CN207508312U - 一种线镗机刀具的固定机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种线镗机刀具的固定机构，固定机构设于线镗机的镗杆上，用于沿镗杆轴向将插入镗杆上的竖直刀槽中的刀具侧部顶紧，使刀具位于相对侧的侧壁与刀槽内壁形成面接触，以保证刀具的垂直度。本实用新型能够将线镗机所使用的加工刀具准确定位于镗杆上，并有效控制镗杆上所使用刀具包括垂直度在内的装卡精度，从而可提升工件的加工精度。

Description

一种线镗机刀具的固定机构

技术领域

本实用新型涉及精密机械加工技术领域，更具体地，涉及一种使用线镗机进行孔处理时线镗机刀具的固定机构。

背景技术

常用的线镗设备的重要应用包括对工件孔内径的镗孔、倒角作业，以及对工件孔洞的外壁进行的端面切削。

为实现上述这些功能，美国Climax Portable Machine Tools Inc.和加拿大YorkPortable Machine Tools等公司使用以一根实心棒材为主体的镗杆来与线镗驱动器耦合，并在镗杆上加工出若干刀槽以方便刀具的安装。其具体为：如果定义以镗杆的轴向方向为X轴，以分别垂直于镗杆轴向的两个正交方向为Y轴、Z轴，则是在镗杆上沿其Y轴方向加工出刀槽，用于放置标准或非标准刀具；在刀槽中放置好刀具后，再通过在镗杆上沿其Z轴方向加工的螺纹孔，使用定位螺丝来顶紧刀具。目前，此方法是孔处理的常规和传统方法。

美国Muskegon Tool Industries，Inc.则采用了另一种结构。其是在以实心棒材为主体的镗杆两端钻孔，并在此空心孔的最深处加工出刀槽，并通过将定位销放入内孔中来限制刀具的位置。这种方式使得定位销可沿X轴定位和锁紧刀具，从而使孔的加工精度得到了提高。

虽然采用上述孔处理的常规和传统方法，可以限制刀具在Y轴方向上的位移现象，但是为了便于安装刀具，方形刀槽的尺寸一定要略大于刀具尺寸(即采用较大的间隙配合)；这使得在进行孔的端面切削时，刀具会因受力而在刀槽内倾斜(即沿Z轴轻微旋转)。这样，被加工面的垂直度就难以得到保证，甚至会形成一个类似角度很大的锥面。如果被加工端面与其它端面有配合的需求，这样一个有角度的锥面就会在两个端面之间造成间隙，使得两个端面从面接触变为线接触，进而增大了接触位置所要承受的应力，使零件寿命缩短。如果遇上要加工多个端面的情况时，由于多个刀槽之间的加工精度不同，使得使用线镗机处理多个端面时无法保证各端面间的平行度，大大增加了加工件与其它零件的装配难度。

而采用上述在镗杆两端钻孔形成空心孔的设计，虽然可以解决刀具与刀槽间存在的较大间隙问题，避免上述刀具会因受力而在刀槽内倾斜的现象发生，但由于钻孔时深度加工技术的局限性，使得刀槽只能被设计在靠近镗杆两端的位置，这大大限制了该结构在线镗作业上的实用性。如果需要的刀槽位置必须靠近镗杆中心，则不得不采用精密管材来加工，而不是在实心棒料上打孔。这种做法除了会显著增加镗杆的造价外，管材孔芯与外径的同轴度状况还会大大影响到镗孔直径的精度。

因此，有必要设计一种能将线镗机所使用的加工刀具准确定位于镗杆上的固定机构，以有效控制镗杆上所使用刀具包括垂直度在内的装卡精度，从而提升工件的加工精度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种线镗机刀具的固定机构。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种线镗机刀具的固定机构，所述固定机构设于线镗机的镗杆上，用于沿镗杆轴向将插入镗杆上的竖直刀槽中的所述刀具侧部顶紧，使刀具位于相对侧的侧壁与刀槽内壁形成面接触，以保证刀具的垂直度。

优选地，所述固定机构包括定位插件，所述镗杆侧部横向设有通孔，所述通孔的前端沿镗杆轴向与刀槽对应侧的内壁相通；其中，通过将定位插件放入通孔，使其在通孔中沿镗杆轴向移动，并使定位插件的前端进入刀槽，以从侧部将刀具顶紧在相对侧的刀槽内壁上。

优选地，所述定位插件的前端突出设有锥体，所述锥体具有上锥面和下锥面，所述刀具的侧部对应设有梯形切槽，所述梯形切槽具有与锥体上锥面和下锥面相配合的上斜槽面和下斜槽面；其中，当定位插件在通孔中沿镗杆轴向移动时，通过使定位插件前端上的锥体上锥面和下锥面伸入刀槽内壁与刀具侧部梯形切槽的上斜槽面和下斜槽面同时接触并顶紧，以将刀具垂直固定在刀槽中。

优选地，所述锥体的端面与梯形切槽的底面之间具有间隙。

优选地，所述梯形切槽在刀具的相同侧部或不同侧部设置一至多个。

优选地，所述定位插件的后端设有四面体切槽，所述定位插件的上表面沿镗杆轴向设有定位槽，所述四面体切槽上方的镗杆对应位置贯通设有锥端定位螺纹孔，所述定位槽上方的镗杆对应位置贯通设有平端定位螺纹孔；其中，通过锥端定位螺纹孔向四面体切槽中拧入锥端定位螺钉，使锥端定位螺钉的锥端与四面体切槽的两个相邻斜面同时形成线接触，以将定位插件推向刀具，并通过平端定位螺纹孔向定位槽中拧入平端定位螺钉，以依靠摩擦力将定位插件锁紧在通孔中。

优选地，所述锥体的端面与锥体左右两侧的定位插件前端之间形成限位台阶，当锥体伸入刀槽内壁时，通过使限位台阶抵住通孔前端两侧侧壁，以限制定位插件继续前进。

优选地，所述通孔为矩形，其矩形的角部具有用于缓解应力的圆角。

优选地，所述刀槽与通孔在水平投影上具有部分重叠，其重叠厚度与刀具侧部梯形切槽的深度对应。

优选地，所述刀槽贯通镗杆设置，刀槽内壁具有内螺纹；其中，通过由刀槽下端向刀槽内螺纹中拧入定位外螺纹螺母，并使定位外螺纹螺母顶面与刀具底面形成面接触，以传递刀具受到的竖直方向上的力。

本实用新型具有以下优点：

1)利用本实用新型线镗机刀具的固定机构进行端面切削时，可避免以往采用传统方法定位和紧固刀具可能产生的0.2mm左右的位移或旋转；

2)本实用新型线镗机刀具的固定机构可以设置在镗杆轴向方向上的任意位置，不受工件位置的约束；

3)本实用新型线镗机刀具的固定机构的制造成本仅为使用空心管材时制造成本的1/3左右，且精度更有保障。

附图说明

图1-图2是本实用新型一较佳实施例的一种线镗机刀具的固定机构爆炸示意图；

图3-图8是图1-图2的固定机构中各部件的安装状态示意图；

图中：1、镗杆，2、刀具，3、定位插件，4、锥端定位螺钉，5、平端定位螺钉，6、定位外螺纹螺母，1.1、驱动器耦合器，1.2、通孔，1.3、锥端定位螺纹孔，1.4、平端定位螺纹孔，1.5、刀槽，1.6、内螺纹，2.1、上斜槽面，2.2、梯形切槽，2.3、刀具底面，3.1、锥体，3.2、上锥面，3.3、定位槽，3.4、四面体切槽，3.5、限位台阶，6.1、定位外螺纹螺母顶面，6.2、内六角螺栓孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本实用新型的实施方式时，为了清楚地表示本实用新型的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本实用新型的限定来加以理解。

在以下本实用新型的具体实施方式中，请参阅图1-图2，图1-图2是本实用新型一较佳实施例的一种线镗机刀具的固定机构爆炸示意图。现以镗杆轴向为X轴、以竖直方向为Y轴、以水平方向为Z轴建立直角坐标系进行说明。如图1-图2所示，本实用新型的一种线镗机刀具的固定机构，设于线镗机的镗杆1上，此固定机构可应用于若干同心孔的线镗处理过程中，能够有效控制镗杆上所使用刀具包括垂直度在内的装卡精度，从而提升工件的加工精度。本实用新型的线镗机刀具的固定机构，主要可包括：定位插件3，锥端定位螺钉4，平端定位螺钉5以及定位外螺纹螺母6。本实用新型的线镗机刀具的固定机构用于沿镗杆1轴向(X轴)将插入镗杆1上的竖直刀槽1.5中的刀具2侧部顶紧，使刀具2位于相对侧的侧壁与刀槽1.5内壁形成面接触，以保证刀具2的垂直度(Y轴)。

带孔的镗杆1是本实用新型应用时的主体部件。所述镗杆1上的加工特征包括驱动器耦合器1.1(如图3所示)、通孔1.2(开口例如可为矩形)、锥端定位螺纹孔1.3、平端定位螺纹孔1.4、刀槽1.5(断面例如可为方形)以及刀槽内沿其内壁加工的内螺纹1.6等。

其中，位于镗杆1一端的驱动器耦合器1.1用于连接线镗机用镗杆驱动器。位于刀槽1.5一侧的所述镗杆1侧部横向设有通孔1.2，矩形通孔1.2用于配合装入(Z轴)的定位插件3；矩形通孔1.2的四角可设计为圆角，可以缓解应力在该结构附近的集中。方形刀槽1.5用于配合加工时所用的一体式或嵌入式刀具，该刀槽1.5与刀具2间形成间隙配合，允许带槽刀具能够沿Y轴方向自由运动。所述刀具2的侧部加工有梯形切槽2.2。所述通孔1.2的前端沿镗杆轴向与刀槽1.5对应侧的内壁相通；方形刀槽1.5与矩形通孔1.2在空间上有部分重叠，即刀槽1.5与通孔1.2在水平投影上具有部分重叠，其重叠厚度与刀具2侧部梯形切槽2.2的深度对应。靠近方形刀槽1.5的平端定位螺纹孔1.4是为配合平端定位螺钉5所预留的；而远离刀槽1.5的锥端定位螺纹孔1.3则是为配合锥端定位螺钉4所预留的。方形刀槽1.5内壁攻有内螺纹1.6，用于与定位外螺纹螺母6配合。

所述矩形通孔1.2、锥端定位螺纹孔1.3、平端定位螺纹孔1.4以及方形刀槽1.5的组合结构可以加工在镗杆轴向方向上的任意位置。

带切槽的刀具2可以采用标准的方形一体式或嵌入式刀具。刀具2的加工特征是侧部有梯形切槽2.2贯穿整个刀具本体；该切槽内具有上斜槽面2.1和下斜槽面两个梯形切槽的侧面以及一个梯形切槽的底面。这个梯形切槽2.2用于与定位插件3的前端配合，可以实现带槽刀具2的定位装卡。镗孔时，梯形切槽2.2中心到刀刃顶点的距离决定了可加工孔径的尺寸。端面切削时，刀刃顶点到刀刃底点的距离决定了可加工端面的最大宽度。梯形切槽2.2中心到刀刃底点的距离决定了该端面的最小内径。可根据所要加工的工件的具体结构而定。

在带槽刀具2上可以加工有一个或多个梯形切槽；当具有多个梯形切槽时，可以设置在刀具2的相同侧部或不同侧部，以便从刀具2不同的方向上减少垂直度误差。若所要加工工件有两个端面需要切削，所使用的带槽刀具2则需要在刀刃两侧都具有梯形切槽。梯形切槽的朝向决定了定位插件3的施力方向。

定位插件3是用于限制刀具2位移的工件。定位插件3的加工特征包括位于定位插件3前端突出的锥体3.1、限位台阶(限位肩)3.5、定位槽3.3以及四面体切槽3.4。所述锥体3.1具有上锥面3.2和下锥面，所述刀具2的侧部对应设有梯形切槽2.2，所述梯形切槽2.2具有与锥体上锥面3.2和下锥面相配合的上斜槽面2.1和下斜槽面。所述定位插件3的后端设有四面体切槽3.4，所述定位插件3的上表面沿镗杆轴向设有定位槽3.3，所述四面体切槽3.4上方的镗杆1对应位置贯通设有锥端定位螺纹孔1.3，所述定位槽3.3上方的镗杆1对应位置贯通设有平端定位螺纹孔1.4。

使用此定位插件3时，需要将定位插件3从镗杆1的侧面送入矩形通孔1.2中；定位插件3与矩形通孔1.2成间隙配合。通过使定位插件3在通孔1.2中沿镗杆轴向移动，并使定位插件3的前端进入刀槽1.5，可以从侧部将刀具2顶紧在相对侧的刀槽内壁上。此定位插件3前端突出的锥体3.1能够间隙配合于带槽刀具2上的梯形切槽2.2中。定位插件3的前端平面在完全抵住带槽刀具2后，可以消除因刀具2与刀槽1.5间空隙所造成的垂直度误差。配合时，使定位插件3前端上锥体3.1的上锥面3.2和下锥面伸入刀槽内壁与刀具2侧部梯形切槽2.2的上斜槽面2.1和下斜槽面同时形成面接触并顶紧，就可以将刀具2垂直固定在刀槽1.5中，从而确定刀具2在Y轴的位置。为保证锥体3.1的上锥面3.2和下锥面与梯形切槽2.2的上斜槽面2.1和下斜槽面的接触，锥体3.1的端面与梯形切槽2.2的底面之间需要留有间隙(空隙)。

锥端定位螺钉4具有锥形的头部(锥端)；位于定位插件3后端的四面体切槽3.4的两个相邻斜面间的夹角度数与锥端定位螺钉4头部的锥度相同；例如可同为90度。锥端定位螺钉4可螺纹固定在带孔镗杆1的锥端定位螺纹孔1.3内。在通过锥端定位螺纹孔1.3向四面体切槽3.4中拧入锥端定位螺钉4时，锥端定位螺钉4头部的锥端就可与四面体切槽3.4的两个相邻斜面同时形成线接触。在锥端定位螺钉4沿Y轴方向向镗杆1中心移动时，定位插件3会因四面体切槽3.4与锥端定位螺钉4锥端之间配合时的几何关系而向刀槽1.5处行进，将定位插件3推向刀具2。所述定位插件3在带孔镗杆1内的轴向位置(X轴)通过调节锥端定位螺钉4来控制，在调节行进至定位插件3前端锥体3.1与带槽刀具2接触后，在限制带槽刀具2在Y轴的平移自由度的同时，可以使带槽刀具2与方形刀槽1.5形成面接触，从而可以消除来自方形刀槽1.5与带槽刀具2间因间隙造成的垂直度公差，并可完全确定该刀具2的位置。由于锥端定位螺钉4可将力沿镗杆1中心方向经定位插件3传至刀具2上，所以可以确保刀具2与方形刀槽1.5之间能够形成面接触。

定位插件3上表面设有一个沿镗杆轴向的定位槽3.3，用于与平端定位螺钉5配合，以防止定位插件3滑出矩形通孔1.2。具体地说，可通过平端定位螺纹孔1.4向定位槽3.3中拧入平端定位螺钉5；在确定刀具2位置后，将平端定位螺钉5拧紧在定位槽3.3内，定位插件3将无法移动，从而可以依靠摩擦力将定位插件3锁紧在通孔1.2中，固定定位插件3的位置，这样通过紧固定位插件3而防止加工时刀具2因受力而位移。当平端定位螺钉5处在非拧紧状态时，定位槽3.3的四壁会与平端定位螺钉5接触，从而限制定位插件3的移动，可防止定位插件3滑出矩形通孔1.2。

所述锥体3.1的端面与锥体3.1左右两侧的定位插件3前端之间形成限位台阶3.5，可作为限位肩防止定位插件3滑入方形刀槽1.5中。具体为，在向方形刀槽1.5推动定位插件3、而刀具2不在刀槽1.5中时，当锥体3.1伸入刀槽1.5内壁时，限位肩会抵在矩形通孔1.2前端两侧侧壁上，限制定位插件3继续前进。

所述刀槽1.5可竖直贯通镗杆1设置，并可在刀槽1.5内壁加工出内螺纹1.6。利用一个定位外螺纹螺母6，其特征在于拥有外螺纹，可以拧入刀槽1.5的内螺纹1.6中。通过由刀槽1.5下端向刀槽内螺纹1.6中拧入定位外螺纹螺母6，可使定位外螺纹螺母顶面6.1与刀具底面2.3形成面接触。这样在切削时，刀具2因加工时受到的Y轴方向的力，可以直接传入定位外螺纹螺母6上。由于定位外螺纹螺母6的直径与螺纹尺寸要远大于锥端定位螺钉4和平端定位螺钉5的尺寸，因而它能够承受的力也要比锥端定位螺钉4和平端定位螺钉5承受的力大许多。由定位外螺纹螺母6来辅助受力，能够有效延长刀具、镗杆以及固定机构组件整体的使用寿命。

在定位外螺纹螺母6中心可设有内六角螺栓孔6.2，可以通过六角螺丝刀对定位外螺纹螺母6进行调整。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合图3-8对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

请参阅图3-图8，图3-图8是图1-图2的固定机构中各部件的安装状态示意图。如图3-图8所示，本实用新型的一种线镗机刀具的固定机构使用时，首先将带槽刀具2放入带孔镗杆1的方形刀槽1.5内(如图3、图4所示)。带槽刀具2与方形刀槽1.2为间隙配合，以便刀具能够顺利插入刀槽中。

其次，将定位插件3送入带孔镗杆1的矩形通孔1.2中间(如图5所示)。定位插件3与带孔镗杆1的矩形通孔1.2为间隙配合。进一步的，可通过手动调整带槽刀具2与定位插件3的相互配合位置，使得定位插件3前端上的锥体3.1进入带槽刀具2侧部上的梯形切槽2.2中，并使锥体3.1的上锥面3.2、下锥面能够与带槽刀具2上梯形切槽2.2的上斜槽面2.1、下斜槽面轻微接触。

再其次，将锥端定位螺钉4拧入锥端定位螺纹孔1.3内，使得锥端定位螺钉4下端的锥体能够与定位插件3后端上四面体切槽3.4的两个相邻斜面形成线接触(如图6所示)。进一步的，锥端定位螺钉4通过挤压四面体切槽3.4使得定位插件3能够向带槽刀具2方向滑动，并使得定位插件3上锥体3.1的上锥面3.2、下锥面能够与带槽刀具2上梯形切槽2.2的上斜槽面2.1、下斜槽面紧密接触。

再其次，将平端定位螺钉5拧入平端定位螺纹孔1.4内，使得平端定位螺钉5能够与定位插件3上的定位槽3.3侧壁形成线接触(如图7所示)。

最后，将定位外螺纹螺母6通过内六角螺栓孔6.2拧入带孔镗杆1中的刀槽内螺纹1.6中，使得定位外螺纹螺母顶面6.1能够顶紧在刀具底面2.3上，完成刀具安装及定位(如图8所示)。

利用本实用新型线镗机刀具的固定机构进行端面切削时，可避免以往采用传统方法定位和紧固刀具可能产生的0.2mm左右的位移或旋转。并且，本实用新型线镗机刀具的固定机构可以设置在镗杆轴向方向上的任意位置，不受工件位置的约束。此外，本实用新型线镗机刀具的固定机构的制造成本仅为使用空心管材时制造成本的1/3左右，且精度更有保障。

以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述固定机构设于线镗机的镗杆上，用于沿镗杆轴向将插入镗杆上的竖直刀槽中的所述刀具侧部顶紧，使刀具位于相对侧的侧壁与刀槽内壁形成面接触，以保证刀具的垂直度。

2.根据权利要求1所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述固定机构包括定位插件，所述镗杆侧部横向设有通孔，所述通孔的前端沿镗杆轴向与刀槽对应侧的内壁相通；其中，通过将定位插件放入通孔，使其在通孔中沿镗杆轴向移动，并使定位插件的前端进入刀槽，以从侧部将刀具顶紧在相对侧的刀槽内壁上。

3.根据权利要求2所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述定位插件的前端突出设有锥体，所述锥体具有上锥面和下锥面，所述刀具的侧部对应设有梯形切槽，所述梯形切槽具有与锥体上锥面和下锥面相配合的上斜槽面和下斜槽面；其中，当定位插件在通孔中沿镗杆轴向移动时，通过使定位插件前端上的锥体上锥面和下锥面伸入刀槽内壁与刀具侧部梯形切槽的上斜槽面和下斜槽面同时接触并顶紧，以将刀具垂直固定在刀槽中。

4.根据权利要求3所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述锥体的端面与梯形切槽的底面之间具有间隙。

5.根据权利要求3所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述梯形切槽在刀具的相同侧部或不同侧部设置一至多个。

6.根据权利要求2所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述定位插件的后端设有四面体切槽，所述定位插件的上表面沿镗杆轴向设有定位槽，所述四面体切槽上方的镗杆对应位置贯通设有锥端定位螺纹孔，所述定位槽上方的镗杆对应位置贯通设有平端定位螺纹孔；其中，通过锥端定位螺纹孔向四面体切槽中拧入锥端定位螺钉，使锥端定位螺钉的锥端与四面体切槽的两个相邻斜面同时形成线接触，以将定位插件推向刀具，并通过平端定位螺纹孔向定位槽中拧入平端定位螺钉，以依靠摩擦力将定位插件锁紧在通孔中。

7.根据权利要求3所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述锥体的端面与锥体左右两侧的定位插件前端之间形成限位台阶，当锥体伸入刀槽内壁时，通过使限位台阶抵住通孔前端两侧侧壁，以限制定位插件继续前进。

8.根据权利要求2所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述通孔为矩形，其矩形的角部具有用于缓解应力的圆角。

9.根据权利要求3所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述刀槽与通孔在水平投影上具有部分重叠，其重叠厚度与刀具侧部梯形切槽的深度对应。

10.根据权利要求1所述的线镗机刀具的固定机构，其特征在于，所述刀槽贯通镗杆设置，刀槽内壁具有内螺纹；其中，通过由刀槽下端向刀槽内螺纹中拧入定位外螺纹螺母，并使定位外螺纹螺母顶面与刀具底面形成面接触，以传递刀具受到的竖直方向上的力。