CN111054962A - 一种内腔曲线槽铣削加工用铣头 - Google Patents

Abstract

本发明一种内腔曲线槽铣削加工用铣头，属于机加工领域；包括专用刀柄和专用刀具；通过专用刀柄将专用刀具安装于铣床上；专用刀柄包括壳体、上盖、下盖、轴、销轴、轴套、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、轴承和轴承盖；由壳体、上盖和下盖组成齿轮传动箱体，将轴、第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮安装于齿轮传动箱体内，实现对专用刀具的传动控制。专用刀具为工字型回转体，两柄刀具分别同轴固定安装于光轴的两端，两柄刀具的参数相同，一个为左旋，另一个为右旋。本发明根据内腔曲线槽设计了专用刀柄和专用刀具，专用刀柄通过齿轮组传动带动专用刀具旋转进行加工，增大了传递扭矩20％，切削效率提高40％，能够实现特殊结构的曲线槽铣削加工。

Description

一种内腔曲线槽铣削加工用铣头

技术领域

本发明属于机加工领域，具体涉及一种内腔曲线槽铣削加工用铣头。

背景技术

参照图1。某产品传动框体零件，其内腔曲线槽为零件关键结构，对零件的功能有重要影响；该曲线槽槽宽39mm，槽深35mm，最小曲率半径30mm，且要求与侧壁根部清角，工艺上考虑采用盘刀或T形刀加工，但槽深度大于最小曲率半径，也就是说刀具中心要进入零件内腔，因此无法加工；经调研，市场上的商品铣头，其结构形式不适于加工此类曲线槽，且加工的最小槽宽需达到80mm，不满足加工需求。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种内腔曲线槽铣削加工用铣头，根据内腔曲线槽形状尺寸设计专用的“工”字形刀具，刀柄通过齿轮传动的方式带动刀具转动，实现曲线槽铣削加工。

本发明的技术方案是：一种内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：包括专用刀柄和专用刀具；通过所述专用刀柄将专用刀具安装于铣床上，进行内腔曲线槽加工；

所述专用刀柄包括壳体、上盖、下盖、轴、销轴、轴套、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、轴承和轴承盖；所述壳体为中空的圆柱状结构，其上端面设置有法兰盘，用于与机床主轴连接；所述上盖和下盖为外型尺寸相同的水滴形盘状结构，所述盘状结构的一侧圆弧面半径大于另一侧圆弧面半径，两侧圆弧面之间的外缘分别与两侧圆弧相切；所述上盖和下盖通过螺钉固定后组成齿轮箱体，再通过螺钉将所述齿轮箱体的大径端同轴固定于所述壳体的下端面；所述轴同轴依次穿过所述壳体、上盖和下盖，其上端与铣床的刀柄拉杆配合安装，其下端通过轴承安装于所述下盖的大径端的通孔内，所述轴承盖同轴固定于所述下盖大径端的通孔外端口处；所述第三齿轮通过键同轴固定于所述轴上，并位于所述上盖的大径端的通孔内，所述第二齿轮、第一齿轮依次通过销轴、轴套安装于所述齿轮箱体内，所述第三齿轮、第二齿轮、第一齿轮依次啮合构成齿轮组，同时所述第一齿轮位于齿轮箱体的小径端，通过所述轴依次带动三个齿轮转动；

所述专用刀具为工字型回转体，包括光轴和两柄刀具，两柄刀具分别同轴固定安装于所述光轴的两端，两柄所述刀具的参数相同，一个为左旋，另一个为右旋；使用时，所述光轴通过键同轴固定于所述第一齿轮的中心孔内，由第一齿轮带动起旋转加工。

本发明的进一步技术方案是：所述壳体为铸铁铸造而成的柱状体，其上端加工有法兰接口，带3/4环形凸台，所述3/4环形凸台与机床主轴配合，端面上沿周向均布12个螺栓过孔，用于穿过螺钉与机床主轴连接；所述壳体中心轴处加工有台阶中心通孔，所述轴穿过所述中心通孔，将机床主轴的转动扭矩通过齿轮组传递到所述专用刀具；所述壳体下端侧壁开有通孔作为注油孔，用于注入润滑油，润滑齿轮组；压配式油标安装于壳体侧壁的注油孔中；壳体下端端面周向加工有多个螺纹孔，用于穿过螺钉将所述壳体与齿轮箱体固连。

本发明的进一步技术方案是：所述轴为阶梯轴，上部的锥度为7:42，其端面上沿中心轴线加工有阶梯状螺纹孔，用于安装铣床的刀柄拉杆；所述轴的下部依次套装有所述垫圈和第三齿轮，所述垫圈与轴下部的大径台阶面贴合，用于调整第三齿轮轴向位置；所述轴下部二阶轴侧壁上开有键槽，用于安装8×16键，通过键传递主轴扭矩。

本发明的进一步技术方案是：所述上盖的大径端下表面设置有凸台，凸台端面上沿周边开均布多个孔，分别作为螺栓过孔和定位销孔；所述凸台的中心处开有通孔，用于安装所述第三齿轮；所述上盖的小径端端面上的通孔，用于安装所轴套，进而固定所述第一齿轮；所述上盖的小径端下端为空腔；所述上盖的大径端和小径端的通孔之间设置有销孔，用于安装所述销轴，进而固定所述第二齿轮；在加工过程中，所述上盖的小径端能够伸入待加工件腔体内。

本发明的进一步技术方案是：所述下盖的大径端上表面沿周向开有多个孔，与所述上盖的多个孔对应设置；其大径端端面中心处开设有通孔，与所述上盖的大径端的通孔同轴，用于安装所述轴承；所述下盖的小径端上端面设置有凸台状，所述凸台中部开有空腔，与所述上盖的空腔对应且配合安装，用于安装所述第一齿轮和第二齿轮；所述下盖的小径端的通孔与所述上盖的小径端通孔同轴；在加工过程中，所述下盖的小径端能够伸入待加工件腔体内。

本发明的进一步技术方案是：所述密封垫安装于所述上盖和下盖的小径端之间，用于上盖和下盖之间的密封。

本发明的进一步技术方案是：所述第三齿轮的两端面分别同轴安装有垫圈和挡圈，用于压紧和锁定。

本发明的进一步技术方案是：所述第二齿轮的两端面均设置有铜套，所述铜套为平板圆环结构，套装于所述销轴上，用于第二齿轮的滑动磨擦与定位。

有益效果

本发明的有益效果在于：

1、本发明根据内腔曲线槽设计了专用刀柄和专用刀具，专用刀柄通过齿轮组传动带动专用刀具旋转进行加工，增大了传递扭矩20％，切削效率提高40％，专用刀具工字型回转体结构依据内腔曲线槽结构特点设计，能够实现特殊结构的曲线槽铣削加工。

2、本发明利用该铣头在普通立式铣床X52K上即可完成内腔曲线槽加工，操作简单、快捷，适用于单件和批量生产，加工效率高，生产一个零件需要0.3小时，生产费用仅为15元，且生产成本低。

3、加工方法简单，配合专用刀具，在普通铣床上即可完成加工，尺寸稳定，一致性好。

4、本发明铣头成本低，结构简单，市场上的铣头基本在3万元左右，本发明铣头制造成本在0.5万元以内。

附图说明

图1是内腔曲线槽结构示意图。

图2是本发明内腔曲线槽铣削用铣头装配图。

图3是壳体结构示意图。

图4是轴结构示意图。

图5是上盖结构示意图。

图6是下盖结构示意图。

图7是轴套结构示意图。

图8是密封垫结构示意图。

图9是第一齿轮结构示意图。

图10是第二齿轮结构示意图。

图11是铜套结构示意图。

图12是轴承盖结构示意图。

图13是第三齿轮结构示意图。

图14是垫圈结构示意图。

图15是专用刀具结构示意图。

附图标记说明：1-壳体、2-轴、3-上盖、4-密封垫、5-下盖、6-轴套、7-第一齿轮、8-第二齿轮、9-第三齿轮、10-铜套、11-轴承盖、12-垫圈、13-专用刀具、14-轴承、15-压配式油标、16-挡圈。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以下实施例参照图1～15。一种内腔曲线槽铣削加工用铣头，用于铣削加工图1所示特殊结构曲线槽，包括壳体1、轴2、上盖3、密封垫4、下盖5、轴套6、第一齿轮7、第二齿轮8、第三齿轮9、铜套10、轴承盖11、垫圈12、专用刀具13、轴承14、压配式油标15、挡圈16、螺钉、键、销轴；壳体1为铣头主体，其大端法兰接口与机床主轴端头通过法兰边沿凸起定位，并用6个M10螺钉与机床主轴紧固；

上盖3、下盖5的中部通过4个M6螺钉固定，组合成齿轮箱体，用于安装所述齿轮组；密封垫4安装于上盖3、下盖5的小径端之间，用于上盖3、下盖5之间的密封；

所述齿轮箱体的大径端通过A10的销与壳体1下端面定位，并用3个M10螺钉紧固；

轴承14安装在下盖5大径端的通孔内，轴承盖11通过3个M5螺钉与下盖5大径端的通孔外端口紧固；垫圈12安装在轴2下部第三阶轴上，将8×16键装入轴2下部第三阶轴的键槽内；第三齿轮9通过所述8×16键安装于轴2下部第三阶轴上，与垫圈12压紧，并用挡圈16锁定；轴2一端穿过壳体1中部台阶通孔，安装在轴承的内圈中；上盖3与下盖5右端的通孔中心轴线重合；A16销作为销轴，穿入所述上盖3与下盖5中部通孔；在第二齿轮8安装位置的上、下面分别放置一个铜套10，并将其套装在所述A16销上，第二齿轮8与第三齿轮9啮合；轴套6分别安装在上盖3、下盖5的小径端的安装孔上，第一齿轮7通过上下两个轴套6固定，并与第二齿轮8啮合；专用刀具13安装在第一齿轮7中部通孔中，并用5×18键与第一齿轮7连接；压配式油标15安装在壳体1侧壁的注油孔中。

参照图3。所述壳体1，壳体1是铣头主体，由铸铁铸造制成；整体为柱状体，其上端加工有法兰接口，带3/4环形凸台，所述3/4环形凸台尺寸按机床主轴实际尺寸制造，端面上沿周向还均布有12个螺栓过孔，用于穿过螺钉与机床主轴连接；壳体1中部加工有台阶状中心通孔，轴2穿过所述中心通孔中，将机床主轴的转动扭矩通过齿轮组传递到刀具；壳体1下端侧壁开设有一通孔，用于注入润滑油，润滑齿轮组；壳体下端端面周向加工有6个螺纹孔，用于安装螺钉，将壳体1与上盖3及下盖5固连。壳体1与上盖6、下盖9组成一个箱体结构，用于安装传动齿轮组；

参照图4。所述轴2，整体为阶梯轴；其上部与通用刀柄结构一致，锥度为7:42，其端面上沿中心轴线加工有阶梯状螺纹孔，用于安装刀柄拉杆；7:42锥柄用于与机床主轴连接，传递动力；所述轴2的下部依次套装有垫圈12和第三齿轮9，垫圈12与下部大径的台阶面贴合，垫圈12用于调整第三齿轮9轴向位置，下部二阶轴侧壁上开有键槽，用于安装8×16键，通过键传递主轴扭矩；轴承14内圈套装在轴2下部的一阶轴上；

参照图5。所述上盖3整体为水滴形盘状结构，其大径端上加工有凸台，凸台上沿周边开设有通孔，为螺栓过孔和定位销孔；凸台中部上表面开设有大通孔，第三齿轮9安放空间；凸台右侧开设小通孔，用于安装A16销；所述上盖3小径端上表面上加工有通孔，用于安装轴套6；小端下部为空腔体；在加工过程中，所述上盖3的小端可以伸入待加工件腔体内。上盖3与下盖5一同组合成齿轮箱体，用于安装传动齿轮组；

参照图6。所述下盖5整体为为水滴形盘状结构，其大端上表面沿周边制有螺栓过孔，大端中部上表面开设有大通孔，为轴承14的安装空间，轴承盖11安装在所述通孔下端的端面上，所述通孔中心轴线与上盖3大端中部通孔中心轴线重合；所述下盖5靠近小端处为凸台状，所述凸台中部上加工成圆形与梯形组合的腔体状，梯形腔体中部加工有小通孔，用于安装A16销，所述小通孔中心轴线与上盖3凸台右端的小通孔中心轴线重合；圆形腔体中部开设有通孔，用于安装轴套6，所述通孔轴线与上盖3小端上表面上的通孔轴线重合，第一齿轮7安装在轴套6内；下盖5与上盖3、壳体1通过螺钉固连在一起；在加工过程中，所述下盖5小端可以伸入待加工件腔体内。下盖5与上盖3一同组合成齿轮箱体，用于安装传动齿轮组；

参照图7。所述轴套6为一阶柱状体，其端面上沿其中心轴线开设有阶梯通孔；材料为锡青铜；所述轴套6安装于上盖3、下盖5小端的通孔中，第一齿轮7两端分别安装在轴套6内；

参照图8。所述密封垫4，为异形垫片，安装在上盖3、下盖5的小端中间间隙中，起密封作用。

参照图9。所述第一齿轮7，整体为阶梯柱状体，中部柱体侧壁加工有齿，与第二齿轮8啮合，传递动力；所述第一齿轮7端面上沿中心轴线开设有通孔，专用刀具13安装在所述通孔中；所述通孔内腔壁一侧开设有键槽，用于安装5×18键，传递扭矩，带动刀具完成铣削加工；第一齿轮7两端台阶分别装入轴套6中。

参照图10。所述第二齿轮12，该齿轮为中间过渡轮，安装在A16销上，分别与第一齿轮7和第三齿轮9啮合，增大动力传递距离。

参照图11。所述铜套10，为薄圆环状，材料为锡青铜，套装在A16销上，分别位于第二齿轮8的上台阶面与上盖3之间、第二齿轮8下台阶面与下盖5之间，所述铜套10用于齿轮12的滑动磨擦与定位作用。

参照图12。所述轴承盖11，为台阶状，小端端面沿其轴线加工有盲孔，其小端***下盖5的轴承安装孔内，用端面紧固轴承；大端端面制有螺栓过孔，用于将轴承盖11与下盖5固连。

参照图13。所述第三齿轮9，为主动齿轮，其内孔一侧内壁上制有键槽，8×16键与第三齿轮9一起安装在轴2下部二阶轴上，所述第三齿轮9与第二齿轮8啮合，把机床主轴动力逐步传递到刀具。

参照图14。所述垫圈12，为薄圆环状；所述垫圈12套在轴2下端，且放在第三齿轮9的上端面；所述垫圈12厚度根据装配要求进行磨削，用于调整第三齿轮9的轴向位置，保证挡圈顺利、可靠的卡入轴2下部一阶轴与二阶轴之间的凹槽中。

参照图15。所述专用刀具整体成“工”字形，包括两柄刀具(刀头的齿形参数和现有的T形刀参数相同)、紧固螺栓、螺母；两柄刀具的刀头分别位于刀具的上部和下部，一柄左旋、一柄右旋，其余参数相同；刀具直径与所加工曲线槽的最小曲率半径相等，组合后的宽度等于曲线槽宽度；其中部光轴尺寸与第一齿轮7内孔尺寸相同，与5×18键一同安装在第一齿轮7内孔中，并通过紧固螺栓、螺母，将两柄刀具合为一体。

螺钉为标准件，型号为GB/T70.1-2000-M10×45、GB/T5183-2000-M6×45、GB/T68-2000-M5×10、GB/T70.1-2000-M10×60；

键为标准件，型号为键5×18-GB/T1096-2003、8×16-GB/T1096-2003；

销采用标准件，型号为GB/T119.1-2000-A10×60的销安装在上盖3与下盖5的通孔中，用于定位；型号为GB/T119.1-2000-A16×60的销安装在上盖3与下盖5中部的通孔中。

挡圈为标准件，型号为GB893.1-1986-30；卡套在轴2下部一阶轴与二阶轴之间的凹槽中，防止第三齿轮9轴向窜动。

轴承14为标准件，型号为66004GB/T276-1994；轴承安装在下盖5大圆端的轴承安装孔中，通过轴承盖11、3个M5螺钉与下盖5紧固；轴2下部的一阶轴端***轴承内圈。

压配式油标为标准件，型号为GB1160.1-89；压配式油标安装在壳体1侧壁的注油孔中。

装配时：

1、垫圈12、第三齿轮9依次装入轴2下部，确定垫圈12的磨量；将轴2下端依次穿过壳体1中部台阶孔，将修磨后的垫圈12、第三齿轮18、8×16键依次装在轴2下部，再将挡圈卡入轴2下部一阶轴与二阶轴之间的凹槽中，以此固定垫圈12、第三齿轮9；

2、将轴承装入下盖5的大端的轴承安装孔中，再将轴承盖11从下端***所述轴承安装孔内，并通过螺钉将轴承盖11与下盖5紧固；

将组装好的轴2下端再穿过上盖3凸台中部的通孔；

3、将一个铜套10、第二齿轮8、另一个铜套10依次套在A16销上，再将安装有铜套和第二齿轮的销一端***下盖5的中部通孔中，第二齿轮8与第三齿轮9啮合；

将一个轴套6小径端从下方***下盖5小端的通孔中，将第一齿轮7一端放入所述轴套6中部台阶孔中；

第一齿轮7与第二齿轮8啮合；

4、将另一轴套6小径端***上盖3小端通孔中，第一齿轮7另一端***所述轴套6中部台阶孔中；A16销上端穿过上盖3凸台右端的小通孔中；

将密封垫4安装在上盖3与下盖5小端之间，起密封作用；

将组装后的上盖大端与下盖大端周边通过销定位，将两者中部通过螺钉紧固；

5、通过螺钉M10×60将组装后的壳体1、上盖3与下盖5左端紧固；

6、将压配式油标装入壳体1侧壁的注油孔中。

工作时：

1、将普通铣床的刀柄卸下，将本发明铣头壳体1上部的3/4圆弧槽与机床主轴端面外沿对齐，通过螺钉M10×45紧固；

2、将铣床上刀柄拉杆旋入本发明铣头的刀柄内，并拉紧。

3、通过壳体1侧壁上注油孔注入适量润滑油，启动机床，即可使用。

经过生产验证，本发明曲线槽铣削加工用铣头能能够加工结构复杂的内腔曲线槽，且效率高，适用于单件和批量生产。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (8)

1.一种内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：包括专用刀柄和专用刀具；通过所述专用刀柄将专用刀具安装于铣床上，进行内腔曲线槽加工；

所述专用刀柄包括壳体、上盖、下盖、轴、销轴、轴套、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、轴承和轴承盖；所述壳体为中空的圆柱状结构，其上端面设置有法兰盘，用于与机床主轴连接；所述上盖和下盖为外型尺寸相同的水滴形盘状结构，所述盘状结构的一侧圆弧面半径大于另一侧圆弧面半径，两侧圆弧面之间的外缘分别与两侧圆弧相切；所述上盖和下盖通过螺钉固定后组成齿轮箱体，再通过螺钉将所述齿轮箱体的大径端同轴固定于所述壳体的下端面；所述轴同轴依次穿过所述壳体、上盖和下盖，其上端与铣床的刀柄拉杆配合安装，其下端通过轴承安装于所述下盖的大径端的通孔内，所述轴承盖同轴固定于所述下盖大径端的通孔外端口处；所述第三齿轮通过键同轴固定于所述轴上，并位于所述上盖的大径端的通孔内，所述第二齿轮、第一齿轮依次通过销轴、轴套安装于所述齿轮箱体内，所述第三齿轮、第二齿轮、第一齿轮依次啮合构成齿轮组，同时所述第一齿轮位于齿轮箱体的小径端，通过所述轴依次带动三个齿轮转动；

所述专用刀具为工字型回转体，包括光轴和两柄刀具，两柄刀具分别同轴固定安装于所述光轴的两端，两柄所述刀具的参数相同，一个为左旋，另一个为右旋；使用时，所述光轴通过键同轴固定于所述第一齿轮的中心孔内，由第一齿轮带动起旋转加工。

2.根据权利要求1所述内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：所述壳体为铸铁铸造而成的柱状体，其上端加工有法兰接口，带3/4环形凸台，所述3/4环形凸台与机床主轴配合，端面上沿周向均布12个螺栓过孔，用于穿过螺钉与机床主轴连接；所述壳体中心轴处加工有台阶中心通孔，所述轴穿过所述中心通孔，将机床主轴的转动扭矩通过齿轮组传递到所述专用刀具；所述壳体下端侧壁开有通孔作为注油孔，用于注入润滑油，润滑齿轮组；压配式油标安装于壳体侧壁的注油孔中；壳体下端端面周向加工有多个螺纹孔，用于穿过螺钉将所述壳体与齿轮箱体固连。

3.根据权利要求1所述内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：所述轴为阶梯轴，上部的锥度为7:42，其端面上沿中心轴线加工有阶梯状螺纹孔，用于安装铣床的刀柄拉杆；所述轴的下部依次套装有所述垫圈和第三齿轮，所述垫圈与轴下部的大径台阶面贴合，用于调整第三齿轮轴向位置；所述轴下部二阶轴侧壁上开有键槽，用于安装8×16键，通过键传递主轴扭矩。

4.根据权利要求1所述内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：所述上盖的大径端下表面设置有凸台，凸台端面上沿周边开均布多个孔，分别作为螺栓过孔和定位销孔；所述凸台的中心处开有通孔，用于安装所述第三齿轮；所述上盖的小径端端面上的通孔，用于安装所轴套，进而固定所述第一齿轮；所述上盖的小径端下端为空腔；所述上盖的大径端和小径端的通孔之间设置有销孔，用于安装所述销轴，进而固定所述第二齿轮；在加工过程中，所述上盖的小径端能够伸入待加工件腔体内。

5.根据权利要求1所述内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：所述下盖的大径端上表面沿周向开有多个孔，与所述上盖的多个孔对应设置；其大径端端面中心处开设有通孔，与所述上盖的大径端的通孔同轴，用于安装所述轴承；所述下盖的小径端上端面设置有凸台状，所述凸台中部开有空腔，与所述上盖的空腔对应且配合安装，用于安装所述第一齿轮和第二齿轮；所述下盖的小径端的通孔与所述上盖的小径端通孔同轴；在加工过程中，所述下盖的小径端能够伸入待加工件腔体内。

6.根据权利要求1所述内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：所述密封垫安装于所述上盖和下盖的小径端之间，用于上盖和下盖之间的密封。

7.根据权利要求1所述内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：所述第三齿轮的两端面分别同轴安装有垫圈和挡圈，用于压紧和锁定。

8.根据权利要求1所述内腔曲线槽铣削加工用铣头，其特征在于：所述第二齿轮的两端面均设置有铜套，所述铜套为平板圆环结构，套装于所述销轴上，用于第二齿轮的滑动磨擦与定位。

Images