CN102909400A - 一种侧向进给加工刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧向进给加工刀具，旨在提供一种可有效解决常规数控加工中心上无法对工件阶梯孔的台阶面上的环形凹槽侧面进行镗削的问题；且侧向进给加工刀具的适用范围广的侧向进给加工刀具。它包括主轴，主轴侧面上设有径向孔，主轴端面上设有与径向孔相通的轴向孔，所述径向孔内设有滑块，滑块侧面上设有与轴向孔相对的第一凹槽，且第一凹槽上靠近径向孔底部的一侧面为倾斜导向面；所述径向孔内位于孔底与滑块之间设有第一复位弹簧；所述轴向孔内可滑动的设有芯轴，芯轴的一端延伸至第一凹槽内并抵靠在倾斜面上；芯轴的另一端位于轴向孔外侧，且该端部上套设有与主轴同轴的轴承，轴承上套设有轴承座。

Description

一种侧向进给加工刀具

技术领域

本发明涉及一种机加工刀具，具体涉及一种侧向进给加工刀具。

背景技术

在机加工过程中，由于工件质量较大不方便定位在普通车床,因而这类工件的孔侧壁上的环形凹槽无法在普通车床上加工；尤其是如图5所示，工件的孔为阶梯孔且阶梯孔的台阶面上具有环形凹槽22，当需要在环形凹槽22的侧壁上进行镗削加工时，不仅普通车床无法加工，而且常规数控加工中心上也无法加工。例如，对图5中的环形凹槽22的侧壁上进行镗削，将环形凹槽22加工成图6中的燕尾槽23；这个加工过程在常规数控加工中心上是无法加工的，须要机床主轴上带有附加的侧向进给轴的高级机床才可以加工，但这样会极大的增加生产成本。为了解决这些问题，通常会在普通加工中心的主轴上安装具有侧向进给功能的刀具，将主轴的轴向进给完全转换为刀具的径向进给，并通过主轴带动刀具转动，从而在工件的孔侧壁上加工出环形凹槽或在环形凹槽侧壁上进行镗削，得到所需的环形槽。

如图9所示，一种具有侧向进给功能的刀具，其通过轴承7配合轴承座11将整个刀具定位在孔所在的工件端面上，然后将主轴1的轴向进给转换为镗刀5的径向进给，并通过主轴1与主轴套27之间的键块28将主轴的转动传递到镗刀5上，使镗刀转动；从而使镗刀5在环形凹槽22的侧面上进行镗削，进而加工出所需的燕尾槽23。目前这类具有侧向进给功能的刀具虽然能够在环形凹槽22的侧臂上进行镗削；但其具有以下不足：如图10所示，目前这类具有侧向进给功能的刀具所加工的燕尾槽23的侧面的倾斜角度及形状，取决于镗刀5的刀头6的切削刃29的倾斜角度及形状；也就是说，目前这类具有侧向进给功能的刀具上的镗刀5为专用刀具，不同的燕尾槽23需要不同的镗刀5与之相对应；而镗刀本身的材质要求高且加工困难，在实际生产过程中，过多的镗刀制作会极大的增加产生成本。另一方面，目前这类具有侧向进给功能的刀具的镗刀5在镗削加工过程中，由于镗刀5只有径向进给的动作，在镗刀5在环形凹槽的侧面上镗削过程中，镗刀5需要有很大的径向力进行镗削；因而镗刀5的刀头6受到工件施加到刀头6上的径向反作用力也很大，这容易导致镗刀5的刀杆在加工过程中被折断，损坏刀具。

 发明内容

本发明的第一目的是为了克服现有的常规数控加工中心无法对工件阶梯孔的台阶面上的环形凹槽侧面进行镗削的问题，提供一种侧向进给加工刀具，可有效解决常规数控加工中心上无法对工件阶梯孔的台阶面上的环形凹槽侧面进行镗削的问题。

本发明的第二目的是为了克服现有的具有侧向进给功能的刀具的镗刀为专用刀具，在实际生产过程中，过多的镗刀制作会极大的增加产生成本；且在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，镗刀的刀杆易折断的问题，提供一种侧向进给加工刀具，其镗刀的适用范围广，可适用于对多种不同的镗削面进行加工；且可有效改善在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，镗刀的刀杆易折断的问题，提高镗刀的使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种侧向进给加工刀具，包括主轴，主轴侧面上设有径向孔，主轴端面上设有与径向孔相通的轴向孔，所述径向孔内设有滑块，滑块侧面上设有与轴向孔相对的第一凹槽，且第一凹槽上靠近径向孔底部的一侧面为倾斜导向面，且倾斜导向面由第一凹槽开口端往底部逐渐靠近第一凹槽中部；所述径向孔内位于孔底与滑块之间设有第一复位弹簧；所述轴向孔内可滑动的设有芯轴，芯轴的一端延伸至第一凹槽内并抵靠在倾斜导向面上；芯轴的另一端位于轴向孔外侧，且该端部上套设有与主轴同轴的轴承，且轴承上套设有轴承座；所述滑块的一端位于径向孔外侧且该端部设有镗刀，镗刀沿主轴轴向延伸，且镗刀的刀头与轴承座位于滑块的同一侧。

本方案刀具的具体工作过程如下：首先通过主轴的柄部将主轴固定在常规数控加工中心的刀盘上。接着，在主轴的轴向进给过程中，芯轴端部的轴承座将顶靠在工件阶梯孔的台阶面上；当轴承座将顶牢工件后，在主轴继续作轴向进给的过程中，镗刀不仅随主轴一同轴向进给；而且由于芯轴的端部抵靠在倾斜导向面上，在倾斜导向面的导向作用下，滑块将作径向移动，从而实现镗刀的径向进给；即当轴承座将顶牢工件后，镗刀同时作轴向进给和径向进给的动作，从而实现在阶梯孔的台阶面上的环形凹槽侧面上进行镗削。由于本方案刀具只需要主轴作自转及轴向进给的动作，即可对环形凹槽侧面上进行镗削，因而可以很好的应用于在常规数控加工中心上。

另一方面，由于镗刀在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，是通过轴向进给和径向进给来逐步完成对环形凹槽侧面的镗削；而在环形凹槽侧面上镗削出的镗削面的形状，都取决于第一凹槽上侧壁上的倾斜导向面的形状，与镗削的刀头的切削刃的倾斜角度及形状无关；倾斜导向面起到导向面的作用。在对不同的镗削面进行加工时，只需要更换滑块并重新设定第一凹槽侧壁上的倾斜导向面即可，因而本方案侧向进给加工刀具的镗刀，可适用于对多种不同的镗削面进行加工，适用范围广。另外，本方案的镗刀在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，是通过轴向进给和径向进给来逐步完成对环形凹槽侧面的镗削；与现有的具有侧向进给功能的刀具的镗刀在镗削加工过程中，完全通过径向进给来完成对环形凹槽侧面的镗削相比；可有效的减小镗刀在镗削过程中受到的径向力；从而有效改善在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，镗刀的刀杆易折断的问题，提高镗刀的使用寿命。

作为优选，轴向孔为阶梯孔，且阶梯孔截面积由阶梯孔端口往内呈减小趋势，轴向孔的台阶面上设有轴向螺栓孔；所述芯轴与轴向孔相对应的设为阶梯轴，芯轴的台阶面上设有与轴向螺栓孔相对应的通孔；一调节螺栓穿过该通孔并固定在轴向螺栓孔上，调节螺栓的轴线与主轴的轴线相平行；所述轴向孔的台阶面与对应的芯轴台阶面之间设有第二复位弹簧。

通过调节螺栓可以调节芯轴的台阶面与轴向孔的台阶面之间的间距，从而控制芯轴与主轴之间的相对移动量；在主轴作轴线进给的过程中，可以实现对镗刀的轴向进给和径向进给的最大位移进行控制和调节；可有效提高刀具的适用范围。在主轴退刀的过程中，第二复位弹簧可以使芯轴的端部向第一凹槽外退出，保证第一复位弹簧可以推动镗刀横向移动，使镗刀退刀；同时使芯轴与主轴之间的相对移动量回复到初始状态即最大相对移动量的状态，保证再一次加工的进行。

作为优选，轴向孔的台阶面上设有一限位孔，所述第二复位弹簧设于限位孔内；所述调节螺栓的轴线与主轴的轴线相平行。由于第二复位弹簧设于限位孔内，不仅对第二复位弹簧进行了限位；而且第二复位弹簧本身不会占据芯轴的台阶面与轴向孔的台阶面之间的间距，可增大芯轴与主轴之间的相对移动量。

作为优选，轴承座边缘设有至少三个沿主轴轴向延伸的支撑脚，且支撑脚朝滑块方向延伸；所述支撑脚端部设有向外侧凸起支撑挡块。由于支撑脚朝滑块方向延伸，可以减小镗刀朝轴承座方向延伸的长度，且支撑脚朝滑块方向延伸的长度即为镗刀缩短的长度；因而不仅可以减小镗刀的长度，提高镗刀的强度，以及在加工过程中的稳定性；还可以降低成本。

作为优选，倾斜导向面为一斜面，芯轴上靠近第一凹槽的端部为圆台体，圆台体的侧面抵靠在第一凹槽的倾斜导向面上，且圆台体母线与主轴轴线的夹角与倾斜导向面与主轴轴线的夹角相同。由于本方案的镗刀在环形凹槽侧面上镗削出的镗削面的形状，取决于第一凹槽上侧壁上的倾斜导向面形状；因而本方案的侧向进给加工刀具，适用于在环形凹槽侧面上镗削出一斜面，将环形凹槽镗削成燕尾槽。另一方面，通过圆台体的锥面与第一凹槽的倾斜导向面配合，不仅有利于芯轴稳定的推动滑块移动；而且可以减小芯轴端部与倾斜导向面之间的接触面积，减小芯轴推动滑块移动过程中的摩擦力。

作为优选，倾斜导向面为圆弧面，芯轴上靠近第一凹槽的端面边缘设有倒圆角，且倒圆角的弧面抵靠在第一凹槽的圆弧面上。由于本方案的镗刀在环形凹槽侧面上镗削出的镗削面的形状，取决于第一凹槽上侧壁上的倾斜导向面形状；因而本方案的侧向进给加工刀具，适用于在环形凹槽侧面上镗削出凹陷或凸出的圆弧面。

作为优选，径向孔和滑块的横截面呈圆形，所述滑块侧面上设有键槽，所述径向孔侧面上相对于键槽设有沿径向孔轴向延伸的导向槽，导向槽与键槽之间设有限位块。圆形的径向孔和滑块，有利于实际加工制作；而导向槽、键槽和限位块的设置，可以防止滑块转动。

作为优选，镗刀与滑块之间通过螺栓连接，且镗刀与滑块之间设有调整垫片。通过调整垫片可以调节镗刀的位置，有利于更换镗刀时对镗刀进行调整。

作为优选，径向孔为通孔，径向孔一端设有闷盖，闷盖与主轴之间通过螺栓连接；第一复位弹簧设于闷盖与滑块之间的径向孔内。

本发明的有益效果是：

其一，可有效解决常规数控加工中心上无法对工件阶梯孔的台阶面上的环形凹槽侧面进行镗削的问题。

其二，镗刀的适用范围广，可适用于对多种不同的镗削面进行加工；在实际生产过程中可以有效降低成本。

其三，可有效改善在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，镗刀的刀杆易折断的问题，提高镗刀的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种侧向进给加工刀具的一种结构示意图。

图2是本发明的主轴的一种结构示意图。

图3是本发明实施例1的一种侧向进给加工刀具在实际操作过程中一种结构示意图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5现有技术中的一种工件的环形凹槽处的一种结构示意图。

图6现有技术中的一种工件的燕尾槽处的一种结构示意图。

图7是本发明实施例2的一种侧向进给加工刀具的一种结构示意图。

图8是图7中B处的局部放大图。

图9是有技术中的一种具有侧向进给功能的刀具的一种结构示意图。

图10是图9中C处的局部放大图。

图中：主轴1、滑块2、调整垫片3、第一凹槽4、镗刀5、刀头6、轴承7、调节螺栓8、芯轴9、端盖10、轴承座11、形支撑套12、

支撑挡块13、第二复位弹簧14、倾斜导向面15、第一复位弹簧16、闷盖17、径向孔18、轴向孔19、柄部20、工件21、环形凹槽22、燕尾槽23、侧镗削刃24、端部镗削刃25、主轴套27、键块28、切削刃29。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1、图2所示，一种侧向进给加工刀具，包括主轴1，主轴的一端设有与数控加工中心的刀盘连接的柄部20。主轴1侧面上设有径向孔18。主轴1上与柄部相对的端面上设有与径向孔相通的轴向孔19。径向孔18为通孔，且径向孔一端设有闷盖17，闷盖与主轴之间通过螺栓连接。径向孔18内设有滑块2，且径向孔和滑块的横截面呈圆形。滑块2侧面上设有键槽，径向孔侧面上相对于键槽设有沿径向孔轴向延伸的导向槽，导向槽与键槽之间设有限位块。径向孔18内位于闷盖17与滑块2之间之间设有第一复位弹簧16。滑块2的一端位于径向孔外侧且该端部设有镗刀5。镗刀5与滑块2之间通过螺栓连接，且镗刀与滑块之间设有调整垫片3。镗刀5沿主轴1轴向延伸。滑块2侧面上设有与轴向孔19相对的第一凹槽4，且第一凹槽4上靠近径向孔底部的一侧面为倾斜导向面15，即第一凹槽4上靠近闷盖17的一侧面为倾斜导向面15。倾斜导向面15由第一凹槽开口端往底部逐渐靠近第一凹槽中部。倾斜导向面15为一斜面。

轴向孔19为阶梯孔，且阶梯孔截面积由阶梯孔端口往内呈减小趋势。轴向孔19内可滑动的设有芯轴9，芯轴与轴向孔相对应的设为阶梯轴。轴向孔19的台阶面与对应的芯轴9台阶面之间设有第二复位弹簧14；具体说是，轴向孔19的台阶面上设有一限位孔，第二复位弹簧设于限位孔内。芯轴9的一端延伸至第一凹槽4内并抵靠在倾斜导向面15上；具体说是，芯轴9上靠近第一凹槽4的端部为圆台体，圆台体的侧面抵靠在第一凹槽的倾斜导向面15上，且圆台体母线与主轴轴线的夹角与倾斜导向面与主轴轴线的夹角相同。

芯轴9的另一端位于轴向孔19外侧，且该端部上套设有与主轴1同轴的轴承7。轴承7上套设有轴承座11。轴承座11边缘设有三个沿主轴轴向延伸的支撑脚，且支撑脚朝滑块方向延伸。三个支撑脚沿周向均匀分布。支撑脚端部设有向外侧凸起支撑挡块。靠近轴承7的芯轴9端部上还设有用于限位轴承7的端盖10，端盖起挡圈的作用，端盖10通过螺栓固定在芯轴9上。芯轴9上位于轴向孔19所在端面处处设有一调节螺栓8，调节螺栓穿过芯轴9固定在主轴1上；具体说是，轴向孔19的台阶面上设有轴向螺栓孔；芯轴9的台阶面上设有与轴向螺栓孔相对应的通孔，且该通孔与主轴1轴线相平行；一调节螺栓8穿过该通孔并固定在轴向螺栓孔上。调节螺栓的轴线与主轴的轴线相平行。上述镗刀5的刀头6与轴承座11位于滑块2的同一侧。

本发明的侧向进给加工刀具的具体工作过程如下：

首先，通过主轴1的柄部20将主轴固定在常规数控加工中心的刀盘上，并将刀具固定在刀盘上。

接着，如图3所示，在主轴1作轴向进给的过程中，芯轴9端部的轴承座11将顶靠在工件21阶梯孔的台阶面上；当轴承座11将顶牢工件21后，芯轴9停止移动，因而在主轴1继续作轴向进给的过程中，镗刀5不仅随主轴1一同作轴向进给；而且在芯轴9的端部推动下，滑块2将倾斜导向面15沿着作径向移动，从而实现镗刀5的径向进给。镗刀5在随主轴1转动的同时，通过镗刀5的轴向进给和径向进给来逐步完成对环形凹槽侧面的镗削。将图5中的环形凹槽22加工成图6中的燕尾槽23。

如图4所示，本方案的镗刀5的的刀头6具有端部镗削刃25和侧镗削刃24。在镗刀5的刀头6对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，通过镗刀5的径向进给配合刀头6的侧镗削刃24对环形凹槽侧面进行镗削，同时还通过镗刀5的轴向进给配合端部镗削刃25对环形凹槽侧面进行镗削。由于本方案的镗刀5通过轴向进给配合端部镗削刃25对环形凹槽侧面进行镗削，可以极大的分担镗刀5在径向进给过程中，侧镗削刃24对环形凹槽侧面的镗削量；因而可有效的减小镗刀在镗削过程中所需的径向力，进而有效的减小镗刀在镗削过程中受到的径向力；从而有效改善在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，镗刀的刀杆易折断的问题。

另一方面，由于镗刀5在对环形凹槽侧面进行镗削的过程中，是通过镗刀5的轴向进给和径向进给来逐步完成对环形凹槽侧面的镗削；因而镗刀5镗削出的镗削面的倾斜角度取决于第一凹槽4上侧壁上的倾斜导向面15的斜角度，即环形凹槽侧面镗削出的镗削面的倾斜角与倾斜导向面15的斜角度相同。

最后，当内完成加工后，主轴1停止转动并退刀；在主轴1向后退刀的过程中，第二复位弹簧14使芯轴9的端部向第一凹槽4外退出；从而使滑块2在第一复位弹簧16的作用下向径向孔18外移动；以此来实现镗刀5的退刀过程。主轴1带动整个刀具退出。

实施例2：如图7、图8所示，一种侧向进给加工刀具，包括主轴1，主轴侧面上设有径向孔18，主轴端面上设有与径向孔相通的轴向孔19。径向孔内设有滑块2。滑块侧面上设有与轴向孔相对的第一凹槽4，且第一凹槽上靠近径向孔底部的一侧面为倾斜导向面15。倾斜导向面15为圆弧面，且该圆弧面由第一凹槽4开口端往底部逐渐靠近第一凹槽中部。轴向孔内可滑动的设有芯轴9。芯轴上靠近第一凹槽的端面边缘设有倒圆角，且倒圆角的弧面抵靠在第一凹槽的圆弧面上。本实施例的其余结构参照实施例1。

由于倾斜导向面15为圆弧面，且芯轴的一端延伸至第一凹槽内并抵靠在圆弧面上；因而本实施例的侧向进给加工刀具，适用于在环形凹槽侧面上镗削出凹陷或凸出的圆弧面。若圆弧面为凸出的圆弧面，则镗削出的镗削面为凹陷的圆弧面；若圆弧面为凹陷的圆弧面，则镗削出的镗削面为凸出的圆弧面。

实施例3：轴承座11边缘设有一圈环形支撑套，且环形支撑套朝滑块2方向延伸。环形支撑套的端部设有向外侧凸起支撑挡块。通过环形支撑套来代替实施例1中的三个支撑脚。本实施例的其余结构参照实施例1。

Claims (9)

1.一种侧向进给加工刀具，包括主轴（1），其特征是，主轴侧面上设有径向孔（18），主轴端面上设有与径向孔相通的轴向孔（19），所述径向孔内设有滑块（2），滑块侧面上设有与轴向孔相对的第一凹槽（4），且第一凹槽上靠近径向孔底部的一侧面为倾斜导向面（15），且倾斜导向面由第一凹槽开口端往底部逐渐靠近第一凹槽中部；所述径向孔内位于孔底与滑块之间设有第一复位弹簧（16）；所述轴向孔内可滑动的设有芯轴（9），芯轴的一端延伸至第一凹槽内并抵靠在倾斜导向面（15）上；芯轴的另一端位于轴向孔外侧，且该端部上套设有与主轴同轴的轴承（7），轴承上套设有轴承座（11）；所述滑块的一端位于径向孔外侧且该端部设有镗刀（5），镗刀沿主轴轴向延伸，且镗刀的刀头（6）与轴承座（11）位于滑块（2）的同一侧。

2.根据权利要求1所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，所述轴向孔（19）为阶梯孔，且阶梯孔截面积由阶梯孔端口往内呈减小趋势，轴向孔的台阶面上设有轴向螺栓孔；所述芯轴（9）与轴向孔相对应的设为阶梯轴，芯轴的台阶面上设有与轴向螺栓孔相对应的通孔；一调节螺栓（8）穿过该通孔并固定在轴向螺栓孔上，调节螺栓的轴线与主轴的轴线相平行；所述轴向孔的台阶面与对应的芯轴台阶面之间设有第二复位弹簧（14）。

3.根据权利要求2所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，所述轴向孔（19）的台阶面上设有一限位孔，所述第二复位弹簧（14）设于限位孔内。

4.根据权利要求1所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，轴承座（11）边缘设有至少三个沿主轴（1）轴向延伸的支撑脚，且支撑脚朝滑块方向延伸；所述支撑脚端部设有向外侧凸起支撑挡块。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，倾斜导向面（15）为一斜面，芯轴（9）上靠近第一凹槽（4）的端部为圆台体，圆台体的侧面抵靠在第一凹槽的倾斜导向面（15）上，且圆台体母线与主轴轴线的夹角与倾斜导向面与主轴轴线的夹角相同。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，倾斜导向面（15）为圆弧面，芯轴（9）上靠近第一凹槽（4）的端面边缘设有倒圆角，且倒圆角的弧面抵靠在第一凹槽的圆弧面上。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，径向孔和滑块的横截面呈圆形，所述滑块侧面上设有键槽，所述径向孔侧面上相对于键槽设有沿径向孔轴向延伸的导向槽，导向槽与键槽之间设有限位块。

8.根据权利要求1或2或3或4所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，镗刀与滑块之间通过螺栓连接，且镗刀与滑块之间设有调整垫片（3）。

9.根据权利要求1或2或3或4所述的一种侧向进给加工刀具，其特征是，径向孔（18）为通孔，径向孔一端设有闷盖（17），闷盖与主轴之间通过螺栓连接；第一复位弹簧（16）设于闷盖与滑块之间的径向孔内。

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