CN113732331A - 一种高精度可调式反划窝刀具及其使用方法 - Google Patents

一种高精度可调式反划窝刀具及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高精度可调式反划窝刀具，包括刀杆与刀体，所述刀杆一端径向设置与所述刀体下部匹配的方形槽，所述刀体下部设置在所述方形槽内并可通过从所述刀杆端部轴向设置的第一锁紧螺钉固定，所述刀体上部设置向内侧方向突出的凸起部，所述凸起部一侧设置与刀片匹配的正三角型槽，所述刀片通过第二锁紧螺钉固定在所述正三角型槽内，所述刀杆一端在靠近所述方形槽内侧径向设置与所述方形槽平行的螺纹孔，所述螺纹孔内设置调节螺钉，通过旋转所述调节螺钉挤压所述凸起部，可以调节所述刀体在所述方形槽内伸出的径向距离。本发明还提供了一种高精度可调式反划窝刀具的使用方法。本发明加工成本低，且加工效率高,加工精度高。

Description

一种高精度可调式反划窝刀具及其使用方法
技术领域
本发明涉及机械制造中孔加工技术领域，特别涉及一种高精度可调式反划窝刀具及其使用方法。
背景技术
参见图8，一般的反划窝孔常为把合螺母的平面，对于反划窝孔的直径没有尺寸公差及形位公差要求，一般均为自由尺寸，并且孔的内径表面的粗糙度无要求。通常采用传统反划窝刀进行加工，满足反沉孔的孔底平面的设计要求。传统反划窝刀的刀夹为浮动刀夹，刀夹与刀柄之间具有一定间隙，靠锁紧块固定刀夹，在加工中产生切削力作用后会有摆动和振动现象产生，加工出的孔的质量较差，而且刀夹尺寸固定，无法调节，经济性差。同时，在加工较小反沉孔时，排屑会受到限制，刀夹与铁屑挤压摩擦会造成沉孔内壁与沉孔底面出现划痕。因此，传统反划窝刀的加工表面粗糙度在Ra12.5-Ra25之间，只能满足用作把合螺母平面的使用要求。并且传统反划窝刀的刀杆长度一般在100cm左右，过长刀杆在加工过程中容易引起较大的刀杆振动，致使加工表面出现大量振纹。而且传统反划窝刀刀夹的切削刃为镶嵌式，刀片磨损后造成整个刀夹报废，加工成本高。
而核主泵为满足可靠性与安全性的要求，对每个反沉孔的尺寸要求极其严格。并且核主泵的一些工件的沉孔内部往往有配合工件，对工件的通孔和反沉孔的加工基准均有严格的形位公差及尺寸公差要求，且对工件通孔和反沉孔的表面粗糙度也有严格要求。参见图9，工件通孔为
Figure BDA0003233702080000011
深为270mm。形位公差对基位A的位置度公差为Φ1.52，对B的最大实体尺寸位置度要求为Φ1.52，表面粗糙度为Ra6.3。反沉孔为
Figure BDA0003233702080000012
深为55mm，形位公差对基位A的位置度要求为Φ0.25,对基准B的最大实体尺寸位置度要求为Φ0.25,表面粗糙度为Ra6.3。传统反向划窝刀无法加工到上述设计要求。如果从工件的另一端进行钻孔，由于工件高635mm，底孔及沉孔钻头伸出太长，刀尖振动，且容易与外圆表面C发生干涉，依然无法满足加工尺寸及表面要求。因此，当前亟需一种特殊反沉孔刀具从工件的B基准端进行加工，采用一次装夹,先加工好通孔后，再用该反沉孔刀具加工通孔另一端的反沉孔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种加工成本低、加工效率高的高精度可调式反划窝刀具及其使用方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高精度可调式反划窝刀具，包括刀杆与刀体，所述刀杆一端径向设置与所述刀体下部匹配的方形槽，所述刀体下部设置在所述方形槽内并可通过从所述刀杆端部轴向设置的第一锁紧螺钉固定，所述刀体上部设置向内侧方向突出的凸起部，所述凸起部一侧设置与刀片匹配的正三角型槽，所述刀片通过第二锁紧螺钉固定在所述正三角型槽内，所述刀杆一端在靠近所述方形槽内侧径向设置与所述方形槽平行的螺纹孔，所述螺纹孔内设置调节螺钉，通过旋转所述调节螺钉挤压所述凸起部，可以调节所述刀体在所述方形槽内伸出的径向距离。
进一步地，所述刀杆端部平行于刀杆轴心线设置一刀杆基准面E，所述方形槽垂直于所述刀杆基准面E径向设置在刀杆轴心线上。
进一步地，所述刀体的凸起部底部设置与所述刀杆基准面E匹配的刀体基准面F，所述刀体基准面F与所述刀杆基准面E接触时，所述刀体加工直径最小。
进一步地，所述刀杆的轴心线上设置连通刀杆尾部的内冷孔，所述内冷孔的端部为向着所述刀片刀尖的倾斜孔。
进一步地，所述刀片为正三角形。
本发明还提供了一种所述的高精度可调式反划窝刀具的使用方法，包括如下步骤：
选择带内冷系统的数控镗铣机床，将工件一次装夹后加工完成通孔；
将刀片通过第二锁紧螺钉固定在刀体凸起部的正三角型槽内；
将刀体下部装入刀杆端部的方形槽内；
旋转调节螺钉使调节螺钉挤压刀体的凸起部向外径向移动，通过对刀仪使调节螺钉移动到合适位置而将刀体调整至预定位置后，拆下刀体；
将刀杆尾部通过刀柄固定连接在数控镗铣机床主轴上，将刀杆端部从工件通孔的一端穿过，将刀体装入刀杆的方形槽内使调节螺钉顶端抵在刀体凸起部的刀体基准面F上，拧紧第一锁紧螺钉将刀体固定；
启动数控镗铣机床，刀体的刀片可在通孔另一端加工预定直径的反沉孔；
加工反沉孔过程中，数控镗铣机床内冷系统中的切削液通过内冷孔从倾斜孔送达刀片的刀尖部位，进行冷却润滑与冲出切屑，保证孔壁的加工质量。
进一步地，根据所述通孔和待加工的反沉孔之间的加工余量，对所述刀杆配备一组不同尺寸的刀体，加工前先在对刀仪上对所述一组不同尺寸的刀体进行尺寸校定，分别确定粗加工和精加工各需的刀体尺寸，然后在粗加工和精加工所述反沉孔过程中根据所需尺寸的刀体直接更换相应的刀体。
本发明提供的一种高精度可调式反划窝刀具及其使用方法，只需使用一个刀体，通过调节螺钉可以调整刀体的加工尺寸，从而可以在通孔的另一端加工不同尺寸的反沉孔，不仅可以进行粗加工，还可以进行精加工。
且加工得到的反沉孔的尺寸精度高，能够满足形位公差要求高、表面质量要求高的反沉孔的加工要求。并且，本发明提供的一种高精度可调式反划窝刀具，其刀体和刀片在使用损坏后均可进行更换，且更换操作简单方便，能节约成本和提高工作效率。同时，在大批量加工时，由于长时间加工，对刀体上的刀片磨损速度快，使刀片的更换频率高，并且需要频繁对刀体位置进行调节，这种情况时可在同一刀杆上使用不同尺寸的刀体，分别进行反沉孔的粗加工和精加工，可以节省更换刀片的时间和调节刀体位置的时间，能够进一步提高加工效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的高精度可调式反划窝刀具的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的高精度可调式反划窝刀具的刀杆纵向剖视图；
图3为本发明实施例提供的高精度可调式反划窝刀具的刀杆横向剖视图；
图4为本发明实施例提供的高精度可调式反划窝刀具的刀杆的A-A剖视图；
图5为本发明实施例提供的高精度可调式反划窝刀具的刀杆的B-B剖视图；
图6为本发明实施例提供的高精度可调式反划窝刀具的刀体左视图；
图7为本发明实施例提供的高精度可调式反划窝刀具的刀体后视图；
图8为本发明提供的传统反划窝加工示意图；
图9为本发明提供的核主泵工件的结构尺寸示意图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种高精度可调式反划窝刀具，包括刀杆1与刀体2。其中，参见图2、图3、图4和图5，刀杆1一端径向设置有与刀体2下部匹配的方形槽7，刀体2下部安装在方形槽7内，在刀杆1端部轴向设置有两个连通方形槽7且上下平行的螺纹孔12，在两个螺纹孔12内安装两个第一锁紧螺钉4，螺紧第一锁紧螺钉4可将刀体2固定在方形槽7内。参见图6和图7，刀体2上部设置向内侧方向突出的凸起部11，凸起部11一侧设置有与刀片3匹配的正三角型槽，刀片3通过第二锁紧螺钉6固定在凸起部11侧部的正三角型槽内。另外，在刀杆1一端在靠近方形槽7内侧部径向设置有与方形槽7平行的螺纹孔8，螺纹孔8内安装调节螺钉5，旋转调节螺钉5时，调节螺钉5端部可挤压凸起部11底部使刀体2向外径向伸出，从而可以调节刀体2在方形槽7内伸出的径向距离，以适应在通孔另一端加工不同直径的反沉孔，同时调节螺钉5端部支撑在凸起部11底部，也能给刀体2起到一个背部支撑作用，可防止在加工过程中产生退刀现象。
作为本发明的一种具体实施方式，在刀杆1端部平行于刀杆1的轴心线方向设置有一个刀杆基准面E，其中，方形槽7垂直于刀杆基准面E径向设置在刀杆1的轴心线上。同样，螺纹孔8也是垂直于刀杆基准面E径向设置在刀杆1的轴心线上，并且螺纹孔8径向贯通刀杆1且平行于方形槽7。
与刀杆1的基准面E相匹配，在刀体2的凸起部11底部也设置有一个与刀杆基准面E匹配的刀体基准面F，当刀体基准面F与刀杆基准面E接触时，刀体2的加工直径最小。当旋转螺纹孔8内的调节螺钉5时，调节螺钉5端部挤压凸起部11底部的刀体基准面F，使刀体2从方形槽7内逐渐伸出，从而可以改变刀体2的加工半径。
作为本发明的一种具体实施方式，刀杆1的轴心线上设置有一个连通刀杆1尾部的内冷孔9，内冷孔9的端部为倾斜贯通到刀杆1另一端的倾斜孔，且倾斜孔正对着刀片3的刀尖部位。当刀杆1通过其尾部的刀柄10连接在数控镗铣机床主轴上后，数控镗铣机床内冷系统中的切削液可通过内冷孔9从倾斜孔送达刀片3的刀尖部位，在加工反沉孔过程中，能够充分利用切削液进行冷却润滑，并能冲出加工产生的切屑，从而可保证孔壁的加工质量。
作为本发明的一种具体实施方式，刀片3为与刀体2的凸起部11侧部的正三角型槽相匹配的正三角形，可以保证加工过程中刀片的稳定性，并且当刀片3的三个切削刃中的一个切削刃因加工磨损后，可以调节正三角形刀片3换用其他切削刃进行加工，这样刀片3的三个切削刃均可参与切削，提高了刀片3的使用效率和使用寿命，从而可以节约使用成本。
本发明提供了一种高精度可调式反划窝刀具的使用方法，包括如下步骤：
选择带内冷系统的数控镗铣机床，将工件一次装夹后加工完成通孔；
将刀片3通过第二锁紧螺钉6固定在刀体2凸起部11的正三角型槽内；
将刀体2下部装入刀杆1端部的方形槽7内；
旋转调节螺钉5使调节螺钉5挤压刀体2的凸起部11向外径向移动，并通过对刀仪使调节螺钉5移动到合适位置而将刀体2调整至预定位置，然后拆下刀体2；
将刀杆1尾部通过刀柄11固定连接在数控镗铣机床主轴上，将刀杆1端部从工件通孔的一端穿过，将刀体2装入刀杆1的方形槽7内使调节螺钉5顶端抵在刀体2的凸起部11的刀体基准面F上，拧紧第一锁紧螺钉4将刀体2固定；
启动数控镗铣机床，刀体2的刀片3可在通孔另一端加工预定直径的反沉孔；
加工反沉孔过程中，数控镗铣机床内冷系统中的切削液通过内冷孔9从倾斜孔送达刀片3的刀尖部位，进行冷却润滑与冲出切屑，保证孔壁的加工质量。
下面通过具体实例对本发明提供的一种高精度可调式反划窝刀具及其使用方法做具体说明。
本发明提供的一种高精度可调式反划窝刀具，在刀杆1端部的顶部外圆上加工刀杆基准平面E，在刀杆基准面E上于刀杆1轴心线位置垂直刀杆基准面E加工出一个宽W的方形槽7。根据正三角形刀片3设计专用刀体2，刀体2的装夹部位即刀体2下部设计成截面为宽W的正方形，并且，在刀体2上部设计凸起部11，凸起部11一侧设计与正三角形刀片3匹配的正三角型槽，刀片3可通过第二锁紧螺钉6固定安装在凸起部11侧部的正三角型槽中。刀片3可随时更换，由于刀片3为正三角形，其三个切削刃可轮换使用，即刀片3的三个切削刃均可参与切削，提高了刀片3的使用效率。同时，凸起部11底部设计与刀杆基准面E匹配的刀体基准面F。
使用安装时，将刀体2下部插入刀杆1的方形槽7中，旋动调节螺钉件5通过调节螺钉5将刀体2调整至不同加工位置，从而使刀体2能够加工不同尺寸的反沉孔，同时调节螺钉5的支持作用也能给刀体2一个背部支撑作用，防止在加工过程中产生退刀现象。在刀体2通过调节螺钉5调整至预定加工位置后，通过第一锁紧钉螺4可锁紧刀体2所在位置。
参见图1和图9，刀杆1的直径d比工件的通孔
Figure BDA0003233702080000071
尺寸小0.5mm,此尺寸可通过通孔对刀杆1进行定位，若此尺寸过大刀杆1会与通孔内壁产生研磨。刀杆1设计有内冷孔9，并且内冷孔9的另一端倾斜部分正对着刀片3的刀尖部分，可将数控镗铣机床内冷系统中的切削液送达刀尖部位，在加工中能够充分利用切削液进行冷却润滑，并能冲出切屑，保证孔壁的加工质量。
当刀杆基准面E与刀体基准面F相接触时，刀体2处于最小加工直径的状态，调整调节螺钉5，调节螺钉5的端部挤压刀体2凸起部11，可使刀体2向外径向伸出。为保证刀尖的加工强度，刀体2伸出刀杆1外径的最大悬伸距离为1/3*d(d为刀杆1的直径)，即刀尖最外端距离刀杆1轴心线的距离b2为最大加工半径(b2＝1/2*d+1/3*d,d为刀杆1的直径)。加工时，刀体2在粗加工中每次进给约2mm，经过多次粗加工进给后可进行精加工。
本发明提供的一种高精度可调式反划窝刀具的使用方法及使用过程如下：
1)确定工件的装夹。由于工件较大，加工精度要求高，加工机床选择带有内冷系统的数控镗铣中心，-B-基准平面垂直主轴。一次装夹，加工完通孔后，再使用本发明提供的可调式反划窝刀具在通孔另一端进行反沉孔的加工，这样能够保证通孔及反沉孔之间位置度的要求。
2)将正三角形刀片3通过第二锁紧螺钉6固定安装在刀体2凸起部11侧部的正三角型槽中。
3)将刀体2通过第一锁紧螺钉4装入刀杆1上的方形槽7内，不用拧紧。
4)旋动调节螺钉5，并将刀体2通过对刀仪调整至合适位置。
5)拆下刀体2。
6)将刀杆1穿过工件的通孔
Figure BDA0003233702080000081
上好刀体2，并拧紧第一锁紧螺钉4。
7)刀杆1的直径d比通孔
Figure BDA0003233702080000082
尺寸小0.5mm,此尺寸可以通孔对刀杆1进行定位，此尺寸过大刀杆1会与通孔内壁产生研磨，过小刀杆1的加工强度不够。
8)刀杆1设有内冷孔9，其内冷孔9的倾斜孔正对刀片3的刀尖部分，可将数控镗铣内的切削液送达刀尖部位，在加工中能够充分利用切削液进行冷却润滑，并能冲出加工产生的切屑，保证孔壁的加工质量。
9)刀杆基准面E与刀体基准面F相接触时为最小加工直径。
10)调整调节锁紧螺钉5，最多调整刀尖最外端距离刀杆1轴心线的距离至为b2(b2＝1/2*d+1/3*d，d为刀杆1的直径)，刀尖最外端距离刀杆1轴心线的距离b2为加工最大半径。调整螺钉5的调整范围在刀杆基准面E与刀杆1直径d之间。
11)在加工过程中，正三角形刀片3的三个切削刃可轮换使用，刀片3的三个切削刃均磨损后，可随时更换刀片3。
作为本发明的另一种高精度可调式反划窝刀具的使用方法，如果大批量加工如图9所示的工件上的反沉孔时，由于长时间加工，刀体2上的刀片3磨损速度快，需要更换刀片3的频率高，并且还需要频繁地对刀体位置进行调节。为了提高批量加工时的效率，可以根据通孔和待加工的反沉孔之间的加工余量，对刀杆1配备一组不同尺寸的刀体2，在加工前先在对刀仪上对一组不同尺寸的刀体2中的各个刀体2进行尺寸校定，分别提前确定好每次粗加工以及最后的精加工所需要的相应的刀体2的尺寸，然后在每次的粗加工和最后的精加工中直接更换相应的刀体2，避免频繁更换刀片3，且在更换不同刀体2的过程中不需要移动刀杆1，也不需要重新调整调整螺钉5，从而可以节省在加工中的对刀时间和频繁更换刀片3的时间，可以进一步地大大提高加工速度和加工效率。
本发明提供的一种高精度可调式反划窝刀具在使用过程中，可使用一个刀体通过调整螺钉调整加工尺寸，分别进行粗加工及精加工，得到尺寸精度高，形位公差要求高及表面质量高的精加工反沉孔。其刀体，刀片均可进行更换，操作简单，节约成本、加工精度高。并且,在大批量加工时，由于长时间加工，对刀体上的刀片磨损速度快，使刀片的更换频率高，这种情况可在同一刀杆上使用不同尺寸的刀体，分别进行反沉孔的粗加工和精加工，可以节省更换刀片的时间和对刀的时间，能够进一步提高加工效率。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种高精度可调式反划窝刀具，其特征在于：包括刀杆与刀体，所述刀杆一端径向设置与所述刀体下部匹配的方形槽，所述刀体下部设置在所述方形槽内并可通过从所述刀杆端部轴向设置的第一锁紧螺钉固定，所述刀体上部设置向内侧方向突出的凸起部，所述凸起部一侧设置与刀片匹配的正三角型槽，所述刀片通过第二锁紧螺钉固定在所述正三角型槽内，所述刀杆一端在靠近所述方形槽内侧径向设置与所述方形槽平行的螺纹孔，所述螺纹孔内设置调节螺钉，通过旋转所述调节螺钉挤压所述凸起部，可以调节所述刀体在所述方形槽内伸出的径向距离。
2.根据权利要求1所述的高精度可调式反划窝刀具，其特征在于：所述刀杆端部平行于刀杆轴心线设置一刀杆基准面E，所述方形槽垂直于所述刀杆基准面E径向设置在刀杆轴心线上。
3.根据权利要求2所述的高精度可调式反划窝刀具，其特征在于：所述刀体的凸起部底部设置与所述刀杆基准面E匹配的刀体基准面F，所述刀体基准面F与所述刀杆基准面E接触时，所述刀体加工直径最小。
4.根据权利要求3所述的高精度可调式反划窝刀具，其特征在于：所述刀杆的轴心线上设置连通刀杆尾部的内冷孔，所述内冷孔的端部为向着所述刀片刀尖的倾斜孔。
5.根据权利要求4所述的高精度可调式反划窝刀具，其特征在于：所述刀片为正三角形。
6.一种权利要求1-5任一项所述的高精度可调式反划窝刀具的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：
选择带内冷系统的数控镗铣机床，将工件一次装夹后加工完成通孔；
将刀片通过第二锁紧螺钉固定在刀体凸起部的正三角型槽内；
将刀体下部装入刀杆端部的方形槽内；
旋转调节螺钉使调节螺钉挤压刀体的凸起部向外径向移动，通过对刀仪使调节螺钉移动到合适位置而将刀体调整至预定位置后，拆下刀体；
将刀杆尾部通过刀柄固定连接在数控镗铣机床主轴上，将刀杆端部从工件通孔的一端穿过，将刀体装入刀杆的方形槽内使调节螺钉顶端抵在刀体凸起部的刀体基准面F上，拧紧第一锁紧螺钉将刀体固定；
启动数控镗铣机床，刀体的刀片可在通孔另一端加工预定直径的反沉孔；
加工反沉孔过程中，数控镗铣机床内冷系统中的切削液通过内冷孔从倾斜孔送达刀片的刀尖部位，进行冷却润滑与冲出切屑，保证孔壁的加工质量。
7.根据权利要求6所述的高精度可调式反划窝刀具的使用方法，其特征在于：根据所述通孔和待加工的反沉孔之间的加工余量，对所述刀杆配备一组不同尺寸的刀体，加工前先在对刀仪上对所述一组不同尺寸的刀体进行尺寸校定，分别确定粗加工和精加工各需的刀体尺寸，然后在粗加工和精加工所述反沉孔过程中根据所需尺寸的刀体直接更换相应的刀体。
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