一种减小铣削冲击的铣削刀具的制作方法

1.本发明涉及一种机械加工装置，尤其涉及一种铣削装置。


背景技术：

2.铣削加工是一种常见的机械加工方式，该加工方式采用的是铣削刀具。
3.铣削加工是一种断续切削，在刀具切入工件的过程中，刀片受到工件挤压冲击载荷，刀片表面会承压应力。同样地，在刀具切出工件过程中，刀片受到工件压应力载荷逐渐减小，也会存在卸荷冲击，导致刀片表面承载拉应力。通过刀片连续切削和断续切削观察刀具失效情况的实验，在其他切削参数不变的情况下，可以发现断续切削的刀具寿命远低于连续切削的刀具。
4.因此认为，铣削加工过程中导致刀具失效的主要原因是刀片承受的冲击而非刀具与工件摩擦导致的磨损。因此，如果可以减少铣削过程中刀具所受的冲击就能提升刀片耐用度。
5.另外，由于刀片的材质普遍采用高硬度的硬质合金，其特点是硬度高能承受一定的压应力，但不能承受拉应力。因此刀具切出工件时的卸荷冲击，刀片表面承拉应力对刀具的伤害大于刀具切入工件时挤压冲击载荷刀片表面承拉应力对刀具的伤害。
6.基于此，期望提供一种能够减小切削冲击的铣削刀具，使得当刀片刚刚切入工件时，以及当刀具切出工件时，均能减小对刀具的冲击。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种减小铣削冲击的铣削刀具，当刀片刚刚切入工件时，其能逐渐向与切削力向反的方向退让，以起到缓冲作用；当刀具切出工件时能，又能缓慢卸载刀具上承受的切削载荷。
8.为了实现上述目的，本发明提出了一种减小铣削冲击的铣削刀具，其包括：
9.刀盘，其与铣削主轴连接，以与铣削主轴同步转动；
10.刀架，其尾端通过铰接轴与所述刀盘铰接，所述刀架的首端设有用于铣削的刀片；
11.连杆，其首端与所述刀架的中部铰接；
12.l型杆，其一个臂与所述连杆的尾端铰接；
13.阻尼元件，其与所述l型杆的另一个臂连接；
14.弹簧组件，其包括设于所述刀盘上的弹簧座，以及设于弹簧座和刀架之间的弹簧；
15.其中，当刀片切入被铣削工件时，切削负载带动所述刀架绕着其尾端的铰接轴相对于刀盘转动，并且所述弹簧被压缩；当刀片将要切出被铣削工件时，刀架在弹簧力的作用下绕着其尾端的铰接轴相对于刀盘转动，以通过连杆和l型杆的动作使得阻尼元件起到阻尼作用。
16.进一步地，在本发明所述的铣削刀具中，所述刀架上还设有插杆孔；所述铣削刀具还包括：
17.插杆，其竖直地设于所述刀盘上；
18.插杆弹簧，其套设于所述插杆外，并在竖直方向上向插杆施加力；
19.其中，当刀架绕着其尾端的铰接轴相对于刀盘转动过设定角度时，所述插杆的尾端落入插杆孔内，以阻止刀架相对于刀盘继续转动。
20.进一步地，本发明所述的铣削刀具还包括固定设置的楔形块，所述楔形块在刀盘的圆周方向上弧形延伸，所述楔形块的上表面为斜面，以使当刀盘带动插杆转动至与楔形块的上表面接触时，楔形块在竖直方向上将插杆从插杆孔内提起。
21.进一步地，在本发明所述的铣削刀具中，所述楔形块固定设置在固定套上，所述固定套用于与铣削主轴的主轴箱连接。
22.进一步地，在本发明所述的铣削刀具中，所述刀盘上还设有配重块。
23.进一步地，在本发明所述的铣削刀具中，所述刀盘上还设有固定挡块，其相对于弹簧组件设于刀架的另一侧。
24.在该实施方式中，固定挡块用于对刀架相对于刀盘的转动进行限位。
25.进一步地，在本发明所述的铣削刀具中，所述弹簧组件还包括弧形的弹簧导杆，所述弹簧套设于所述弹簧导杆上。
26.进一步地，在本发明所述的铣削刀具中，所述阻尼元件包括阻尼油缸。
27.进一步地，本发明所述的铣削刀具还包括：
28.弧形导轨，其设于所述刀盘上，所述弹簧座与所述弧形导轨滑动连接，以能够沿着弧形导轨滑动；
29.弹簧调节块，其与所述弹簧座铰接；
30.弹簧调节螺栓座，其设于所述刀盘上；
31.弹簧调节螺栓，其穿过与其螺纹连接的弹簧调节螺栓座而与弹簧调节块连接；
32.弹簧调节螺栓锁紧套，其与所述弹簧调节螺栓螺纹连接，并抵靠在弹簧调节螺栓座上。
33.在该实施方式中，上述元件用于对弹簧弹力进行调节。需要说明的是，虽然弹簧座可以沿着弧形导轨滑动，但该滑动仅是在调节弹簧弹力的过程中用于调整弹簧座的位置。一旦完成了弹簧弹力的调节，弹簧座的位置就是固定不动的。
34.进一步地，本发明所述的铣削刀具还包括：
35.线性导轨，其设于所述刀盘上；
36.阻尼元件调节件，其能够沿线性导轨滑动，所述阻尼元件调节件通过销轴与所述阻尼元件铰接；
37.阻尼元件调节螺栓座，其设于所述刀盘上；
38.阻尼元件调节螺栓，其穿过与其螺纹连接的阻尼元件调节螺栓座而与阻尼元件调节件连接；
39.阻尼元件调节螺栓锁紧套，其与所述阻尼元件调节螺栓螺纹连接，并抵靠在阻尼元件调节螺栓座上。
40.在该实施方式中，阻尼元件调节螺栓、阻尼元件调节件通过调节阻尼元件的位置来调节l型杆的力臂，以实现阻尼力的调节。同样地，虽然阻尼元件调节件可以沿着线性形导轨滑动，但该滑动仅是在调节阻尼力的过程中用于调整阻尼元件调节件的位置。一旦完
成了阻尼力的调节，阻尼元件调节件的位置就是固定不动的。
41.本发明所述的铣削刀具在铣削过程中，当刀片切入工件时，刀架绕着其尾端的铰接轴克服弹簧弹力沿着切削力方向旋转，这一过程，保证了刀片在刚切入工件时，对切削力的缓冲。此时，虽然刀架还通过连杆、l型杆作用于阻尼元件，但是此时阻尼元件并不发挥阻尼作用。
42.在一些优选的实施方式中，当刀架绕着其尾端的铰接轴相对于刀盘转动到使得插杆的尾端可以落入插杆孔内时，刀架不再相对于刀盘转动，即开始与刀盘保持同步转动。这一过程保证了当刀片完全切入工件时，可以获得高刚性，使得切削过程更加稳定。当刀片随着刀盘继续转动进行切削时，插杆被提起。
43.当刀片快要切出工件时，切削负载急剧减小。此时，刀架在弹簧弹力的作用下绕着其尾端的铰接轴向反切削力方向旋转，该旋转通过连杆、l型杆作用于阻尼元件，使得阻尼元件起到阻尼作用，从而让刀架缓慢复位。
44.由此可见，本发明所述的铣削刀具，可以有效减小铣削过程中的铣削冲击。
附图说明
45.图1显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的立体结构示意图。
46.图2显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的背面一个视角下的立体结构示意图。
47.图3显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的背面另一个视角下的立体结构示意图。
48.图4显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的正面视角下的立体结构示意图。
49.图5显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的连杆的结构示意图。
50.图6显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的弹簧调节组件的结构。
51.图7显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的仰视图。
52.图8为图7中e-e处的截面图。
53.图9为图8中n-n处的截面图。
54.图10为图7中q-q处的截面图。
55.图11为图10中v处的局部放大图。
56.图12显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的阻尼油缸活塞杆的结构。
具体实施方式
57.下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的铣削刀具做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
58.图1显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的立体结构示意图。
59.如图1所示的，在一种实施方式中，采用该铣削刀具对工件33进行铣削加工，图中m表示铣削过程中，刀片8切入的位置，图中n表示铣削过程中，刀片8切出的位置。在现有技术中的这两处位置，刀片会承受较大的冲击，然而本发明可以有效减小这种冲击。
60.图2显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的背面一个视角下的立体结
构示意图。
61.图3显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的背面另一个视角下的立体结构示意图。
62.图4显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的正面视角下的立体结构示意图。
63.如图2、图3和图4所示的，在本发明的一种实施方式中，铣削刀具包括：
64.刀盘2通过尾部的圆柱柄与铣削主轴32连接，以在铣削过程中与铣削主轴同步转动。需要说明的是，为了适应不同铣削主轴，接口可选用不同结构，此处的圆柱柄只是一种具体的实现方式，其他与铣削主轴适配的结构也是可行的。
65.固定套31通过螺栓与铣削主轴的主轴箱(图中未示出)连接，在铣削过程中固定套31是不转动的。
66.刀架5的尾端通过作为铰接轴的铰链螺栓4与刀盘2铰接，其中铰链螺栓4的一端通过螺纹固定在刀盘2上，螺母3通过螺纹与铰链螺栓4的另一端螺纹连接，且螺母3的端面与铰链螺栓4的台阶面接触。刀架5通过尾端的孔与铰链螺栓4的轴间隙配合，实现其能绕着铰链螺栓4旋转。刀片8安装在刀架5首端的刀窝内。
67.图5显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的连杆的结构示意图。
68.如图5所示的连杆6通过设于其上的两个螺栓轴61分别插入在刀架5和l型杆26的孔里，并通过各孔与轴的间隙配合，螺母固定在连杆6的两个螺栓轴端部，且螺母端面与轴台阶面接触，与刀架5和l型杆26的表面不接触，以实现连杆6与刀架5的铰接，以及连杆6与l型杆26的铰接。
69.固定挡块7固定在刀盘2上。弹簧9的一端固定在固定挡块7上，并穿过刀架5、弹簧座12上的孔。弹簧9在弹簧导杆10的导向限制下一端与弹簧座12的端面接触。弹簧座紧钉螺钉13将弹簧座12紧固在刀盘2上。阻尼元件20，其与l型杆26的臂连接铰接。
70.从图2中还可以看出，在一些实施方式中，刀盘2上还设有配重块1，其用于在刀盘旋转时平衡刀盘上其他元件的重量。
71.继续参阅图3，在一些实施方式中，刀盘2上还设有弧形导轨11，弹簧座12与弧形导轨11通过导轨副实现滑动连接，以能够沿着弧形导轨滑动。需要说明的是，虽然弹簧座12可以沿着弧形导轨11滑动，但该滑动仅是在调节弹簧弹力的过程中用于调整弹簧座12的位置。一旦完成了弹簧弹力的调节，弹簧座12就采用弹簧座紧钉螺钉13被紧固在刀盘2上，保持位置不动。
72.如图6所示的，弹簧调节块15通过设于其上的轴与弹簧座12上的孔121的轴间隙配合实现弹簧调节块15与弹簧座12的铰接。
73.继续参阅图3和图6，弹簧调节螺栓座16固定设于刀盘2上，弹簧调节螺栓18穿过与其螺纹连接的弹簧调节螺栓座16而与弹簧调节块15连接，弹簧调节块15的孔与弹簧调节螺栓18端部的光杆间隙配合，弹簧调节块连接销14插在弹簧调节螺栓18端部的孔内，并形成过盈配合，从而起到对弹簧调节块15限位的作用。此外，弹簧调节螺栓锁紧套17通过螺纹啮合在弹簧调节螺栓18外，弹簧调节螺栓锁紧套17的端面与弹簧调节螺栓座16的端面贴合，起到紧固作用。
74.照此，弹簧调节螺栓18就可以通过调节螺栓长度来调节弹簧9的弹力。
75.图7显示了本发明所述的铣削刀具在一种实施方式下的仰视图。图8为图7中e-e处的截面图。图9为图8中n-n处的截面图。
76.如图3、图7、图8和图9所示的，在一些实施方式中，阻尼元件20包括阻尼油缸，阻尼油缸活塞杆19端部的孔与l型杆26端部的轴间隙配合。阻尼油缸尾部的孔与阻尼元件调节件22的轴间隙配合，螺母与阻尼元件调节件22的轴端部用螺纹连接，并且螺母的端面与阻尼元件调节件22的轴端面接触，螺母的端面与阻尼油缸尾部凸耳的端面不接触，从而使得阻尼油缸能绕阻尼元件调节件22的轴转动。刀盘2上还设有线性导轨34；阻尼元件调节件22，其能够沿线性导轨滑动。阻尼元件调节螺栓座23固定设于刀盘2上；阻尼元件调节螺栓25，其穿过与其螺纹连接的阻尼元件调节螺栓座而与阻尼元件调节件22连接；阻尼元件调节件连接销21插入在阻尼元件调节螺栓25端部的孔内，并形成过盈配合，从而起到对阻尼元件调节件22的限位作用。阻尼元件调节螺栓锁紧套24，其与所述阻尼元件调节螺栓螺纹连接，并抵靠在阻尼元件调节螺栓座上，以对阻尼元件调节螺栓25起到紧固作用。
77.照此，阻尼元件调节螺栓25就可以通过阻尼油缸的位置来调节l型杆26的力臂，以实现阻尼力的调节。
78.图10为图7中q-q处的截面图。图11为图10中v处的局部放大图。
79.参见图4、图7、图10和图11，在一些实施方式中，该铣削刀具还包括插杆29，插杆29插在刀盘2的方孔内，插杆弹簧27套在插杆29外。楔形块30固定设置在固定套31上，楔形块30在刀盘的圆周方向上弧形延伸，楔形块30的上表面为斜面。
80.如图10和图11所示的，当插杆29没有落入到刀架5的插杆孔51内时，其尾端在插杆弹簧27的弹力作用下抵靠在刀架5的上表面。当刀架5绕着其尾端的铰接轴相对于刀盘2转动过一定的角度时，插杆29的尾端就会落入插杆孔51内，以阻止刀架5相对于刀盘2继续转动，此时插杆弹簧27的下端可以此采用插杆弹簧限位销28限位。
81.接下来，在继续铣削的过程中，刀架5会与刀盘2同步转动，同时带着插杆29也同步转动。当插杆29转动至与楔形块30的上表面接触时，楔形块在竖直方向上会将插杆29从插杆孔51内提起，这样，刀架5与刀盘2就又可以发生相对转动了。
82.该铣削刀具在铣削过程中，当刀片8切入工件33时，刀架5绕着铰链螺栓4克服弹簧9的弹力沿着切削力方向旋转。这一过程，保证了刀片在刚切入工件时，对切削力的缓冲。同时，刀架5通过连杆6、l型杆26压缩阻尼油缸，压缩过程中如图12所示的阻尼油缸活塞上的橡皮盖35打开，阻尼油缸轻松收缩。
83.当插杆29在插杆弹簧27的作用下插入刀架5上的插杆孔51内时，起到支撑作用，此时刀架5不再相对于刀盘2继续旋转。这一过程保证了当刀片完全切入工件时，可以获得高刚性，使得切削过程更加稳定。
84.当刀片8快要切出工件时，切削负载急剧减小。插杆29随着刀盘2的转动，插杆29被楔形块30抬起。刀架5在弹簧9的弹力作用下向反切削力方向旋转，此时阻尼油缸被拉伸。拉伸过程中，阻尼油缸活塞上的橡皮盖35被关闭，油液只能通过阻尼油缸活塞上的小孔36流通，起到阻尼作用，刀架5缓慢复位。由于阻尼油缸是现有技术中的已知部件，故对其详细结构和运行原理在此不再赘述。
85.由此可见，本发明所述的铣削刀具，可以有效减小铣削过程中的铣削冲击。本发明所述的铣削刀具结构简单，制造维护简单，可靠性好，使用操作方便，提升刀具耐用度的效
果显著。
86.本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。
87.还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。