CN109514006B - 一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具，它包括夹头座、下压块、下压圈、下压杆、内杆、外杆、复位弹簧和柔性刀头；所述夹头座为空腔结构；夹头座的侧壁上设有对称的直槽和勾槽，其中勾槽连通直槽的底部设置；下压块贴合夹头座的内壁设置；下压圈围绕夹头座的外壁设置；下压杆穿过下压块、夹头座侧壁的直槽和下压圈；内杆设置在下压块的下方；内杆的下端设有锥台；外杆套设在内杆外部，且外杆顶部低于内杆顶部设置；复位弹簧套设在内杆外部，且位于在内杆顶部与外杆顶部之间；外杆的下端设置有柔性刀头。本发明能够无死角去除交叉孔周边的毛刺，对工件表面损伤微小，具有低成本高效率的特点。

Description

一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具及方法

技术领域

本发明涉及一种去毛刺的工具，具体涉及一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具及方法，属于机械加工领域。

背景技术

在现有技术的机加工过程中，经常会遇到加工交叉孔产生的翻边毛刺，尤其是在零件内部更难处理，通常采用倒角及一些专用设备来实现毛刺去除，但因加工部位的特殊性或专用设备价格过高，人工去毛刺不彻底，有很多交叉孔的毛刺很难用低成本高效率的方法来解决，这是现有技术所存在的不足之处。而常见的去交叉孔毛刺的方法有以下几种：

1.反勾倒角刀：这种刀具去毛刺，效率比较高，简单粗暴有效。但是刀刃在刀体进给过程中会划伤内孔表面，适得其反。

2.金刚挫：熟练的技师使用金刚挫，从大孔位置将金刚挫的挫头伸进小孔的相贯线顶端，轻轻挠动挫刀，也能够基本去除毛刺，这种办法需要技师具有很好的眼力、手指灵活性，仅适合于手工样件生产，不适合大批量生产，对人员素质水平要求非常高。

3.细铜丝线法：将4平的铜导线(每根4平的铜导线由数十根细小铜丝缠绕而成的那种铜导线)外绝缘皮剥掉，三根一股搓成一根麻花状的线束。然后将线束浸泡在煤油里面，从大孔位置传入，从小孔位置拉出，能够将相贯线位置的细小毛刺去除干净。但是当铜线束拉进拉出小孔超过10次之后，铜线束已经发生挤压变形，去毛刺效果就很不明显了。如果将铜线束缠绕的过粗，需要很大力气将铜线束从小孔拉出来，反而会划伤内孔。而且铜的价格非常昂贵，仅仅将铜线束用来做去毛刺的器械，显得大材小用。

4.尼龙绳法：尼龙绳缠绕之后的线束，表面“麻花状”的花纹状结构起到与铜线束相同的作用，使用机床的乳化液作为润滑介质，确实能够去除毛刺，避免划伤零件内孔。但，尼龙绳毕竟是纺织材料，纺织品的密度(紧实度)很低，将尼龙绳穿进小孔的时候，用力拉尼龙绳，尼龙绳受力被拉长，结果尼龙绳“变细”了，尼龙绳与相贯线位置的接触面变成了单边接触，只能去除部分毛刺，达不到去除效果。如果将尼龙绳的匝数增加，尼龙绳加粗了，但是穿线的时候，很难穿进去，同样达不到效果。

5.铜丝包裹气囊法：使用一个铜丝包芯里面填充有梭子型气囊，气囊内部还有液囊。整个工具是多个这样的铜包连起来的。使用时通过把前面的导线从交叉孔里面穿出来，铜包由于孔口挤压而直径变大。这样用力拉出来就会起到去除孔周边毛刺的效果。但是在使用时要把导线由交叉孔的里面穿出来，这就导致有些细小切深度较深的孔实际操作比较困难。而且铜的硬度较低，价格又非常昂贵，工具容易损坏。

6.刀具直径可调节法：使用一种可调节直径的刀具，该刀具是由刀杆和配套的壳组成。该刀杆和壳之间有个复位弹簧，使用时把它放进交叉孔然后推刀杆把刀片从壳中推出来卡住孔边，然后通过手动转动刀体来去毛刺。由于刀片属于单个片式的，所以在转动的时候容易对工件造成二次损伤，同时手动转动去毛刺自动化程度不高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具及去除交叉孔毛刺的方法。该柔性组合刀具利用内杆下端的锥台上移撑开柔性刀头的微型刀刃，使刀刃贴合交叉孔周边，电机带动刀刃旋转从而去除毛刺。本发明能够无死角去除交叉孔周边的毛刺，对工件表面损伤微小，具有低成本高效率的特点。

根据本发明的第一种实施方案，提供一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具：

一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具，它包括夹头座、下压块、下压圈、下压杆、内杆、外杆、复位弹簧和柔性刀头。所述夹头座的下部为空腔结构。夹头座的侧壁上设有对称的直槽和勾槽，其中勾槽连通直槽的底部设置。下压块贴合夹头座的内壁设置。下压圈围绕夹头座的外壁设置。下压杆穿过下压块、夹头座侧壁的直槽和下压圈。内杆设置在下压块的下方。内杆的下端设有锥台。外杆套设在内杆外部，且外杆顶部低于内杆顶部设置，并且外杆与夹头座固定连接。复位弹簧套设在内杆上部外部，且位于在内杆顶部与外杆顶部之间。外杆的下端设置有柔性刀头。

优选的是，内杆顶部设有螺母，螺母与内杆顶部固定连接。

作为优选，螺母与复位弹簧之间设有上垫片。

优选的是，复位弹簧的底部与外杆顶部之间设有下垫片。

作为优选，复位弹簧位于上垫片和下垫片之间。

优选的是，该柔性组合刀具还包括弹簧夹头和锁紧螺母。弹簧夹头设置在夹头座下部与外杆之间。锁紧螺母设置在夹头座下端的外部。锁紧螺母将弹簧夹头固定在夹头座上，弹簧夹头与外杆固定连接。

优选的是，弹簧夹头的顶部与外杆顶部位于同一水平高度。

在本发明中，所述柔性刀头包括连接杆和微型刀刃。连接杆与外杆的下端连接，微型刀刃设置在连接杆的下部。其中，连接杆上开设有周向环槽和轴向直槽。

优选的是，内杆下端的锥台直径大于柔性刀头的连接杆的内径。

优选的是，所述柔性刀头包括多个微型刀刃。多个微型刀刃在连接杆的下端呈环形分布或沿圆周方向均匀地分布。

优选的是，微型刀刃的数量为2-60个，优选为6-50个，更优选为10-40个。优选，微型刀刃的数量为偶数。

在本发明中，柔性刀头的微型刀刃的数量和宽度不做限制，可以根据交叉孔的尺寸大小和毛刺的大小来设计。交叉孔尺寸较大、毛刺数量较多的情况下，刀刃数量就增加、宽度相应减小；交叉孔尺寸较小、毛刺数量较少的情况下，刀刃数量就减少、宽度相应增加，从而保证刀刃的强度和去除毛刺的质量。

优选的是，连接杆上开设有多个周向环槽。多个周向环槽沿连接杆的轴向间隔设置。作为优选，周向环槽的数量为1-8个，优选为2-6个。

优选的是，连接杆上开设有多个轴向直槽。多个轴向直槽沿连接杆的周向间隔设置。作为优选，轴向直槽的数量为1-15个，优选为4-12个。

在本发明中，所述周向环槽的深度为0.2-12mm，优选为0.5-10mm。周向环槽的轴向宽度为0.2-8mm，优选为0.5-5mm。周向环槽的根部截面厚度为0.2-8mm，优选为0.4-5mm。

周向环槽的深度是指周向环槽在连接杆上的径向方向上的深度。周向环槽的轴向宽度是指周向环槽在连接杆上的轴向方向的宽度。周向环槽的根部截面厚度是指，连接杆开设周向环槽后剩下部分横截面的厚度。

在本发明中，所述轴向直槽的宽度为0.2-2mm，优选为0.5-1mm。

在本发明中，所述微型刀刃的容屑槽深度为0.2-8mm，优选为0.5-5mm。

优选的是，微型刀刃的前角为0-20°，优选为1-15°。微型刀刃的后角为0-20°，优选为1-15°。

优选的是，该柔性组合刀具还包括固定螺母。下压杆的两端穿过下压圈，并通过固定螺母固定在下压圈上。

优选的是，柔性刀头的材料为高速钢或弹簧钢。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种去除交叉孔毛刺的方法：

一种去除交叉孔毛刺的方法或使用上述柔性组合刀具去除交叉孔毛刺的方法，该方法包括以下步骤：

1)柔性组合刀具通过夹头座装夹在机床上，下压下压圈，通过下压杆和下压块推动螺母，压缩复位弹簧，同时向下压动内杆；

2)当下压杆接触直槽底部时，旋转下压圈，使得下压杆卡在夹头座的勾槽内，此时内杆下端的锥台与外杆分离，外杆下端的柔性刀头复位，将外杆伸入待处理工件的交叉孔内；

3)旋转松开下压圈，复位弹簧复位，带动内杆上升，内杆下端的锥台撑开外杆下端的柔性刀头，开动机床带动柔性刀头旋转，柔性刀头上撑开的微型刀刃刮除相贯线处的毛刺。

在本发明中，所述外杆顶部低于内杆顶部设置，是指外杆套设在内杆外部，其中外杆顶部的水平高度低于内杆顶部的水平高度(如附图1所示)。内杆下端设有锥台，外杆下端设有柔性刀头。本发明中要求内杆下端的锥台直径大于柔性刀头的连接杆的内径，从而使得内杆下端的锥台上移而撑开柔性刀头，柔性刀头的微型刀刃贴合交叉孔边，微型刀刃在机床的电机作用下旋转，从而去除交叉孔毛刺。复位弹簧设置在内杆顶部与外杆顶部之间，则为内杆下端的锥台上移撑开外杆下端的柔性刀头提供回复力。

在本发明中，内杆顶部设有螺母。螺母与内杆顶部通过螺纹连接。作为优选，螺母与复位弹簧之间设有上垫片，复位弹簧与外杆顶部之间设有下垫片。该柔性组合刀具还包括弹簧夹头和锁紧螺母。弹簧夹头设置在夹头座下部与外杆之间，优选，弹簧夹头的顶部与外杆顶部平齐(即位于同一水平高度)。弹簧夹头为复位弹簧提供支撑，以便复位弹簧被压缩时蓄力 (即复位弹簧复位时带动内杆上升的回复力)。锁紧螺母设置在夹头座下端的外部，锁紧螺母与夹头座下端通过螺纹连接，从而将弹簧夹头固定。

在本发明中，外杆为内部空心的管状结构，内杆的穿过外杆，并且内杆的两端均从外杆的两端伸出。内杆的上端与下压块接触(或者通过螺母与下压块接触)，作用在下压圈上的力，通过下压杆，然后再通过下压块作用于内杆上，使得内杆实现上下移动。内杆的下端为锥台结构，用于控制外杆柔性刀头的形变。外杆固定在夹头座上(或者固定弹簧夹头上)，外杆与夹头座相对固定和静止。外杆的顶部与复位弹簧接触，外杆的底部为柔性刀头，由于柔性刀头的上设有轴向直槽，当内杆向上移动时，内杆的锥台的直径较大，锥台推使柔性刀头撑开，成手指张开的形状，用于剔除工件毛刺。此时，柔性刀头对应内杆的位置为锥台的位置，柔性刀头处于撑开状态，产生形变，柔性刀头的直径大于外杆其他部位的直径。当内杆向下移动时，内杆的锥台也向下移动，与柔性刀头相对应位置的内杆的直径较小，不再是锥台的位置，处于形变状态的柔性刀头由于力学结构特征，自然收缩，柔性刀头的直径收缩与外杆其他位置直径相同，此时，可以将外杆伸入或者抽出工件的交叉孔。

在本发明中，外杆下端的柔性刀头跟随夹头座一起转动，剔除工件上的毛刺。

在本发明中，通过下压块驱使内杆向下移动，内杆的锥台下移，使得外杆下端柔性刀头处对应的内部空间(相应为内杆的直径)变小，柔性刀头收缩，柔性刀头位置的直径变小；可以通过下压杆放置在勾槽位置固定该状态；此时，复位弹簧处于压缩状态。当下压杆处于直槽内时，由于复位弹簧的设置，处于压缩状态的复位弹簧在自身弹力的作用下，趋势内杆向上移动，从而锥台也向上移动，由于锥台位置的直径较内杆其他位置的直径大，锥台撑开柔性刀头，使得柔性刀头处于撑开状态，柔性刀头位置的直径大于外杆其他位置的直径，此状态用于剔除工件毛刺。

在本发明中，柔性刀头包括连接杆和在连接杆下端呈环形分布或沿圆周方向均匀分布的多个微型刀刃。为了增加组合刀具的柔性，本发明在柔性刀头的连接杆上开设有多个周向环槽和轴向直槽，且柔性刀头的材料为高速钢或弹簧钢。微型刀刃体积较小，数量较多，且柔性较大，从而保证了本发明中刀刃能够均匀分布在交叉孔的四周，无死角去除交叉孔周边的毛刺，对工件表面的损伤也极其微小。其中，柔性刀头的微型刀刃的数量和宽度不做限制，可以根据交叉孔的尺寸大小和毛刺的大小来设计，交叉孔尺寸较大、毛刺数量较多的情况下，刀刃数量就增加、宽度相应减小；交叉孔尺寸较小、毛刺数量较少的情况下，刀刃数量就减少、宽度相应增加，从而保证刀刃的强度和去除毛刺的质量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明柔性组合刀具的柔性刀头复位伸进交叉孔，旋转松开下压圈，复位弹簧复位，推动上垫片带动内杆向上运动，内杆下端的锥台上移撑开柔性刀头的微型刀刃，使刀刃贴合交叉孔周边，机床上的电机带动刀刃旋转从而去除毛刺；本发明中的刀刃较小且数量较多，在转动的过程中能够无死角去除交叉孔周边的毛刺，且对工件表面的损伤微小；

2、由于交叉孔的特殊性，待去毛刺的孔边处于另一孔内壁，所以毛刺的分布不在一个水平面而是在竖直方向呈弧形分布；本发明柔性组合刀具的柔性刀头部分因为刀刃数量较多且柔性较大，能够保证刀刃能在孔边的限制下均匀分布在孔的四周，从而能去除四周毛刺而不损伤孔边；

3、本发明中，柔性刀头的微型刀刃的数量和宽度可以根据交叉孔的尺寸大小和毛刺的大小来设计，交叉孔尺寸较大、毛刺数量较多的情况下，刀刃数量就增加、宽度相应减小；交叉孔尺寸较小、毛刺数量较少的情况下，刀刃数量就减少、宽度相应增加，因此能保证刀刃的强度和去除毛刺的质量；

4、本发明柔性组合刀具的结构简单，操作方便，具有低成本高效率的特点。

附图说明

图1为本发明柔性组合刀具的柔性刀头复位时的主视剖视图；

图2为本发明柔性组合刀具的夹头座的三维示意图；

图3为本发明中下压杆卡在夹头座勾槽时的轴测示意图；

图4为本发明柔性组合刀具的柔性刀头的三维示意图；

图5为图4的A向视图；

图6为本发明中柔性组合刀具进入交叉孔无挤压状态时的示意图；

图7为本发明中柔性组合刀具在交叉孔处于挤压状态时的示意图；

图8为本发明中微型刀刃处于撑开状态时内杆的受力示意图；

图9为本发明柔性组合刀具的微型刀刃的受力简图；

图10为本发明中微型刀刃旋转切削的受力示意图。

附图标记：1：夹头座；101：直槽；102：勾槽；2：下压块；3：下压圈；4：下压杆；5：内杆；501：锥台；6：外杆；7：复位弹簧；8：柔性刀头；801：连接杆；80101：周向环槽； 80102：轴向直槽；802：微型刀刃；9：螺母；10：上垫片；11：下垫片；12：弹簧夹头；13：锁紧螺母；14：固定螺母；15：工件；16：相贯线。

具体实施方式

根据本发明的第一种实施方案，提供一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具：

一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具，它包括夹头座1、下压块2、下压圈3、下压杆4、内杆5、外杆6、复位弹簧7和柔性刀头8。所述夹头座1的下部为空腔结构。夹头座 1的侧壁上设有对称的直槽101和勾槽102，其中勾槽102连通直槽101的底部设置。下压块 2贴合夹头座1的内壁设置。下压圈3围绕夹头座1的外壁设置。下压杆4穿过下压块2、夹头座1侧壁的直槽101和下压圈3。内杆5设置在下压块2的下方。内杆5的下端设有锥台 501。外杆6套设在内杆5外部，且外杆6顶部低于内杆5顶部设置，并且外杆6与夹头座1 固定连接。复位弹簧7套设在内杆5上端外部，且位于在内杆5顶部与外杆6顶部之间。外杆6的下端设置有柔性刀头8。

优选的是，内杆5顶部设有螺母9，螺母9与内杆5顶部固定连接。作为优选，螺母9与复位弹簧7之间设有上垫片10。

优选的是，复位弹簧7的底部与外杆6顶部之间设有下垫片11。

作为优选，复位弹簧7位于上垫片10和下垫片11之间。

优选的是，该柔性组合刀具还包括弹簧夹头12和锁紧螺母13。弹簧夹头12设置在夹头座1下部与外杆6之间。锁紧螺母13设置在夹头座1下端的外部。锁紧螺母13将弹簧夹头12固定在夹头座1上，弹簧夹头12与外杆6固定连接。

优选的是，弹簧夹头12的顶部与外杆6顶部位于同一水平高度。

在本发明中，所述柔性刀头8包括连接杆801和微型刀刃802。连接杆801与外杆6的下端连接，微型刀刃802设置在连接杆801的下部。其中，连接杆801上开设有周向环槽80101和轴向直槽80102。

优选的是，内杆5下端的锥台501直径大于柔性刀头8的连接杆801的内径。

优选的是，所述柔性刀头8包括多个微型刀刃802。多个微型刀刃802在连接杆801的下端呈环形分布或沿圆周方向均匀地分布。

优选的是，微型刀刃802的数量为2-60个，优选为6-50个，更优选为10-40个。优选，微型刀刃802的数量为偶数。

优选的是，连接杆801上开设有多个周向环槽80101。多个周向环槽80101沿连接杆801 的轴向间隔设置。作为优选，周向环槽80101的数量为1-8个，优选为2-6个。

优选的是，连接杆801上开设有多个轴向直槽80102。多个轴向直槽80102沿连接杆801 的周向间隔设置。作为优选，轴向直槽80102的数量为1-15个，优选为4-12个。

在本发明中，所述周向环槽80101的深度为0.2-12mm，优选为0.5-10mm。周向环槽80101 的轴向宽度为0.2-8mm，优选为0.5-5mm。周向环槽80101的根部截面厚度为0.2-8mm，优选为0.4-5mm。

在本发明中，所述轴向直槽80102的宽度为0.2-2mm，优选为0.5-1mm。

在本发明中，所述微型刀刃802的容屑槽深度为0.2-8mm，优选为0.5-5mm。

优选的是，微型刀刃802的前角为0-20°，优选为1-15°。微型刀刃802的后角为0-20°，优选为1-15°。

优选的是，该柔性组合刀具还包括固定螺母14。下压杆4的两端穿过下压圈3，并通过固定螺母14固定在下压圈3上。

优选的是，柔性刀头8的材料为高速钢或弹簧钢。

根据本发明的第二种实施方案，提供一种去除交叉孔毛刺的方法：

一种去除交叉孔毛刺的方法或使用上述柔性组合刀具去除交叉孔毛刺的方法，该方法包括以下步骤：

1)柔性组合刀具通过夹头座1装夹在机床上，下压下压圈3，通过下压杆4和下压块2 推动螺母9，压缩复位弹簧7，同时向下压动内杆5；

2)当下压杆4接触直槽101底部时，旋转下压圈3，使得下压杆4卡在夹头座1的勾槽102内，此时内杆5下端的锥台501与外杆6分离，外杆6下端的柔性刀头8复位，将外杆6 伸入待处理工件15的交叉孔内；

3)旋转松开下压圈3，复位弹簧7复位，带动内杆5上升，内杆5下端的锥台501撑开外杆6下端的柔性刀头8，开动机床带动柔性刀头8旋转，柔性刀头8上撑开的微型刀刃802刮除相贯线16处的毛刺。

实施例1

如图1-3所示，一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具，它包括夹头座1、下压块2、下压圈3、下压杆4、内杆5、外杆6、复位弹簧7和柔性刀头8。所述夹头座1的下部为空腔结构。夹头座1的侧壁上设有对称的直槽101和勾槽102，其中勾槽102连通直槽101的底部设置。下压块2贴合夹头座1的内壁设置。下压圈3围绕夹头座1的外壁设置。下压杆 4穿过下压块2、夹头座1侧壁的直槽101和下压圈3。内杆5设置在下压块2的下方。内杆 5的下端设有锥台501。外杆6套设在内杆5外部，且外杆6顶部低于内杆5顶部设置，并且外杆6与夹头座1固定连接。复位弹簧7套设在内杆5上端外部，且位于在内杆5顶部与外杆6顶部之间。外杆6的下端设置有柔性刀头8。

内杆5顶部设有螺母9，螺母9与内杆5顶部固定连接。螺母9与复位弹簧7之间设有上垫片10。复位弹簧7的底部与外杆6顶部之间设有下垫片11；复位弹簧7位于上垫片10 和下垫片11之间。

该柔性组合刀具还包括弹簧夹头12和锁紧螺母13。弹簧夹头12设置在夹头座1下部与外杆6之间。锁紧螺母13设置在夹头座1下端的外部；锁紧螺母13将弹簧夹头12固定在夹头座1上，弹簧夹头12与外杆6固定连接。弹簧夹头12的顶部与外杆6顶部位于同一水平高度。

如图4和5所示，所述柔性刀头8包括连接杆801和微型刀刃802。连接杆801与外杆6的下端连接，微型刀刃802设置在连接杆801的下部。其中，连接杆801上开设有周向环槽80101和轴向直槽80102。内杆5下端的锥台501直径大于柔性刀头8的连接杆801的内径。

所述柔性刀头8包括多个微型刀刃802。多个微型刀刃802在连接杆801的下端沿圆周方向均匀地分布。微型刀刃802的数量为6个。

连接杆801上开设有多个周向环槽80101。多个周向环槽80101沿连接杆801的轴向间隔设置。周向环槽80101的数量为3个。所述周向环槽80101的深度为0.5mm。周向环槽80101 的轴向宽度为1mm。周向环槽80101的根部截面厚度为0.4mm。

连接杆801上开设有多个轴向直槽80102。多个轴向直槽80102沿连接杆801的周向间隔设置。轴向直槽80102的数量为6个。所述轴向直槽80102的宽度为0.5mm。

所述微型刀刃802的容屑槽深度为0.5mm。微型刀刃802的前角为5°。微型刀刃802的后角为5°。

该柔性组合刀具还包括固定螺母14。下压杆4的两端穿过下压圈3，并通过固定螺母14 固定在下压圈3上。

柔性刀头8的材料为高速钢。

实施例2

重复实施例1，只是微型刀刃802的数量为40个。

实施例3

重复实施例1，只是柔性刀头8的材料为弹簧钢。

实施例4

一种去除交叉孔毛刺的方法，使用实施例1中的柔性组合刀具，该方法包括以下步骤：

1)柔性组合刀具通过夹头座1装夹在机床上，下压下压圈3，通过下压杆4和下压块2 推动螺母9，压缩复位弹簧7，同时向下压动内杆5；

2)当下压杆4接触直槽101底部时，旋转下压圈3，使得下压杆4卡在夹头座1的勾槽102内，此时内杆5下端的锥台501与外杆6分离，外杆6下端的柔性刀头8复位，将外杆6 伸入待处理工件15的交叉孔内；

3)旋转松开下压圈3，复位弹簧7复位，带动内杆5上升，内杆5下端的锥台501撑开外杆6下端的柔性刀头8，开动机床带动柔性刀头8旋转，柔性刀头8上撑开的微型刀刃802刮除相贯线16处的毛刺。

本实施例中还包括复位弹簧7的弹力计算及复位弹簧7的选型，具体为：

本实施例选定为去除5mm交叉孔毛刺的柔性组合刀具，其中内杆5的直径设计为2.6mm，外杆6的直径设计为4.8mm，柔性刀头8的每一个微型刀刃802长9mm。为了达到需求效果，所述复位弹簧7所产生的回复力必须能够把内杆5带动到如图8所示的位置才能撑开柔性刀头8达到去除毛刺的位置。内杆5下端的锥台501处于图8所示位置撑开微型刀刃802刚好使微型刀刃802切合交叉孔边缘，从而方便去除毛刺。内杆5下端的锥台501受力如图8所示。F₀为复位弹簧7对内杆5的推力，F₁为微型刀刃802对内杆5下端的锥台501的压力， F₂为微型刀刃802对内杆5下端的锥台501的摩擦力。图10中，Fn为工件15对微型刀刃802 的作用力。此实施例中微型刀刃的数量m＝6。根据F₁、F₂在水平方向上对内杆5的合力为0，竖直方向分力之和需小于F₀才能使内杆5推到该位置，即：

其中微型刀刃802对内杆5下端的锥台501在竖直方向的总摩擦力为F_f，μ为摩擦因数；测量可得图8中a＝0.4mm、b＝4mm。

在图9中B处有最大挠度W，测量可得B处截面的弧长x＝0.8mm、厚度y＝0.4mm，截面面积S＝xy＝0.32mm²。微型刀刃802的弯曲强度由杆的挠度计算公式可得：

其中，最大挠度W＝a＝0.4mm、L＝b＝4mm、弹性模量E＝200GPa，截面惯性矩 I＝x*y³/12＝4.27*10-¹⁵，可得：

内杆5下端的锥台501和柔性刀头8接触部位较光滑，设摩擦因数μ为0.01，得总摩擦力：

综合式(1)-(5),可得:

测量可得图8中复位弹簧7带动内杆5上升的高度为3mm，所以复位弹簧7的弹性系数 k应满足：

根据实际需求复位弹簧7的弹性系数K要大于3.52N/mm，但是不能过大，否则会对交叉孔边产生较大大压力而对孔边造成损害。

本实施例中还包括柔性刀头8的微型刀刃802的强度校核，具体为：

本实施例为校核去除5mm交叉孔毛刺的刀刃强度，由于毛刺不会随孔的增大而增大，所以如果5mm的强度满足要求那么用于大孔的也满足要求。如图9所示，柔性刀头8在去除毛刺过程中最易断裂的部位为图9中B所处部位，即在周向环槽80101与外杆6的连结位置。因为旋转过程中微型刀刃802和毛刺会有碰撞，微型刀刃802受到的反力如图9和图10所示，容易断裂的部位为图9中B处，断裂方式为剪切断裂，所以只需考虑微型刀刃802在与工件 15上的相贯线毛刺切削过程中的切向力F_t即可。

测量可得B处截面的弧长x＝0.8mm、厚度y＝0.4mm，截面面积S＝xy＝0.32mm²。刀刃材料选取高速钢，高速钢的抗剪切强度σ＝400MPa，根据剪切强度计算公式，有

由此，最大剪切力F_max应满足：

F_max＝σS＝128N；

F_t可以由钻削需要的钻削力类比求得，过程如下：

在电机功率P＝600W，传动效率为μ′＝0.8的机床进行直径为d＝5mm的钻孔，转速n为 600r/min。由功率和切削力的关系公式：

其中F_Z为主切削力(N)，V为切削速度(mm/min)，代入得：F_z＝50.9N；

而周向切削分力F_X＝(0.6-0.9)F_Z，取其最大值，故：

F_X＝0.9F_Z＝45.8N；

毛刺体积和截面积反作用于微型刀刃802的切向力F_t远小于钻孔时的切削力F_X，由此：

F_t＜F_x＝45.8N＜F_max＝128N，即刀刃强度满足要求。

在实际使用过程中，由于微型刀刃具有一定长度，且柔性刀头伸入交叉孔的深度也可按需进行调节，因此本实施例所设计的针对5mm交叉孔的柔性组合刀具，也能适用于去除略大于5mm(例如6mm、7mm或8mm)直径的交叉孔毛刺。本实施例对用于去除5mm直径的交叉孔毛刺的柔性组合刀具进行复位弹簧的弹力计算及强度校核，得到相应的设计标准，当交叉孔尺寸增大，柔性组合刀具的选材及尺寸标准参照上述设计即可，即，与去除5mm交叉孔毛刺的原理一样，而内杆、外杆的直径，及柔性刀头的微型刀刃的数量和宽度等随交叉孔的直径做相应的变化，最终使得所设计的柔性组合刀具在微型刀刃撑开时能无死角地去除交叉孔周边的毛刺。

本实施例是针对去除直径为5mm的交叉孔毛刺而设计的柔性组合刀具，并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (28)

1.一种用于去除交叉孔毛刺的柔性组合刀具，它包括夹头座(1)、下压块(2)、下压圈(3)、下压杆(4)、内杆(5)、外杆(6)、复位弹簧(7)和柔性刀头(8)；所述夹头座(1)的下部为空腔结构；夹头座(1)的侧壁上设有对称的直槽(101)和勾槽(102)，其中勾槽(102)连通直槽(101)的底部设置；下压块(2)贴合夹头座(1)的内壁设置；下压圈(3)围绕夹头座(1)的外壁设置；下压杆(4)穿过下压块(2)、夹头座(1)侧壁的直槽(101)和下压圈(3)；内杆(5)设置在下压块(2)的下方；内杆(5)的下端设有锥台(501)；外杆(6)套设在内杆(5)外部，且外杆(6)顶部低于内杆(5)顶部设置，并且外杆(6)与夹头座(1)固定连接；复位弹簧(7)套设在内杆(5)上端外部，且位于在内杆(5)顶部与外杆(6)顶部之间；外杆(6)的下端设置有柔性刀头(8)。

2.根据权利要求1所述的柔性组合刀具，其特征在于：内杆(5)顶部设有螺母(9)，螺母(9)与内杆(5)顶部固定连接；和/或

复位弹簧(7)的底部与外杆(6)顶部之间设有下垫片(11)。

3.根据权利要求2所述的柔性组合刀具，其特征在于：螺母(9)与复位弹簧(7)之间设有上垫片(10)；复位弹簧(7)位于上垫片(10)和下垫片(11)之间。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的柔性组合刀具，其特征在于：该柔性组合刀具还包括弹簧夹头(12)和锁紧螺母(13)；弹簧夹头(12)设置在夹头座(1)下部与外杆(6)之间；锁紧螺母(13)设置在夹头座(1)下端的外部，锁紧螺母(13)将弹簧夹头(12)固定在夹头座(1)上，弹簧夹头(12)与外杆(6)固定连接。

5.根据权利要求4所述的柔性组合刀具，其特征在于：弹簧夹头(12)的顶部与外杆(6)顶部位于同一水平高度。

6.根据权利要求1-3、5中任一项所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述柔性刀头(8)包括连接杆(801)和微型刀刃(802)；连接杆(801)与外杆(6)的下端连接，微型刀刃(802)设置在连接杆(801)的下部；其中，连接杆(801)上开设有周向环槽(80101)和轴向直槽(80102)。

7.根据权利要求6所述的柔性组合刀具，其特征在于：内杆(5)下端的锥台(501)直径大于柔性刀头(8)的连接杆(801)的内径。

8.根据权利要求6所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述柔性刀头(8)包括多个微型刀刃(802)；多个微型刀刃(802)在连接杆(801)的下端呈环形分布或沿圆周方向均匀地分布。

9.根据权利要求7所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述柔性刀头(8)包括多个微型刀刃(802)；多个微型刀刃(802)在连接杆(801)的下端呈环形分布或沿圆周方向均匀地分布。

10.根据权利要求8或9所述的柔性组合刀具，其特征在于：微型刀刃(802)的数量为2-60个。

11.根据权利要求10所述的柔性组合刀具，其特征在于：微型刀刃(802)的数量为6-50个。

12.根据权利要求11所述的柔性组合刀具，其特征在于：微型刀刃(802)的数量为10-40个。

13.根据权利要求10所述的柔性组合刀具，其特征在于：微型刀刃(802)的数量为偶数。

14.根据权利要求6所述的柔性组合刀具，其特征在于：连接杆(801)上开设有多个周向环槽(80101)；多个周向环槽(80101)沿连接杆(801)的轴向间隔设置；和/或

连接杆(801)上开设有多个轴向直槽(80102)；多个轴向直槽(80102)沿连接杆(801)的周向间隔设置。

15.根据权利要求7-9、11-13中任一项所述的柔性组合刀具，其特征在于：连接杆(801)上开设有多个周向环槽(80101)；多个周向环槽(80101)沿连接杆(801)的轴向间隔设置；和/或

连接杆(801)上开设有多个轴向直槽(80102)；多个轴向直槽(80102)沿连接杆(801)的周向间隔设置。

16.根据权利要求14所述的柔性组合刀具，其特征在于：周向环槽(80101)的数量为1-8个；和/或

轴向直槽(80102)的数量为1-15个。

17.根据权利要求15所述的柔性组合刀具，其特征在于：周向环槽(80101)的数量为1-8个；和/或

轴向直槽(80102)的数量为1-15个。

18.根据权利要求16或17所述的柔性组合刀具，其特征在于：周向环槽(80101)的数量为2-6个；和/或

轴向直槽(80102)的数量为4-12个。

19.根据权利要求6所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述周向环槽(80101)的深度为0.2-12mm；周向环槽(80101)的轴向宽度为0.2-8mm；周向环槽(80101)的根部截面厚度为0.2-8mm；和/或

所述轴向直槽(80102)的宽度为0.2-2mm。

20.根据权利要求7-9、11-14、16-17中任一项所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述周向环槽(80101)的深度为0.2-12mm；周向环槽(80101)的轴向宽度为0.2-8mm；周向环槽(80101)的根部截面厚度为0.2-8mm；和/或

所述轴向直槽(80102)的宽度为0.2-2mm。

21.根据权利要求19所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述周向环槽(80101)的深度为0.5-10mm；周向环槽(80101)的轴向宽度为0.5-5mm；周向环槽(80101)的根部截面厚度为0.4-5mm；和/或

所述轴向直槽(80102)的宽度为0.5-1mm。

22.根据权利要求20所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述周向环槽(80101)的深度为0.5-10mm；周向环槽(80101)的轴向宽度为0.5-5mm；周向环槽(80101)的根部截面厚度为0.4-5mm；和/或

所述轴向直槽(80102)的宽度为0.5-1mm。

23.根据权利要求6所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述微型刀刃(802)的容屑槽深度为0.2-8mm；和/或

微型刀刃(802)的前角为0-20°；微型刀刃(802)的后角为0-20°。

24.根据权利要求7-9、11-14、16-17、19、21-22中任一项所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述微型刀刃(802)的容屑槽深度为0.2-8mm；和/或

微型刀刃(802)的前角为0-20°；微型刀刃(802)的后角为0-20°。

25.根据权利要求23所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述微型刀刃(802)的容屑槽深度为0.5-5mm；和/或

微型刀刃(802)的前角为1-15°；微型刀刃(802)的后角为1-15°。

26.根据权利要求24所述的柔性组合刀具，其特征在于：所述微型刀刃(802)的容屑槽深度为0.5-5mm；和/或

微型刀刃(802)的前角为1-15°；微型刀刃(802)的后角为1-15°。

27.根据权利要求1-3、5、7-9、11-14、16-17、19、21-23、25-26中任一项所述的柔性组合刀具，其特征在于：该柔性组合刀具还包括固定螺母(14)；下压杆(4)的两端穿过下压圈(3)，并通过固定螺母(14)固定在下压圈(3)上；和/或

柔性刀头(8)的材料为高速钢或弹簧钢。

28.使用权利要求1-27中任一项所述的柔性组合刀具去除交叉孔毛刺的方法，该方法包括以下步骤：

1)柔性组合刀具通过夹头座(1)装夹在机床上，下压下压圈(3)，通过下压杆(4)和下压块(2)推动螺母(9)，压缩复位弹簧(7)，同时向下压动内杆(5)；

2)当下压杆(4)接触直槽(101)底部时，旋转下压圈(3)，使得下压杆(4)卡在夹头座(1)的勾槽(102)内，此时内杆(5)下端的锥台(501)与外杆(6)分离，外杆(6)下端的柔性刀头(8)复位，将外杆(6)伸入待处理工件(15)的交叉孔内；

3)旋转松开下压圈(3)，复位弹簧(7)复位，带动内杆(5)上升，内杆(5)下端的锥台(501)撑开外杆(6)下端的柔性刀头(8)，开动机床带动柔性刀头(8)旋转，柔性刀头(8)上撑开的微型刀刃(802)刮除相贯线(16)处的毛刺。