专利名称：色带墨辘用加工刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及色带墨辘用加工刀具，其中的墨辘是打印机色带产品中用于储藏油墨并在旋转状态下以接触摩擦方式使色带着墨的零件，其形状通常呈现为径向中部带有轴向圆孔的柱状圆饼。
背景技术：
墨辘是色带产品中常见的一种用于补充上墨的圆柱体零件，其材质一般为海绵或毛毡，其大小、密度多种多样，加工方法也各有不同。一般厚度较薄的墨辘，多采用冲切的方法加工。而对于厚度较厚、密度较大(≥0.3g/cm3)的墨辘用冲切的方法难以实现其精度要求。
如
图1所示，为一种色带产品所用的于海绵质料坯7上加工得到的圆柱体状的墨辘6，其径向中部开设有沿轴向贯通墨辘6的圆形通孔601。此墨辘6为海绵材质，密度为0.3g/cm3，厚度18mm，外圆柱面直径33.8mm，圆形内孔601的直径6mm。作为色带产品的零构件，其圆柱度、外圆柱面与内圆孔的同轴度均需满足较高的标准。
对于前述墨辘6，可以采用冲切方法或高压水切割方法予以加工。冲切法通过冲模冲断海绵纤维获得墨辘毛坯。高压水切割法通过高压水柱切割海绵纤维获得墨辘毛坯。采用冲切的方法难于保证墨辘毛坯的圆柱度、同轴度。另一方面，采用高压水切割方法加工墨辘时，由于液体流速高，易造成切割速度过快，以及水柱偏离走刀线，因此，需要放慢切割速度才能基本满足其尺寸精度、位置精度、表面粗糙度的要求，而且，高压水机的生产成本昂贵，零部件损毁率极高，导致墨辘加工成本升高。
以国内中等精度的高压水切割机为例，其水柱的进刀切割速度一般为500mm～1000mm/min。而在实际应用中，需要将水柱对准墨辘坯料轮廓线逐点移动切割，因此，实际生产中加工好一个海绵圆柱体墨辘零件，通常需耗用时间约为一分钟。核算成本，包含电费、水费、折旧费、易损零件费、人工费等在内，约为0.80元/个。由此，不难看出，高压水切割方法的加工效率偏低，加工成本偏高，难于满足生产需求。
为了降低成本，国内有厂家采用机加工方法来加工此类海绵圆柱体墨辘。加工过程一般为先用钻头和孔锯加工出零件基本尺寸，再放于磨床上精磨，以达到要求的尺寸精度、位置精度、表面粗糙度等。在海绵材质上用一般钻头钻出的孔是相当粗糙的；而孔锯一般用于加工木材家具上较大的通孔，此类通孔的精度要求较低，且其针对的对象是通孔的内壁构造状况。所以用孔锯加工出来的圆柱体的尺寸精度、位置精度、表面粗糙度、圆柱度以及外圆柱面与内圆孔的同轴度是达不到色带产品的使用要求的，需用磨床对其圆柱体外表面、内圆孔进行精加工。相对于高压水加工方法，机加工方法设备较简单，加工成本较低。但是生产工序更为复杂，尺寸精度受多次加工定位的影响较大，同时磨削加工产生的大量微小颗粒会堵塞海绵的毛细孔，降低海绵吸/放油墨的活性。因此带有很大局限性。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于加工色带产品之墨辘的简易刀具，利用该刀具制备墨辘时，墨辘外圆柱面和内圆孔的圆柱度以及墨辘外圆柱面与内圆孔之间的同轴度可以在切割完毕就达到墨辘产品标准。
根据上述发明目的，所开发的墨辘用加工刀具，包括直径相异的大小两根圆管。小圆管同轴地穿入大圆管中，大圆管与小圆管之间在直径方向设置有与大圆管和小圆管分别固定连接的连接块。大圆管和小圆管的同一轴向端缘，沿圆周方向分别设置有其刃口朝向同一圆周方向的连续排列的锯齿状刀块。
前述墨辘用加工刀具，其大圆管锯齿刀块的外圆周直径最好是大于大圆管外圆周直径。
前述墨辘用加工刀具，其小圆管锯齿刀块的内圆周直径最好是小于小圆管内圆周直径。
前述墨辘用加工刀具，优选其大圆管锯齿刀块的外圆周直径大于大圆管外圆周直径。小圆管锯齿刀块的内圆周直径小于小圆管内圆周直径。
优选地，前述墨辘用加工刀具，于柱状坐标系中，在平行于大圆管中轴，与大圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的大圆管圆周切线之截面上，大圆管锯齿刀块的侧边之一在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角为30°～50°；在平行于小圆管中轴，与小圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的小圆管圆周切线之截面上，小圆管锯齿刀块的侧边之一在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角均30°～50°。
选择性地，前述墨辘用加工刀具，于柱状坐标系中，在平行于大圆管中轴，与大圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的大圆管圆周切线之截面上，大圆管锯齿刀块的侧边之二在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°；在平行于小圆管中轴，与小圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的小圆管圆周切线之截面上，小圆管锯齿刀块的侧边之二在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°。
更好地，前述墨辘用加工刀具，在柱状坐标系中，在平行于大圆管中轴，与大圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的大圆管圆周切线之截面上，大圆管锯齿刀块的侧边之一在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角为30°～50°；在平行于小圆管中轴，与小圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的小圆管圆周切线之截面上，小圆管锯齿刀块的侧边之一在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角均30°～50°；在平行于大圆管中轴，与大圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的大圆管圆周切线之截面上，大圆管锯齿刀块的侧边之二在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°；在平行于小圆管中轴，与小圆管之锯齿刀块相交，而且平行于与刃口对应的小圆管圆周切线之截面上，小圆管锯齿刀块的侧边之二在刃口部位的切线与小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°。
择优地，前述墨辘用加工刀具，沿小圆管中轴指向锯齿刀块的方向，大圆管锯齿刀块对应于大圆管内圆柱面的刃口边沿位于大圆管锯齿刀块对应于大圆管外圆柱面的刃口边沿之外。小圆管锯齿刀块对应于小圆管内圆柱面的刃口边沿位于小圆管锯齿刀块对应于小圆管外圆柱面的刃口边沿之外。
较好地，前述墨辘用加工刀具，沿小圆管中轴指向锯齿刀块的方向，大圆管锯齿刀块对应于大圆管内圆柱面的刃口边沿位于大圆管锯齿刀块对应于大圆管外圆柱面的刃口边沿之外。小圆管锯齿刀块对应于小圆管外圆柱面的刃口边沿位于小圆管锯齿刀块对应于小圆管内圆柱面的刃口边沿之外。
更好地，前述墨辘用加工刀具，大小圆管锯齿刀块之刃口轴向边缘均位于同一小圆管轴向横截面上。对称于小圆管中轴的两个大圆管锯齿刀块刃口在小圆管轴向横截面上的投影线与大圆管直径重合。对称于小圆管中轴的两个小圆管锯齿刀块刃口在小圆管轴向横截面上的投影线与小圆管直径重合。
本发明的墨辘用加工刀具，包括大小两根圆管。小圆管同轴地穿入大圆管中，大圆管与小圆管之间通过连接块固定连接。大圆管和小圆管的同一轴向端缘设置连续排列的锯齿刀块。这种结构方式，由于大小圆管上的锯齿刀块在机床驱动下同时围绕机床平台提供的同一旋转轴作圆周运动，并在机床平台提供的同一轴向做线性运动，因此，其轴向线性运动可以保证墨辘获得其外圆柱面和内圆孔各自的圆柱度，其轴向线性运动与旋转运动的叠加可以保证墨辘获得其外圆柱面与内圆孔之间的同轴度。可见，应用本发明墨辘用加工刀具制备的墨辘，可以实现较高的墨辘外圆柱面和内圆孔圆柱度，以及墨辘外圆柱面与内圆孔之间的同轴度。
此外，在上述基础上，对大小圆管锯齿刀块采用倾斜布置的方式，可以使锯齿刀块刃口与海绵等原材料之间保持极小的接触面，以提高接触点的压强，获得较大的切割力，减小海绵纤维之间的切割粘连现象。
最后，提高大圆管锯齿刀块的外圆周直径，配之于锯齿刀块刃口对应于大圆管内外圆柱面不同的延伸度，可以使切割碎屑大部分进入大圆管外圆柱面与料坯之间的缝隙中；降低小圆管锯齿刀块的内圆周直径，配之于锯齿刀块刃口对应于小圆管内外圆柱面不同的延伸度，可以使切割碎屑大部分进入小圆管内腔中。因大小圆管锯齿刀块旋转切割产生的原料碎屑在墨辘加工完毕后，随刀具同时退出工作平台，进入废料箱，从而最大限度地降低切割碎屑对墨辘毛细孔道的堵塞，保持海绵体吸收/释放油墨的活性。
图面说明图1本发明墨辘用加工刀具结构分解示意图一。
图2本发明墨辘用加工刀具结构分解示意图二，其透视方向与图1基本相逆。
图3本发明墨辘用加工刀具结构示意图一。
图4本发明墨辘用加工刀具结构示意图二，其透视方向与图1基本相逆。
图5本发明墨辘用加工刀具局部放大示意图一。
图6本发明墨辘用加工刀具局部放大示意图二。
图7a本发明墨辘用加工刀具局部剖面图。
图7b本发明墨辘用加工刀具局部投影图一。
图7c本发明墨辘用加工刀具局部投影图二。
图8本发明墨辘用加工刀具制备的墨辘、所用料坯示意图。
具体实施例方式
参见图1～7，从不同角度示出本发明墨辘用加工刀具及其结构细部。
见图1～4，该刀具4包括大圆管2、小圆管1和传动轴33。小圆管1同轴地穿入大圆管2中。沿大圆管2或小圆管1的直径方向，大圆管2和小圆管1之间通过连接块32固定连接。连接块32与大圆管2和小圆管1之间的连接方式可以是焊接、熔接、铆接、榫接等等之一种方式，其位置大约位于大圆管2的轴向中部。在大圆管2和小圆管1的同一轴向端缘，沿该端缘的圆周方向，分别设置有其刃口朝向同一圆周方向(如图2虚线箭头δ所示)的连续排列的锯齿状刀块21、11。传动轴33一端通过副连接块31固定于大圆管2内腔中，并与大圆管2保持同轴。传动轴33另一端背对锯齿刀块21、11，延伸至大圆管2内腔之外，它与机床的旋转机构(图中未示出)啮合后，可以将机床的旋转运动传递给刀具4。小圆管1与锯齿刀块11相对的一端终止于连接块32。小圆管1的管腔101沿自身轴向贯通连接块32。当然，小圆管1与锯齿刀块11相对的一端可以穿过连接块32，并与传动轴33合并为一体。此外，作为旋转动力的传动机构，并不限于采用传动轴33的结构方式，还可以利用大圆管2的外圆柱面或内圆柱面等做为刀具4的旋转动力的传动机构，在这种方式下，无需设置传动轴33。
图3、4中，连接块32、付连接块31分别开设了沿轴向贯通自身的三个对称于小圆管1中轴分布的卸料孔321、311。相应的卸料杆(图中未示出)固定于机床上。刀具4可通过卸料孔321、311沿卸料杆作轴向往复移动。
参见图3、4、5、6，在大圆管2的直径方向上，锯齿刀块21内表面213的圆周直径与大圆管2的内圆柱面直径相同，其外表面211圆周直径大于大圆管2的外圆柱面直径，该增大的径向长度在锯齿刀块21外表面211形成凸台212。在刀具4切割图8所示料坯7的过程中，带有凸台212的锯齿刀块21可以刨出较之大圆管2管壁更厚的切割槽。这样，一方面使刀具4容易脱出料坯7的钻孔，另一方面，切割过程中形成的料坯7碎屑容易被隔离在大圆管2的外圆柱面和料坯7的钻孔之间，防止前述碎屑堵塞海绵毛细孔。与在锯齿刀块21外表面211形成凸台212的情形相仿佛，在小圆管锯齿刀块11的内表面上，也形成类似于凸台212的小圆管内表面凸台(图中未示出)，当然小圆管内表面凸台的直径小于小圆管内圆柱面。
参见图6，以刀具4的中轴，即大圆管2或小圆管1的中轴为z轴建立直角坐标系，其中z轴正向与锯齿刀块21、11的延伸方向相同。图7a、7b、7c是在图6基础上并参照图5得到的单片锯齿刀块21的相应视图，其余锯齿刀块21的构造方式与图7a、7b、7c示出的结构相同。
见图6、7a，在平行于z轴，与大圆管2之锯齿刀块21相交，且平行于与刃口214对应的大圆管圆周切线之截面上，大圆管锯齿刀块21的侧边之一和侧边之二由大圆管2轴向端面向外延伸并相交形成刃口214。其中，在前述截面上，大圆管锯齿刀块21的侧边之一在刃口214部位的切线与小圆管中轴横截面xoy形成的进刀后角β为30°，侧边之二在刃口214部位的切线与小圆管中轴横截面xoy形成的进刀前角α为10°。对锯齿刀块21选取这样的构造方式之后，由于截面xoy与图8所示料坯7的初始切割面保持平行，因此可以保证刃口214获得适宜的进刀角度，避免出现以大面积刮擦的方式切割料坯7，从而出现海绵粘连现象。当然，前述进刀角度不限于上述数值，其大圆管锯齿刀块21的侧边之一在刃口214部位的切线与小圆管中轴横截面xoy形成的进刀后角β可以在30°～50°的范围内选择，侧边之二在刃口214部位的切线与小圆管中轴横截面xoy形成的进刀前角α可以在10°～30°范围内选择。
与大圆管锯齿刀块21形成进刀角度的情形相类似，小圆管锯齿刀块11的进刀后角可以在30°～50°范围内选择，小圆管锯齿刀块11的进刀前角可以在10°～30°范围内选择(省略图示，参阅大圆管锯齿刀块21进刀角度)。
参阅图5、6、7b，在经过z轴，与大圆管2之锯齿刀块21的刃口214所在部位相交的投影面上，沿z轴正向，大圆管锯齿刀块21对应于大圆管内圆柱面213的刃口边沿位于大圆管锯齿刀块21对应于大圆管外圆柱面211的刃口边沿之外。即，大圆管锯齿刀块21靠近小圆管1中轴的一侧，其在z轴方向的长度大于其远离小圆管1中轴一侧的长度，在大圆管2直径方向形成由外向内逐渐变薄的倾斜刃口214。在上述投影面上，刃口214与平行于图8所示料坯7切割面的截面xoy形成的倾角γ数值范围以5°～10°为宜。
与大圆管锯齿刀块21形成倾斜刃口214的情形相类似，小圆管锯齿刀块11的倾斜刃口形成的倾角数值范围也以5°～10°为宜。在小圆管1的直径方向，可以形成由外向内逐渐变薄的倾斜刃口，也可以是形成由内向外逐渐变薄的倾斜刃口。本案中，后一种对于收集切割碎屑较为有利。
参见图6，大圆管2、小圆管1的锯齿刀块之刃口，其沿z轴正向的边缘均位于小圆管1的同一轴向横截面xoy上。
参见图6、7c，对置于小圆管1中轴两侧的两个大圆管锯齿刀块21之刃口2 14，在小圆管1轴向横截面xoy上的投影线与大圆管2直径重合。即，在上述投影面上，对置于小圆管1中轴两侧的两个大圆管锯齿刀块21之刃口214的投影线位于过大圆管2中轴的同一直线上。图7c中仅示出单片大圆管锯齿刀块21的投影。参照这种结构方式，对置于小圆管1中轴两侧的两个小圆管锯齿刀块11之刃口，在小圆管1轴向横截面xoy上的投影线与小圆管1直径重合。因此，在上述投影面上，对置于小圆管1中轴两侧的两个小圆管锯齿刀块11之刃口投影线位于过小圆管1中轴的同一直线上。
权利要求
1.墨辘用加工刀具，包括直径相异的大小两根圆管，所述小圆管同轴地穿入所述大圆管中，所述大圆管与所述小圆管之间在直径方向设置有与所述大圆管和所述小圆管分别固定连接的连接块，其特征在于所述大圆管和所述小圆管的同一轴向端缘沿圆周方向分别设置有其刃口朝向同一圆周方向的连续排列的锯齿状刀块。
2.根据权利要求1所述的墨辘用加工刀具，其特征在于所述大圆管锯齿刀块的外圆周直径大于所述大圆管外圆周直径。
3.根据权利要求1所述的墨辘用加工刀具，其特征在于所述小圆管锯齿刀块的内圆周直径小于所述小圆管内圆周直径。
4.根据权利要求1所述的墨辘用加工刀具，其特征在于所述大圆管锯齿刀块的外圆周直径大于所述大圆管外圆周直径，所述小圆管锯齿刀块的内圆周直径小于所述小圆管内圆周直径。
5.根据权利要求2、3、4之一所述的墨辘用加工刀具，其特征是在柱状坐标系中，在平行于所述大圆管中轴与所述大圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述大圆管圆周切线之截面上，所述大圆管锯齿刀块的侧边之一在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为30°～50°；在平行于所述小圆管中轴与所述小圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述小圆管圆周切线之截面上，所述小圆管锯齿刀块的侧边之一在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为30°～50°。
6.根据权利要求2、3、4之一所述的墨辘用加工刀具，其特征是在柱状坐标系中，在平行于所述大圆管中轴与所述大圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述大圆管圆周切线之截面上，所述大圆管锯齿刀块的侧边之二在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°；在平行于所述小圆管中轴与所述小圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述小圆管圆周切线之截面上，所述小圆管锯齿刀块的侧边之二在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°。
7.根据权利要求4所述的墨辘用加工刀具，其特征是在柱状坐标系中，在平行于所述大圆管中轴与所述大圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述大圆管圆周切线之截面上，所述大圆管锯齿刀块的侧边之一在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为30°～50°；在平行于所述小圆管中轴与所述小圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述小圆管圆周切线之截面上，所述小圆管锯齿刀块的侧边之一在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为30°～50°；在平行于所述大圆管中轴与所述大圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述大圆管圆周切线之截面上，所述大圆管锯齿刀块的侧边之二在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°；在平行于所述小圆管中轴与所述小圆管之锯齿刀块相交而且平行于与所述刃口对应的所述小圆管圆周切线之截面上，所述小圆管锯齿刀块的侧边之二在所述刃口部位的切线与所述小圆管中轴横截面的夹角为10°～30°。
8.根据权利要求7所述的墨辘用加工刀具，其特征是沿所述小圆管中轴指向所述锯齿刀块的方向，所述大圆管锯齿刀块对应于所述大圆管内圆柱面的刃口边沿位于所述大圆管锯齿刀块对应于所述大圆管外圆柱面的刃口边沿之外，所述小圆管锯齿刀块对应于所述小圆管内圆柱面的刃口边沿位于所述小圆管锯齿刀块对应于所述小圆管外圆柱面的刃口边沿之外。
9.根据权利要求7所述的墨辘用加工刀具，其特征是沿所述小圆管中轴指向所述锯齿刀块的方向，所述大圆管锯齿刀块对应于所述大圆管内圆柱面的刃口边沿位于所述大圆管锯齿刀块对应于所述大圆管外圆柱面的刃口边沿之外，所述小圆管锯齿刀块对应于所述小圆管外圆柱面的刃口边沿位于所述小圆管锯齿刀块对应于所述小圆管内圆柱面的刃口边沿之外。
10.根据权利要求7、8或9所述的墨辘用加工刀具，所述大小圆管锯齿刀块之所述刃口轴向边缘均位于同一所述小圆管轴向横截面上，对称于所述小圆管中轴的两个所述大圆管锯齿刀块刃口在所述小圆管轴向横截面上的投影线与所述大圆管直径重合，对称于所述小圆管中轴的两个所述小圆管锯齿刀块刃口在所述小圆管轴向横截面上的投影线与所述小圆管直径重合。
全文摘要
本发明是墨辘用加工刀具，包括直径相异的大小两根圆管。小圆管同轴地穿入大圆管中，大圆管与小圆管之间在直径方向设置有与大圆管和小圆管分别固定连接的连接块。大圆管和小圆管的同一轴向端缘，沿圆周方向分别设置有其刃口朝向同一圆周方向的连续排列的锯齿状刀块。利用该刀具可一次完成色带用零件墨辘的加工，且可以获得较高的尺寸精度、位置精度和表面平滑度。
文档编号B23B51/04GK101088686SQ20061003583
公开日2007年12月19日 申请日期2006年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者黄楠, 韦孟站 申请人:珠海天威技术开发有限公司