1-A-Q，仅加工内侧端面台阶孔时削平柄型刀杆1有效长度为：L1+R；加工轴套内侧端面和外部端面台阶孔时削平柄型刀杆1有效长度为：L1+R+Z+[H-W]，刀片3主偏角的角度为90°，设刀片3的负偏角为γ，且10°＜γ≤40°，设刀片3的刀尖角为Σ，且80°＞Σ≥50°。

可用于一把刀具上包含权利要求1、2、3、4所有特性。

一种机械加工多功能复合刀具的加工工艺，包括以下步骤：

S1.在需要仅对轴套背面进行加工时，首先根据轴套孔径D1、轴套壁厚E、轴套长度L1，取用长度为L1+R+AE的削平柄型刀杆1；若需要对轴套的正面与背面都进行加工时，取用长度为L1+R+AE+（H-W）的削平柄型刀杆1；需要仅在轴套背面加工台阶孔时，取用长度为L1+R的削平柄型刀杆1；在需要对轴套正面与背面均进行台阶孔的加工时，取用长度为L1+R+Z+（H-W）的削平形刀杆；在加工轴套的端面时，取用悬伸长度A为0.5[（D2-D1）+Q+E]的刀头2；在加工轴套表面台阶孔时，取用悬伸长度A为0.5[（D3-D1）+Q]的刀头2，挑选到合适的刀具后，将刀头2插入削平柄型刀杆1方形孔槽中，由内六角螺栓5固定刀头2后，将削平柄型刀杆1柄部插入到对应的主刀柄中，然后将主刀柄装入铣床设备的主轴上或角度头上并固定锁住刀具整体，同时将需要加工的带有此类轴套的工件固定在铣床工作台或夹具上。

S2.启动设备，由加工中心设备中可控制主轴定位的M19代码依据移动距离的计算公式：½D1-½刀杆直径-½Q，控制刀头在X轴、Y轴或Z轴方向实现径向移动，在移动到合适的位置后，继续控制设备让刀头沿X轴、Y轴或Z轴方向进行轴向移动来穿入轴套。

S3.经由设备控制主轴旋转后，让刀头与工件相互运动，进行X、Y、Z三轴方向的同时移动，并使得刀片3刀尖接触到轴套内侧端面的内侧面后并对此处进行加工，待此面加工完成后，通过设备移动使刀片3刀尖接触到轴套外侧端面进行另一面的加工，加工完成后主轴重新定位，刀头沿轴套径向移动，保证刀头部分可安全的从轴套内退出。

S4、收集加工时产生的铁销，待冷却后取下加工完成的轴套。

步骤S3中，铣床主轴作顺或逆时针作旋转主运动后，铣床通过三轴联动的方式使刀具以顺或逆时针作螺旋插补进给运动，通过三轴联动和螺旋插补运动的方式，使得铣床主轴能够带动刀具上的刀头相对于轴套孔径中心以偏心圆的轨迹运动，均匀的为轴套表面进行加工，通过削平柄部，使得不需额外特制夹持部件，只需将削平柄型刀杆1上的内六角螺栓5与主刀柄连接，同时经由主刀柄上自带的拉钉与数控设备的主轴或角度头附件组装在一起。

即可固定刀具，适用面更广，达到了方便刀具日常使用的效果。

步骤S3中，由刀片3主偏角削切出的铁销厚度大于刀片3负偏角削切出的铁销，刀片3负偏角削切出的铁销宽度大于刀片3主偏角削切出的铁销厚度，当刀片3主偏角等于45°时，刀片3主偏角削切出的铁销厚度和宽度等同于刀片3副偏角削切出的铁销厚度和宽度。

以上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种机械加工多功能复合刀具，包括削平柄型刀杆，其特征在于：所述削平柄型刀杆的一端开设有四方孔槽，且此处四方孔槽的内壁插接有刀头，所述削平柄型刀杆的一端螺纹连接有内六角螺栓，且所述四方孔槽的内壁开设有与内六角螺栓相适配的螺纹孔，所述刀头通过内六角螺栓与削平柄型刀杆上的四方孔槽的内壁活动连接，所述刀头的底端设有刀片槽，所述刀片槽的内壁通过螺钉活动连接有刀片。

2.根据权利要求1所述的机械加工多功能复合刀具，其特征在于：设所述轴套的孔径为D1，轴套的外径为D2，轴套上需要加工的台阶孔孔径为D3，设轴套的壁厚径向偏差值为E、径向安全间隙距离为Q、轴向安全距离R，设所述轴套的长度为L1，轴套端面加工余量为AE，轴套内侧端面至轴套外侧端面距离为H，刀头轴向宽度为W，轴套上需要加工的台阶孔孔轴向深度为Z，刀头悬伸长度为A。

3.根据权利要求2所述的机械加工多功能复合刀具，其特征在于：在加工轴套内、外侧端面时，所述刀头的悬伸长度A为0.5[（D2-D1）+Q+E]，所述削平柄型刀杆直径为D1-A-Q，仅加工轴套内侧端面时削平柄型刀杆有效长度为：L1+R+AE；加工轴套内、外侧端面时削平柄型刀杆的有效长度为：L1+R+AE+[H-W]；所述刀片主偏角的角度≦90°，所述刀片的负偏角为α，且10°＜α≤40°，设所述刀片的刀尖角为β，且80°＞β≥50°。

4.根据权利要求1所述的机械加工多功能复合刀具，其特征在于：加工轴套内、外侧端面的台阶孔时，所述刀头的悬伸长度A为0.5[（D3-D1）+Q]，所述削平柄型刀杆直径为D1-A-Q，仅加工内侧端面台阶孔时削平柄型刀杆有效长度为：L1+R；加工轴套内侧端面和外部端面台阶孔时削平柄型刀杆有效长度为：L1+R+Z+[H-W]，所述刀片主偏角的角度为90°，设所述刀片的负偏角为γ，且10°＜γ≤40°，设所述刀片的刀尖角为Σ，且80°＞Σ≥50°。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的机械加工多功能复合刀具，其特征在于：可用于一把刀具上包含权利要求1、2、3、4所有特性。

6.一种机械加工多功能复合刀具的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：S1、在需要仅对轴套背面进行加工时，首先根据轴套孔径D1、轴套壁厚E、轴套长度L1，取用长度为L1+R+AE的削平柄型刀杆；若需要对轴套的正面与背面都进行加工时，取用长度为L1+R+AE+（H-W）的削平柄型刀杆；需要仅在轴套背面加工台阶孔时，取用长度为L1+R的削平柄型刀杆；在需要对轴套正面与背面均进行台阶孔的加工时，取用长度为L1+R+Z+（H-W）的削平形刀杆；在加工轴套的端面时，取用悬伸长度A为0.5[（D2-D1）+Q+E]的刀头；在加工轴套表面台阶孔时，取用悬伸长度A为0.5[（D3-D1）+Q]的刀头，挑选到合适的刀具后，将刀头插入削平柄型刀杆方形孔槽中，由内六角螺栓固定刀头后，将削平柄型削平柄型刀杆部插入到对应的主刀柄中，然后根据加工需要，将主刀柄装入铣床设备上的主轴或角度头附件上并固定锁住刀具整体，同时将需要加工的带有此类轴套的工件固定在铣床工作台或夹具上；

S2、启动设备，由加工中心设备中可控制主轴定位的M19代码依据移动距离的计算公式：½D1-½刀杆直径-½Q，控制刀头在X轴、Y轴或Z轴方向实现径向移动，在移动到合适的位置后，继续控制设备让刀头沿X轴、Y轴或Z轴方向进行轴向移动来穿入轴套内侧；

S3、经由设备控制主轴旋转后，刀头与工件相互运动， 进行X、Y、Z三轴方向的同时移动，并使得刀片刀尖接触到轴套内侧端面的内侧面后并对此处进行加工，待此面加工完成后，通过设备移动使刀片刀尖接触到轴套外侧端面进行另一面的加工，加工完成后主轴重新定位，刀头沿轴套径向移动，保证刀头部分可安全的从轴套内退出；

S4、收集加工时产生的铁销，待冷却后取下加工完成的轴套。

7.根据权利要求6所述的机械加工多功能复合刀具的加工工艺，其特征在于：步骤S3中，铣床主轴作顺或逆时针作旋转主运动后，铣床通过三轴联动的方式使刀具以顺或逆时针作螺旋插补进给运动。

8.据权利要求7所述的机械加工多功能复合刀具的加工工艺，其特征在于：步骤S3中，由刀片主偏角削切出的铁销厚度大于刀片负偏角削切出的铁销，刀片负偏角削切出的铁销宽度大于刀片主偏角削切出的铁销厚度，当刀片主偏角等于45°时，刀片主偏角削切出的铁销厚度和宽度等同于刀片副偏角削切出的铁销厚度和宽度。

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