專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于加工孔的鉸刀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于一種用于加工孔的鉸刀。
背景技術(shù)：
鉸刀是用于金屬孔表面進(jìn)行最后一道工序的精加工刀具，以保證孔的尺寸精度、 形狀精度和表面粗糙度。生產(chǎn)中常用的鉸刀有整體硬質(zhì)合金鉸刀和高速鋼鉸刀；目前，在有色金屬的孔加工中正在大量使用聚晶金剛石(PCD)鉸刀，聚晶金剛石鉸刀與整體硬質(zhì)合金鉸刀和高速鋼鉸刀相比，可以達(dá)到更小的表面粗糙度值和穩(wěn)定的尺寸精度目前，常用的硬質(zhì)合金鉸刀軸向工作部分長(zhǎng)度一般為鉸刀直徑的O.8-3倍，校準(zhǔn)部分長(zhǎng)度一般為鉸刀直徑的O. 8-1. 5倍，但聚晶金剛石鉸刀刃口的軸向總長(zhǎng)度只有7mm以下長(zhǎng)度，實(shí)際軸向工作長(zhǎng)度(修光刃)<5_;因此，對(duì)孔壁非連續(xù)的孔(指被加工孔壁上有類(lèi)似鍵槽的軸向槽或貫穿孔)進(jìn)行加工時(shí)，由于孔壁非連續(xù)，當(dāng)某一齒進(jìn)入非連續(xù)部分(空隙部分，沒(méi)有被加工金屬)時(shí)，此齒的切削力驟然會(huì)降為零，鉸刀可能會(huì)因此而失去平衡發(fā)生振動(dòng)；而該振動(dòng)在孔壁上造成的影響很難消除。另外，由于上一工序(鉆、擴(kuò))后余量不均勻(對(duì)于孔壁非連續(xù)工件，極易發(fā)生余量不均勻)的影響，現(xiàn)有的鉸刀通常設(shè)計(jì)成各個(gè)刀齒之間夾角等分布置的形式，在有刀齒進(jìn)入不連續(xù)部分時(shí)，鉸削工作中可能發(fā)生的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致其余刀齒影響被加工孔壁部分的精度，導(dǎo)致出現(xiàn)孔傾斜和孔橢圓現(xiàn)象。而現(xiàn)有聚晶金剛石鉸刀由于齒的軸向長(zhǎng)度很短，更容易因?yàn)樯鲜鲈虍a(chǎn)生孔傾斜和孔橢圓的現(xiàn)象，更嚴(yán)重會(huì)損壞刀具。本實(shí)用新型希望提供能解決或緩解聚晶金剛石鉸刀鉸削加工孔壁非連續(xù)的孔時(shí)容易出現(xiàn)的孔傾斜和孔橢圓的現(xiàn)象。
發(fā)明內(nèi)容因此，本實(shí)用新型的任務(wù)是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種用于加工孔的鉸刀。所述孔包括孔中心軸線(xiàn)和圍繞該孔中心軸線(xiàn)限定出的孔壁，該孔壁形成有孔壁非連續(xù)空槽(或貫穿孔)部分和實(shí)體部分，所述孔壁非連續(xù)部分關(guān)于該孔中心軸線(xiàn)限定出孔壁非連續(xù)部分的中心角。該鉸刀包括限定出鉸刀中心軸線(xiàn)的剛性刀體、從該刀體延伸成型的平行間隔布置的至少三個(gè)齒狀基部、和分別固定在各個(gè)齒狀基部上的相應(yīng)聚晶金剛石刀片，每片聚晶金剛石刀片包括位于軸向遠(yuǎn)端的切削刃和與該切削刃相連的修光刃；在各相鄰的刀片的修光刃之間關(guān)于該鉸刀中心軸線(xiàn)分別限定出與刀片數(shù)目相等的刀片中心夾角，所述中心夾角可以是非等分的且其最大的中心夾角與最小的中心夾角之差大于等于所述孔壁非連續(xù)部分的中心角。通過(guò)本實(shí)用新型如此設(shè)置，其技術(shù)效果在于可有效彌補(bǔ)當(dāng)有刀齒進(jìn)入孔壁中的孔壁非連續(xù)部分而瞬間失力時(shí)造成的振動(dòng)而導(dǎo)致其它刀齒在壁面中造成的影響。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述中心夾角中任兩個(gè)刀片中心夾角之差的絕對(duì)值大于所述孔壁非連續(xù)部分的中心角。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，實(shí)體部分包括鉸刀的所有刀片均位于實(shí)體部分時(shí)所形成的第一走刀部分和當(dāng)任一片刀片行經(jīng)過(guò)所述孔壁非連續(xù)部分時(shí)，位于實(shí)體部分的其余刀片在該實(shí)體部分中分別地相應(yīng)形成的多個(gè)第二走刀部分；所述刀片的中心夾角如此布置從而使得所述多個(gè)第二走刀部分之間的重疊區(qū)域最小化。根據(jù)一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例，鉸刀構(gòu)造成在給定孔壁非連續(xù)部分的中心角為Al 且給定刀片數(shù)目為η情況下，且當(dāng)所述孔壁非連續(xù)部分的中心角和所述刀片數(shù)目滿(mǎn)足 (η2-η+1)Α1^ 360°時(shí)，多個(gè)第二走刀部分彼此之間不重疊。優(yōu)選地，所述鉸刀構(gòu)造成當(dāng)所述孔壁非連續(xù)部分的中心角和所述刀片數(shù)目滿(mǎn)足(η2-η+1)Α1 > 360°時(shí)，多個(gè)第二走刀部分構(gòu)造成其重疊區(qū)域的中心角之和大約等于(η2-η+1)Α1減去360°的差值。優(yōu)選地，所述修光刃構(gòu)造成相對(duì)于鉸刀中心軸線(xiàn)朝遠(yuǎn)端方向是漸縮的，且傾斜角的正切值在O. 06/100-0. 1/100的范圍內(nèi)，優(yōu)選大約為O. 08/100。更優(yōu)選地，所述切削刃與所述鉸刀中心軸線(xiàn)形成夾角在70° -80°之間的主偏角，且具有孔的鉸削余量2倍以上的徑向尺寸。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，所述刀片具有在周向上位于該修光刃前側(cè)的前刀面、緊跟在該修光刃之后的周向柱面刃帶、緊跟在周向柱面刃帶之后的一個(gè)或多個(gè)后角部，其中所述周向柱面刃帶具有O. 2mm-0. 35mm的寬度。更優(yōu)選地，所述前刀面具有在-1° -3°之間的前角，且所述后角部包括第一和第二后角，該第二后角在12° -18°的范圍內(nèi)。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施例，所述至少三個(gè)齒狀基部布置成與該鉸刀中心軸線(xiàn)傾斜地延伸，且具有在O° -10°范圍內(nèi)的螺旋傾角。

現(xiàn)結(jié)合附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，其中圖I示出了根據(jù)本實(shí)用新型的聚晶金剛石(P⑶)鉸刀的正視圖；圖2示出了圖I中A部分的局部放大視圖；圖3示出了從鉸刀軸向遠(yuǎn)端看的側(cè)視圖，其中示出了不等分的刀片中心夾角；圖4放大示出了聚晶金剛石刀片的側(cè)視圖；圖5a_d示意性地對(duì)照示出在孔壁的孔壁非連續(xù)部分和鉸刀齒數(shù)給定的情況下， 當(dāng)有一片刀片位于孔壁非連續(xù)部分中時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)鉸刀以及本實(shí)用新型鉸刀的其余刀片的走刀部分。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)參考以下的說(shuō)明以及附圖，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型鉸刀(以及作為對(duì)照的現(xiàn)有技術(shù)鉸刀)的示意性方案。盡管提供附圖是為了呈現(xiàn)本實(shí)用新型的一些實(shí)施方案，但附圖不必按具體實(shí)施方案的尺寸繪制，且某些特征可被放大、移除或部分剖切以更好地示出和解釋本實(shí)用新型的公開(kāi)內(nèi)容。說(shuō)明書(shū)中涉及“示例性示出”或類(lèi)似用語(yǔ)意指結(jié)合示例性方案描述的特定特征、結(jié)構(gòu)和特性被包括在至少一個(gè)圖中，但在說(shuō)明書(shū)中出現(xiàn)的短語(yǔ)“在附圖中”或類(lèi)似用語(yǔ)不必參考全部附圖。在本實(shí)用新型中，相同或相似的部件用相同或相似的附圖標(biāo)記指代以便統(tǒng)一和對(duì)照。[0022]在本實(shí)用新型中的術(shù)語(yǔ)“約”或“大約”將會(huì)被本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解且將根據(jù)用到該術(shù)語(yǔ)的上下文在一定范圍內(nèi)變化。如果該術(shù)語(yǔ)的使用在給定的用到該術(shù)語(yǔ)的上下文中對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)不清楚，那么“約”或“大約”將指具體數(shù)值或參數(shù)值的加減5%。 從大約X到Y(jié)意指從大約X到大約Y，其中X和Y是具體值。本文中術(shù)語(yǔ)“中心角”或者“中心夾角”的含義是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，指在垂直于中心軸線(xiàn)的平面中以中心軸線(xiàn)為角頂點(diǎn)所形成的角。在本實(shí)用新型中的術(shù)語(yǔ)“非連續(xù)部分”指的是在孔壁中形成的在鉸孔時(shí)不被加工的凹入部分，例如在孔壁中形成的鍵槽、溝槽或相貫孔；而“實(shí)體部分”則是指除上述非連續(xù)部分之外的孔壁部分，實(shí)體部分基本上是指在鉸孔時(shí)被鉸削加工的部分。圖I示出了根據(jù)本實(shí)用新型的聚晶金剛石(PCD)鉸刀正視圖，該鉸刀包括剛性刀體I (其例如是硬質(zhì)合金刀體)和從該刀體延伸成型的平行間隔布置的至少三個(gè)齒狀基部， 在圖3中為4個(gè)齒狀基部T1、T2、T3和Τ4。該鉸刀還包括分別固定在相應(yīng)的一個(gè)齒狀基部上的聚晶金剛石PCD刀片2。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，剛性刀體可以包括刀頸和用于夾持的刀柄，所述齒狀基部布置在刀頸上。如圖所示，D為刀齒直徑，其對(duì)應(yīng)于要被加工的工件孔直徑，Dl為刀頸直徑，D2為刀柄直徑，0-0'示出為鉸刀中心軸線(xiàn)，也稱(chēng)作該鉸刀的工作回轉(zhuǎn)軸。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，該鉸刀中心軸線(xiàn)在工作時(shí)與待鉸孔的中心軸線(xiàn)理論上是重合的。工作時(shí)，刀片繞鉸刀中心軸線(xiàn)0-0'為工作回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且在圖I中沿左方向做軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，且例如在圖3中做逆時(shí)針的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)聚晶金剛石刀片2鉸出精加工的孔壁面。圖2示出了圖I中區(qū)域A的放大視圖。結(jié)合圖I和2所示，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白， 鉸刀的刀片包括位于刀體的軸向遠(yuǎn)端的切削刃3和與該切削刃相連的修光刃4。切削刃3 用于在鉸孔過(guò)程中在軸向進(jìn)給時(shí)首先遇到并切除加工余量，而修光刃4是用于進(jìn)一步修光孔壁面以使其符合精度要求，這在本領(lǐng)域中是已知的，在此不再詳述。如圖2所示，該切削刃3與所述鉸刀中心軸線(xiàn)形成有夾角，在此定義為切削刃的主偏角K，其優(yōu)選在70° -80° 之間。通過(guò)設(shè)置上述較大的主偏角，可以減小鉸削加工時(shí)的徑向力，以減小非連續(xù)切削時(shí)由徑向切削力不對(duì)稱(chēng)引起的振動(dòng)和徑向偏移。另外，所述切削刃3還限定出其徑向尺寸e，該徑向尺寸e優(yōu)選為大于等于2倍的孔的鉸削余量(單邊)。這樣設(shè)置防止了上一工序的加工造成余量不均而造成的單邊余量大于切削刃的徑向尺寸e，導(dǎo)致刀具振動(dòng)而影響加工。如圖I所示，所述齒狀基部相對(duì)于該鉸刀中心軸線(xiàn)是傾斜布置的，但也可以想到齒狀基部與鉸刀中心軸線(xiàn)平行延伸。優(yōu)選的是，齒狀基部相對(duì)于鉸刀中心軸線(xiàn)形成在 0° -10°范圍內(nèi)的螺旋傾角β。設(shè)置大于O的螺旋傾角β，可以使得以使刀具端齒切削刃的前刀面(圖2)有一定的前角，使刀具在軸向進(jìn)給切削時(shí)的切削力減小。β值越大，切削力減小效果越明顯。但β值過(guò)大，使得端齒前角過(guò)大，從而容易使得切削刃3崩壞。繼續(xù)參考圖1，所述修光刃構(gòu)造成朝遠(yuǎn)端方向相對(duì)于鉸刀中心軸線(xiàn)是漸縮的，即這些修光刃(從圖4將明白，還包括位于修光刃周向后側(cè)的周向柱面刃帶)在朝遠(yuǎn)端方向形成了倒錐結(jié)構(gòu)DZ。且優(yōu)選的是，所述修光刃與所述鉸刀中心軸線(xiàn)的夾角的正切值在大約
O.06/100-大約O. 1/100的范圍內(nèi)，更優(yōu)選為O. 08/100左右。在鉸刀中，如果倒錐設(shè)置得過(guò)小，鉸孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，在孔壁產(chǎn)生振紋；而如果倒錐過(guò)大，可能會(huì)造成鉸出的孔徑大于規(guī)定孔徑，且在孔壁上有回轉(zhuǎn)刀痕。[0029]現(xiàn)參考圖3，其是從鉸刀軸向遠(yuǎn)端看的側(cè)視圖，該側(cè)視圖垂直于鉸刀的回轉(zhuǎn)軸線(xiàn) 0-0'。結(jié)合圖I和3，如圖所示，示出了 4個(gè)傾斜且彼此平行布置的齒狀基部Tl、T2、T3、 T4，且在所述齒狀基部之間限定出排屑槽。排屑槽的方向和角度與螺旋傾角相同。在滿(mǎn)足排屑的前提下，排屑槽的深度越小越好，以增加刀具的剛性。盡管在圖I和3中示出了 4個(gè)齒狀基部，但也可以是其他數(shù)目，例如圖5b中示意性地示出了 3個(gè)齒狀基部，還可以是其它更多的數(shù)目。但是根據(jù)本實(shí)用新型的齒狀基部T >3。如圖I和3所示，在齒狀基部Tl、T2、 T3、T4上具有凹槽，其用于固定(例如焊接或膠粘)聚晶金剛石PCD刀片2，從而形成鉸刀的數(shù)個(gè)周齒。如圖3所示，在各相鄰的刀片(具體而言是修光刃)之間關(guān)于該鉸刀中心軸線(xiàn)分別限定出與刀片數(shù)目相等的四個(gè)刀片中心夾角W1、W2、W3、W4，可以想到的是，如果有不同數(shù)目的刀片，也將會(huì)有該數(shù)目的刀片中心夾角。在本實(shí)用新型中，刀片中心夾角優(yōu)選是不等分的，這將在下文進(jìn)詳述。接下來(lái)參考圖4，示出了聚晶金剛石鉸刀的側(cè)視圖中一個(gè)齒狀基部Tl和PCD刀片部分的局部放大圖。如圖4所示，刀片具有在周向上位于該修光刃前側(cè)的、作為金屬屑流出表面的前刀面5、緊跟在該修光刃之后的周向柱面刃帶b、緊跟在周向柱面刃帶之后的一個(gè)或多個(gè)后角部(在圖中為兩個(gè)，即第一后角和第二后角)，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的結(jié)構(gòu)。在所示的實(shí)施例中，修光刃投影成一點(diǎn)，且前刀面與過(guò)刀具回轉(zhuǎn)中心O和修光刃投影點(diǎn)的連線(xiàn)之間的夾角為修光前角Y，修光前角Y =0°左右，例如在-1°至3°的范圍內(nèi)。 優(yōu)選地，該周向柱面刃帶b具有大約O. 2mm-0. 35_的周向?qū)挾?。如圖所示，第二后角α在 12。-18。的范圍內(nèi)。對(duì)于周向柱面刃帶b，可更具體地如此設(shè)置，即鉸刀直徑越大，周向柱面刃帶越寬； 但周向柱面刃帶過(guò)窄或過(guò)寬，都不利于保證孔表面的粗糙度。在下文表I中示意性示出鉸刀直徑D與周向柱面刃帶b的寬度的關(guān)系。表I——鉸刀直徑與周向柱面刃帶的關(guān)系
權(quán)利要求1.一種用于加工孔的鉸刀，其中，所述孔包括孔中心軸線(xiàn)和圍繞該孔中心軸線(xiàn)限定出的孔壁，該孔壁包括孔壁非連續(xù)部分和實(shí)體部分，所述孔壁非連續(xù)部分關(guān)于該孔中心軸線(xiàn)限定出孔壁非連續(xù)部分的中心角；該鉸刀包括限定出鉸刀中心軸線(xiàn)的剛性刀體、從該刀體延伸成型的平行間隔布置的至少三個(gè)齒狀基部、和分別固定在各個(gè)齒狀基部上的相應(yīng)的聚晶金剛石刀片，每片聚晶金剛石刀片包括位于軸向遠(yuǎn)端的切削刃和與該切削刃相連的修光刃；其中，在各相鄰的刀片的修光刃之間關(guān)于該鉸刀中心軸線(xiàn)分別限定出與刀片數(shù)目相等的刀片中心夾角，其中，所述刀片中心夾角是非等分的且最大的刀片中心夾角與最小的刀片中心夾角之差大于等于所述孔壁非連續(xù)部分的中心角。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉸刀，其特征是，所述至少三個(gè)刀片中心夾角中任兩個(gè)刀片中心夾角之差的絕對(duì)值大于所述孔壁非連續(xù)部分的中心角。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鉸刀，其特征是，實(shí)體部分包括鉸刀的所有刀片均位于實(shí)體部分時(shí)所形成的第一走刀部分和當(dāng)任一片刀片行經(jīng)過(guò)所述孔壁非連續(xù)部分時(shí)，位于實(shí)體部分的其余刀片在該實(shí)體部分中分別地相應(yīng)形成的多個(gè)第二走刀部分；所述刀片的中心夾角布置成使得所述多個(gè)第二走刀部分之間的重疊區(qū)域最小化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鉸刀，其特征是，所述鉸刀構(gòu)造成在給定孔壁非連續(xù)部分的中心角為Al且給定刀片數(shù)目為η情況下，且當(dāng)所述孔壁非連續(xù)部分的中心角和所述刀片數(shù)目滿(mǎn)足(η2-η+1)Α1 ( 360°時(shí)，所述多個(gè)第二走刀部分彼此之間不重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉸刀，其特征是，所述鉸刀構(gòu)造成當(dāng)所述孔壁非連續(xù)部分的中心角和所述刀片數(shù)目滿(mǎn)足(η2-η+1)Α1 > 360°時(shí)，所述多個(gè)第二走刀部分構(gòu)造成其重疊區(qū)域的中心角之和大約等于(η2-η+1)Α1減去360°的差值。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的鉸刀，其特征是，所述修光刃構(gòu)造成朝遠(yuǎn)端方向相對(duì)于鉸刀中心軸線(xiàn)是漸縮的，且該修光刃與該鉸刀中心軸線(xiàn)的夾角的正切值在O. 06/100 至O. 1/100的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的鉸刀，其特征是，所述切削刃與所述鉸刀中心軸線(xiàn)形成夾角在70° -80°之間的主偏角U)，且具有該孔的鉸削余量2倍以上的徑向尺寸 (e)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的鉸刀，其特征是，所述刀片具有在周向上位于該修光刃前側(cè)的前刀面、緊跟在該修光刃之后的周向柱面刃帶、緊跟在周向柱面刃帶之后的一個(gè)或多個(gè)修光刃后角部，其中所述周向柱面刃帶具有O. 2mm-0. 35mm的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鉸刀，其特征是，所述前刀面具有在-1°至3°之間的修光刃前角，且所述修光刃后角部包括第一和第二后角，該第二后角在12° -18°的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的鉸刀，其特征是，所述至少三個(gè)齒狀基部布置成與該鉸刀中心軸線(xiàn)傾斜地延伸，且具有在0° -10°范圍內(nèi)的螺旋傾角。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種用于加工孔的鉸刀。該非連續(xù)孔包括孔中心軸線(xiàn)和具有孔壁非連續(xù)部分和實(shí)體部分的孔壁，該孔壁非連續(xù)部分關(guān)于該孔中心軸線(xiàn)限定出孔壁非連續(xù)部分的中心角。該鉸刀包括限定出鉸刀中心軸線(xiàn)的剛性刀體、從該刀體延伸成型的平行間隔布置的至少三個(gè)齒狀基部、和分別固定在各個(gè)齒狀基部上的相應(yīng)的聚晶金剛石刀片。每片聚晶金剛石刀片包括位于軸向遠(yuǎn)端的切削刃和與該切削刃相連的修光刃。在各相鄰的刀片的修光刃之間關(guān)于該鉸刀中心軸線(xiàn)分別限定出與刀片數(shù)目相等的刀片中心夾角。所述刀片中心夾角是非等分的且最大的中心夾角與最小的中心夾角之差大于等于所述孔壁非連續(xù)部分的中心角。
文檔編號(hào)B23D77/00GK202344044SQ20112048726
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者劉敏, 楊羽 申請(qǐng)人:深圳市中天精密工具有限公司