CN206169399U - 球型铰刀的结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于工艺装备结构设计加工领域,涉及在加工高精度孔类零件所使用刀具的设计领域。采用球型的刀具结构形式,利用球型定心好,受力均匀的特点,提高所加工孔的光洁度。改变一贯的圆柱型铰刀形式,提出一种球型铰刀的结构。该球型铰刀的结制造成本低,对设备要求就简单,手铰和机铰均可,工艺方法简单,效率高。具有较大的实际应用价值和经济效益。

Description

球型铰刀的结构
技术领域
本发明属于工艺装备结构设计加工领域,涉及在加工高精度孔类零件所使用刀具的设计领域。
背景技术
对于高精度的孔类零件,由于加工精度及表面粗糙度要求过高,一般的加工方法难以达到要求。但若采用电加工或者坐标磨等更高级工艺方法来加工,会使加工成本提升,加工效率降低,而且过于依赖设备的精度,造成很多不可控的因素,并且需要大量的辅助装备,加工成本又一次提高。诸如航空产品发动机部件柱塞泵中关键的产品零件“转子”,该零件上通常会有七到九个柱塞孔。柱塞孔与柱塞之间有严格的间隙要求,导致柱塞孔精度要求及粗糙度要求均很高,而孔的数量较多,如何采用高效低成本的方法加工,成为一个难题。
发明内容
本发明的目的是:解决高精度高粗糙度孔类加工的问题,避免该类孔过于依赖电火花及坐标磨等高级贵重机床的问题,降低加工成本。
本发明的技术方案是:球型铰刀的结构,刀具分为两体结构,刀头采用硬质合金材料,增加耐磨性。刀柄采用普通钢,降低成本。两者通过焊接连接。刀头的刀齿形状为球型,为了提高耐用度,球型前端磨出长度为h的圆柱带。
刀头的刀齿圆柱带长度尺寸h取0.3mm~0.6mm之间。
刀头的刀齿圆柱带直径尺寸d的确定方法为:为了达到高精度的铰孔质量,铰刀去除零件材料的铰削量为0.005mm~0.01mm,故在零件铰削的前工序孔径公差较大的情况下,需要将球型铰刀直径d进行分组。分组的原则是参照铰削量要求,将被加工零件铰孔前工序的孔径尺寸从最小值到最大值,按照间隔0.005mm~0.01mm分组。
例如,在取间隔0.01mm一组的情况下,按照分组情况,球型铰刀直径d为:
d1=Dgmin+0.01
d2=Dgmin+0.02
d3=Dgmin+0.03
dn=Dgmax
其中,Dgmin为被加工零件铰孔前工序孔径最小值,Dgmax为被加工零件铰孔前工序孔径最大值。
为了减少球型铰刀分组,被加工零件应在铰孔工序之前的工序,尽量减小孔径公差,一般应在0.02mm~0.04mm之间。
刀齿型面球型直径尺寸D的确定方法为:球型半径D/2等于h/2弦长时,弦高为d/2时的球半径尺寸。利用弦长公式:
刀齿型面前角取0~3°,h中心距端面位置,按照1mm~1.2mm选取,后角及齿槽、圆柱刃带按照一般圆柱铰刀尺寸选择即可。
利用球型定心好,受力均匀的特点,提高所加工孔的粗糙度。改变一贯的圆柱铰刀型式。
本发明的优点是:提出一种高精度高粗糙度孔的铰刀设计方法。该方法刀具制造成本低,对设备要求就简单,人工手铰和机铰均可,工艺方法简单,效率高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。图2是端面截面示意图,即图1中A-A位置截面。图3是刀齿端视放大图,即图2中Ⅰ处放大图。图4是刀齿轴视放大图,即图1中Ⅱ位置,图5是普通圆柱铰刀轴视示意图。表1是列举的刀具尺寸分组表。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
球型铰刀的结构,刀具分为两体结构,刀头采用硬质合金材料,增加耐磨性。刀柄采用普通钢,降低成本。两者通过焊接连接。刀头的刀齿形状为球型,为了提高耐用度,球型前端磨出长度为h的圆柱带。
刀头的刀齿圆柱带长度尺寸h取0.3mm~0.6mm之间。
刀头的刀齿圆柱带直径尺寸d的确定方法为:为了达到高精度的铰孔质量,铰刀去除零件材料的铰削量为0.005mm~0.01mm,故在零件铰削的前工序孔径公差较大的情况下,需要将球型铰刀直径d进行分组。分组的原则是参照铰削量要求,将被加工零件铰孔前工序的孔径尺寸从最小值到最大值,按照间隔0.005mm~0.01mm分组。
例如,在取间隔0.01mm一组的情况下,按照分组情况,球型铰刀直径d为:
d1=Dgmin+0.01
d2=Dgmin+0.02
d3=Dgmin+0.03
dn=Dgmax
其中,Dgmin为被加工零件铰孔前工序孔径最小值,Dgmax为被加工零件铰孔前工序孔径最大值。
为了减少球型铰刀分组,被加工零件应在铰孔工序之前的工序,尽量减小孔径公差,一般应在0.02mm~0.04mm之间。
刀齿型面球型直径尺寸D的确定方法为:球型半径D/2等于h/2弦长时,弦高为d/2时的球半径尺寸。利用弦长公式:
刀齿型面前角取0~3°,h中心距端面位置,按照1mm~1.2mm选取,后角及齿槽、圆柱刃带按照一般圆柱铰刀尺寸选择即可。
以加工某柱塞泵转子孔为例,参见图1,本铰刀为分体结构,件1为刀头部分,材质为硬质合金类,一般选就用牌号YW1,可增强刀具的耐磨性和硬度,使零件加工粗糙度更高,而且降低刀具的消耗。件2为刀柄部分,材质为钢,一般选用普通的45号钢,有利于增加刀具的韧性,且该材料价格较为低廉,有利于刀具成本的降低。
本发明的刀头部分的刀齿型状不同于一般圆柱铰刀,见图4中Ⅱ位置放大图中,为球型刀齿,此型状的刀齿,改善的刀具的切削环境,在进刀过程中,刀具与零件可近似为线接触,刀具所受阻力小,刀具及零件受力均匀,切削平稳过渡,所加工孔尺寸逐步增大,这样能够保证孔的精度,其加工效果远好于图5所示一般圆柱铰刀的齿型。
当然,若为单一的球型齿型,由于加工时,仅轴向直径与零件接触,为线接触,理论上虽然是最好的加工模式,但实际使用过程中,刀具极易磨损,一旦刀具磨损,将无法保证所加工孔的尺寸精度。故单纯的球型刀齿不符合实际加工情况。若在球型齿面上,提前磨出一段圆柱,如图4中h部分,模拟刀具已经出现磨损的工作状态。试验发现,刀具出现一定磨损后,就会出现一个较长的稳定期,才会继续磨损。本发明就是利用这一稳定期,使球型刀具得到实际应用。在刀具设计时,就把h部分加工出来,通过控制h部分直径尺寸,来控制零件尺寸。这样加工环境得到改善,刀具的寿命也得到提升。
利用球型定心好,受力均匀的特点,提高所加工孔的粗糙度。改变一贯的圆柱铰刀型式。
另外,当被加工孔的尺寸精度要求较高时,还需将刀具直径尺寸进行分组,保证适当的铰量,以确保加工表面积屑过多所带来的零件表面粗糙度不好的问题。表1就是在加工所示零件孔所用的一组刀具尺寸分组表。
刀头部分的刀齿参数确定的具体方法是:圆柱部分直径尺寸d等于将被加工孔径公差分为0.005mm一组后的孔径尺寸,h尺寸取0.3mm、0.4mm各两组。刀齿球型部分直径D,利用弦长公式:
同理计算得出02,03,04各组D尺寸值,具体见表1尺寸表。
刀齿型面前角取(0~3)°,h中心距端面位置,按照(1-1.2)mm选取。
至于后角及齿槽、圆柱刃带按照一般圆柱铰刀尺寸设计即可。
表1。

Claims (1)

1.球型铰刀的结构,其特征是,刀具分为两体结构,刀头采用硬质合金材料,刀柄采用普通钢,两者通过焊接连接,刀头的刀齿形状为球型,球型前端磨出长度为h的圆柱带;
刀头的刀齿圆柱带长度尺寸h取0.3mm~0.6mm之间。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108247137A (zh) * 2018-01-16 2018-07-06 湖州华科信息咨询有限公司 一种复合材料工件通孔铰孔加工工艺

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