CN102814559A - 一种螺纹车刀刀头、车刀和加工螺纹的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺纹车刀刀头、车刀和加工螺纹的方法，属于螺纹加工技术领域。该刀头包括：用于将刀头安装到刀杆上的刀柄，刀头的前刀面的形状与待加工螺纹的法截面的形状相同。本发明通过将刀头的前刀面的形状设为与待加工螺纹的法截面的形状相同，利用该刀头加工螺纹时，减小了螺纹升角对刀头的侧刃后角的影响，相应增加了后刀刃的厚度，从而加强了车刀的刚性，使得车刀在加工螺纹时不易磨损，提高了螺纹的加工精度；并且利用切槽刀和粗加工刀头交替加工，使得刀头不易磨损，增加了刀头的寿命；采用轴向左右扩削的方法粗加工螺纹，避免了刀头三面同时参与切削，减少了刀头与工件的接触面积，降低了切削阻力，不易积屑和断刀。

Description

一种螺纹车刀刀头、车刀和加工螺纹的方法

技术领域

本发明涉及螺纹加工技术领域，特别涉及一种螺纹车刀刀头、车刀和加工螺纹的方法。

背景技术

车刀是车削加工中应用最广泛的刀具之一。车刀一般包括外圆车刀、台肩车刀、端面车刀、切槽刀、切断车刀、螺纹车刀等。

其中，螺纹车刀包括用于切削的刀头和用于装夹的刀杆。现有的螺纹车刀的刀头的前刀面通常是与待加工螺纹的轴截面相同的形状，在工件上加工螺纹时，将刀头安装到刀杆上，且使刀头的前刀面过工件的回转轴线。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

为了避免螺纹车刀刀头侧刃面与螺纹升角发生干涉，刀头的侧刃后角通常等于螺纹升角加上避免干涉的角度，在加工螺纹升角较大的螺纹时，螺纹车刀的侧刃后角随之增大，从而导致后刀刃很薄，刀头的刚性很差，在加工中，容易发生磨损，进而造成切削出的螺纹产生误差，降低了加工的精度。

发明内容

为了克服现有技术中用于加工螺纹升角较大的螺纹的车刀刀头刀刃薄、刚性差，在加工螺纹时易磨损，进而导致螺纹加工精度低的问题，本发明实施例提供了一种螺纹车刀刀头、车刀和加工螺纹的方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种螺纹车刀刀头，包括刀头本体和用于固定在刀杆上的刀柄，所述刀头本体的前刀面的形状与待加工螺纹的法截面的形状相同。

具体地，所述刀头包括粗加工刀头或精加工刀头。

另一方面，本发明实施例还提供了一种螺纹车刀，包括刀杆和刀头，所述刀头包括第一刀头，所述第一刀头的前刀面的形状与待加工螺纹法截面的形状相同，所述刀头安装在所述刀杆的一端，且使所述刀头的前刀面与基面形成的锐角等于所述待加工螺纹的螺纹升角。

优选地，所述刀杆和所述刀头为分体式结构，所述刀头包括所述刀头本体和刀柄，所述刀杆的一端设有安装孔，所述刀柄通过所述安装孔可拆卸地安装在所述刀杆上。

具体地，所述第一刀头为粗加工刀头或精加工刀头。

具体地，所述刀头还包括第二刀头，所述第二刀头为切槽刀刀头。

优选地，所述刀柄上设有凹槽，所述刀杆上对应所述凹槽设有定位孔，所述刀柄通过所述定位孔和定位螺钉固定在所述刀杆上。

再一方面，本发明实施例还提供了一种加工螺纹的方法，所述方法包括：

（1）采用切槽刀刀头以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽，直到所述螺旋槽的深度达到第一级加工深度；

（2）采用粗加工刀头对步骤（1）加工出的所述螺旋槽进行多次加工，每一次加工的吃刀量与步骤（1）的吃刀量相同；

（3）重复步骤（1）-（2），直到所述螺旋槽的深度为第二级加工的深度与所述第一级加工的深度之和；依次进行下一级的加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺纹的牙型高度-余量；

（4）采用精加工刀头对所述螺旋槽进行多次加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺纹的牙型高度。

具体地，当采用切槽刀刀头以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽时，每一次所述加工具体包括：

所述切槽刀根据所述吃刀量径向直切出一个所述螺旋槽，在所述吃刀量的深度对所述螺旋槽依次进行左边轴向扩削和右边轴向扩削,然后加工下一个所述螺旋槽。

具体地，当采用粗加工刀头对步骤（1）加工出的所述螺旋槽进行多次加工时，所述每一次加工具体包括：

依次对每一个所述螺旋槽先进行左边轴向扩削，再进行右边轴向扩削。

优选地，随着加工级数的增加，每一级加工深度依次减小。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过将刀头的前刀面的形状设为与待加工螺纹的法截面的形状相同，利用该刀头加工螺纹时，减小了螺纹升角对刀头的侧刃后角的影响，相应增加了后刀刃的厚度，从而加强了刀头的刚性，在加工螺纹时，刀头不易磨损，提高了螺纹的加工精度。并且分级加工螺纹时，利用切槽刀和粗加工刀头交替加工，使得切槽刀和粗加工刀头不易磨损，增加了刀头的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中提供的一种螺纹车刀刀头的结构示意图；

图2是本发明实施例1中提供的待加工螺纹的法截面的示意图；

图3是本发明实施例1中提供的精加工刀头的正视图；

图4是本发明实施例1中提供的精加工刀头的俯视图；

图5是本发明实施例2中提供的粗加工刀头的正视图；

图6是本发明实施例2中提供的粗加工刀头的俯视图；

图7是本发明实施例3提供的一种螺纹车刀的结构示意图；

图8是本发明实施例3中提供的刀头的结构示意图；

图9是本发明实施例3中提供的刀杆的结构示意图；

图10是本发明实施例3中提供的切槽刀刀头的正视图；

图11是本发明实施例3中提供的切槽刀刀头的俯视图；

图12是本发明实施例4中提供的一种加工螺纹的方法流程图；

图13是本发明实施例4中提供的分级的示意图。

附图中，各标号所代表的组件如下表所示：

1刀头本体；12侧刃面；13前刀面；14后刀刃；2刀柄；21凹槽；3刀杆；31安装孔；32定位孔；41轴向中心线；42螺旋线；43平面；5精加工刀头；6粗加工刀头；7切槽刀刀头；10刀头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

本发明实施例提供了一种螺纹车刀刀头，参见图1，该刀头包括刀头本体1和用于固定在刀杆3上的刀柄2，刀头本体1的前刀面13的形状与待加工螺纹的法截面的形状相同。

具体地，参见图2，待加工螺纹的法截面是指：待加工螺纹与通过待加工螺纹的轴向中心线41且垂直于该待加工螺纹的螺旋线42的平面43的相交面。

具体地，刀头本体1包括前刀面13和侧刃面12，为了保证侧刃面12不与螺纹升角干涉，即需要在此面磨出角度，即侧刃后角（指侧刃面与切屑平面所成的角），如果将前刀面13设为待加工螺纹的轴截面形状，则侧刃后角=螺纹升角+为避免干涉所开的后角，若前刀面13设为待加工螺纹的法截面形状，在使用该刀头时，使前刀面13与基面（是用来定义车刀几何参数的静止参考系中的参考平面之一，基面是指通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面，通常平行于车刀的安装面（底面））形成的锐角B（参见图7）等于待加工螺纹的螺纹升角。，则侧刃后角就只考虑干涉的影响，从而相应地增加了后刀刃14的厚度，刀头的刚性提高，不易磨损。

具体地，在本实施例中，参见图3和图4，该刀头为粗加工刀头6。在具体实现中，粗加工刀头6的径向前角A通常为5°。在使用粗加工刀头6加工工件时，该角度有利于加工中产生的铁屑沿该角度排出。

本发明实施例通过将刀头的前刀面的形状设为与待加工螺纹的法截面的形状相同，利用该刀头加工螺纹时，减小了螺纹升角对刀头的侧刃后角的影响，相应增加了后刀刃的厚度，从而加强了刀头的刚性，在加工螺纹时，刀头不易磨损，提高了螺纹的加工精度。

实施例2

本发明实施例提供了一种螺纹车刀刀头，参见图5和图6，本实施例中提供的螺纹车刀刀头为精加工刀头5，精加工刀头5的结构与实施例1中提供的螺纹车刀刀头基本相同，不同之处仅在于，精加工刀头5的径向前角A为0°，从而可以保证精加工的螺纹牙型精确，减少螺纹牙型误差。

本发明实施例通过将刀头的前刀面的形状设为与待加工螺纹的法截面的形状相同，利用该刀头加工螺纹时，减小了螺纹升角对刀头的侧刃后角的影响，相应增加了后刀刃的厚度，从而加强了刀头的刚性，在加工螺纹时，刀头不易磨损，提高了螺纹的加工精度。

实施例3

本发明实施例提供了一种螺纹车刀，参见图7，该车刀包括刀杆3和刀头10，刀头10包括第一刀头，第一刀头的前刀面13的形状与待加工的螺纹的法截面的形状相同，刀头10安装在刀杆3的一端，且刀头10的前刀面13与基面形成的锐角B等于待加工螺纹的螺纹升角。

具体地，基面是用来定义车刀几何参数的静止参考系中的参考平面之一，基面是指通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面，通常平行于车刀的安装面（底面）。

优选地，参见图8和图9，刀杆3和刀头10为分体式结构，刀头10包括刀头本体1和刀柄2，刀杆3的一端设有安装孔31，刀柄通过安装孔31可拆卸地安装在刀杆3上。通过安装孔31将刀头10安装在刀杆3上，便于解决刀头10磨损后的换刀问题，提高换刀的效率和加工的效率。

具体地，第一刀头为粗加工刀头或精加工刀头。具体地，精加工刀头为实施例1中提供的刀头，粗加工刀头为实施例2中提供的刀头。

具体地，刀头10还包括第二刀头，第二刀头为切槽刀刀头7。

进一步地，刀柄2上开设有凹槽21，刀杆3上对应凹槽21设有定位孔32，刀柄2通过定位孔32和定位螺钉（图未示）固定在刀杆3上。通过定位孔32和定位螺钉对刀柄2进行定位，使得刀头10在工作时不会与刀杆3发生相对运动。

本发明实施例通过将刀头的前刀面的形状设为与待加工螺纹的法截面的形状相同，利用该刀头加工螺纹时，减小了螺纹升角对刀头的侧刃后角的影响，相应增加了后刀刃的厚度，从而加强了刀头的刚性，在加工螺纹时，刀头不易磨损，提高了螺纹的加工精度。并且，通过将车刀设为分体式，便于加工中的换刀。

实施例4

本发明实施例提供了一种加工螺纹的方法，采用了实施例3中提供的车刀，如图12所示，该方法包括：

步骤101：采用切槽刀刀头以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽，直到螺旋槽的深度达到第一级加工深度。

具体地，每一次加工具体包括：

切槽刀根据吃刀量径向直切出一个螺旋槽，在吃刀量的深度对螺旋槽依次进行左边轴向扩削和右边轴向扩削,然后加工下一个螺旋槽。

具体地，可以将切槽刀刀头安装在刀杆上，即得到切槽刀。

在此步骤中，又将第一级加工分成多次加工完成，每次加工的螺旋槽的深度=第一级加工的深度/次数，即为吃刀量。切槽刀径向直切时，每次进刀的位置为螺纹的中间位置。例如第一级加工的深度为0.5mm，则每次加工的螺旋槽的深度为0.05mm，第一次加工中，切槽刀径向直切第一个螺旋槽，径向直切的吃刀量为0.05mm，接着对该螺旋槽的左边进行轴向扩削，吃刀量为0.05mm，再对该螺旋槽的右边进行轴向扩削，吃刀量依然为0.05mm；然后同加工第一个螺旋槽一样，依次加工其他的螺旋槽。后续的多次加工时，依然从第一个螺旋槽开始加工，加工方法同第一次加工一样。采用刀头对螺旋槽的左边或右边进行轴向扩削时，只有刀头的主切削刃和其中一个副切削刃参与切削，避免了刀头三面同时参与切削，减少刀头与工件的接触面积，降低了切削阻力，增强了刀头的寿命。

在步骤101之前，先根据工件的材料确定分级加工的级数以及每一级加工的螺旋槽的深度，随着加工的级数的增加，每一级加工的螺旋槽的深度降低，且每一级加工深度之和=待加工螺纹的牙型高度-余量，余量是根据待加工工件的材料、待加工工件要求的表面粗糙度以及加工使用的刀头的材料确定的。

优选地，随着加工级数的增加，每一级加工深度依次减小。具体地，如图13所示，可以分三级加工螺旋槽，第一级加工的螺旋槽的深度51为待加工螺纹的牙型高度的一半；第二级加工的螺旋槽的深度52为待加工螺纹的牙型高度的十分之三，此时加工后的螺旋槽高为待加工螺纹的牙型高度的五分之四；第三级加工的螺旋槽的深度53=待加工螺纹的牙型高度的五分之一-余量54，此时，加工后的螺旋槽高=待加工螺纹的牙型高度-余量54。通过分级切削螺旋槽，减小了切削中受到的切削抗力，不容易断刀，且分级切削，切削时的铁屑容易排出。

步骤102：采用粗加工刀头对步骤101加工出的螺旋槽进行多次加工，每一次加工的吃刀量与步骤101的吃刀量相同。

具体地，当采用粗加工刀头对步骤101加工出的螺旋槽进行多次加工时，每一次加工具体包括：

依次对每一个螺旋槽先进行左边轴向扩削，再进行右边轴向扩削。

具体地，粗加工刀头在对螺旋槽进行加工时，是重复切槽刀的加工过程，只是粗加工刀头加工时不进行径向直切，只先对螺旋槽的左边进行轴向扩削，然后对螺旋槽的右边进行轴向扩削。通过采用粗加工刀头进行左边轴向扩削和右边轴向扩削，不易积屑，且避免了粗加工刀头的三面同时参加切削，切削阻力小，刀头不易磨损。

具体地，将切槽刀的刀头从刀杆上拆卸下来，将粗加工刀头安装在刀杆上，然后粗加工刀头对工件进行加工。

步骤101-102实现了第一级加工。

步骤103：重复步骤101-102，直到螺旋槽的深度为第二级加工深度与第一级加工的深度之和；依次进行下一级的加工，直到螺旋槽的深度=待加工螺纹的牙型高度-余量。

具体地，剩余的每一级加工的过程都与第一级加工的过程相同，只是每一级加工的螺旋槽的深度不同。

通过步骤101-103，实现对螺纹的粗加工。在螺纹的粗加工中，采用径向直切和轴向左右扩削相结合的加工方法，避免了刀头三面同时参与切削，减少车刀与工件的接触面积，降低切削阻力，增强车刀寿命。并且切槽刀在加工螺旋槽的过程中，是先径向直切一个深度，然后对切出的螺旋槽进行轴向左右扩削，再径向直切一个深度，然后进行轴向左右扩削，通过多次径向直切，将螺旋槽的高度加工成与待加工螺纹的牙型的高度相同，避免了由于牙型高较大，切槽刀一次径向直切的深度与牙型高相同时，加工中产生的铁屑排出不畅，切削阻力大，容易断刀。并且在螺纹的粗加工中，采用切槽刀刀头和粗加工刀头交替加工，使得切槽刀和粗加工刀头不易磨损，增加了刀头的寿命。

步骤104：采用精加工刀头对螺旋槽进行多次加工，直到螺旋槽的深度=待加工螺纹的牙型高度。

具体地，将粗加工刀头从刀杆上拆卸下来，将精加工刀头安装在刀杆上。

通过步骤104实现了对螺纹的精加工。精加工时，采用精加工刀头对每一个螺旋槽先进行径向直切，然后进行左边轴向扩削和右边轴向扩削，该加工过程与每一级的加工过程相同，在此不再详述。精加工刀头参加切削的次数较少，尽可能地减少了刀头的磨损，保证了刀头的锋利，减少了加工螺纹时由于刀头损耗而引起的加工误差，最大程度地满足了螺纹的加工要求。

需要说明的是，在使用本实施例提供的加工方法加工螺纹时，采用实施例3中的车刀，尤其适用于加工螺纹升角较大的螺纹。

本发明实施例通过在分级加工螺纹时，利用切槽刀和粗加工刀头交替加工，使得切槽刀和粗加工刀头不易磨损，增加了刀头的寿命；采用轴向左右扩削的方法粗加工螺纹，只有刀头的主切削刃和其中一个副切削刃参与切削，避免了刀头三面同时参与切削，减少了刀头与工件的接触面积，降低了切削阻力，并使得刀头在螺纹的加工中不易积屑和断刀。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种螺纹车刀刀头，包括刀头本体和用于固定在刀杆上的刀柄，其特征在于，所述刀头本体的前刀面的形状与待加工螺纹的法截面的形状相同。

2.如权利要求1所述的刀头，其特征在于，所述刀头为粗加工刀头或精加工刀头。

3.一种螺纹车刀，包括刀杆和刀头，其特征在于，所述刀头包括第一刀头，所述第一刀头的前刀面的形状与待加工螺纹的法截面的形状相同，所述刀头安装在所述刀杆的一端，且所述刀头的前刀面与基面形成的锐角等于所述待加工螺纹的螺纹升角。

4.如权利要求3所述的车刀，其特征在于，所述刀杆和所述刀头为分体式结构，所述刀头包括刀头本体和刀柄，所述刀杆的一端设有安装孔，所述刀柄通过所述安装孔可拆卸地安装在所述刀杆上。

5.如权利要求4所述的车刀，其特征在于，所述第一刀头为粗加工刀头或精加工刀头。

6.如权利要求4所述的车刀，其特征在于，所述刀头还包括第二刀头，所述第二刀头为切槽刀刀头。

7.如权利要求4所述的车刀，其特征在于，所述刀柄上开设有凹槽，所述刀杆上对应所述凹槽设有定位孔，所述刀柄通过所述定位孔和定位螺钉固定在所述刀杆上。

8.一种加工螺纹的方法，其特征在于，所述方法包括：

（1）采用切槽刀刀头以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽，直到所述螺旋槽的深度达到第一级加工深度；

（2）采用粗加工刀头对步骤（1）加工出的所述螺旋槽进行多次加工，每一次加工的吃刀量与步骤（1）的吃刀量相同；

（3）重复步骤（1）-（2），直到所述螺旋槽的深度为第二级加工深度与所述第一级加工的深度之和；依次进行下一级的加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺纹的牙型高度-余量；

（4）采用精加工刀头对所述螺旋槽进行多次加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺纹的牙型高度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当采用切槽刀刀头以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽时，每一次所述加工具体包括：

所述切槽刀根据所述吃刀量径向直切出一个所述螺旋槽，在所述吃刀量的深度对所述螺旋槽依次进行左边轴向扩削和右边轴向扩削,然后加工下一个所述螺旋槽。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当采用粗加工刀头对步骤（1）加工出的所述螺旋槽进行多次加工时，所述每一次加工具体包括：

依次对每一个所述螺旋槽先进行左边轴向扩削，再进行右边轴向扩削。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，随着加工级数的增加，每一级加工深度依次减小。

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