CN114619085A - 一种基于深型腔铣削加工的防振刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，包括刀杆，刀杆的顶端连接有夹柄部，刀杆的底端连接有刀头部；夹柄部的两侧均对称设有夹持补偿组件，任一夹持补偿组件包括沿夹柄部长度方向开设的凹槽，嵌设在凹槽内、一侧面与凹槽开口处相平齐的顶板，以及位于顶板另一侧面与凹槽槽底面之间、用于推动顶板从凹槽内移出的顶出机构；本发明在加工使用过程中不仅能解决刀具出现跳刀振刀的现象，还可使刀具在切削加工时，通过切削液对刀具进行润滑并降温冷却，从而使刀具在对工件进行切削加工时，更为顺畅，且使用效果更好，加工精度更高，并能有效延长刀具的使用寿命，因此相较于传统的刀具，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

Description

一种基于深型腔铣削加工的防振刀具

技术领域

本发明涉及铣削加工技术领域，具体涉及一种基于深型腔铣削加工的防振刀具。

背景技术

铣削是指使用旋转的多刃刀具切削工件，是高效率的加工方法，工作时刀具旋转(作主运动)，工件移动(作进给运动)，工件也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动(同时完成主运动和进给运动)；铣削用的机床有卧式铣床或立式铣床，也有大型的龙门铣床；这些机床可以是普通机床，也可以是数控机床；铣削一般在铣床或镗床上进行,适于加工平面、沟槽、各种成形面(如花铣削铣削键、齿轮和螺纹)和模具的特殊形面等；而目前在深型腔铣削精加工时，铣削刀具往往存在加工精度差以及刀具磨损较为严重的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，用于解决上述背景技术中提出的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，包括刀杆，所述刀杆的顶端连接有夹柄部，所述刀杆的底端连接有刀头部；所述夹柄部的两侧均对称设有夹持补偿组件，任一所述夹持补偿组件包括沿夹柄部长度方向开设的凹槽，嵌设在凹槽内、一侧面与凹槽开口处相平齐的顶板，以及位于顶板另一侧面与凹槽槽底面之间、用于推动顶板从凹槽内移出的顶出机构；所述刀杆的内部中间开设有用于储存切削液的蓄液腔，所述刀杆的外表面靠近刀头部位置处周向开设有若干个导向腔，若干个所述导向腔内均滚动嵌设有滚珠，且任一所述导向腔的下部通过J型流道与蓄液腔相连通，所述滚珠的外表面凸出至所述导向腔的外部。

这里需要说明的是，在申请人长期使用刀具加工过程中发现，刀具加工精度差及刀具的问题大多都是因刀具在加工时出现振刀及崩刃现象而引起，尤其是在针对奥氏体不锈钢工件进行深型腔精加工时，极易发生刀具因振动而导致工件深型腔加工面毛刺形成，进而影响加工精度，而申请人发现刀具出现振刀现象大多是由以下两个方面造成：1、刀具在铣削加工时，由于刀杆与加工成型的空腔之间存在一定间隙，而刀尖在切削时由于切削力的反作用力使刀杆受力，从而造成刀杆在空腔内旋转时发生径向移动，以此导致刀具出现振刀现象；2、机床弹性夹长时间夹持使用后，其夹持力度逐渐降低，因此导致其对刀具的夹持力度不够，从而造成刀具在切削加工时，出现振刀现象；基于此，本申请通过设置导向腔和滚珠，由于滚珠位于导向腔内，且滚珠外表面凸出至导向腔外部，因此当使用者在使用该刀具进行深型腔加工时，刀杆深入至空腔内后，滚珠外表面可与加工成型后的深型腔内壁进行接触，以此实现对刀杆进行抵触限位，并且在刀具旋转加工时，滚珠可通过在导向腔内的滚动对刀杆进行导向，以避免刀杆在加工腔内旋转时出现径向位移而产生振刀现象；同时设有夹持补偿组件，而夹持补偿组件包括凹槽、顶板和顶出机构，顶出机构包括双向丝杆、螺套和连杆，因此当该刀具通过夹柄部与加工设备的弹性夹夹装后，使用者可转动双向丝杆，以使双向丝杆转动后，带动其两端的螺套沿相互靠近的方向滑动，从而使螺套滑动后推动连杆进行一定角度的翻转，并推动顶板从凹槽中移出，以使顶板移出后与加工设备的弹性夹进行抵紧，进而通过顶板与弹性夹的抵紧，对弹性夹的夹持力度进行补偿，使弹性夹与刀具夹柄部之间的夹持更为紧固，从而避免刀具在加工时因夹持不稳而出现振刀现象。

这里进一步需要说明的是，在本方案中，还巧妙地设有蓄液腔和J型流道，由于J型流道与导向腔相连通，因此当刀具在对工件进行精加工时，蓄液腔中的切削液可通过J型流道流入至导向腔中，并随着滚珠在导向腔中的滚动，将切削液逐渐渗出并流至刀头部，以此通过蓄液腔、J型流道、导向腔和滚珠的相互协同配合，可实现对刀头在对奥氏体不锈钢工件进行精加工铣削时起到微量润滑作用，进而降低刀具在深型腔中的摩擦力，使刀具旋转加工时更加顺畅，从而改善工件加工面的精度和质量，同时在切削液渗出并在刀头部流动过程中，可以对刀具的刀头部进行冷却降温，避免刀具加工产生高温而损坏，还大大节约了切削液的用量，避免切削液用量过多而影响加工环境，使加工人员的加工环境更加清洁舒适，节约了生产成本。

进一步地，所述顶出机构包括一端与凹槽侧面转动连接、另一端活动贯穿至夹柄部外部的双向丝杆，分别套设在双向丝杆两端、且滑动方向相反的螺套，以及一端一一对应铰接在两个螺套上、且另一端均与顶板另一侧面相铰接的连杆，且两根所述连杆与两个所述螺套之间形成等腰梯形或等腰三角形机构。

进一步地，所述双向丝杆另一端端部处设有螺帽，所述夹柄部外表面对应双向丝杆贯穿位置处还设有用于对双向丝杆进行限位的紧固组件。

具体地，所述紧固组件包括套设在双向丝杆另一端、且底部与夹柄部外表面固定连接的紧固环，活动贯穿在紧固环一侧面、且一端延伸至紧固环内部的限位杆，以及周向开设在双向丝杆外表面、并与限位杆一端相适配的限位孔。

具体地，所述J型流道顶端靠近蓄液腔位置处设有分液腔，所述分液腔口径自下而上呈逐渐缩小趋势，且所述分液腔内还设有用于封堵分液腔内部上方的封堵阀，所述封堵阀的底部通过弹性件与分液腔相连接。

优选地，所述凹槽内相对两侧面还设有用于引导所述顶板滑动的引导组件。

进一步地，所述刀头部的内部中间横向开设有配重腔，所述配重腔的内部设有配重件，所述配重件的两侧通过弹性件与配重腔相连接。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）在本发明中，巧妙地设有导向腔和滚珠，由于滚珠位于导向腔内，且滚珠外表面凸出至导向腔外部，因此当使用者在使用该刀具进行深型腔加工时，刀杆深入至空腔内后，滚珠外表面可与加工成型后的深型腔内壁进行接触，以此实现对刀杆进行抵触限位，并且在刀具旋转加工时，滚珠可通过在导向腔内的滚动对刀杆进行导向，以避免刀杆在加工腔内旋转时出现径向位移而产生振刀现象。

（2）在本发明中，还巧妙地设有蓄液腔和J型流道，由于J型流道与导向腔相连通，因此当刀具在对工件进行精加工时，蓄液腔中的切削液可通过J型流道流入至导向腔中，并随着滚珠在导向腔中的滚动，将切削液逐渐渗出并流至刀头部，以此通过蓄液腔、J型流道、导向腔和滚珠的相互协同配合，可实现对刀头在对奥氏体不锈钢工件进行精加工铣削时起到微量润滑作用，进而降低刀具在深型腔中的摩擦力，使刀具旋转加工时更加顺畅，从而改善工件加工面的精度和质量，同时在切削液渗出并在刀头部流动过程中，可以对刀具的刀头部进行冷却降温，避免刀具加工产生高温而损坏。

（3）在本发明中，还巧妙地在J型流道的顶端靠近蓄液腔位置处设有分液腔，并在分液腔的内部设置封堵阀，同时封堵阀的底部通过弹性件与分液腔相连接，因此当刀具在未使用时，封堵阀可在弹性件的弹力作用下对分液腔的内部上方进行封堵，以避免蓄液腔中的切削液出现渗漏，而当刀具在高速旋转时，其产生的离心力可推动封堵阀对弹性件进行挤压，以使封堵阀对弹性件挤压后在分液腔内进行下移，从而将分液腔的内部上方进行打开，以此便于蓄液腔中的切削液通过分液腔流入至J型流道中，并最终经导向腔和滚珠渗出，以此使刀具只有在旋转加工时，其蓄液腔中的切削液才可渗出，从而确保蓄液腔中的切削液能够满足刀具的加工所需，避免使用者在加工过程中还需要额外补充切削液，从而大大降低使用者的工作强度，使使用者在使用刀具进行加工时更为方便。

（4）在本发明中，巧妙地在夹柄部的两侧对称设有夹持补偿组件，而夹持补偿组件包括凹槽、顶板和顶出机构，同时顶出机构包括双向丝杆、螺套和连杆，因此当该刀具通过夹柄部与加工设备的弹性夹夹装后，使用者可转动双向丝杆，以使双向丝杆转动后，带动其两端的螺套沿相互靠近的方向滑动，从而使螺套滑动后推动连杆进行一定角度的翻转，并推动顶板从凹槽中移出，以使顶板移出后与加工设备的弹性夹进行抵紧，进而通过顶板与弹性夹的抵紧，对弹性夹的夹持力度进行补偿，使弹性夹与刀具夹柄部之间的夹持更为紧固，从而避免刀具在加工时因夹持不稳而出现振刀现象。

（5）在本发明中，还巧妙地设有紧固组件，而紧固组件包括紧固环、限位杆和限位孔，以此当使用者转动双向丝杆带动顶板与弹性夹抵紧后，使用者可将限位杆插入至双向丝杆外表面的限位孔中，以实现对双向丝杆的限位固定，从而避免刀具在加工使用过程中，双向丝杆因自身出现转动而影响顶板与弹性夹之间的夹持力度，从而确保刀具紧固安装在弹性夹上。

（6）在本发明中，还巧妙地在刀头部的内部开设有配重腔，配重腔内通过弹性件连接有配重件，因此当刀头在高速旋转加工的过程中与工件发生激振时，配重件可在配重腔内产生径向移动，并对弹性件进行挤压，从而使其产生一个方向弹性恢复力以推动配重件产生滞回力，以此吸收刀头部产生的激振力，并抑制刀头部的跳动，从而保证刀具加工时的平稳，避免刀具出现振刀。

综上所述，本发明在加工使用过程中不仅能解决刀具出现跳刀振刀的现象，还可使刀具在对奥氏体不锈钢工件切削加工时，通过切削液对刀具进行润滑并降温冷却，从而使刀具在对工件进行切削加工时，更为顺畅，且使用效果更好，加工精度更高，并能有效延长刀具的使用寿命，因此相较于传统的刀具，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明夹柄部俯剖结构示意图；

图3为本发明刀杆下部立体结构示意图（导向腔及滚珠）；

图4为本发明紧固组件局部结构示意图；

图5为本发明A处局部放大结构示意图（分液腔及封堵阀）。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1、刀杆；10、蓄液腔；11、导向腔；110、滚珠；12、J型流道；120、分液腔；121、封堵阀；2、夹柄部；20、凹槽；21、顶板；22、顶出机构；220、双向丝杆；221、螺套；222、连杆；23、紧固组件；230、紧固环；231、限位杆；240、滑槽；241、滑块；3、刀头部；30、配重腔；31、配重件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

首先，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。

实施例

如图1至图5所示，本实施例提供一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，包括刀杆1，刀杆1的顶端连接有夹柄部2，刀杆1的底端连接有刀头部3；

其中，夹柄部2的两侧均对称设有夹持补偿组件，任一夹持补偿组件包括沿夹柄部2长度方向开设的凹槽20，嵌设在凹槽20内、一侧面与凹槽20开口处相平齐的顶板21，以及位于顶板21另一侧面与凹槽20槽底面之间、用于推动顶板21从凹槽20内移出的顶出机构22；

同时，刀杆1的内部中间开设有用于储存切削液的蓄液腔10，刀杆1的外表面靠近刀头部3位置处周向开设有若干个导向腔11，若干个导向腔11内均滚动嵌设有滚珠110，且任一导向腔11的下部通过J型流道12与蓄液腔10相连通，滚珠110的外表面凸出至导向腔11的外部。

本方案中，当使用者在将刀杆1通过夹柄部2与加工设备的弹性夹进行夹持安装后，使用者可通过顶出机构22将顶板21从凹槽20中移出，以使顶板21移出后与弹性夹之间进行抵紧，从而通过顶板21与弹性夹的抵紧，可实现对弹性夹的夹持力度进行补偿，以使弹性夹与夹柄部2之间的夹持更为紧固，避免刀具在加工时因夹持不稳而出现振刀现象；同时由于蓄液腔10内储存有切削液，因此当刀具在高速旋转时，蓄液腔10内的切削液可通过J型流道12流至导向腔11中，并最终随着滚珠110的滚动而渗出，以此通过过蓄液腔10、J型流道12、导向腔11和滚珠110的相互协同配合，可实现对刀头部3在对奥氏体不锈钢工件进行精加工铣削时起到微量润滑作用，进而降低刀具在深型腔中的摩擦力，使刀具旋转加工时更加顺畅，从而改善工件加工面的精度和质量，同时在切削液渗出并在刀头部3流动过程中，可以对刀头部3进行冷却降温，避免刀具加工产生高温而损坏，同时在本方案中，为了能向蓄液腔10中添加切削液，在刀杆1的外表面开设有加注口（图中未示出）。

具体请参阅图1和图2所示，顶出机构22包括一端与凹槽20侧面转动连接、另一端活动贯穿至夹柄部2外部的双向丝杆220，分别套设在双向丝杆220两端、且滑动方向相反的螺套221，以及一端一一对应铰接在两个螺套221上、且另一端均与顶板21另一侧面相铰接的连杆222，且两根连杆222与两个螺套221之间形成等腰梯形或等腰三角形机构。

具体实施时，使用者可转动双向丝杆220，以使双向丝杆220转动后，同时带动其两端的螺套221沿相互靠近的方向滑动，从而使螺套221滑动后推动连杆222进行一定角度的翻转，进而使连杆222翻转后推动顶板21从凹槽20中移出，以使顶板21移出后与加工设备的弹性夹进行抵紧，进而通过顶板21与弹性夹的抵紧，对弹性夹的夹持力度进行补偿，进而使弹性夹与刀具夹柄部之间的夹持更为紧固，

具体请参阅图1和图4所示，双向丝杆220另一端端部处设有螺帽，夹柄部2外表面对应双向丝杆220贯穿位置处还设有用于对双向丝杆220进行限位的紧固组件23。

本方案中，螺帽的设置有助于使用者通过其转动双向丝杆220，而紧固组件23的设置，有助于使用者通过其对双向丝杆220限位固定，从而避免刀具在加工使用过程中，双向丝杆220出现转动。

具体请参阅图2和图4所示，紧固组件23包括套设在双向丝杆220另一端、且底部与夹柄部2外表面固定连接的紧固环230，活动贯穿在紧固环230一侧面、且一端延伸至紧固环230内部的限位杆231，以及周向开设在双向丝杆220外表面、并与限位杆231一端相适配的限位孔。

具体实施时，当使用者转动双向丝杆220带动顶板21与弹性夹抵紧后，使用者可将限位杆231插入至双向丝杆220外表面的限位孔（图中未示出）中，以实现对双向丝杆220的限位固定，从而避免刀具在加工使用过程中，双向丝杆220因自身出现转动而影响顶板21与弹性夹之间的夹持力度，从而确保刀具紧固安装在弹性夹上，避免刀具在加工时，因刀具夹持不稳而出现跳刀振刀现象，以确保刀具的加工精度。

具体请参阅图1和图5所示，J型流道12顶端靠近蓄液腔10位置处设有分液腔120，分液腔120口径自下而上呈逐渐缩小趋势，且分液腔120内还设有用于封堵分液腔120内部上方的封堵阀121，封堵阀121的底部通过弹性件与分液腔120相连接。

本方案中，封堵阀121的设置，以便于刀具在未使用时，封堵阀121可在弹性件的弹力作用下对分液腔120的内部上方进行封堵，以避免蓄液腔10中的切削液出现渗漏，而当刀具在高速旋转时，其产生的离心力可推动封堵阀121对弹性件进行挤压，以使封堵阀121对弹性件挤压后在分液腔120内下移，从而将分液腔120的内部上方打开，以便于蓄液腔10中的切削液通过分液腔120流入至J型流道12中，并最终经导向腔11和滚珠110渗出，以此使刀具只有在旋转加工时，其蓄液腔10中的切削液才可渗出，从而确保蓄液腔中的切削液能够满足刀具的加工所需，避免使用者在加工过程中需要额外补充切削液，从而降低使用者的加工难度，并使使用者在使用刀具加工时更为方便。

具体请参阅图2所示，凹槽20内相对两侧面还设有用于引导顶板21滑动的引导组件。

这里需要说明的是，在本方案中，引导组件的主要目的是为了引导顶板21在凹槽20内进行滑动，以确保顶板21在凹槽20内进行平移，因此本方案引导组件包括沿凹槽20开口方向开设的滑槽240和位于滑槽240内、且与顶板21两侧面的滑块241，从而通过滑槽240和滑块241的配合，即可实现对顶板21进行引导。

具体请参阅图1所示，刀头部3的内部中间横向开设有配重腔30，配重腔30与刀头部3偏心设置，且配重腔30的内部设有配重件31，配重件31的两侧通过弹性件与配重腔30相连接，其中配重腔30优选地开设在刀头部3中间轴线位置处，使配重件31的轴线与刀头部3的轴线共线，以实现对刀头部3进行配重平衡。

具体实施时，当刀头在高速旋转加工的过程中与工件发生激振时，配重件31可在配重腔30内产生径向移动，并对弹性件进行挤压，从而使其产生一个方向弹性恢复力以推动配重件31产生滞回力，以此吸收刀头部3产生的激振力，并抑制刀头部3的跳动，从而保证刀具加工时的平稳，避免刀具出现振刀。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，包括刀杆（1），其特征在于，所述刀杆（1）的顶端连接有夹柄部（2），所述刀杆（1）的底端连接有刀头部（3）；

所述夹柄部（2）的两侧均对称设有夹持补偿组件，任一所述夹持补偿组件包括沿夹柄部（2）长度方向开设的凹槽（20），嵌设在凹槽（20）内、一侧面与凹槽（20）开口处相平齐的顶板（21），以及位于顶板（21）另一侧面与凹槽（20）槽底面之间、用于推动顶板（21）从凹槽（20）内移出的顶出机构（22）；

所述刀杆（1）的内部中间开设有用于储存切削液的蓄液腔（10），所述刀杆（1）的外表面靠近刀头部（3）位置处周向开设有若干个导向腔（11），若干个所述导向腔（11）内均滚动嵌设有滚珠（110），且任一所述导向腔（11）的下部通过J型流道（12）与蓄液腔（10）相连通，所述滚珠（110）的外表面凸出至所述导向腔（11）的外部。

2.根据权利要求1所述的一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，其特征在于，所述顶出机构（22）包括一端与凹槽（20）侧面转动连接、另一端活动贯穿至夹柄部（2）外部的双向丝杆（220），分别套设在双向丝杆（220）两端、且滑动方向相反的螺套（221），以及一端一一对应铰接在两个螺套（221）上、且另一端均与顶板（21）另一侧面相铰接的连杆（222），且两根所述连杆（222）与两个所述螺套（221）之间形成等腰梯形或等腰三角形机构。

3.根据权利要求2所述的一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，其特征在于，所述双向丝杆（220）另一端端部处设有螺帽，所述夹柄部（2）外表面对应双向丝杆（220）贯穿位置处还设有用于对双向丝杆（220）进行限位的紧固组件（23）。

4.根据权利要求3所述的一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，其特征在于，所述紧固组件（23）包括套设在双向丝杆（220）另一端、且底部与夹柄部（2）外表面固定连接的紧固环（230），活动贯穿在紧固环（230）一侧面、且一端延伸至紧固环（230）内部的限位杆（231），以及周向开设在双向丝杆（220）外表面、并与限位杆（231）一端相适配的限位孔。

5.根据权利要求1所述的一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，其特征在于，所述J型流道（12）顶端靠近蓄液腔（10）位置处设有分液腔（120），所述分液腔（120）口径自下而上呈逐渐缩小趋势，且所述分液腔（120）内还设有用于封堵分液腔（120）内部上方的封堵阀（121），所述封堵阀（121）的底部通过弹性件与分液腔（120）相连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，其特征在于，所述凹槽（20）内相对两侧面还设有用于引导所述顶板（21）滑动的引导组件。

7.根据权利要求1所述的一种基于深型腔铣削加工的防振刀具，其特征在于，所述刀头部（3）的内部中间横向开设有配重腔（30），所述配重腔（30）的内部设有配重件（31），所述配重件（31）的两侧通过弹性件与配重腔（30）相连接。

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