CN115889832B - 一种组合式刀具及其专用组合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式刀具，包括刀盘，所述刀盘包括有：钻头，倒角刀头，端面刀头，车刀；所述钻头设置于刀盘中心，所述倒角刀头可相对于钻头沿刀盘轴向方向移动。还公开了上述组合式刀具的专用组合装置，包括底板和设置于底板上至少一组对称设置的加工组件，所述加工组件包括设置于底板上的支撑架，所述支撑架上设置有动力机构，所述刀盘通过驱动主轴连接动力机构。组合式刀具及其专用组合装置能够梳理复杂的加工步骤，根据各刀具工作特点优化复合刀具布局设计，提高复合式刀具的应用效果和实际加工良品率，同时利用多组组合式刀具协同加工避免各个刀头的加工定位出现相互动态干扰的隐患。
Description
技术领域
本发明涉及万向节十字轴制造技术领域，尤其是涉及一种组合式刀具及其专用组合装置。
背景技术
十字轴是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的“关节”部件，十字轴是十字轴式刚性万向节关键件之一。万向节十字轴通常是在专用数控机床上完成四个主轴颈的车削、加钻中心 孔和车端平面的加工。目前十字轴采取使用不同设备且分步加工，需要多次装夹，存在占用设备、加工成本高、加工累积误差大、生产效率低等缺点。因此亟待改进。
例如专利申请号 “CN201920623922.6”《一种十字轴组合加工专机》，包括设于底座上的伺服移动滑台、转动设于伺服移动滑台上的伺服分度转台、伸缩安装在伺服移动滑台上自动定位装置、设于伺服分度转台上的自动夹紧装置及转动安装在刀具座侧端的刀具组，自动定位装置位于伺服分度转台旁边且与伺服移动滑台纵向中心线重合，刀具组对称设于自动夹紧装置左右两侧，且刀具组中心与夹紧后的十字轴四轴中心处于同一水平面，刀具座底端设有与其滑动连接的滑轨。
上述方案虽然采用伺服移动滑台配合刀具组中心对十字轴进行组合式加工，但是上述方案刀具组中多种功能刀具缺乏结构布局设计，在应用时会导致刀具间的运动干涉，无法保证各个加工工序的精确性。
发明内容
针对背景技术中提到的现有技术中组合式刀具内各个不同功能刀具缺乏布局设计，易出现单一工具工作时其他刀具对其产生干涉的问题，本发明提供了一种复合式刀具及其专用组合装置，梳理复杂的加工步骤，根据各刀具工作特点优化复合刀具布局设计，提高复合式刀具的应用效果和实际加工良品率。
本发明的第二发明目的是解决成组复合式刀具协同加工时各个刀头的加工定位易出现相互动态干扰的问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种组合式刀具，包括刀盘，所述刀盘包括有：钻头，设置于刀盘中部用于加工孔的部件；倒角刀头，设置于刀盘上且位于钻头外围，用于加工十字轴轴头倒角的部件；端面刀头，设置于刀盘外缘，用于加工十字轴轴头端面的部件；车刀，固定设置于刀盘上，位于端面刀头与倒角刀头之间的部件；所述钻头设置于刀盘中心，所述倒角刀头可相对于钻头沿刀盘轴向方向移动。所述钻头、倒角刀头、端面刀头及车刀分别具备不同加工功能，组合式刀具利用刀盘上的上述刀具即可完成对十字轴轴头的全部切削加工工作，而倒角刀头可相较钻头进行轴向前后移动，在钻头进行钻孔加工时，倒角刀头退后让位，避免产生加工干涉，待钻孔加工完成后开始倒角加工时，倒角刀头前进，使得倒角刀头较钻头更靠近十字轴轴头，进行倒角加工，有效避免倒角时钻头随刀盘转动时擦碰轴头影响整体加工质量。
作为优选，所述刀盘为复合式多层组件，所述刀盘背部设置有驱动轴；所述刀盘包括中心盘、倒角盘和端面盘；所述驱动轴与倒角盘之间设置有第一伸缩组件。所述刀盘为多层复合件，中心盘外包括有同心设置的环形倒角盘和环形端面盘，通过第一伸缩组件能够调整倒角盘的前后位置，使得刀盘通过分层让位的方式避免刀具之间产生工作干涉，结构精巧，实际应用效果优良。
进一步的，所述第一伸缩组件包括连接于驱动轴的若干伸缩气缸，伸缩气缸的伸缩端设置有支撑轴，所述支撑轴连接于倒角盘，所述伸缩气缸侧部设置有卡合于支撑轴的自锁机构。所述伸缩气缸作为伸缩动作件，动作灵敏，响应性号，能够完成倒角盘的快速变位，且利用自锁机构确保伸缩气缸在刀具工作过程中不会产生松动影响加工效果，保证加工组件协同加工时两对刀具的加工定位不会出现相互动态干扰。
作为优选，所述第一伸缩组件包括连接于驱动轴的丝杠机构，所述丝杠机构远离驱动轴的一端连接于刀盘，所述丝杠机构的旋转方向与驱动轴的旋转方向相反。所述丝杠机构相较于伸缩气缸更加稳定，旋向相反的丝杠于驱动轴能够在倒角盘调整到位后切削过程中避免丝杠机构转动力及切削阻力影响产生位置变动，进一步保证加工尺寸的精确度。
作为优选，所述倒角刀头包括环绕设置于倒角盘上的若干倒角子刀头；所述端面刀头包括环绕设置于端面盘上的若干端面子刀头。所述倒角刀头与端面刀头均为多个子刀头组合形成的刀具，能够在刀盘转动时保证轴头切削加工均匀；特别地，各个倒角子刀头能够利用环绕设置于刀盘背部的固定螺钉安装深度调整子刀头角度，以此改变切削角度。
进一步的，所述钻头内设置有冷却液孔，所述冷却液孔贯通设置于钻头的中轴线上。所述冷却液孔用于向工作中的刀盘提供持续稳定的冷却润滑液，确保切削工作正常进行。
进一步的，所述车刀可拆卸连接于刀盘。所述车刀仅在车工工序中使用，其他时间可拆卸下来避免影响其他刀具正常工作。
本申请还公开了上述组合式刀具的专用组合装置，包括底板和设置于底板上至少一组对称设置的加工组件，所述加工组件包括设置于底板上的支撑架，所述支撑架上设置有动力机构，所述刀盘通过驱动主轴连接动力机构。所述专用组合装置用于辅助多组对置组合式刀具协同工作，加工组件的支撑架用于承托刀盘及其驱动装置——动力机构，所述动力机构采用伺服电机，能够根据不同刀具的加工需要改变刀盘转速，确保各加工步骤合理进行。
作为优选，包括设置于对称设置的加工组件之间的工件装夹机构，所述工件装夹机构包括设置于底座上的升降柱，所升降柱顶部设置有卡合式装夹槽，所述升降柱上方对应卡合式装夹槽设置有压合固定部。工件装夹机构配合压合固定部能够对十字轴进行有效装夹，利用升降柱的升降调节能够保证十字轴的轴头与加工组件精准对位，以此实现高效准确的同步加工。
作为优选，所述工件装夹机构还包括同步控制模块，所述同步控制模块能够控制对称设置的加工组件的动力机构同步动作；所述同步控制模块亦能控制对称设置的加工组件的第一伸缩组件同步动作。所述同步控制模块用于控制成对设置的加工组件在整个加工过程中保持同步，例如在钻头加工完成后需要将倒角盘上的倒角刀头进行进刀动作，此时利用同步控制模块控制相对称的第一伸缩组件同步动作，确保其上倒角刀头进刀尺寸一致，从而在后续加工过程中保持尺寸一致。
因此，本发明具有如下有益效果：（1）梳理复杂的加工步骤，根据各刀具工作特点优化复合刀具布局设计，提高复合式刀具的应用效果和实际加工良品率；（2）利用固定扣能够在十字轴相邻轴颈的交叉处对十字轴进行牢固限位，避免加工过程中因静摩擦力有限而出现角度偏差影响加工精度；（3）刀盘为多层复合件，中心盘外包括有同心设置的环形倒角盘和环形端面盘，通过第一伸缩组件能够调整倒角盘的前后位置，使得刀盘通过分层让位的方式避免刀具之间产生工作干涉，结构精巧，实际应用效果优良；（4）同步控制模块用于控制成对设置的加工组件在整个加工过程中保持同步。
附图说明
图1是实施例1中组合式刀具的结构示意图。
图2是实施例2中专用组合装置的结构示意图。
100-十字轴、1-刀盘，11-驱动轴、12-中心盘、13-倒角盘、14-端面盘、2-钻头，21-冷却液孔、3-倒角刀头，4-端面刀头，5-车刀、6-第一伸缩组件、7-底板、8-加工组件、81-支撑架、82-动力机构、83-进给部、84-旋转部、9-工件装夹机构、91-升降柱、92-卡合式装夹槽、93-压合固定部。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种组合式刀具，包括刀盘1，所述刀盘包括有：钻头2，设置于刀盘中部用于加工孔的部件；倒角刀头3，设置于刀盘上且位于钻头外围，用于加工十字轴100轴头倒角的部件；端面刀头4，设置于刀盘外缘，用于加工十字轴轴头端面的部件；车刀5，固定设置于刀盘上，位于端面刀头与倒角刀头之间的部件；所述钻头设置于刀盘中心，所述倒角刀头可相对于钻头沿刀盘轴向方向移动。所述刀盘为复合式多层组件，所述刀盘背部设置有驱动轴11；所述刀盘包括中心盘12、倒角盘13和端面盘14；所述驱动轴与倒角盘之间设置有第一伸缩组件6。所述第一伸缩组件包括连接于驱动轴的丝杠机构，所述丝杠机构远离驱动轴的一端连接于刀盘，所述丝杠机构的旋转方向与驱动轴的旋转方向相反。本实施例中，所述动力机构包括进给部83和旋转部84，进给部用于改变刀盘前后位置，而旋转部用于实现切削钻孔工作。
所述钻头、倒角刀头、端面刀头及车刀分别具备不同加工功能，组合式刀具利用刀盘上的上述刀具即可完成对十字轴轴头的全部切削加工工作，而倒角刀头可相较钻头进行轴向前后移动，在钻头进行钻孔加工时，倒角刀头退后让位，避免产生加工干涉，待钻孔加工完成后开始倒角加工时，倒角刀头前进，使得倒角刀头较钻头更靠近十字轴轴头，进行倒角加工，有效避免倒角时钻头随刀盘转动时擦碰轴头影响整体加工质量。所述刀盘为多层复合件，中心盘外包括有同心设置的环形倒角盘和环形端面盘，通过第一伸缩组件能够调整倒角盘的前后位置，使得刀盘通过分层让位的方式避免刀具之间产生工作干涉，结构精巧，实际应用效果优良。所述丝杠机构相较于伸缩气缸更加稳定，旋向相反的丝杠于驱动轴能够在倒角盘调整到位后切削过程中避免丝杠机构转动力及切削阻力影响产生位置变动，进一步保证加工尺寸的精确度。
本实施例中，所述倒角刀头包括环绕设置于倒角盘上的若干倒角子刀头；所述端面刀头包括环绕设置于端面盘上的若干端面子刀头。所述钻头内设置有冷却液孔，所述冷却液孔贯通设置于钻头的中轴线上。所述车刀可拆卸连接于刀盘。
所述倒角刀头与端面刀头均为多个子刀头组合形成的刀具，能够在刀盘转动时保证轴头切削加工均匀；特别地，各个倒角子刀头能够利用环绕设置于刀盘背部的固定螺钉安装深度调整子刀头角度，以此改变切削角度。所述冷却液孔用于向工作中的刀盘提供持续稳定的冷却润滑液，确保切削工作正常进行。所述车刀仅在车工工序中使用，其他时间可拆卸下来避免影响其他刀具正常工作。
本实施例中，刀盘在动力机构上向十字轴坯料移动，在端面刀头接触到坯料端面时，工件装夹机构9和刀盘在同步控制模块的程序控制下，通过高精密移动将十字轴坯料端面快速铣削加工完成，随后通过工件装夹机构的高精密移动将十字轴坯料的轴颈中心固定在与钻头在同一水平线上。刀盘上的车刀在动力机构的带动下向十字轴坯料的轴颈中心移动，随着动力机构的进给沿着轴颈做切削运动，当切削运动到一定距离后拆除车刀，调整第一伸缩组件，使得刀盘上的倒角刀头回退、钻头进行钻孔工作，之后第一伸缩组件进给倒角刀头，对轴颈进行倒角工作。动力机构上的刀盘采用铣、车、钻三合一的固定组合形式对十字轴轴头同时加工，中间不用刀盘旋转换刀，大大提高了加工效率，且四个轴头分别对应四个动力机构，所以十字轴的传统车加工可一次性加工完成，不用分别对四个轴头进行加工，最大程度的保证了产品的尺寸精度和稳定性，节省了近3/4的时间，大大缩短了十字轴车加工的生产周期，提高了生产效率降低了生产成本。
实施例2
如图2所示，本申请还公开了上述组合式刀具的专用组合装置，包括底板7和设置于底板上至少一组对称设置的加工组件8，所述加工组件包括设置于底板上的支撑架81，所述支撑架上设置有动力机构82，所述刀盘通过驱动主轴连接动力机构。包括设置于对称设置的加工组件之间的工件装夹机构，所述工件装夹机构包括设置于底座上的升降柱91，所升降柱顶部设置有卡合式装夹槽92，所述升降柱上方对应卡合式装夹槽设置有压合固定部。所述工件装夹机构还包括同步控制模块，所述同步控制模块能够控制对称设置的加工组件的动力机构同步动作；所述同步控制模块亦能控制对称设置的加工组件的第一伸缩组件同步动作。
所述专用组合装置用于辅助多组对置组合式刀具协同工作，加工组件的支撑架用于承托刀盘及其驱动装置——动力机构，所述动力机构采用伺服电机，能够根据不同刀具的加工需要改变刀盘转速，确保各加工步骤合理进行。工件装夹机构配合压合固定部能够对十字轴进行有效装夹，利用升降柱的升降调节能够保证十字轴的轴头与加工组件精准对位，以此实现高效准确的同步加工。所述同步控制模块用于控制成对设置的加工组件在整个加工过程中保持同步，例如在钻头加工完成后需要将倒角盘上的倒角刀头进行进刀动作，此时利用同步控制模块控制相对称的第一伸缩组件同步动作，确保其上倒角刀头进刀尺寸一致，从而在后续加工过程中保持尺寸一致。
实施例3
与实施例1不同，本实施例中第一伸缩组件包括连接于驱动轴的若干伸缩气缸，各个伸缩气缸沿周向设置于刀盘与驱动轴之间，伸缩气缸的伸缩端设置有支撑轴，所述支撑轴连接于倒角盘，所述伸缩气缸侧部设置有卡合于支撑轴的自锁机构。所述伸缩气缸作为伸缩动作件，动作灵敏，响应性号，能够完成倒角盘的快速变位，且利用自锁机构确保伸缩气缸在刀具工作过程中不会产生松动影响加工效果，保证加工组件协同加工时两对刀具的加工定位不会出现相互动态干扰。
除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种专用组合装置，其特征在于，包括底板和设置于底板上至少一组对称设置的加工组件，设置于对称设置的加工组件之间的工件装夹机构，所述加工组件包括设置于底板上的支撑架，所述支撑架上设置有动力机构；
所述工件装夹机构包括设置于底座上的升降柱，所述升降柱顶部设置有卡合式装夹槽，所述升降柱上方对应卡合式装夹槽设置有压合固定部；
所述专用组合装置还包括组合式刀具，所述组合式刀具包括刀盘，所述刀盘通过驱动轴连接动力机构，所述刀盘包括有：
钻头，设置于刀盘中部用于加工十字轴轴头孔；
倒角刀头，设置于刀盘上且位于钻头外围，用于加工十字轴轴头倒角；
端面刀头，设置于刀盘外缘，用于加工十字轴轴头端面；
车刀，固定设置于刀盘上，位于端面刀头与倒角刀头之间；
所述钻头设置于刀盘中心，所述倒角刀头可相对于钻头沿刀盘轴向方向移动；
所述刀盘为复合式多层组件，所述刀盘背部设置有驱动轴；所述刀盘包括中心盘，中心盘外包括有同心设置的环形倒角盘和环形端面盘；钻头设置在中心盘上，倒角刀头设置在环形倒角盘上，端面刀头设置在环形端面盘上；
所述驱动轴与环形倒角盘之间设置有第一伸缩组件。
2.根据权利要求1所述的一种专用组合装置，其特征在于，所述第一伸缩组件包括连接于驱动轴的若干伸缩气缸，伸缩气缸的伸缩端设置有支撑轴，所述支撑轴连接于环形倒角盘，所述伸缩气缸侧部设置有卡合于支撑轴的自锁机构。
3.根据权利要求1所述的一种专用组合装置，其特征在于，所述第一伸缩组件包括连接于驱动轴的丝杠机构，所述丝杠机构远离驱动轴的一端连接于刀盘，所述丝杠机构的旋转方向与驱动轴的旋转方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种专用组合装置，其特征在于，所述倒角刀头包括环绕设置于环形倒角盘上的若干倒角子刀头；所述端面刀头包括环绕设置于环形端面盘上的若干端面子刀头。
5.根据权利要求1所述的一种专用组合装置，其特征在于，所述钻头内设置有冷却液孔，所述冷却液孔贯通设置于钻头的中轴线上。
6.根据权利要求1所述的一种专用组合装置，其特征在于，所述车刀可拆卸连接于刀盘。
7.根据权利要求1所述的一种专用组合装置，其特征在于，所述工件装夹机构还包括同步控制模块，所述同步控制模块能够控制对称设置的加工组件的动力机构同步动作；所述同步控制模块亦能控制对称设置的加工组件的第一伸缩组件同步动作。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 311200 Zhejiang Qianfu Universal Joint Co., Ltd., Sanying Industrial Park, Guali Town, Xiaoshan District, Hangzhou, Zhejiang Patentee after: Zhejiang Qianfu Transmission Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 311200 Zhejiang Qianfu Universal Joint Co., Ltd., Sanying Industrial Park, Guali Town, Xiaoshan District, Hangzhou, Zhejiang Patentee before: Zhejiang Qianfu universal joint Co.,Ltd. Country or region before: China |
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| CP03 | Change of name, title or address |