CN102699394B - 一种采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其被扳手钻夹头固定夹持，用于对厚度为5～10mm的硬质合金材料进行钻孔加工；该加工工装包含：钻头；与所述钻头连接的顶端套件；与所述顶端套件通过过盈连接的杆身件；套设在所述杆身件外部的套筒；其中，所述顶端套件与杆身件之间还连接有通过嵌槽式设置的卡簧定位片；所述扳手钻夹头固定夹持在套筒的外壁上。本发明结构简单，制造成本较低，能解决现有技术中的缺点和限制，保证钻孔加工过程中的平稳性，有效提高加工质量和效率，应用范围广。

Description

一种采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装

技术领域

本发明涉及一种针对厚度为5～10mm的硬质合金材料进行钻孔加工的工装，尤其是指一种采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，属于钳床加工模具的技术领域。

背景技术

在中小型电机的模具制造中，时常需要制备专用工装来配合模具零部件制造，一些特殊模具工装需采用硬质合金材料进行钻孔加工，完成后再组装成专用工装。

现有技术中，模具制造中所使用的特殊工装，通常选用由硬质合金材料制成的废弃铣刀片，一般进行外形成型加工和钻孔加工。对模具的外形加工普遍采用线切割工艺。而对于模具的钻孔加工，若直接采用麻花钻钻孔加工的方式，由于麻花钻自身硬度远不及硬质合金材料，因此这种工艺显然不适合。

目前，针对上述的特殊加工工艺，常用有以下三种应用不同连接结构的专用工装，包括：螺纹连接结构、一体结构和焊接连接结构。然而根据实际使用后的效果来看，以上三种应用不同连接结构的专用工装，分别存在以下的缺点和限制。

1、采用螺纹连接结构

这种加工工装是分别将顶端套件和杆身件通过螺纹连接方式进行连接。虽然操作简便，并且方便安装和拆卸，但对于需要高硬度、大扭矩的硬质合金材料的钻孔加工，仅仅依靠螺纹连接和啮合，其加工强度和工装自身强度都达不到所需承载的工艺要求。甚至在加工过程中，螺纹就已经崩裂，造成连接体之间脱离。

2、采用一体结构

这种加工工装是指顶端套件和杆身件是一个整体结构，在加工强度和工装自身强度上，均比螺纹连接结构有显著提高。但对于需加工不同规格的通孔时，由于钻取每一种通孔的孔径大小与加工组件都是一一对应（即单配）的。因此制作成本太高，加工效率低。

3、采用焊接连接结构

这种加工工装是分别将顶端套件和杆身件通过焊接连接方式进行连接。虽然能够有效避免因螺纹连接结构所导致的强度不足的缺陷，但总体加工受力强度仍旧不够承载工艺要求，且顶端套件和杆身件之间的连接仅仅依靠点焊来支撑，很难保证在整个加工过程中始终保持一个平稳的状态。尤其当钻床主轴钻速较高时，加工组件中的零部件在绕度增大的情况下，易发生折断现象，甚至被甩出钻床，造成安全隐患，严重的还会对操作人员造成伤害。

此外，尽管点焊操作将顶端套件和杆身件焊接连接，然而在实际操作中，拆卸时特别不方便，一旦用力不当，就会造成顶端套件与杆身件之间的碰擦，造成各部件的尺寸变形，以致部件配合处损伤，形成装配性损耗。

所以，现有技术中的以上三种采用传统连接结构的加工工装都较难完成对硬质合金材料加工钻孔工艺。基于上述，非常有必要提出一种采用新型连接结构的加工工装，能够满足对较厚的硬质合金材料进行钻孔的工艺要求，并且能快速有效的钻出外观完整的通孔，同时保证整个加工过程状态平稳。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，用于对厚度为5～10mm的硬质合金材料进行钻孔加工，结构简单，制造成本较低，能有效保证钻孔加工过程中的平稳性，提高加工质量和效率，应用范围广。

为实现上述目的，本发明提供一种采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其被扳手钻夹头固定夹持，用于对厚度为5～10mm的硬质合金材料进行钻孔加工；该加工工装包含：钻头；与所述钻头连接的顶端套件；与所述顶端套件通过过盈连接的杆身件；套设在所述杆身件外部的套筒；其中，所述顶端套件与杆身件之间还连接有通过嵌槽式设置的卡簧定位片；所述扳手钻夹头固定夹持在套筒的外壁上。

所述钻头采用钨钢材料制成。

所述顶端套件的其中一个端面中心开设有钻头固定安装孔，其内径与所述钻头的外径相配，将所述钻头的尾端***钻头固定安装孔内，并通过焊接对所述钻头和顶端套件进行固定连接；所述顶端套件的另一个端面上设置有第一连接件，在该第一连接件的端面上沿直径开设有第一凹槽。

所述钻头***钻头固定安装孔内的长度至少是该钻头总长的一半；所述钻头露出在钻头固定安装孔外的长度大于硬质合金材料的厚度。

在所述钻头固定安装孔的孔口位置设置有倒锥形台阶结构。

所述卡簧定位片呈工字形，其两端部位的宽度大于中间部位的宽度；该卡簧定位片的四周外角均呈圆角状；该卡簧定位片的一侧中间部位***所述顶端套件的第一凹槽内。

所述杆身件的一端设置有第二连接件，在该第二连接件的端面中心开设有过盈连接孔，并且在该第二连接件的端面上沿直径开设有嵌槽；所述开设有过盈连接孔的第二连接件套设在第一连接件外部；所述卡簧定位片的第二侧中间部位***所述杆身件的嵌槽内；所述杆身件的另一端设置有第三连接件，在所述第三连接件的柱形外表面上均匀分布设置有若干第二凹槽。

在所述杆身件的中间部位设置有限位台阶。

所述套筒由两个半圆套筒构成，该半圆套筒的内壁上设置有若干凸型槽，其设置数量、分布位置以及尺寸大小与所述第三连接件柱形外表面上的若干第二凹槽一一对应扣合；在所述半圆套筒的外壁上设置有滚花。

本发明所提供的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，与现有技术相比，具有以下有益效果。

1、本发明改进了顶端套件与杆身件之间的连接方式，既不会发生因螺纹连接而可能发生的打滑现象，而且卡簧定位片又能确保在钻孔过程中，顶端套件与杆身件之间贴合连接而成为一个整体，不会发生跟转现象，不晃动、不偏心，有效保证了钻孔加工过程中的平稳性和加工质量。

2、本发明在杆身件外部套设有半圆套筒，通过其内置的凸型槽与杆身件上的凹槽镶嵌扣合，使得加工工装在高速钻孔过程中，能够获得足够的扭矩，以保证钻出的通孔四周和边缘光滑，不会产生毛边、棱角边、飞边等不良外观，有效提高钻孔效率和质量。

3、本发明的加工工装安装和拆卸均十分方便，并且能最大限度地保证顶端套件和杆身件各自的尺寸精度不受组装和拆卸的影响而发生尺寸变形。

综上所述，本发明所提供的卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，能有效解决现有技术中存在的缺点和限制，降低制造成本，提高加工效率和质量，并且具有高精度，高通用性和适用面广等优点。

附图说明

图1为本发明中采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装的加工过程示意图；

图2为本发明中采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装的剖面结构示意图；

图3为本发明中顶端套件的剖面结构示意图；

图4为本发明中卡簧定位片的结构示意图；

图5为本发明中钻头、顶端套件和卡簧定位片组装后的剖面结构示意图；

图6为本发明中杆身件的剖面结构示意图；

图7为图6的俯视图，显示杆身件上的第二连接件的端面结构；

图8为本发明中半圆套筒套设在杆身件上的端面示意图。

具体实施方式

以下结合图1～图8，详细说明本发明的一个优选实施例。

如图1所示，为本发明中的加工过程示意图，该加工工装2被扳手钻夹头1固定夹持，用于对厚度为5～10mm的硬质合金材料3进行钻孔加工。如图2所示，所述加工工装包含：钻头4；与所述钻头4连接的顶端套件5；与所述顶端套件5通过过盈连接的杆身件8；套设在所述杆身件8外部的套筒；其中，所述顶端套件5与杆身件8之间还连接有通过嵌槽式设置的卡簧定位片6；所述扳手钻夹头1固定夹持在套筒的外壁上。

所述钻头4采用钨钢材料制成。

所述顶端套件5采用Cr12钢材料制成，并进行热处理，即淬火后再进行低温回火，从而获得较高的表面硬度与强度。如图3所示，所述顶端套件5的其中一个端面中心开设有钻头固定安装孔53，将所述钻头4的尾端***钻头固定安装孔53内，并通过焊接对所述钻头4和顶端套件5进行固定连接；所述顶端套件5的另一个端面上设置有第一连接件51，在该第一连接件51的端面上沿直径开设有第一凹槽52。

其中，所述钻头固定安装孔53的内径与所述钻头4的外径相配。所述钻头4***钻头固定安装孔53内的长度至少是该钻头4总长的一半，用以保证焊接前，钻头4在顶端套件5中能保持稳固。所述钻头4露出在钻头固定安装孔53外的长度大于硬质合金材料3的厚度，用以保证在进行钻孔加工时，能完全钻穿硬质合金材料3从而形成通孔。

进一步，在所述钻头固定安装孔53的孔口位置设置有倒锥形台阶结构54，在焊接过程中，该倒锥形台阶结构54能够使得所述钻头4被最大限度的紧密堆埋在焊锡7（如图5所示）的四周，形成一个包裹状，保证钻头4能够紧固连接在顶端套件5中，同时保证在利用本发明所述的加工工装对硬质合金材料进行钻孔时，所钻出的通孔四周和边缘不会产生毛边、棱角边和飞边等不良外观，提高钻孔加工的质量。

所述卡簧定位片6可采用废弃的铣刀片。如图4所示，该卡簧定位片6呈“工”字形，即其两端部位的宽度大于中间部位的宽度。所述卡簧定位片6的四周外角均呈圆角状，避免操作人员在安装或拆卸本发明的加工工装的过程中碰伤手指。如图5所示，所述卡簧定位片6的一侧中间部位***所述顶端套件5的第一凹槽52内。

所述杆身件8采用Cr12钢材料制成，并进行热处理，即淬火后再进行低温回火，从而获得较高的表面硬度与强度。如图6所示，所述杆身件8的一端设置有第二连接件81，在该第二连接件81的端面中心开设有过盈连接孔82，并且在该第二连接件81的端面上沿直径开设有嵌槽83（如图7所示）。其中，所述开设有过盈连接孔82的第二连接件81套设在第一连接件51外部，即顶端套件5的第一连接件51被包容在杆身件8的第二连接件81内，从而使得顶端套件5与杆身件8之间形成过盈连接。所述卡簧定位片6的第二侧中间部位***所述杆身件8的嵌槽83内，使得所述顶端套件5和杆身件8之间还通过嵌槽式设置的卡簧定位片6进行连接。上述这种连接顶端套件5和杆身件8的连接方式，能够确保整个加工工装被夹持在扳手钻夹头1上呈悬空状时，顶端套件5不会与杆身件8发生分离脱落的情况，并且在整个加工工装处于高速旋转的钻孔过程中，不会打滑，保证钻孔加工的有效性。

所述杆身件8的另一端设置有第三连接件85，在所述第三连接件85的柱形外表面上均匀分布设置有若干第二凹槽86。本实施例中，在所述第三连接件85的柱形外表面上均匀分布设置有4个第二凹槽86。在所述杆身件8的中间部位设置有限位台阶84，用以防止扳手钻夹头1在钻孔加工过程中向下滑移而影响钻孔质量，保证整个钻孔加工过程中的平稳状态。

所述套筒由两个半圆套筒9构成，其采用Cr12钢材料制成，并进行热处理，即淬火后再进行低温回火，从而获得较高的表面硬度与强度。所述半圆套筒9的内壁上设置有若干凸型槽，其设置数量、分布位置以及尺寸大小与所述第三连接件85柱形外表面上的若干第二凹槽86一一对应扣合，如图8和图1所示，使得所述两个半圆套筒9套设在杆身件8的第三连接件85外部。本实施例中，由两个半圆套筒9构成的一个完整套筒内壁上设置有四个与第二凹槽86一一对应扣合的凸形槽。半圆套筒的设置能避免直接将扳手钻夹头1夹持在杆身件8上产生磨损；即便半圆套筒9的圆周外壁上因扳手钻夹头1夹持造成磨损，也可通过只更换半圆套筒来解决，有效降低制造成本。在所述半圆套筒9的外壁上设置有滚花，以增加扳手钻夹头1与半圆套筒9之间的摩擦阻力，防止在加工过程中发生打滑而影响加工质量。

本发明所提供的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，与现有技术相比，具有以下有益效果。

1、本发明改进了顶端套件与杆身件之间的连接方式，其通过嵌槽式设置的卡簧定位片连接定位，并且两者之间还采用过盈的非紧固连接。既不会发生因螺纹连接而可能发生的打滑现象，而且卡簧定位片又能确保在钻孔过程中，顶端套件与杆身件之间贴合连接而成为一个整体，不会发生跟转现象，不晃动、不偏心，有效保证了钻孔加工过程中的平稳性和加工质量。

由于所述卡簧定位片采用铣刀片作为原材料，具有高热硬性，能承受很大的负载也不易发生弯折、断裂，因此能够满足对硬质合金材料的加工工艺。

2、本发明在杆身件外部套设有半圆套筒，由于在对较厚的硬质合金材料钻孔时，如果直接通过杆身件来进行钻孔，由于被加工材料较厚，钻孔时钻头与被加工的硬质合金材料之间会产生巨大的摩擦力，可能会造成钻头扭矩不足，致使钻孔处有棱角产生或者钻孔后形成的通孔周边有焦痕或翻边，导致外观不甚理想，直接影响钻孔质量。因此，本发明的半圆套筒通过其内置的凸型槽与杆身件上的凹槽镶嵌扣合，使得整个加工工装在同等钻速作用下，能够获得足够的扭矩，以保证钻出的通孔四周和边缘光滑，不会产生毛边、棱角边、飞边等不良外观，有效提高钻孔效率和质量。同时，所述半圆套筒还能够增加扳手钻夹头与套筒被加持段之间的摩擦阻力，防止扳手钻夹头与半圆套筒之间在加工钻孔过程中发生打滑。

3、本发明的加工工装无论在加工前安装还是加工后拆卸都十分方便。不会像现有技术中的焊接方式那样需要花力气将顶端套件与杆身件硬性分离。同时，本发明能最大限度地保证顶端套件和杆身件各自的尺寸精度不受组装和拆卸的影响而发生尺寸变形。

综上所述，本发明所提供的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，能有效解决现有技术中存在的缺点和限制，降低制造成本，提高加工效率，并且具有高精度，高通用性和适用面广等优点。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，被扳手钻夹头（1）固定夹持，用于对厚度为5～10mm的硬质合金材料（3）进行钻孔加工；其特征在于，该加工工装包含：

钻头（4）；

与所述钻头（4）连接的顶端套件（5）；

与所述顶端套件（5）通过过盈连接的杆身件（8）；

套设在所述杆身件（8）外部的套筒；

其中，所述顶端套件（5）与杆身件（8）之间还连接有通过嵌槽式设置的卡簧定位片（6）；

所述扳手钻夹头（1）固定夹持在套筒的外壁上；

其中，所述顶端套件（5）的一个端面上设置有第一连接件（51），在该第一连接件（51）的端面上沿直径开设有第一凹槽（52）；

所述卡簧定位片（6）呈工字形，其两端部位的宽度大于中间部位的宽度；该卡簧定位片（6）的四周外角均呈圆角状；该卡簧定位片（6）的一侧中间部位***所述顶端套件（5）的第一凹槽（52）内；

所述杆身件（8）的一端设置有第二连接件（81），在该第二连接件（81）的端面中心开设有过盈连接孔（82），并且在该第二连接件（81）的端面上沿直径开设有嵌槽（83）；所述开设有过盈连接孔（82）的第二连接件（81）套设在第一连接件（51）外部；所述卡簧定位片（6）的第二侧中间部位***所述杆身件（8）的嵌槽（83）内。

2.如权利要求1所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，所述钻头（4）采用钨钢材料制成。

3.如权利要求1所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，所述顶端套件（5）的另一个端面中心开设有钻头固定安装孔（53），其内径与所述钻头（4）的外径相配，将所述钻头（4）的尾端***钻头固定安装孔（53）内，并通过焊接对所述钻头（4）和顶端套件（5）进行固定连接。

4.如权利要求3所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，所述钻头（4）***钻头固定安装孔（53）内的长度至少是该钻头（4）总长的一半；所述钻头（4）露出在钻头固定安装孔（53）外的长度大于硬质合金材料（3）的厚度。

5.如权利要求4所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，在所述钻头固定安装孔（53）的孔口位置设置有倒锥形台阶结构（54）。

6.如权利要求1所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，所述杆身件（8）的另一端设置有第三连接件（85），在所述第三连接件（85）的柱形外表面上均匀分布设置有若干第二凹槽（86）。

7.如权利要求6所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，在所述杆身件（8）的中间部位设置有限位台阶（84）。

8.如权利要求6所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，所述套筒由两个半圆套筒（9）构成，该半圆套筒（9）的内壁上设置有若干凸型槽，其设置数量、分布位置以及尺寸大小与所述第三连接件（85）柱形外表面上的若干第二凹槽（86）一一对应扣合。

9.如权利要求8所述的采用卡簧连接结构的套筒嵌槽式加工工装，其特征在于，在所述半圆套筒（9）的外壁上设置有滚花。

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