專利名稱：大孔精鏜裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種用于大孔加工的精鏜裝置。
背景技術：
當前的國家標準規(guī)定對于坐標鏜床用精鏜刀的最大加工孔徑為Φ 310mm。然而在實際加工中，經(jīng)常會遇到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，關于大孔，當前并沒有規(guī)范予以定義，但概念已經(jīng)在本領域中普遍存在，針對不同的加工對象，有的把大于Φ 150mm的加工也稱為大孔加工。針對大孔加工，如果直接采用模仿設計，鏜削后的孔會在浮動精鏜刀刀體自身重 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大ー些，少則O. 06mm，多則O. 80mm，上部則相對小一些，直接影響大孔的尺寸精度和圓度。關于浮動精鏜刀，如標準的精鏜刀，表示在說明書附圖I和附圖2中，圖2右上角點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)會受到如前所述的重力的影響而導致成孔圓度超差。一種老式的大孔精鏜刀表示在圖3和圖4中，該刀具只有一個刀頭3，刀體2被一個頂緊螺釘8鎖死在刀方內(nèi)，相比于上述標準的精鏜刀失去了浮動能力，從而克服了依據(jù)重力作用因浮動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。鏜桿的懸伸較長，會產(chǎn)生自然的撓曲，同樣會因此產(chǎn)生成孔圓度超差的問題，并且圓柱度也會變差。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圓度的影響并沒有改變，原因在于，鏜刀在孔的各個位置除了附加的重力外其受カ基本一致，不會因此而消除對成孔圓度的影響。并且因額外的負重會增加鏜桿的變形，進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)有浮動鏜刀的基礎上提出進ー步的改進，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。為了實現(xiàn)本發(fā)明的發(fā)明目的，所采用的技術方案為
ー種大孔精鏜裝置，包括徑向浮動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加工精度的影響，表現(xiàn)在如背景技術部分所述的因此所造成的對圓度的影響。顯然，這種結(jié)構(gòu)具有普通浮動鏜刀的優(yōu)點，同時，由于鏜刀受到的重力要遠小于切削力，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)，其兩端相應對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稱地設有兩 個。


圖I為標準精鏜刀(浮動鏜刀)在鏜桿縱剖面上的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為標準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)成對權利要求的限制，圖中采用了簡化畫法，僅用于清楚表達，不代表真實產(chǎn)品的加工結(jié)構(gòu)。在示例的描述中選用的術語名稱可能包含特定的結(jié)構(gòu)或者特性，但僅用表達于實例的技術條件，不應對本發(fā)明要求的技術方案構(gòu)成限定。做為刀具設計，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，在實踐中不斷完善。只有這樣才能設計出合格、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)
精鏜刀具在機床制造上使用了 60多年，已經(jīng)形成了國家標準。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、下精鏜刀體的相對移動調(diào)整實際加工內(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，雙刀刃是徑向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)，能形成對稱擠壓的效果，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。本發(fā)明的實施例均保留浮動鏜刀如附圖I和2所示的基本的浮動結(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，并且背景技術部分已經(jīng)進行相對較清楚的描述，該類刀具只能進行一般精度 的內(nèi)孔加工，表面粗糙度達不到圖紙的技術要求。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，亦采用了單刀刃鏜削，沒有對稱擠壓的效果。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)移動實現(xiàn)徑向走刀，通過調(diào)整螺釘7來實現(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，這樣得到的差動螺距為O. 25mm,調(diào)整螺釘7每轉(zhuǎn)ー圈，刀頭3前進或后退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)明的實施例均采用浮動鏜刀結(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)對稱安裝了四個拉カ彈簧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中位置。四個拉カ彈簧9成整體的左右對稱和上下對稱結(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。活節(jié)螺栓/釘一般指國標798有眼螺栓/釘和德標(DIN) 444有眼螺栓/釘。當然，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，本領域的技術人員清楚的知曉，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致鏜削孔徑不圓，或者說圓度超差的現(xiàn)象，一個實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定量的摩擦力，能抵消精鏜刀的部分重量。具體設計步驟如下
對于國家標準Φ 3IOmm精鍵刀，不會產(chǎn)生鍵削孔徑不圓的現(xiàn)象,通過實踐，Φ 340mm精鏜刀也不會產(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的自重下浮動鏜削是安全的?！獋€實例中精鍵刀重量,如圖8所示為精鍵刀的受カ圖。
切削用量切削速度V=30m/min,進給量f=2mm,鍵削深度d=0. 125mm,機械效率η=0·8，對鑄鐵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)對于 30x60 刀方來說剪切強度 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)孔的壓カ不會大于4. 8kg，保證了浮動鏜削的安全性。在這設計了一個附加力，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)
采用標準件Q81-3圓柱拉カ彈簧，選用d=3、D=16的規(guī)格，
當t2 = 4.3時，拉カ？2 = 42. 7kg。此時拉力已經(jīng)滿足使用要求，可以平衡精鏜刀自重的影響。在一個實例中，新型精鏜刀自平衡的方法
采用標準件Q81-3圓柱拉カ彈簧，選用d=2、D=16的規(guī)格，
當 t2 = 3. 5 時，拉カ P2 = IOkg,
此時拉力已經(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，此時彈簧振子使受カ效果與無彈簧時的情況完全不同，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現(xiàn)了精鏜刀的自動對中。從圖5可知，為了使精鏜刀處于自動對中的位置，可以調(diào)整螺釘?shù)纳顪\位置，第一次使用時需要反復調(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4個拉カ彈簧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對中的位置。
關于精鏜刀與刀方間的摩擦力形成，我們知道刀方有四個面，理論上精鏜刀與刀方其中的一個面或者兩個面產(chǎn)生摩擦時就可以滿足這種要求，且選擇具有任意性。同時，摩擦力的產(chǎn)生需要有作用于相應面的正壓力。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。 在一個實例中可以這樣來配置，在鏜桿的軸向設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。此時拉力彈簧可以設置在鏜桿的外部，當然，由于鏜桿是空心的，也可以設置在鍵桿內(nèi)部。
權利要求
1.一種大孔精鏜裝置，包括徑向浮動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)，其兩端相應對稱地連接在從刀方兩端伸出的上精鏜刀上。
4.根據(jù)權利要求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稱地設有兩個。
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B23B27/00GK102847960SQ20121010986
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權日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 申請人:山東普利森集團有限公司