本發(fā)明涉及同心圓孔加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工用的刀具及其設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

通常支撐傳動(dòng)軸的兩端軸承孔都有同心度要求，特別是旋轉(zhuǎn)體的軸承孔，種類非常之多。如圖1所示的零件（前鼓），其分布于正反面兩側(cè)的同心圓孔加工，在數(shù)控車(chē)床上加工時(shí)，往往要分開(kāi)兩次裝夾，分別加工；采用這種加工方式的兩側(cè)同心圓孔不可避免地會(huì)存在同心度誤差，這是影響傳動(dòng)精度和軸承壽命的重要因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工用的刀具及其設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案一是：一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工用的刀具設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

（1）將刀具的刀桿設(shè)計(jì)成7字型，刀桿與零件頸孔的單邊間隙為△=0.3~0.4mm；

（2）將刀桿的前段桿身的橫截面設(shè)計(jì)成橢圓形或者類橢圓形以能夠通過(guò)頸孔，前段桿身的背面圓弧半徑為R₁= d/2-△，前段桿身的正面圓弧半徑為R₂= d/2-△，其中d為零件頸孔的直徑；

（3）在刀桿的頭部正面設(shè)計(jì)前后兩個(gè)刀片安裝位置，分別安裝前刀片和后刀片，前刀片的后傾角和后刀片的前傾角均為α=2~3°，兩個(gè)刀片的刀尖與刀桿背面的距離均為L(zhǎng)=d-2△；兩個(gè)刀片的刀尖之間的距離為h₁≥l₁+2mm，其中l(wèi)₁為零件反面圓孔的加工深度；后刀片的刀尖與前段桿身的橢圓止端之間的距離為H=h+(2~3mm)，其中h為零件正面圓孔的底面與反面圓孔的端面之間的距離。

在進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟（3）中的兩個(gè)刀片采用固定式刀片或者可轉(zhuǎn)位刀片。

在進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，還包括步驟（4）：將刀桿的前段桿身再分成前半段和后半段，前半段的背面與正面相交于兩邊形成尖狀，后半段的背面與正面不相交，前半段的正面與后半段的正面平齊，前半段的背面與后半段的背面不平齊，后半段比前半段厚以使前段桿身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高。

在進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，根據(jù)零件兩側(cè)同心圓孔之間的頸孔結(jié)構(gòu)再行設(shè)計(jì)后半段，使后半段的形狀、尺寸與頸孔相適應(yīng)。

在進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，還包括步驟（5）：根據(jù)數(shù)控車(chē)床上的刀架結(jié)構(gòu)再行設(shè)計(jì)刀桿的后段桿身，使后段桿身的形狀、尺寸與刀架相適應(yīng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案二是：一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工用的刀具，包括：

一7字型刀桿，所述刀桿與零件頸孔的單邊間隙為△=0.3~0.4mm；該刀桿包含：

一頭部，其正面設(shè)置有前后兩個(gè)刀片安裝位置，用于安裝兩個(gè)刀片；

一前段桿身，其橫截面呈橢圓形或者類橢圓形以能夠通過(guò)零件頸孔，其背面的圓弧半徑為R₁= d/2-△，其正面的圓弧半徑為R₂= d/2-△，其中d為零件頸孔的直徑；以及

一后段桿身，供數(shù)控車(chē)床上的刀架夾持用，其形狀和尺寸與刀架結(jié)構(gòu)相適應(yīng)；

一前刀片和一后刀片，分別安裝在前后兩個(gè)刀片安裝位置上；所述前刀片的后傾角和后刀片的前傾角均為α=2~3°，兩個(gè)刀片的刀尖與刀桿背面的距離均為L(zhǎng)=d-2△；兩個(gè)刀片的刀尖之間的距離為h₁≥l₁+2mm，其中l(wèi)₁為零件反面圓孔的加工深度；后刀片的刀尖與前段桿身的橢圓止端之間的距離為H=h+(2~3mm)，其中h為零件正面圓孔的底面與反面圓孔的端面之間的距離。

在進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述兩個(gè)刀片為固定式刀片或者可轉(zhuǎn)位刀片。

在進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述前段桿身分成前半段和后半段，所述前半段的背面與正面相交于兩邊形成尖狀，所述后半段的背面與正面不相交，所述前半段的正面與后半段的正面平齊，所述前半段的背面與后半段的背面不平齊，所述后半段比前半段厚，所述后半段的形狀和尺寸與零件頸孔結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案三是：一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工的方法，采用上述的刀具，并包括以下步驟：

（1）加工正面圓孔時(shí)，刀桿按常規(guī)方法徑向進(jìn)刀、軸向前進(jìn)走刀，使前刀片的刀尖按照正面圓孔的形狀加工；

（2）正面圓孔加工完成后，刀桿先徑向退讓至避開(kāi)頸孔阻擋部的位置，然后軸向前移進(jìn)入頸孔；在進(jìn)入反面圓孔前，刀桿再?gòu)较蛲俗屩帘荛_(kāi)頸孔阻擋部的位置，然后軸向前移進(jìn)入反面圓孔加工區(qū)域；

（3）加工反面圓孔時(shí)，刀桿徑向進(jìn)刀、軸向后退走刀，使后刀片的刀尖按照反面圓孔的形狀加工；

（4）反面圓孔加工完成后，刀桿先徑向退讓至避開(kāi)頸孔阻擋部的位置，然后軸向后移退入頸孔；在退入正面圓孔前，刀桿再?gòu)较蛲俗屩帘荛_(kāi)頸孔阻擋部的位置，然后軸向后移退出正面圓孔。

在進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案中，步驟（1）和步驟（3）的兩個(gè)刀片刀尖的切削刃按照數(shù)控車(chē)床的編程控制，進(jìn)給分步切削，分別加工正反兩側(cè)的同心圓孔，在圓孔不受外力夾緊變形的情況下保證同心度誤差值為零。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明針對(duì)零件正反兩側(cè)同心圓孔的加工，在一次裝夾的情況下，分工步加工同心圓孔，設(shè)計(jì)了特殊結(jié)構(gòu)的專用刀具；

（2）本發(fā)明的刀具通過(guò)7字型刀桿的前后刀片的刀尖，實(shí)現(xiàn)了正反面兩側(cè)同心圓孔的加工，無(wú)需二次裝夾、換刀的工藝要求；

（3）本發(fā)明通過(guò)刀具繞過(guò)零件頸孔的阻擋部，從零件的反面一次性鏜孔，實(shí)現(xiàn)正反面兩側(cè)的同心圓孔一次性加工，達(dá)到同心度最佳狀態(tài)。

附圖說(shuō)明

圖1是待加工零件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是刀具的結(jié)構(gòu)主視圖。

圖3是刀具的頭部結(jié)構(gòu)放大圖。

圖4是刀具的結(jié)構(gòu)左視圖。

圖5是刀具加工正面圓孔的初始位置圖。

圖6是刀具通過(guò)零件頸孔的過(guò)程示意圖。

圖7是刀具加工反面圓孔的初始位置圖。

圖8是前刀片的刀尖運(yùn)動(dòng)路徑圖。

圖9是后刀片的刀尖運(yùn)動(dòng)路徑圖。

附圖標(biāo)記：100-刀具，110-刀桿，111-前段桿身，1111-前半段，1112-后半段，112-后段桿身，113-頭部，120-前刀片，130-后刀片；200-待加工的零件，210-正面圓孔，220-頸孔，230-反面圓孔；A-前刀片的刀尖，B-后刀片的刀尖。

具體實(shí)施方式

為了讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)更明顯易懂，下面特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

如圖1~9所示，一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工用的刀具設(shè)計(jì)方法，包括以下步驟：

（1）將刀具100的刀桿110設(shè)計(jì)成7字型，刀桿110與零件200頸孔220的單邊間隙為△=0.3~0.4mm；

（2）將刀桿110的前段桿身111的橫截面設(shè)計(jì)成橢圓形或者類橢圓形以能夠通過(guò)頸孔220，前段桿身111的背面圓弧半徑為R₁= d/2-△，前段桿身111的正面圓弧半徑為R₂= d/2-△，其中d為零件200頸孔220的直徑；

（3）在刀桿110的頭部113正面設(shè)計(jì)前后兩個(gè)刀片安裝位置，分別安裝前刀片120和后刀片130，前刀片120的后傾角和后刀片130的前傾角均為α=2~3°，兩個(gè)刀片120、130的刀尖A、B與刀桿110背面的距離均為L(zhǎng)=d-2△；兩個(gè)刀片120、130的刀尖A、B之間的距離為h₁≥l₁+2mm，其中l(wèi)₁為零件200反面圓孔230的加工深度；后刀片130的刀尖B與前段桿身111的橢圓止端之間的距離為H=h+(2~3mm)，其中h為零件200正面圓孔210的底面與反面圓孔230的端面之間的距離。

其中，刀桿110由于受到正反兩側(cè)同心圓孔210、230之間的頸孔220限制，因此步驟（2）在刀桿110通過(guò)頸孔220的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，將前段桿身111設(shè)計(jì)成橢圓形或者類橢圓形，抗震剛性較優(yōu)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟（3）中的兩個(gè)刀片120、130可以采用固定式刀片，即刀片不可更換，例如焊接式合金刀片結(jié)構(gòu)；也可以采用可轉(zhuǎn)位刀片，例如刀片安裝位置采用可換式金剛石刀片安裝結(jié)構(gòu)，使用金剛石可轉(zhuǎn)位刀片，當(dāng)一個(gè)刀刃使用壽命結(jié)束后，還可以轉(zhuǎn)位使用新刀刃，達(dá)到一把刀桿110多次使用、一片刀片多刀刃使用的目的。

在本發(fā)明實(shí)施例中，該設(shè)計(jì)方法還可以包括步驟（4）：將刀桿110的前段桿身111再分成前半段1111和后半段1112，前半段1111的背面與正面相交于兩邊形成尖狀，后半段1112的背面與正面不相交，前半段1111的正面與后半段1112的正面平齊，前半段1111的背面與后半段1112的背面不平齊，后半段1112比前半段1111厚以使前段桿身111的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度更高。其中，根據(jù)零件200兩側(cè)同心圓孔210、230之間的頸孔220結(jié)構(gòu)再行設(shè)計(jì)后半段1112，使后半段1112的形狀、尺寸與頸孔220相適應(yīng)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，該設(shè)計(jì)方法還可以包括步驟（5）：根據(jù)數(shù)控車(chē)床上的刀架結(jié)構(gòu)再行設(shè)計(jì)刀桿110的后段桿身112，使后段桿身112的形狀、尺寸與刀架相適應(yīng)。

如圖1~9所示，一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工用的刀具，包括：

一7字型刀桿110，所述刀桿110與零件200頸孔220的單邊間隙為△=0.3~0.4mm；該刀桿110包含：

一頭部113，其正面設(shè)置有前后兩個(gè)刀片安裝位置，用于安裝兩個(gè)刀片120、130；

一前段桿身111，其橫截面呈橢圓形或者類橢圓形以能夠通過(guò)零件200頸孔220，其背面的圓弧半徑為R₁= d/2-△，其正面的圓弧半徑為R₂= d/2-△，其中d為零件200頸孔220的直徑；以及

一后段桿身112，供數(shù)控車(chē)床上的刀架夾持用，其形狀和尺寸與刀架結(jié)構(gòu)相適應(yīng)；

一前刀片120和一后刀片130，分別安裝在前后兩個(gè)刀片安裝位置上；所述前刀片120的后傾角和后刀片130的前傾角均為α=2~3°，兩個(gè)刀片120、130的刀尖A、B與刀桿110背面的距離均為L(zhǎng)=d-2△；兩個(gè)刀片120、130的刀尖A、B之間的距離為h₁≥l₁+2mm，其中l(wèi)₁為零件200反面圓孔230的加工深度；后刀片130的刀尖B與前段桿身111的橢圓止端之間的距離為H=h+(2~3mm)，其中h為零件200正面圓孔210的底面與反面圓孔230的端面之間的距離。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述兩個(gè)刀片120、130為固定式刀片或者可轉(zhuǎn)位刀片，例如不可更換的焊接式合金刀片結(jié)構(gòu)，又例如刀片安裝位置采用可換式金剛石刀片安裝結(jié)構(gòu)，使用金剛石可轉(zhuǎn)位刀片，當(dāng)一個(gè)刀刃使用壽命結(jié)束后，還可以轉(zhuǎn)位使用新刀刃，達(dá)到一把刀桿110多次使用、一片刀片多刀刃使用的目的。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述前段桿身111分成前半段1111和后半段1112，所述前半段1111的背面與正面相交于兩邊形成尖狀，所述后半段1112的背面與正面不相交，所述前半段1111的正面與后半段1112的正面平齊，所述前半段1111的背面與后半段1112的背面不平齊，所述后半段1112比前半段1111厚，所述后半段1112的形狀和尺寸與零件200頸孔220結(jié)構(gòu)相適應(yīng)。

如圖1~9所示，一種兩側(cè)同心圓孔一次裝夾加工的方法，采用上述的刀具100，并包括以下步驟：

（1）加工正面圓孔210時(shí)，刀桿110按常規(guī)方法徑向進(jìn)刀、軸向前進(jìn)走刀，使前刀片120的刀尖A按照正面圓孔210的形狀加工；

（2）正面圓孔210加工完成后，刀桿110先徑向退讓至避開(kāi)頸孔220阻擋部的位置，然后軸向前移進(jìn)入頸孔220；在進(jìn)入反面圓孔230前，刀桿110再?gòu)较蛲俗屩帘荛_(kāi)頸孔220阻擋部的位置，然后軸向前移進(jìn)入反面圓孔230加工區(qū)域；

（3）加工反面圓孔230時(shí)，刀桿110徑向進(jìn)刀、軸向后退走刀，使后刀片130的刀尖B按照反面圓孔230的形狀加工；

（4）反面圓孔230加工完成后，刀桿110先徑向退讓至避開(kāi)頸孔220阻擋部的位置，然后軸向后移退入頸孔220；在退入正面圓孔210前，刀桿110再?gòu)较蛲俗屩帘荛_(kāi)頸孔220阻擋部的位置，然后軸向后移退出正面圓孔110。

在本發(fā)明實(shí)施例中，步驟（1）和步驟（3）的兩個(gè)刀片120、130刀尖A、B的切削刃按照數(shù)控車(chē)床的編程控制，進(jìn)給分步切削，分別加工正反兩側(cè)的同心圓孔210、230，在圓孔不受外力夾緊變形的情況下保證同心度誤差值為零。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員但凡未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做任何簡(jiǎn)單的修改、均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。