CN2276849Y - 精密微调搪孔刀 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种利用公差配合搭配偏心原理改变刀片之刀尖位置而使搪孔尺寸缩、放并能精密微调之精密微调搪孔刀;其主要是于刀柄前端之刀轴杆设一轴孔,轴孔内可容置刀座轴,该刀座轴外径尺寸之公差与轴孔之尺寸公差之搭配,即可产生一适当之间隙,该轴孔内设一让槽,该让槽两末端,配合一固定螺丝及固定栓单向紧迫刀座轴,产生偏心(即公差间隙)并形成三点锁固,再适当调整刀片之刀尖位置而改变刀尖与旋转中心之位置,即可改变搪孔之尺寸。

Description

精密微调搪孔刀

本实用新型为一种搪孔刀之改良，尤指一种小尺寸精密微调，结构刚性佳，不易振动，精度高且微调控制容易，以公差配合搭配偏心原理达到精密微调手段之精密微调搪孔刀。

目前机械产业之精密加工已使用数值加工机替代传统机械，虽然初期投资成本较大，但其节省人工以及以程式控制替代技术熟练人员；因此一般中、大量之精密机械零件皆以数值加工机或专用机械加工，数值加工机或专用机械在相同加工件作业时所使用之刀具皆为锁固于刀具座上，并由主轴逐一夹持加工；搪孔刀在精密加工中使用率非常频繁扮演非常重要之角色，搪孔刀如图1所示，为一种可调整搪孔直径之搪孔刀10，借由螺杆11调整螺帽座12之位置，而控制刀臂13末端之刀片14与中心轴之半径C，即可达到调整搪孔之孔径改变，其看似功能显著，但却有下列之缺点：

1.价格昂贵，而且在同一加工件中有几孔需搪孔作业即需几把搪孔刀10装置于刀具座上，因此刀具成本费用甚高；

2.其刀臂13之直径较小且长度较长，刚性较差，加工中很容易引起震动而导致搪孔精度之偏差以及影响表面之粗糙度；

3.该搪孔刀10在调整搪孔尺寸时，其刻度小不易辨识，尺寸精度控制不易，必需经过数次之试车及测量；

4.螺杆11与螺帽座12间具有间隙，切削时极易震动移位，使加工尺寸不安定；

5.螺杆11与螺帽座2因间隙之存在，当尺寸调整时，必需正、反转消除间隙误差。

本实用新型的目的在于提供一种其微调量少，刻度间隔大，调整容易，且结构刚性强，不易共振，并以尺寸公差搭配偏心之原理达到精密微调之功效，并足以改善传统缺点之精密微调搪孔刀。

为对本实用新型之功效完全了解，兹配合附图就本实用新型之结构、组成详细说明于后，其中：

图1为传统式搪孔刀之平面示意图；

图2为本实用新型之立体系统图；

图3A、图3B为本实用新型之组合剖视及端面剖视图；

图4为刀座轴之正视图；

图5A、图5B、图5C为本实用新型调整(间隙放大)示意图；

图6A、图6B为本实用新型之刻度示意图；

图7A、图7B为刀具位置尺寸之计算图式

请参阅图2，图3A、图3B所示，本实用新型之搪孔刀20包含一刀柄21、刀柄21前端之刀轴杆22其中心设一适当深度之轴孔221，该刀轴杆22侧设贯穿至轴孔221之定位螺孔222以及一固定螺孔223，定位螺孔222内可容置一定位钢珠23及一定位螺丝24，该定位螺丝24前末端设一内凹球弧曲面之球窝241，恰可抵接于定位钢珠23，令其不致摇晃；固定螺孔223内容置一固定栓25及一固定螺丝26，该固定栓25前端设一弧形凹槽251；于轴孔221对应固定螺孔223处设一适当深度之弧形让槽224，与轴孔221交接之两弧形末端与固定螺孔223形成120度之夹角，形成稳固之三点定位，另于刀轴杆22外缘适当位置设以数刻度，以及刀轴杆22之端面设一环槽225，并供一O形环226容置；

刀座轴30，于其外轴杆31末端延伸一刀座杆36，该刀座杆36之外径同于刀轴杆22，于外轴杆31车制一缩小轴径之定位轴32(请配合图4所示)，该定位轴32之外径曲率与固定栓25前端弧形凹槽251之曲率相同，于定位轴32上设一V形之定位槽33，该定位槽33内恰可供定位钢珠23容置入，并由定位螺丝24旋锁入并以适当之锁紧压力令定位钢珠23抵于定位槽33，而固定刀座轴30，于刀座36之外末端设一刀座轴34，其侧之平面上凹设一刀座341，可供舍弃式之刀片342空置而锁固；另于刀座杆36外缘与刀片342之刀尖平行位置设一指示刻度361，于指示刻度侧设一适当深度之轴孔362。

请参阅图3A、图3B所示，该刀座轴30之外轴杆31容置于轴孔221，固定栓25借由固定螺丝26螺固而迫紧定位轴32，该定位轴32受固定栓25之迫顶而抵于轴孔221让槽224之两末端，与固定栓25形成120度区隔之三角定位，该三角度定位达到锁固之稳定性最佳，不会产生偏移之现象，在外轴杆31多次旋转调整指示刻度361后，其指示刻度361之任意位置皆非常精准，外轴杆31不会有偏移之现象；此外，传统使用螺杆11调整刀臂13位移，因螺杆11与螺帽座12间仍有公差裕度，必需反转数圈再正转方能回归正确之位置，此乃一般螺杆与螺帽所具有之缺点，因此才会有钢珠导螺杆之问世；因此，借由三角定位，消除了使用螺杆11调整刀臂13必需正反转消除间隙之缺点。

请参阅图3A、图3B、图4所示，该刀座轴30之定位轴32所设之定位槽33之位置在加工时难免有误差存在(在公差范围内)，当定位钢珠23受定位螺丝24锁固于定位槽33内时刀座杆36之内端面与刀轴杆22恐有甚小之间隙(在公差范围之间隙)，而定位钢珠23之迫紧力有限，必需让外轴杆31仍可呈转动状态，因此该刀座轴30会有微小之余隙误差，因此借由刀轴杆22端面之O形环226推顶刀座杆36，产生顶置压力，消除定位钢珠23与定位槽33之间隙，确保刀轴34之稳定性，并且可避免切削中切削液之渗入。

另，请参阅图2、图4所示，该刀座杆36侧所设之轴孔362可供一适当外径之六角板手或其它圆棒容置入，辅助转动刀座轴30而调整其欲对正之刻度。

另，必需强调说明，轴孔221与容置之外轴杆31之公差配合影响搪孔之调整范围并配偏心之原理复合使用，达到微调搪孔尺寸之改变，并举一±0.1mm搪孔范围说明，该轴孔221与外轴杆31之公差间隙量e＝0.05mm，搪孔刀半径R1＝8mm举例说明：(请配合图5A、图5B之放大图及图7A、图7B之刀具位置尺寸之计算图式)；

一、如图6A、图6B所示刀轴杆22之刻度于180度范围内区隔布设，并以中心O为基准，左、右90度各区隔为10格，其各刻度以O为基准每一刻度之间隔不尽相同，方能达到每格之修正量为0.01mm(间隙e＝0.05mm之情况下)，每一刻度之角度为0°、6°、12°、18°、24°、30°、37°、45°、53°、64°、90°；等分为十格并由图7A、图7B所导出之公式，搪孔半径 $R=\sqrt{{\left(R1\mathrm{COS\θ}\right)}^2+{(R1\mathrm{SIN\θ}+e)}^2}$ ，使得指示刻度361每调整1格所得到之直径挡孔量累增0.01mm；

二、归零尺寸之位置

如图5A所示，当刀片342之刀尖部位(配合刻度)旋转对正于刻度0时，即指示刻度361对正于0时(图示之间隙量为夸张表示，间隙为e＝0.05mm)，定位轴32由固定螺丝26推挤固定栓25迫紧，刀座轴30则随着固定栓25之迫紧方向而偏移，其偏移量恰为间隙e＝0.05mm，虽然刀片342平行位移一间隙e量，但刀尖至刀轴杆22之旋转中心0之距离长度几乎等于未偏移时之长度r几乎相同，因此搪孔时切削出之孔半径R等于刀片尖至旋转中心之长度R1，并配合公式 $2R=\sqrt[2]{{\left(8\mathrm{COS\θ}\right)}^2-{(8\mathrm{SIN\θ}+0.05)}^2}=16\mathrm{mm}$ 。因此搪出之孔径并无增减；

三、孔径加大偏位量之位置：

请参阅图5B所示，当刀片342之刀尖位置(配合刻度)指于三点种方向之正方向时，此一位置为搪出最大孔径处，于固定螺栓26锁固时，刀片342随着刀座轴30偏移一间隙e＝0.05mm，因此搪孔之半径R(即刀尖距刀轴杆22之旋转中心0之距离)R＝间隙e+刀尖至刀座轴30之中心距离R1，并搭配公式，搪孔径＝ $2R=2\sqrt{{\left(8\mathrm{COS}90\right)}^2+{(8\mathrm{SIN}90+0.05)}^2}=16.10$ ，此即为搪孔增量最大之位置；因此于0°～90°间所设之十个刻度中搭配公式 $2R=\sqrt{{\left(R1\mathrm{COS\θ}\right)}^2-{(R1\mathrm{SIN\θ}+e)}^2}$ 计算出如下搪孔径。

角  度	0°	6°	12°	18°	24°
						搪孔径	16.000	16.010	16.021	16.031	16.040
角  度	30°	37°	45°	53°	64°
						搪孔径	16.050	16.060	16.070	17.079	16.089
角  度	90°
						搪孔径	16.10

四、孔径缩小偏位量之位置：

请参阅图5C所示，当欲搪孔之孔径为搪孔刀搪孔直径之负值，即可将刀尖朝左旋转至九点钟方向(配合刻度)，于刀座轴30锁固后，偏移量仍依锁紧(右)方向偏移一间隙e，而搪孔半径量(刀尖至旋转中心距离)R＝刀尖至刀座轴30之中心距离R1一间隙e(0.050mm)，并且搭配公式搪孔半径 $R=\sqrt{{\left(R1\mathrm{COS\θ}\right)}^2+{(R1\mathrm{Sin\θ}+e)}^2}$ ，因角度为负值，此产生负值量之孔径，其余各角度之搪孔量2R值如下表：

角  度	0°	-6°	-12°	-18°	-24°
						搪孔径	16.000	15.989	15.979	15.969	15.959
角  度	-30°	-37°	-45°	-53°	-64°
						搪孔径	15.950	15.940	15.929	15.920	15.910
角  度	-90°
						搪孔径	15.90

据此，每调整一刻度即减少约0.01mm之孔径。

另，固定栓25前末端之弧形凹槽251之曲率固于定位轴32之外径，因此固定螺丝26迫紧后，固定栓25之弧形凹槽251全周面紧迫定位轴32，其紧迫面积大(即磨擦面积大)并搭配让槽224形成三点定位，固定效果稳固良好；以及刀座轴30之定位槽33由定位钢珠23容入定位，定位钢珠23以适当压力抵接于定位槽33，令刀座轴30仅能旋转而无法脱离轴孔221，并于定位螺丝24锁紧后以粘胶(如矽胶)填塞定位螺孔222，可防止切削振动而松脱。

另，本实用新型之调整量可随着使用者(厂商)之需求而更改，上述仅为正负总和0.1mm调整量之说明，制造弹性大。

因此由上述说明即可得知本实用新型所具有之进步功效：

1.刀座轴30之三点锁固结构稳固，不易引起共振现象，因此搪出之孔径精准且表面之粗糙度光滑。

2.结构简单，调整方便且容易，价格远低于传统之可调式搪孔刀甚多，非常适用于数值控制机械或专用机械之专用刀具使用，无需使用大尺寸调整式之搪孔刀；

3.本实用新型之调整量皆在常用之公差范围内，(最大在0.1mm之内)况且常用之搪孔尺寸皆固定，数量不会太多，因此无需使用价格昂贵之大尺寸调整之搪孔刀。

4.由于调整量较少，所以刻度之间隔较大，微调容易，刻度对正方便，精准度亦高。

归纳而言本实用新型之结构空间与达成之技术手段确实具有独特之功效，不需使用昂贵之搪孔刀，降低制造业之生产成本，而且调整量及搪孔尺寸可随着客户之要求更改公差配合及刀座位置之修改，改变刀尖与旋转中心之位置，制造弹性度大，且利用公差配合搭配偏心之原理是为首创，深具新颖性及产业之利用价值。

Claims (5)

1.一种精密微调搪孔刀，包括一刀柄，刀柄前端之刀轴杆其中心设一适当深度之轴孔，该刀轴杆侧设贯穿至轴孔之定位螺孔以及一固定螺孔，定位螺孔内可容置一定位钢珠及一定位螺丝，固定螺孔内容置一固定栓及一固定螺丝，另于刀轴杆外缘适当位置设以数刻度，以及刀轴杆之端面设一环槽，并供一O形环容置；

刀座轴，于其外轴杆末端延伸一刀座杆，该刀座杆之外径同于刀轴杆，于外轴杆车制一缩小轴径之定位轴，该定位轴之外径曲率与固定栓25前端弧形凹槽之曲率相同，于定位轴上设一V形之定位槽，该定位槽内恰可供定位钢珠容置入，并由定位螺丝旋锁入并以适当之锁紧压力令定位钢珠抵于定位槽，而固定刀座轴，于刀座之外末端设一刀座轴，其侧之平面上凹设一刀座，可供舍弃式之刀片容置而锁固；另于刀座杆外缘与刀片之刀尖平行位置设一指示刻度，于指示刻度侧设一适当深度之轴孔得供一圆棒容置，辅助微调搪孔刀。

2.如权利要求1所述之精密微调搪孔刀，其特征在于，其中定位螺栓前末端设一内凹球弧曲面之球窝，恰可抵接定位钢珠不致摇晃。

3.如权利要求1所述之精密微调搪孔刀，其特征在于，其中固定栓前端设一弧形凹槽，该弧形凹槽与刀座轴之定位轴的外径同曲率；

4.如权利要求1所述之精密微调搪孔刀，其特征在于，其中刀轴杆之轴孔与刀座轴之外轴杆以公差配合搭配偏心原理调整刀片之刀尖位置达到改变搪孔尺寸。

5.如权利要求1所述之精密微调搪孔刀，其特征在于，于刀轴杆之轴孔设一适当深度之弧形让槽，该让槽与轴孔交接之两弧形末端与固定螺孔形成120度之夹角，而形成稳固之三点定位，搭配固定栓及固定螺丝稳固锁固刀座轴之定位轴。

Images