專利名稱：大孔精鏜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種用于大孔加工的精鏜裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)于坐標(biāo)鏜床用精鏜刀的最大加工孔徑為Φ 310mm。然而在實(shí)際加工中，經(jīng)常會(huì)遇到Φ 360mm — Φ 750mm大孔尺寸的鏜削，在這里稱Φ360πιπι以上的孔為大孔。需要說明的是，關(guān)于大孔，當(dāng)前并沒有規(guī)范予以定義，但概念已經(jīng)在本領(lǐng)域中普遍存在，針對(duì)不同的加工對(duì)象，有的把大于Φ 150mm的加工也稱為大孔加工。針對(duì)大孔加工，如果直接采用模仿設(shè)計(jì)，鏜削后的孔會(huì)在浮動(dòng)精鏜刀刀體自身重 力的作用下出現(xiàn)不圓(扁圓，或者說圓度超差)的現(xiàn)象，所成孔的大孔的下部會(huì)大ー些，少則O. 06mm，多則O. 80mm，上部則相對(duì)小一些，直接影響大孔的尺寸精度和圓度。關(guān)于浮動(dòng)精鏜刀，如標(biāo)準(zhǔn)的精鏜刀，表示在說明書附圖I和附圖2中，圖2右上角點(diǎn)畫線的弧段表示加工表面。圖中，在鏜桿I上開有徑向方形通孔，稱為刀方，一組合刀體被插入所述刀方，導(dǎo)向于所述刀方并在軸向和周向被約束，顯然，這種結(jié)構(gòu)會(huì)受到如前所述的重力的影響而導(dǎo)致成孔圓度超差。一種老式的大孔精鏜刀表示在圖3和圖4中，該刀具只有一個(gè)刀頭3，刀體2被一個(gè)頂緊螺釘8鎖死在刀方內(nèi)，相比于上述標(biāo)準(zhǔn)的精鏜刀失去了浮動(dòng)能力，從而克服了依據(jù)重力作用因浮動(dòng)造成的圓度超差的問題。然而，在這種結(jié)構(gòu)中，切削力的徑向分量只能全部由鏜桿承擔(dān)。鏜桿的懸伸較長，會(huì)產(chǎn)生自然的撓曲，同樣會(huì)因此產(chǎn)生成孔圓度超差的問題，并且圓柱度也會(huì)變差。中國CN201906844U給出了一種通過改善刀具支撐條件的方案，在安裝于鏜床主軸錐孔內(nèi)的錐柄外端，同心地設(shè)有其外徑可深入被鏜削孔內(nèi)且外徑接近被鏜削孔內(nèi)壁的刀盤，鏜刀安裝在刀盤外端面的刀槽內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)是通過增加鏜刀安裝結(jié)構(gòu)的尺寸變相的降低鏜刀自身的長度，提高鏜刀的剛度。然而，這種條件下的鏜刀變形對(duì)圓度的影響并沒有改變，原因在于，鏜刀在孔的各個(gè)位置除了附加的重力外其受カ基本一致，不會(huì)因此而消除對(duì)成孔圓度的影響。并且因額外的負(fù)重會(huì)增加鏜桿的變形，進(jìn)ー步加劇了圓度超差的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在現(xiàn)有浮動(dòng)鏜刀的基礎(chǔ)上提出進(jìn)ー步的改進(jìn)，從而，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠較好的保證所成孔圓度的大孔精鏜裝置。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案為
ー種大孔精鏜裝置，包括徑向浮動(dòng)定位于鏜桿刀方的精鏜刀，還包括作用于所述精鏜刀而使精鏜刀壓緊刀方導(dǎo)向面的施力部件，從而使精鏜刀與刀方間的摩擦力大于等于精鏜刀受到的重力。依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，采用重力平衡的方式解決鏜刀自身重カ對(duì)加工精度的影響，表現(xiàn)在如背景技術(shù)部分所述的因此所造成的對(duì)圓度的影響。顯然，這種結(jié)構(gòu)具有普通浮動(dòng)鏜刀的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，由于鏜刀受到的重力要遠(yuǎn)小于切削力，相比于鏜刀固定在鏜桿上的結(jié)構(gòu)形式，鏜桿因此所產(chǎn)生的撓曲非常小，對(duì)加工精度的影響可以忽略。因此，依據(jù)本發(fā)明的上述結(jié)構(gòu)能夠很好地保證所成孔的圓度。上述大孔精鏜裝置，所述施カ部件為一端連接于所述精鏜刀的第二拉カ彈簧，該第二拉カ彈簧的另一端被約束。上述大孔精鏜裝置，所述第二拉カ彈簧周向地布置在鏜桿ー側(cè)，其兩端相應(yīng)對(duì)稱地連接在從刀方兩端伸出的上精鏜刀上。上述大孔精鏜裝置，所述第二拉カ彈簧通過活節(jié)螺釘連接到所述精鏜刀上。上述大孔精鏜裝置，還包括自定心結(jié)構(gòu)，該自定心結(jié)構(gòu)包括對(duì)稱地布置在精鏜刀兩刀方伸出端以向心拉緊精鏜刀的第二拉カ彈簧。上述大孔精鏜裝置，第二拉カ彈簧在精鏜刀刀方伸出端每端左右對(duì)稱地設(shè)有兩 個(gè)。


圖I為標(biāo)準(zhǔn)精鏜刀(浮動(dòng)鏜刀)在鏜桿縱剖面上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為標(biāo)準(zhǔn)精鏜刀在鏜桿橫剖面上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為ー種老式鏜刀(單刀頭固定設(shè)置)在鏜桿縱剖面上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為ー種老式鏜刀在鏜桿橫剖面上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為依據(jù)本發(fā)明的一種精鏜刀在鏜桿縱剖面上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為相應(yīng)于圖5的在鏜桿橫剖面上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為A部放大圖。圖8為依據(jù)本發(fā)明的ー種精鏜刀受カ圖。圖中1、鏜桿，2、刀體，3、刀頭，4、壓緊螺釘，5、條形孔，6、調(diào)整螺釘，7、調(diào)整螺釘，
8、頂緊螺釘，9、拉カ彈簧，10、螺釘，11、拉塊，12、拉カ彈簧，13、螺釘。
具體實(shí)施例方式說明附圖I至8為例示的大孔精鏜刀的結(jié)構(gòu)示意，但不構(gòu)成對(duì)權(quán)利要求的限制，圖中采用了簡化畫法，僅用于清楚表達(dá)，不代表真實(shí)產(chǎn)品的加工結(jié)構(gòu)。在示例的描述中選用的術(shù)語名稱可能包含特定的結(jié)構(gòu)或者特性，但僅用表達(dá)于實(shí)例的技術(shù)條件，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明要求的技術(shù)方案構(gòu)成限定。做為刀具設(shè)計(jì)，首先，必須找到一種最佳的結(jié)構(gòu)型式；其次，合理的選擇刀具的材料和角度；最后，在實(shí)踐中不斷完善。只有這樣才能設(shè)計(jì)出合格、令人滿意的刀具，大孔精鏜刀亦是如此。I .通用精鏜刀的結(jié)構(gòu)
精鏜刀具在機(jī)床制造上使用了 60多年，已經(jīng)形成了國家標(biāo)準(zhǔn)。如圖I和2所示，精鏜刀，即圖中刀體2和固定在刀體外伸端部的刀頭3并附加調(diào)整部分構(gòu)成，結(jié)構(gòu)形式屬于可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，依靠上、下精鏜刀體的相對(duì)移動(dòng)調(diào)整實(shí)際加工內(nèi)孔尺寸的大小，精鏜刀可在鏜桿I刀方(刀方表面精度IT7)內(nèi)徑向滑動(dòng)，雙刀刃是徑向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，能形成對(duì)稱擠壓的效果，從而，使得切削力的徑向分量的平衡，適合于表面粗糙度Ra=O. 8μπι內(nèi)孔的加工要求，內(nèi)孔的尺寸精度可以控制在Η6級(jí)。本發(fā)明的實(shí)施例均保留浮動(dòng)鏜刀如附圖I和2所示的基本的浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，滿足切削力的徑向分量的平衡。2.老式大孔精鏜刀的結(jié)構(gòu)
如前所述，在國內(nèi)市場上能見到的大孔精鏜刀結(jié)構(gòu)差別不大，如圖3和4所示，該結(jié)構(gòu)的精鏜刀具為目前較多使用的ー種刀具，并且背景技術(shù)部分已經(jīng)進(jìn)行相對(duì)較清楚的描述，該類刀具只能進(jìn)行一般精度 的內(nèi)孔加工，表面粗糙度達(dá)不到圖紙的技術(shù)要求。為了克服精鏜刀自重下垂引起內(nèi)孔不圓的因素，精鏜刀與鏜桿I采用6mm寬凸臺(tái)徑向定位，頂緊螺釘8頂緊精鏜刀體的結(jié)構(gòu)，由于鏜刀的不能浮動(dòng)，亦采用了單刀刃鏜削，沒有對(duì)稱擠壓的效果。所以，單刀刃鏜削只適合于表面粗糙度Ra彡3. 2 μ m內(nèi)孔的加工要求，刀頭3在刀體2上的長槽內(nèi)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)徑向走刀，通過調(diào)整螺釘7來實(shí)現(xiàn)微調(diào)，調(diào)整螺釘7上有兩種螺距的左、右螺紋，螺距為I. 25和1，這樣得到的差動(dòng)螺距為O. 25mm,調(diào)整螺釘7每轉(zhuǎn)ー圈，刀頭3前進(jìn)或后退O. 25mm。精鏜刀的徑向調(diào)整也大同小異，通常也都是通過類似于調(diào)整螺釘7的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行調(diào)整。如前所述，圖3和圖4中所示的老式大孔精鏜刀為單刀刃鏜削，不能達(dá)到表面粗糙度Ra=O. 8 μ m的內(nèi)孔加工要求，因此，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例均采用浮動(dòng)鏜刀結(jié)構(gòu)，如圖5和圖6所示，采用雙面刃結(jié)構(gòu)能形成對(duì)稱擠壓的效果。參見說明書附圖5，在精鏜刀的上、下兩側(cè)對(duì)稱安裝了四個(gè)拉カ彈簧9，依靠螺釘10和拉塊11向心拉緊精鏜刀，可以使精鏜刀處于平衡的對(duì)中位置。四個(gè)拉カ彈簧9成整體的左右對(duì)稱和上下對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以使鏜刀獲得比較好的受力狀態(tài)。拉塊11與精鏜刀之間采用插銷連接的方式，只要銷軸插入銷孔即可使用，裝拆方便。所說的插銷連接，如圖7所示，表現(xiàn)的比較清楚，螺釘10是ー種頭端帶有銷孔的螺釘，拉カ彈簧9的連接部可以直接插入銷孔。這種螺釘可以叫做活節(jié)螺釘?；罟?jié)螺栓/釘一般指國標(biāo)798有眼螺栓/釘和德標(biāo)(DIN) 444有眼螺栓/釘。當(dāng)然，在本方案中，螺釘?shù)念^部主要用于拉カ彈簧的連接，因此，這里并不限于活節(jié)螺釘，本領(lǐng)域的技術(shù)人員清楚的知曉，拉カ彈簧連接部多為鉤/環(huán)部，顯然，螺栓/釘頭能夠形成一個(gè)限位部，拉カ彈簧能夠掛在上面。為了消除精鏜刀自重下垂導(dǎo)致鏜削孔徑不圓，或者說圓度超差的現(xiàn)象，一個(gè)實(shí)例中采用了拉カ彈簧12拉緊精鏜刀的結(jié)構(gòu)形式。在圖6中，拉カ彈簧12軸向地配置在鏜桿ー側(cè)，兩端通過螺釘13分別連接在精鏜刀上，在精鏜刀與鏜桿的刀方之間施加ー個(gè)定量的摩擦力，能抵消精鏜刀的部分重量。具體設(shè)計(jì)步驟如下
對(duì)于國家標(biāo)準(zhǔn)Φ 3IOmm精鍵刀，不會(huì)產(chǎn)生鍵削孔徑不圓的現(xiàn)象,通過實(shí)踐，Φ 340mm精鏜刀也不會(huì)產(chǎn)生上述情況，精鏜刀的外形尺寸為30x60x340，材料為45#、YG8。體積乂!= 30x60x340 = O. 000614 (m3)
重量 G1 = yV =7. 8x O. 000614 = 4. 8 (kg)
由此可知，在4. 79kg的自重下浮動(dòng)鏜削是安全的?！獋€(gè)實(shí)例中精鍵刀重量,如圖8所示為精鍵刀的受カ圖。
切削用量切削速度V=30m/min,進(jìn)給量f=2mm,鍵削深度d=0. 125mm,機(jī)械效率η=0·8，對(duì)鑄鐵HT250的鏜削抗力Ks=130kg/mm2，那么，鏜削功率P= 2d f V Ks/ (60x102x n )
=2x0.125x2x30x130/ (60x102x0.8)= O. 4 (kw),
鏜削轉(zhuǎn)速 n=1000x60xV/ (3. 14xD) =1000x60x30/ (3. 14x750) =764(r/min)
鏜削轉(zhuǎn)矩 Μ=9· 55xl06 Ρ/η = 9. 55χ106 χΟ. 4/764 = 5 χ IO3 (N. mm)
精鏜刀作用在鏜桿上的正壓カF=M/d = 5 χ IO3 /270=19 (N)
精鏜刀作用在エ件上的鏜削カF1=MM1 = 5 χ IO3 /750=6. 7 (N)對(duì)于 30x60 刀方來說剪切強(qiáng)度 τ =F/S = 19/ (30x60) =0. Oll(MPa)
所以，精鏜刀的切削量小，切削抗カ低，采用50x80方只増加重量，強(qiáng)度、剛度過剩，新型精鏜刀的外形尺寸為30x60x750，材料為45#、YG8，
體積 V = 30x60x750 = O. 00135 (m3)
重量 G = yV =7·8χ O. 00135 = 10. 5 (kg)
如圖8所示,在精鍵刀體上出8-Φ30減輕孔，
體積 V 1= 3. 14x302/4x30 x8= O. 00017 (m3)
重量 G1 = yV =7·8χ O. 0017 = I. 3 (kg)
精鏜刀重量變?yōu)镚 - G1 = 9. 2kg。以下是精鏜刀消除自重的方法
由于精鏜刀自重為9. 2kg，而在4. 8kg的自重下浮動(dòng)鏜削是安全的，也就必須產(chǎn)生4. 4kg的摩擦阻力來克服，這樣無論精鏜刀處于垂直、水平或任何位置，精鏜刀施加給エ件內(nèi)孔的壓カ不會(huì)大于4. 8kg，保證了浮動(dòng)鏜削的安全性。在這設(shè)計(jì)了一個(gè)附加力，使鏜刀與鏜桿的刀方件存在4. 4kg的摩擦力。我們知道，鏜刀與鏜桿的材料為45#、40Cr，屬于鋼對(duì)鋼接觸，在有油潤滑的情況下，靜摩擦系數(shù)為μ =0.11?！?·摩擦力 f = μ N
··.附加カ N = f/ μ = 4. 4/0. 11 = 40 (kg)
采用標(biāo)準(zhǔn)件Q81-3圓柱拉カ彈簧，選用d=3、D=16的規(guī)格，
當(dāng)t2 = 4.3時(shí)，拉カ？2 = 42. 7kg。此時(shí)拉力已經(jīng)滿足使用要求，可以平衡精鏜刀自重的影響。在一個(gè)實(shí)例中，新型精鏜刀自平衡的方法
采用標(biāo)準(zhǔn)件Q81-3圓柱拉カ彈簧，選用d=2、D=16的規(guī)格，
當(dāng) t2 = 3. 5 時(shí)，拉カ P2 = IOkg,
此時(shí)拉力已經(jīng)滿足使用要求，上、下拉カ彈簧的拉カ為20kg左右，精鏜刀自重為
9.2kg，由于彈簧的拉カ大于精鏜刀自重的2倍多，此時(shí)彈簧振子使受カ效果與無彈簧時(shí)的情況完全不同，精鏜刀的重力下垂的因素被消弱，無論任何方位，在彈簧カ的作用下實(shí)現(xiàn)了精鏜刀的自動(dòng)對(duì)中。從圖5可知，為了使精鏜刀處于自動(dòng)對(duì)中的位置，可以調(diào)整螺釘?shù)纳顪\位置，第一次使用時(shí)需要反復(fù)調(diào)整，一旦找正就將螺釘鎖定(如膠粘或緊配合)在鏜桿上不再拆卸，同時(shí)4個(gè)拉カ彈簧9固定在螺釘上不再拆卸，這樣就保證了精鏜刀長期使用的自動(dòng)對(duì)中的位置。
關(guān)于精鏜刀與刀方間的摩擦力形成，我們知道刀方有四個(gè)面，理論上精鏜刀與刀方其中的一個(gè)面或者兩個(gè)面產(chǎn)生摩擦?xí)r就可以滿足這種要求，且選擇具有任意性。同時(shí)，摩擦力的產(chǎn)生需要有作用于相應(yīng)面的正壓力。從而，可知，產(chǎn)生這種正壓力的施力部件選擇具有比較大的自由度。 在一個(gè)實(shí)例中可以這樣來配置，在鏜桿的軸向設(shè)置壓縮或者拉カ彈簧作用于所述精鏜刀可以獲得所需要的摩擦力。此時(shí)拉力彈簧可以設(shè)置在鏜桿的外部，當(dāng)然，由于鏜桿是空心的，也可以設(shè)置在鍵桿內(nèi)部。
權(quán)利要求
1.一種大孔精鏜裝置，包括徑向浮動(dòng)定位于鏜桿刀方的精鏜刀，其特征在于，還包括作用于所述精鏜刀而使精鏜刀壓緊刀方導(dǎo)向面的施力部件，從而使精鏜刀與刀方間的摩擦力大于等于精鏜刀受到的重力。
2.根據(jù)權(quán)利要要求I所述的大孔精鏜裝置，其特征在于，所述施力部件為一端連接于所述精鏜刀的第二拉力彈簧，該第二拉力彈簧的另一端被約束。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大孔精鏜裝置，其特征在于，所述第二拉力彈簧周向地布置在鏜桿一側(cè)，其兩端相應(yīng)對(duì)稱地連接在從刀方兩端伸出的上精鏜刀上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的大孔精鏜裝置，其特征在于，所述第二拉力彈簧通過活節(jié)螺釘連接到所述精鏜刀上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大孔精鏜裝置，其特征在于，還包括自定心結(jié)構(gòu)，該自定心結(jié)構(gòu)包括對(duì)稱地布置在精鏜刀兩刀方伸出端以向心拉緊精鏜刀的第二拉力彈簧。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大孔精鏜裝置，其特征在于，第二拉力彈簧在精鏜刀刀方伸出端每端左右對(duì)稱地設(shè)有兩個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大孔精鏜裝置，包括徑向浮動(dòng)定位于鏜桿刀方的精鏜刀，還包括作用于所述精鏜刀而使精鏜刀壓緊刀方導(dǎo)向面的施力部件，從而使精鏜刀與刀方間的摩擦力大于等于精鏜刀受到的重力。依據(jù)本發(fā)明的大孔精鏜裝置能夠較好的保證所成孔圓度。
文檔編號(hào)B23B27/00GK102847960SQ20121010986
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者譚德寧, 王曉剛, 張景瑞, 張桂欣, 彭偉超 申請(qǐng)人:山東普利森集團(tuán)有限公司