一种内冷式滚刀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于金属切削加工刀具领域，涉及齿轮滚刀，特别涉及一种内冷式滚刀，适用于齿轮滚切加工。
[0002]
技术背景
[0003]齿轮作为传递运动和动力的机械元件，是汽车、舰船、航空航天、冶金、风电等行业的关键基础传动零部件。滚齿工艺是目前应用最广的齿轮加工工艺之一，具有生产效率高的特点，属于量大面广的机械加工工艺。滚齿工艺不同于车削等切削工艺，滚刀在断续切削过程中，其刀齿由于和切屑、工件的剧烈挤压和摩擦而受到热冲击载荷的作用，这种热冲击载荷加剧了滚刀的磨损，缩短了滚刀的使用寿命。作为滚齿加工基础工具之一的滚刀，其使用寿命及设计与制造成本等受到业界高度重视。
[0004]为了延长滚刀使用寿命、降低成本，通常采用浇注式湿切滚齿或者干式滚齿。对于浇注式湿切滚齿而言，虽然大量切削油/液的使用有利于滚刀的冷却和润滑，然而却存在着以下不足:(I)刀-屑接触区为边界摩擦状态，大颗粒切削油/液难以形成流体润滑，而是靠渗透到刀-屑接触区的缝隙中发挥作用，冷却润滑效果严重受限。(2)在逆向滚齿加工过程中，厚重的刀齿将切削油/液和刀齿前刀面隔离，使得切削油/液不易到达切削区域；在顺向滚齿加工过程中，刀齿前刀面被切屑包围，切削油/液也难以顺利到达切削区域。(3)切削油/液的大量使用不仅提高了加工成本，而且还是造成环境污染和工人职业健康危害的主要源头。
[0005]对于干式滚齿而言，欧美发达国家已经取得了良好的发展，并成功运用于工业生产中，国内在这方面的起步较晚，如机床技术、刀具技术等关键技术还亟待攻克。虽然干式滚齿具有绿色环保的特点，但仍然存在以下问题:(I)由于消除了切削油/液的使用而采用干式滚切，刀-屑、刀-工件间的摩擦异常剧烈，提高了刀具结构、基体材料以及涂层工艺的要求。(2)改良滚刀基体材料和采用耐热性好的涂层材料显著增加了滚刀制造成本，并对滚刀涂层技术提出了新挑战。(3)干式滚切过程中的高温容易引起工件变形，影响齿轮加工精度。
[0006]发明目的
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种内冷式滚刀，解决浇注式湿切滚齿切削油/液和压缩空气喷射不良、增加加工成本的问题；以及干式滚齿滚刀摩擦剧烈、耐磨性受影响，影响滚刀的使用寿命等问题。
[0007]实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种内冷式滚刀，包括刀杆和滚刀；其特征在于，滚刀套设在刀杆上；滚刀通过键联接固定其轴向旋转自由度，通过垫圈固定其轴向移动自由度，通过刀杆限制其另外四个自由度，从而固定在刀杆上；滚刀头座通过螺纹与旋转接头联接；
滚刀位于刀齿前刀面所对应的容屑槽内设有油液孔道；油液孔道的上部对应设有孔塞，下部连通滚刀的退刀槽；所述孔塞通过螺纹与油液孔道联接，且孔塞头部设有喷射油孔；
刀杆上设有刀杆轴向油孔，以及与刀杆轴向油孔连通的刀杆径向油孔；刀杆轴向油孔通过接头转子的中心孔与接头定子的中心孔连通；刀杆径向油孔通过退刀槽与油液孔道连通。
[0008]进一步，所述孔塞主体为圆柱状体，顶部为六角形；孔塞轴向设有孔塞油孔，径向设有孔塞凸台油孔，靠近底部一端设有外螺纹。
[0009]进一步，所述孔塞底盖通过过盈配合与孔塞联接。
[0010]相比现有技术，本发明具有如下有益效果:
1.采用孔塞根据刀齿加工状态实现切削油/液和压缩空气的喷射或不喷射，能够避免切削油/液和压缩空气四处喷射引起的不必要浪费，从而减少切削油/液和压缩空气的用量，降低加工成本。
[0011]2.采用在滚刀内开设油液孔道和实现孔道开闭的孔塞，使得切削油/液和压缩空气经过油液孔道直接喷射到滚刀刀齿的前刀面上，充分发挥其冷却润滑作用，降低滚刀温度，延长滚刀寿命，所述滚刀可以将冷却介质直接喷射到切削区附近，最大限度地带走切削热，降低切削热对滚齿加工的影响。
[0012]并且通过孔道直接将切削油/液喷射到滚刀刀齿的前刀面上，有利于减少滚刀与切屑间的摩擦，提高滚刀耐磨性，延长滚刀寿命。
[0013]3.在刀齿前刀面所对应的容屑槽内开设油液孔道，有利于切屑脱离滚刀表面，细化工件表面粗糙度，减少滚刀磨损，延长滚刀寿命。切削油/液和压缩空气流经滚刀时，在滚刀内部循环并对滚刀基体进行冷却，有利于降低滚刀温度，减少热致变形进而引起的加工误差以及延长滚刀寿命等。
[0014]
【附图说明】
[0015]图1为本发明内冷式滚刀的结构示意图:(a)立体图；(b)局部剖视图。
[0016]图2为图1的半剖视图。
[0017]图3为本发明内冷式滚刀的径向剖视图:(a)径向剖视图；(b)局部放大图。
[0018]图4为孔塞与孔塞底盖:(a)头部；(b)底部；(C)半剖视图。
[0019]图中，I为旋转接头，2为滚刀头座，3为垫圈，4为滚刀，5为垫圈，6为刀杆，7为油液孔道，8为刀杆径向油孔,9为孔塞，10为孔塞底盖，11为退刀槽，12为刀杆轴向油孔，13为键，1-1为接头定子，1-2为接头转子，7-1为油液孔道台阶面，9-1为孔塞喷射孔，9-2为孔塞外/、角，9_3为孔塞油孔，9_4为孔塞凸台油孔。
[0020]
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0022]如图1所示，一种内冷式滚刀，包括刀杆6和滚刀4，滚刀4套设在刀杆6上；滚刀4通过键13联接固定其轴向旋转自由度，通过垫圈3、5固定其轴向移动自由度，通过刀杆6限制其另外四个自由度，从而固定在刀杆6上；滚刀头座2起到支撑刀杆6的作用，同时也通过螺纹与旋转接头I联接。
[0023]参见图1及图2，本发明在现有滚刀结构基础上，滚刀4位于刀齿前刀面所对应的容屑槽内设有油液孔道7;油液孔道7的上部对应设有孔塞9，下部连通滚刀4的退刀槽11。
[0024]刀杆6上设有刀杆轴向油孔12，以及与刀杆轴向油孔12连通的刀杆径向油孔8 ;刀杆轴向油孔12通过接头转子1-2的中心孔与接头定子1-1的中心孔连通；刀杆径向油孔8通过退刀槽11与油液孔道7连通。
[0025]参见图3，所述孔塞9通过螺纹与油液孔道7联接。
[0026]参见图4，所述孔塞9主体为圆柱状体，顶部为孔塞外六角头9-2，其上设有孔塞喷射孔9-1 ;孔塞9轴向设有孔塞油孔9-3，径向设有孔塞凸台油孔9-4 ;孔塞9靠近底部一端还设有外螺纹；
孔塞底盖10通过过盈配合与孔塞9联接。
[0027]进一步，油液孔道7的孔径大小根据滚刀尺寸设定；油液孔道7的开闭采用孔塞9根据刀齿所在圆周的加工状态通过人工调节的方式实现。
[0028]本发明所述内冷式滚刀的具体工作方式为:刀杆6固定在滚齿机床的滚刀架上，滚刀4安装在刀杆6上。切削油/液和压缩空气通过接头定子1-1的入口进入接头转子1-2的中心孔，由于接头转子1-2的中心孔与刀杆轴向油孔12连通，使得切削油/液和压缩空气可以顺利通过刀杆轴向油孔12而进入刀杆径向油孔8，在通过退刀槽11后进入油液孔道7 ;进一步，切削油/液和压缩空气进入孔塞9并从孔塞喷射孔9-1喷射到滚刀刀齿的前刀面。
[0029]孔塞9用于开闭油液孔道7:在滚刀窜刀前判断刀齿所在圆周处于切削加工圆周还是非切削加工圆周，对于切削加工圆周采用扳手旋转孔塞外六角9-2使得孔塞底盖10远离油液孔道台阶面7-1，以使得油液孔道7通过孔塞凸台油孔9-4与孔塞油孔9-3连通，进而实现切削油/液和压缩空气的顺利喷出。对于非切削加工圆周采用扳手旋转孔塞外六角9-2使得孔塞底盖10紧贴油液孔道台阶面7-1，由于孔塞底盖10的直径大于油液孔道7下端孔道的直径，从而使得油液孔道7和孔塞油孔9-3不连通，进而阻止切削油/液和压缩空气的喷出。
[0030]本发明在滚刀每颗刀齿前刀面对应的容屑槽内开设油液孔道，使得切削油/液和压缩空气流经油液孔道直接喷射到滚刀刀齿的前刀面上。为了避免多个油液孔道同时喷射造成切削油/液压力不足以至于难以均匀到达每颗刀齿的前刀面以及减少切削油/液四处喷射引起的不必要浪费，通过调节孔塞的方式实现油液孔道的开闭。
[0031]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种内冷式滚刀，包括刀杆(6)和滚刀(4);其特征在于，滚刀(4)套设在刀杆(6)上；滚刀(4)通过键(13)联接固定其轴向旋转自由度，通过垫圈(3)、(5)固定其轴向移动自由度，通过刀杆(6)限制其另外四个自由度，从而固定在刀杆(6)上；滚刀头座(2)通过螺纹与旋转接头(I)联接； 滚刀(4)位于刀齿前刀面所对应的容屑槽内设有油液孔道(7);油液孔道(7)的上部对应设有孔塞(9)，下部连通滚刀(4)的退刀槽(11);所述孔塞(9)通过螺纹与油液孔道(7)联接；所述孔塞(9)头部设有孔塞喷射孔(9-1)； 刀杆(6)上设有刀杆轴向油孔(12)，以及与刀杆轴向油孔(12)连通的刀杆径向油孔(8);刀杆轴向油孔(12)通过接头转子(1-2)的中心孔与接头定子(1-1)的中心孔连通；刀杆径向油孔(8)通过退刀槽(11)与油液孔道(7)连通。
2.根据权利要求1所述内冷式滚刀，其特征在于，所述孔塞(9)主体为圆柱状体，顶部为设有孔塞喷射孔(9-1)的孔塞外六角(9-2);孔塞(9)轴向设有孔塞油孔(9-3)，径向设有孔塞凸台油孔(9-4);孔塞(9)靠近底部一端设有外螺纹；孔塞(9)的底部与孔塞底盖(10)通过过盈配合联接。
3.根据权利要求1所述内冷式滚刀，其特征在于，所述刀杆径向油孔(8)设定为1、2、3或多个。
4.根据权利要求1所述内冷式滚刀，其特征在于，所述刀杆径向油孔(8)的中心轴线可以与油液孔道(7)的中心轴线共线，即为刀杆径向油孔(8)按照滚刀刀齿螺旋方式沿着刀杆(6)螺旋排列。
5.根据权利要求1所述内冷式滚刀，其特征在于，所述刀杆径向油孔(8)的中心轴线可以与油液孔道(7)的中心轴线不共线，即为刀杆径向油孔(8)不按照滚刀刀齿螺旋方式沿着刀杆(6)螺旋排列。
【专利摘要】本发明提供一种内冷式滚刀，包括刀杆和滚刀；滚刀位于刀齿前刀面所对应的容屑槽内设有油液孔道；油液孔道的上部对应设有孔塞，下部连通滚刀的退刀槽；所述头部设有喷射孔的孔塞通过螺纹与油液孔道联接；刀杆上设有刀杆轴向油孔，以及与刀杆轴向油孔连通的刀杆径向油孔；刀杆轴向油孔通过接头转子的中心孔与接头定子的中心孔连通。本发明采用在滚刀内开设油液孔道和实现孔道开闭的孔塞，使得切削油/液和压缩空气经过油液孔道直接喷射到滚刀刀齿的前刀面上，充分发挥其冷却润滑作用，降低滚刀温度，延长滚刀寿命，所述滚刀可以将冷却介质直接喷射到切削区附近，最大限度地带走切削热，降低切削热对滚切加工的影响。
【IPC分类】B23F21-16, B23C5-28
【公开号】CN104588785
【申请号】CN201410730952
【发明人】曹华军, 杨潇, 戴新
【申请人】重庆大学, 重庆工具厂有限责任公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月5日