CN115846708B - 一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，属于锥孔切削技术领域。解决了现有道具无法显著提高锥孔类零件加工效率的问题。该镗滚复合刀具包括呈前后分布的镗削部分及滚压部分，所述镗削部分包括樘杆、自樘杆的前端插入其内部的芯轴、设置在芯轴前端与锥形孔母线平行的斜面部及设置在樘杆前端的镗刀；所述滚压部分包括主体部分、穿设在主体部分内且尾端用于连接车床主轴以将刀具固定在车床主轴上的滚压轴及设置在主体部分上与锥形孔母线平行且可沿垂直于锥形孔母线方向在主体部分上位移的滚柱。本发明具有集镗削和滚压功能为一体的优点。

Description

一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具

技术领域

本发明涉及锥孔切削技术领域，具体涉及一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具。

背景技术

当前对圆柱形孔的镗削及滚压技术已经非常成熟，但是当遇到一些特殊孔如锥形孔零件时，由于缺乏特殊刀具系统，常常会造成刀具的损坏，甚至会造成机床的故障，这大大增加了加工成本，让车间工人头疼不已。

锥孔加工，是日常生产中经常遇到的机械加工问题。若锥孔加工尺寸较小，可在钻床、车床、镗床、铣床上用锥饺刀进行；若其加工尺寸较大，且工件几何形状比较规则，可在车床上进行车削；若其加工尺寸较大，且工件几何形状不规则、结构复杂，加工锥孔就比较复杂了。当然，可以使用特殊设备（如加工中心）或者其它方法进行加工，但这些特殊设备或特殊方法成本高，仅适合于大批量零件的加工生产，存在一定的局限性。

目前锥形孔零件在车间通用设备上加工效率低、劳动强度大、加工成本高，而且容易引起零件磕碰划伤，影响工件的表面质量。且此类零件在加工中心上加工，加工成本也会大幅提高。伴随着社会的发展，科技的不断进步，出现了磁力钻等一些新型加工刀具，但这些刀具还是无法显著提高锥孔类零件的加工效率，降低加工成本。因此，研究一种可以加工锥形孔的刀具显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，包括呈前后分布的镗削部分及滚压部分，所述镗削部分包括樘杆、自樘杆的前端插入其内部的芯轴、设置在芯轴前端与锥形孔母线平行的斜面部及设置在樘杆前端的镗刀；

所述滚压部分包括主体部分、穿设在主体部分内且尾端用于连接车床主轴以将刀具固定在车床主轴上的滚压轴及设置在主体部分上与锥形孔母线平行且可沿垂直于锥形孔母线方向在主体部分上位移的滚柱，其中：

滚柱具有在镗刀进入锥形孔之前收纳于主体部分内的状态及其自身进入锥形孔之后伸出于主体部分外的状态，且在镗刀进入锥形孔之后车床主轴进给时可驱动樘杆推动镗刀在斜面部上位移以形成镗刀的径向位移状态。

进一步地，所述樘杆的内部设有用于芯轴沿轴向位移的腔体，且腔体的两侧均开设有通槽，樘杆的外部固定设置有尾端与主体部分固定连接的铜套，且铜套上设置有通过贯穿通槽将芯轴与樘杆固定的销子。

进一步地，所述樘杆的前部开设有通孔，所述镗刀通过顶丝固定安装在刀套内，刀套贯穿在通孔中，且樘杆的前端螺纹连接有圆螺母。

进一步地，所述斜面部上设置有长条形孔，且所述刀套插接在长条形孔中。

进一步地，所述主体部分呈圆柱状结构。

进一步地，所述主体部分上开设有用于收纳滚柱的收纳槽，所述滚柱安装在第一衔铁上，且第一衔铁滑动设置在收纳槽中，所述第一衔铁的内表面设置有第一恢复弹簧，主体部分内设置有位于第一衔铁内侧的第一电磁铁，第一电磁铁的表面绕设有第一线圈，且第一线圈的端部延伸至主体部分外并连接电路控制开关。

进一步地，所述第一衔铁呈“U”形结构，滚柱转动安装在第一衔铁的内腔，收纳槽的两端设置有滑槽，且第一衔铁的两端设置有在滑槽内滑动的滑块。

进一步地，所述滚压轴包括外轴与内轴，内轴的后端插接在外轴中并可在外轴内沿轴向位移，芯轴的后端与内轴的前端固定，外轴的尾端用于连接车床主轴，主体部分固定套设在外轴上，且外轴的侧面及主体部分的侧面均开设有滑移槽，内轴的表面固定设置有与滑移槽滑动配合的支撑体，支撑体上设置有可在外轴的径向位移且轴向垂直于外轴的挡柱，且支撑体的内腔内滑动设置有沿外轴的轴向可位移的推块，且推块设置成向后位移时驱动挡柱从滑移槽内伸出。

进一步地，所述推块的后端面设置成斜面，所述挡柱安装在连接块上，且连接块的底部设置有与推块后端面相适配的斜面，推块的后端面上设置有第二衔铁，第二衔铁与推块的底部均设置成与内腔的内底壁滑动配合，且第二衔铁的后端面与支撑体之间设置有第二恢复弹簧，且支撑体上设置有位于第二衔铁后方的第二电磁铁，第二电磁铁上绕设有第二线圈，且第二线圈的端部与第一线圈并联后共同连接电路控制开关。

进一步地，所述挡柱转动安装在连接块的外侧面上，所述内轴的表面开设有环形长槽，环形长槽内套设有滑环，支撑体固定设置在滑环上，且环形长槽表面沿长度方向等距设置有若干锁紧孔，支撑体上设置有内侧端可插入锁紧孔内的锁紧螺栓。

本发明具有如下有益效果：

本发明的用于锥形孔的镗滚复合刀具集机、电于一体，结构简单，成本低廉，使用方便，可以镗削和滚压锥孔的整个孔壁，通过车床主轴的正转控制镗刀进行镗削过程，通过车床主轴的反转控制滚刀进行滚压过程，而且在整个过程中镗刀和滚刀互不干扰，避免孔壁受到破坏，实现一次性对锥孔进行镗削和滚压，这使对锥孔进行加工的手段趋于简单化，是锥孔加工技术上的重要突破。

附图说明

图1是本发明的用于锥形深孔的镗滚复合刀具的整体示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是图1的局部拆分图；

图4是图3的另一视角图；

图5是图3中的局部示意图；

图6是图3的局部拆分图；

图7是本发明的用于锥形深孔的镗滚复合刀具的主体部分的剖视图；

图8是图7中B处的放大图；

图9是本发明的用于锥形深孔的镗滚复合刀具的支撑体的内部示意图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图9所示，本发明提供的用于锥形深孔的镗滚复合刀具，主要包括镗削部分和滚压部分，镗削部分与滚压部分呈前后分布的状态，该刀具安装至车床主轴上时，镗削部分位于前方，而滚压部分位于后方，在车床主轴进给的过程中，镗削部分先插入工件内的锥形孔中。

镗削部分主要包括樘杆1、芯轴2和镗刀4，其中：

樘杆1内部设置有用于芯轴2插入并使得芯轴2可沿轴向位移的腔体1.1，腔体1.1两侧均开设有贯通樘杆1侧壁的通槽1.2，樘杆1呈两端敞口的柱状结构。

芯轴2的后端自樘杆1的前端敞口插入至樘杆1的腔体1.1内，芯轴2的前端设置有与开设的锥形孔的母线平行的斜面部3，具体而言，斜面部3呈自芯轴2的前端斜向上的状态朝前方延伸。

樘杆1的外部固定设置有尾端与主体部分5固定连接的铜套8，且铜套8上设置有通过贯穿通槽1.2将芯轴2与樘杆1固定的销子9。

具体而言，铜套8套设在樘杆1外部，铜套8上开设有用于销子9两端贯穿的销孔。此时，将销子9的其中一端从其中一个销孔插入后依次贯穿通槽1.2及芯轴2，然后利用钢丝将销子9的两端固定在铜套8外部，以此，可利用销子9和铜套8将芯轴2与樘杆1在圆周方向进行固定。

为了提高芯轴2的稳定性，在本实施例中，将销子9的直径设置成与通槽1.2的宽度相适配的状态，使得当芯轴2与樘杆1相对位移时，也即是芯轴2在樘杆1的腔体1.1内沿轴向位移的过程中，销子9通过在通槽1.2内位移对芯轴2进行导向。

镗刀4设置在樘杆1的前端，具体而言，镗刀4通过顶丝固定安装在刀套26内，樘杆1的前部开设有通孔1.3。刀套26可直接从通孔1.3的前端敞口推入至通孔1.3内，使得刀套26呈贯穿在通孔1.3中的状态。樘杆1的前端螺纹连接有圆螺母27，此时，刀套26位于圆螺母27与通孔1.3的后端内壁之间，使得刀套26在前后方向被圆螺母27与通孔1.3的后端内壁夹持限位。

进一步而言，斜面部3上设置有长条形孔3.1，且刀套26插接在长条形孔3.1中。具体而言，在本发明实施例中，将长条形孔3.1呈贯穿斜面部3的状态设置，刀套26的顶端及底端均呈向两侧突出的状态，以此，可防止刀套26从长条形孔3.1内脱离。

滚压部分主要包括主体部分5、滚压轴6和滚柱7，其中：

主体部分5设置成圆柱状结构，滚压轴6穿设在主体部分5内，此时，主体部分5呈固定套设在滚压轴6外的状态。滚压轴6的尾端贯穿主体部分5并用于连接到车床主轴上以实现将该刀具固定在车床主轴上。滚柱7设置在主体部分5上，滚柱7设置三个或三个以上并呈中心对称分布在主体部分5上。滚柱7设置成其轴向方向与锥形孔的母线平行的状态，且滚柱7可沿垂直于锥形孔母线的方向在主体部分5上位移，以使得滚柱7具有收纳于主体部分5内的状态及伸出主体部分5的状态。

其中，主体部分5上开设有用于收纳滚柱7的收纳槽5.1，滚柱7滑动设置在收纳槽5.1内。具体而言，收纳槽5.1设置成整体平行于锥形孔的母线方向的状态，收纳槽5.1的前后两侧内壁面位于垂直于锥形孔母线的平面上。

在本发明的实施例中，在镗刀4进入锥形孔之前滚柱7呈收纳于主体部分5内的状态，在滚柱7自身进入锥形孔之后从收纳槽5.1内伸出并接触在锥形孔的内壁面上。在镗刀4进入锥形孔之后车床主轴进给时可驱动樘杆1推动镗刀4在斜面部3上位移以形成镗刀4的径向位移状态。

进一步而言，滚柱7转动安装在第一衔铁10上，且第一衔铁10滑动设置在收纳槽5.1中，第一衔铁10的内表面设置有第一恢复弹簧11，主体部分5内设置有位于第一衔铁10内侧的第一电磁铁12，第一电磁铁12的表面饶设有第一线圈，且第一线圈的端部延伸至主体部分5外并连接电路控制开关。

此时，当电路控制开关接通第一线圈之后，第一电磁铁12将第一衔铁10向主体部分5内侧吸附，以使得第一衔铁10带动滚柱7向收纳槽5.1内运动最终使得滚柱7进入收纳槽5.1中，第一恢复弹簧11被压缩。待镗孔完成之后，断开电路控制开关，电磁铁失去对第一衔铁10的吸附作用。此时，被压缩的第一恢复弹簧11在恢复过程中使得滚柱7向外位移并接触到锥形孔的孔壁上。

具体而言，在本发明实施例中，第一衔铁10设置成“U”形结构，其前后两端面滑动设置在收纳槽5.1上，滚柱7转动安装在第一衔铁10的内腔中，收纳槽5.1的前后两侧内壁上均设置有滑槽5.2，且第一衔铁10的前后两侧面均设置有在滑槽5.2内滑动的滑块13。

其中，滚压轴6设置成包括外轴6.1与内轴6.2，内轴6.2的后端从外轴6.1的前端插入其内部，且内轴6.2可在外轴6.1内沿轴向位移。芯轴2的后端与内轴6.2的前端固定，外轴6.1的尾端用于连接车床主轴，主体部分5固定套设在外轴6.1上。

外轴6.1的侧面及主体部分5的侧面均开设有滑移槽14，内轴6.2的表面固定设置有与滑移槽14滑动配合的支撑体15。支撑体15的外侧端可延伸至主体部分5的滑移槽14内。具体而言，在本发明实施例中，内轴6.2的表面开设有环形长槽22，环形长槽22内套设有滑环23，支撑体15固定设置在滑环23上，且环形长槽22表面沿长度方向等距设置有若干锁紧孔24，支撑体15上设置有内侧端可插入锁紧孔24内的锁紧螺栓25。

作出如上设置之后，利用滑环23在环形长槽22内沿轴向位移并利用锁紧螺栓25插入不同的锁紧孔24内，可将支撑体15固定在内轴6.2轴向的不同位置，以达到调节支撑体15与镗刀4之间的距离。

支撑体15上设置有可在外轴6.1的径向位移的挡柱16，挡柱16设置成轴向垂直于外轴6.1的状态。挡柱16通过在外轴6.1的径向位移，可收纳于滑移槽14内或从滑移槽14内移动至主体部分5之外。

当挡柱16位于主体部分5之外时，车床主轴进给使得镗刀4进入工件的锥形孔中的过程中，挡柱16会接触在工件朝向车床主轴的一端面上。此时，在后续的车床主轴进给过程中，挡柱16对内轴6.2及芯轴2进行限位，以保持在轴向上芯轴2的位置固定。而外轴6.1通过在内轴6.2外部向前位移使得主体部分5、樘杆1及镗刀4均向前位移，此时，镗刀4在斜面部3上位移并受到斜面部3的导向作用，沿径向朝外伸出。

进一步而言，支撑体15的内腔15.1内部滑动设置有沿外轴6.1的轴向可位移的推块17，且推块17设置成向后位移时驱动挡柱16从滑移槽14内伸出。具体而言，推块17的后端面设置成斜面，挡柱16安装在连接块18的外侧面上，且连接块18的底部设置有与推块17后端面相适配的斜面，推块17的后端面上设置有第二衔铁19，第二衔铁19与推块17的底部均设置成与内腔15.1的内底壁滑动配合，且第二衔铁19的后端面与支撑体15之间设置有第二恢复弹簧20，且支撑体15上设置有位于第二衔铁19后方的第二电磁铁21，第二电磁铁21上绕设有第二线圈，且第二线圈的端部与第一线圈并联后共同连接电路控制开关。

在作出如上设置之后：

其一、在车床主轴进给的过程中，先接通电路控制开关，此时，第一线圈和第二线圈通电，第一电磁铁12和第二电磁铁21分别吸附第一衔铁10和第二衔铁19，此时，滚柱7向收纳槽5.1内位移并隐藏在主体部分5中且第一恢复弹簧11被压缩，推块17向后位移并将挡柱16顶出主体部分5且第二恢复弹簧20被压缩。

其二、随着车床主轴的继续进给，镗刀4从工件的尾端进入其内部的锥形孔中，此时，挡柱16接触在工件的后端面上对内轴6.2及芯轴2限位。而随着车床主轴的继续进给，外轴6.1在内轴6.2表面向前位移。此时，樘杆1推动刀套26及镗刀4相对于斜面部3向前位移，刀套26在斜面部3上的长条形孔3.1内向前位移，镗刀4具有在径向朝外伸出的状态，以实现镗孔的过程。

其三、在镗孔的过程中，主体部分5跟随外轴6.1不断向前位移，滚柱7呈收纳在收纳槽5.1中的状态进入工件上成形的锥形孔中，直至镗孔完毕。

其四、在镗孔完毕之后，断开电路控制开关，此时，第一电磁铁12和第二电磁铁21失去对第一衔铁10和第二衔铁19的吸力。第一恢复弹簧11瞬时恢复并使得滚柱7从收纳槽5.1中伸出以接触到锥形孔的内壁面上，进而实现对锥形孔的内壁面滚压。同时，推块17受到的力为第二恢复弹簧20的弹性力。

其五、在车床主轴返回的过程中，滚柱7在第一恢复弹簧11的弹性力作用下始终接触在锥形孔的内壁面并对其进行滚压。而第二恢复弹簧20的弹性力使得推块17向前复位，进而使得挡柱16不断向滑移槽14内位移并复位。

此外，在本发明实施例中，挡柱16安装在连接块18的前侧面上，使得挡柱16在连接块18上位于朝向工件的一侧。其中，利用滑环23在内轴6.2的环形长槽22内调整位置，可调节挡柱16抵接在工件后端面上时镗刀4插入工件内部的距离。进而可控制镗刀4径向伸出的初始位置。

其中，为了提高镗刀4在径向的复位效果，在本发明实施例中，在内轴6.2与外轴6.1之间设置轴弹簧，当内轴6.2在轴向不动且外轴6.1向前位移的过程中，轴弹簧被压缩。具体而言，轴弹簧呈套设在内轴6.2外的状态，其两端分别固定在内轴6.2表面及外轴6.1的内壁面上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，其特征在于，包括呈前后分布的镗削部分及滚压部分，所述镗削部分包括樘杆（1）、自樘杆（1）的前端插入其内部的芯轴（2）、设置在芯轴（2）前端与锥形孔母线平行的斜面部（3）及设置在樘杆（1）前端的镗刀（4）；

所述滚压部分包括主体部分（5）、穿设在主体部分（5）内且尾端用于连接车床主轴以将刀具固定在车床主轴上的滚压轴（6）及设置在主体部分（5）上与锥形孔母线平行且可沿垂直于锥形孔母线方向在主体部分（5）上位移的滚柱（7），其中：

滚柱（7）具有在镗刀（4）进入锥形孔之前收纳于主体部分（5）内的状态及其自身进入锥形孔之后伸出于主体部分（5）外的状态，且在镗刀（4）进入锥形孔之后车床主轴进给时可驱动樘杆（1）推动镗刀（4）在斜面部（3）上位移以形成镗刀（4）的径向位移状态;

所述主体部分（5）上开设有用于收纳滚柱（7）的收纳槽（5.1），所述滚柱（7）安装在第一衔铁（10）上，且第一衔铁（10）滑动设置在收纳槽（5.1）中，所述第一衔铁（10）的内表面设置有第一恢复弹簧（11），主体部分（5）内设置有位于第一衔铁（10）内侧的第一电磁铁（12），第一电磁铁（12）的表面绕设有第一线圈，且第一线圈的端部延伸至主体部分（5）外并连接电路控制开关;

所述滚压轴（6）包括外轴（6.1）与内轴（6.2），内轴（6.2）的后端插接在外轴（6.1）中并可在外轴（6.1）内沿轴向位移，芯轴（2）的后端与内轴（6.2）的前端固定，外轴（6.1）的尾端用于连接车床主轴，主体部分（5）固定套设在外轴（6.1）上，且外轴（6.1）的侧面及主体部分（5）的侧面均开设有滑移槽（14），内轴（6.2）的表面固定设置有与滑移槽（14）滑动配合的支撑体（15），支撑体（15）上设置有可在外轴（6.1）的径向位移且轴向垂直于外轴（6.1）的挡柱（16），且支撑体（15）的内腔（15.1）内滑动设置有沿外轴（6.1）的轴向可位移的推块（17），且推块（17）设置成向后位移时驱动挡柱（16）从滑移槽（14）内伸出;

所述推块（17）的后端面设置成斜面，所述挡柱（16）安装在连接块（18）上，且连接块（18）的底部设置有与推块（17）后端面相适配的斜面，推块（17）的后端面上设置有第二衔铁（19），第二衔铁（19）与推块（17）的底部均设置成与内腔（15.1）的内底壁滑动配合，且第二衔铁（19）的后端面与支撑体（15）之间设置有第二恢复弹簧（20），且支撑体（15）上设置有位于第二衔铁（19）后方的第二电磁铁（21），第二电磁铁（21）上绕设有第二线圈，且第二线圈的端部与第一线圈并联后共同连接电路控制开关。

2.根据权利要求1所述的一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，其特征在于，所述樘杆（1）的内部设有用于芯轴（2）沿轴向位移的腔体（1.1），且腔体（1.1）的两侧均开设有通槽（1.2），樘杆（1）的外部固定设置有尾端与主体部分（5）固定连接的铜套（8），且铜套（8）上设置有通过贯穿通槽（1.2）将芯轴（2）与樘杆（1）固定的销子（9）。

3.根据权利要求1所述的一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，其特征在于，所述樘杆（1）的前部开设有通孔（1.3），所述镗刀（4）通过顶丝固定安装在刀套（26）内，刀套（26）贯穿在通孔（1.3）中，且樘杆（1）的前端螺纹连接有圆螺母（27）。

4.根据权利要求3所述的一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，其特征在于，所述斜面部（3）上设置有长条形孔（3.1），且所述刀套（26）插接在长条形孔（3.1）中。

5.根据权利要求4所述的一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，其特征在于，所述主体部分（5）呈圆柱状结构。

6.根据权利要求5所述的一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，其特征在于，所述第一衔铁（10）呈“U”形结构，滚柱（7）转动安装在第一衔铁（10）的内腔，收纳槽（5.1）的两端设置有滑槽（5.2），且第一衔铁（10）的两端设置有在滑槽（5.2）内滑动的滑块（13）。

7.根据权利要求6所述的一种用于锥形深孔的镗滚复合刀具，其特征在于，所述挡柱（16）转动安装在连接块（18）的外侧面上，所述内轴（6.2）的表面开设有环形长槽（22），环形长槽（22）内套设有滑环（23），支撑体（15）固定设置在滑环（23）上，且环形长槽（22）表面沿长度方向等距设置有若干锁紧孔（24），支撑体（15）上设置有内侧端可插入锁紧孔（24）内的锁紧螺栓（25）。

Images