专利名称：免动平衡校正的快换高速搪孔刀具的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种搪孔刀具，特别是指一种免动平衡校正的高速搪孔刀具及其快换锁固结构的高转速微调搪孔刀具。
背景技术：
一般习知的可调整搪孔尺寸的可调式搪孔刀具10如图20所示，当改变搪孔尺寸时则必须由调整螺杆11传动螺座12及刀杆13，进而改变舍弃式刀片14的刀尖位置，达到调整搪孔尺寸的目的，但是一旦刀杆13的位置改变时必须重新调整搪孔刀具的动平衡，避免高速旋转搪孔作业时产生非真圆的孔，藉由动平衡配重结构，包含一螺杆15及一配重块16，调整配重块16的位置，并置于动平衡机器上较正，因此必须耗费调整动平衡的时间，更需要提高产品的真圆检验次数，这将会花费相当多的校正时间，进而提高制造成本，因此有些业者以较低的旋转速度(约2000转/分)来降低非真圆孔的公差值，但相对地加工速度变慢而且表面粗糙度值将会更大，表面光泽亦降低，此乃其主要的缺点。
一般习用可调式搪孔刀具因结构设计造成每次微调必须同时调整配重块重新设定搪孔刀具的动平衡，相当耗费工时并会减少产能的缺点，以及制造成本高，相对售价高，徒增使用者的支出成本等缺点，有待改良。
发明内容
本发明提供一种免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，在更换不同搪孔尺寸的刀具时无须再作动平衡的校正，以及于锁固结构设有有防止错装及快速替换功能，并具有安全的极限挡点结构设计，避免锁固螺丝未锁紧，不会损坏刀具的结构。
为实现上述目的，本发明的解决方案是一种免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其制造程序是包含a)、前刀杆的质量设为一致各种不同搪孔尺寸之前刀杆之质量必须设为相同，不同搪孔尺寸之前刀杆之质量与形状必须修正为一致，或是在其所能容许之公差范围内；b)、校正前刀杆的质心与形心重合校正前刀杆的质心与形心位置必须重合，使前刀杆在高速旋转时前刀杆不会产生偏心震动；以及c)、前刀杆与刀杆本体组合后校正动平衡前刀杆与刀杆本体藉由锁固系统组合后再校正动平衡。
一种免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其主要包含一刀杆本体，该刀杆本体的一端是设为锥杆，另端的端面设一微量偏心的轴孔，该轴孔的轴杆边上设一锁固螺孔，以及偏离锁固螺孔一适当角度的刀杆本体上设一定位螺孔；一固定栓，容置于该锁固螺孔内；一锁固螺丝，螺固于锁固螺孔内，用以迫紧固定栓而锁固前刀杆；一弹力固定栓，该定位螺孔内容置，并螺固一定位螺丝；一前刀杆，该前刀杆，其前端设有刀座，得以锁固舍弃式刀片，前刀杆另端设一套接轴，该套接轴是套置入刀杆本体的轴孔内。
该锁固螺孔至少设有一个偏心于螺孔中心的定位滑槽。
该定位螺孔至少设有一个偏心于螺孔中心的定位滑槽。
刀杆本体端面的端锥面刻划刻度。
于刀杆本体的端面的适当位置设有一圆槽，该圆槽的两极限端形成两个极限挡点。
该刀杆本体端面的内凹槽内的适当位置植入两个圆销，形成两个极限挡点。
前刀杆的顶端对应极限挡点的环圈直径位置植入一圆销，形成挡销。
该前刀杆的套接轴于对应锁固螺孔处设一V形环槽。
该固定栓的前端面设为凹圆弧面。
该固定栓邻近末端侧边设一贯穿且位置偏离中心轴的销孔，该销孔内供一定位销容置。
该弹力固定栓的前端是由一槽缝切割形成一具弹性的弹力臂。
该弹力固定栓邻近末端侧边设一贯穿且位置偏离中心轴的销孔，该销孔内供一定位销容置。
采用上述方案后，本发明主要是将可互换且不同搪孔尺寸的前刀杆的质量设为一致，并较正各种前刀杆的质心与形心重合达到动平衡，并于前刀杆与刀杆本体组装后再次较正动平衡，达到互换前刀杆时免做动平衡的较正；本发明提供一种微调搪孔刀，主要是利用微量偏心原理搭配前刀杆旋转令舍弃式刀片产生微调效果，主要是于刀杆本体的端面设一微量(约0.1mm，可视工作环境之需而变)偏心的轴孔，并供一前刀杆的套接轴容置，套接轴上所设的V形环槽与刀杆本体径向设置的锁固螺孔及定位螺孔相对应，并藉由弹力固定栓令前刀杆朝上推顶而与刀杆本体密合，不致产生间隙，以及藉由锁固螺丝及具圆弧端面的定位栓锁固前刀杆，令前刀杆与刀杆本体在轴向及径向皆非常稳定地被锁固，达到锁固刚性佳，且藉微量偏心枢设的前刀杆旋转，得以微量改变舍弃式刀片尖端与旋转中心之距离，达到微调搪孔尺寸的目的。
本发明藉由微量偏心的轴孔，旋转前刀杆即可改变舍弃式刀片的刀口尖端与旋转中心的微量偏移，应用在固定搪孔尺寸的搪孔刀上，可产生正、负向微量的搪孔尺寸修正；该刀杆本体与前刀杆的锁固系统以具弹力臂的弹力固定栓使得前刀杆受弹力固定栓朝上且朝前的抵顶，并搭配固定栓的锁固，达到完全刚性锁固一体的功效；此外本发明各种搪孔尺寸的前刀杆质量设为一致及整体动平衡已较正，动平衡不会随着前刀杆的置换而改变动，因此微调搪孔尺寸时或是置换不同搪孔尺寸的前刀杆时并不用重新设定动平衡，实用性极佳，减化搪孔作业流程；以及刀杆本体内设有极限挡点的设计，即使前刀杆未锁固而启动机器旋转，前刀杆旋转至最小搪孔尺寸位置，将可避免舍弃式刀片撞击孔径而无撞刀的虞虑，达到刀轴未锁固而能保护舍弃式刀片的安全设计。
图1是本发明的立体系统图；图2是本发明的组合剖视图；图3是本发明A-A断面的端视组合剖视图；图4是本发明刀杆本体的立体图；图5是本发明固定栓的立体图；图6是本发明弹力固定栓的立体图；图7是本发明弹力固定栓推顶前刀杆的局部放大图；图8是本发明ψ10mm的前刀杆的立体图；图9是本发明ψ30mm的前刀杆的立体图；图10是本发明ψ50mm的前刀杆的立体图；图11是本发明刀尖位置归零的示意图；图12是本发明刀尖位置微调搪孔正向最大极限示意图；图13是本发明刀尖位置微调搪孔负向最小极限示意图；图14是本发明正向微调极限示意图；图15是本发明负向微调极限示意图；图16是本发明锁固系统的实施例图；图17是本发明圆销极限挡点的实施例图；图18是本发明圆销极限挡点正向微调极限示意图；图19是本发明圆销极限挡点负向微调极限示意图；图20是习用可调式搪孔刀具的平面图。
主要组件符号说明10可调式搪孔刀具 11调整螺杆12螺座 13刀杆
14舍弃式刀片 15螺杆16配重块 20刀杆本体21锥杆22轴孔23锁固螺孔 231锁固螺丝232定位滑槽 24定位螺孔241定位螺丝242定位滑槽25端锥面 251刻度 26内凹槽 270圆槽271、272、273、274极限挡点 30前刀杆 31刀座32舍弃式刀片 33套接轴 34V形环槽 35挡销40、60固定栓 41、52销孔42、53定位销 61弹簧垫片50、70弹力固定栓 51、71弹力臂具体实施方式
请参阅图1、2、3、4所示，本发明免动平衡校正的快换高速搪孔刀具主要包含一刀杆本体20及一前刀杆30所组成；其中刀杆本体20的一端是设有固定栓40的锥杆21，得与工作母机的主轴套接，另端的端面设一微量偏心的轴孔22，该轴孔22的轴杆边上设一锁固螺孔23，锁固螺孔23至少设有一个偏心于螺孔中心的定位滑槽232，该锁固螺孔23内容置一固定栓40，并螺入一锁固螺丝231；以及偏离锁固螺孔23一适当角度的刀杆本体20上设一定位螺孔24，定位螺孔24至少设有一个偏心于螺孔中心的定位滑槽242，该定位螺孔24内容置一弹力固定栓50，并螺固一定位螺丝241，刀杆本体20端面的端锥面25上得刻划刻度251(如图4所示)，于刀杆本体20的端面的适当位置设有一约270°的圆槽270，该圆槽270的两极限端形成两个极限挡点271、272；前刀杆30，其前端设有刀座31，得以锁固舍弃式刀片32，前刀杆30另端设一套接轴33，该套接轴33是套置入刀杆本体20的轴孔22内，且对应锁固螺孔23处设一V形环槽34，弹力固定栓50容入V形环槽34内，该前刀杆30之顶端对应极限挡点271、272的轴杆上植入一挡销35。
请参阅图5所示，固定栓40，其前端面是设为凹圆弧面，该凹圆弧面是与前端轴30的套接轴33的圆周曲率相同，使固定栓40的端面得以与套接轴33吻合接触，该固定栓40邻近末端侧边设一贯穿且位置偏离中心轴的销孔41，该销孔41内供一定位销42容置。
请参阅图6所示，弹力固定栓50，其前端切割一槽缝而形成一具弹性的弹力臂51，且弹力臂51的支点是位于上方，该弹力固定栓50邻近末端侧边设一贯穿且位置偏离中心轴的销孔52，该销孔52内供一定位销53容置。
§刀杆本体20与前刀杆30的组合锁固请参阅图2、3、7所示，弹力固定栓50受定位螺丝241的螺进而逐渐迫紧V形环槽34，定位螺丝241愈紧迫，弹力固定栓50受到压迫而使悬臂变形并产生弹簧储能，该悬臂以悬臂支点为中心而产生压缩变形，并悬臂支点为中心产生朝上弹放的弹簧储能，藉由弹簧储能而产生往上推顶的力量，前刀杆30受到弹力固定栓50的推顶而朝上与刀杆本体20密合一起；再藉由锁固螺孔23内的锁固螺丝231推顶固定栓40与前刀杆30迫固一体，由于固定销40前端的凹弧面与前刀杆30的曲率相同，故可使固定栓40与前刀杆30紧密迫固为一体，即可使前刀杆30与刀杆本体20在轴向(Z轴)与径向完全锁固在一起，形成一体的刚性。
§动平衡一致的制造方法本发明为使动平衡一致且变更搪孔尺寸而更换前刀杆30时，搪孔刀具的动平衡将不会改变，必须藉由以下的步骤来达成；1、前刀杆的质量设为一致前刀杆30的搪孔尺寸不同时其刀座31的位置必须改变，因此不同搪孔尺寸的前刀杆30，如图8、9、10所示的前刀杆30是为搪孔尺寸ψ10、ψ30及ψ50mm，搪孔尺寸越大刀座31部位的尺寸及其质量亦越大，为求高速旋转时的稳定性，不同搪孔尺寸的前刀杆30的质量必须设为相同，因此不同搪孔尺寸的前刀杆30的质量与形状必须做修正，例如图8所示，ψ10mm的刀座31部位的尺寸较小，但刀座31以上至套接轴33间的部位必须增加尺寸来修正质量，另图9所示的ψ30mm的刀座31其尺寸与质量较ψ10mm的刀座31大，故刀座31以上至套接轴33间的部位的尺寸较小而修正其整体的质量，使得ψ10mm与ψ30mm的前刀杆30的质量相同，以及图10所示的ψ50mm前刀杆30，其刀座31的尺寸最大，因此必需减少刀座31以上至套接轴33间的部位的尺寸来修正整体的质量，使得ψ10、ψ30与ψ50mm前刀杆30的质量皆完全相同；前述仅举ψ10、ψ30与ψ50mm的案例，举凡所有能够制造的搪孔尺寸其前刀杆30的质量皆必须相同或是在其所能容许的公差范围内。
2、校正前刀杆的质心与形心重合所有搪孔尺寸的前刀杆30的质量皆设为相同或是在其容许的公差范围内时紧接着则是校正前刀杆30的质心与形心位置必须重合，如此方能使前刀杆30在高速旋转(20000转/分以上)时前刀杆30不会产生偏心震动的情事，不同搪孔尺寸的前刀杆30接必须校正质心与形心重合，此一重合的技术可藉由计算机绘图软件及动平衡机器搭配来完成，当最原始的模型完成校正后既可大量生产动平衡一致的前刀杆。
3、前刀杆与刀杆本体组合后校正动平衡前刀杆30与刀杆本体20藉由锁固是统组合后必须再校正动平衡，因为刀杆本体20本身具有一微量偏心的轴孔22，并且搭配锁固是统的各项零件，其整体的动平衡必须重新计算与校正，此一校正的技术亦得就由计算机绘图软件及动平衡校正机器来完成。
因此整体的搪孔刀具藉由上述3项部骤完成质量一致及动平衡校正后，在高速旋转时将会非常稳定且不会有偏心晃动的情事，当各种不同尺寸的前刀杆30在互换使用时其整体的质心与其形心皆为重合，而且旋转前刀杆30来微调搪孔尺寸时动平衡也是一致的，高速旋转的搪孔刀具所加工出的圆孔真圆度精度非常高，完全符合使用者的期待，更重要的事使用者在更换不同搪孔尺寸的之前刀杆30时不需要在做动平衡的校正，节省较正动平衡的时间，这便是本发明最重要的设计，突破传统可调式搪孔刀具每调整搪孔尺寸则必须较正动平衡的缺点，此一新颖性的设计可谓是突破空前未有的创新设计。
§组合容易，具防呆设计请参阅图1、2、3、4所示，本发明的固定栓40及弹力固定栓50的末端设有偏心设置的定位销42、53，且于刀杆本体20的锁固螺孔23及定位螺孔24上亦设有偏于螺孔中心的定位滑槽232、242，而且锁固螺孔23及定位螺孔24的孔径大小不同，相对地固定栓40与弹力固定栓50的直径大小亦不同，因此不会有装错的虞虑，以及利用偏心的定位滑槽231、241设计，弹力固定栓50不会有装反的顾虑(弹力固定栓50的弹力臂51支点必须位于上方，方能产生向上迫顶的功能)，此双重设计可以防止装配人员在组装时发生错装或是装反的虞虑而不致使锁固系统的功能无法发挥的窘境。
§搪孔尺寸微调极限范围说明1、归零位置请参阅图11所示，是本发明刀尖尺寸归零的位置，轴孔22是偏移中心轴左侧，即锁固螺孔23的对边，而刀尖位置是位于90度的正北方，因此刀尖位置至旋转中心O的距离r即为回转半径，本图式是为ψ25mm的搪孔刀实施例，因此刀尖位置即为搪孔尺寸的归零位置。
2、最大正向微调搪孔尺寸请参阅图12所示，刀尖位置朝逆时针方向旋转90度，刀尖位置位于轴孔22偏移的方向，因此搪孔的半径R＝偏移量e+刀轴旋转半径r1，以本图式实施例ψ25mm搪孔刀而言，偏移量e为0.1mm，刀轴旋转半径r1为12.5mm，搪孔半径R等于12.6mm，搪孔最大尺寸即为25.2mm。
3、最小负向微调搪孔尺寸请参阅图13所示，刀尖位置、顺时针方向转至图式的右(东)方位置，即偏向0度方向，因刀轴30的中心位置(暨轴孔22的中心位置)位于旋转中心O(暨刀杆本体20的旋转中心)的左侧，因此搪孔尺寸即缩小，搪孔半径R＝刀轴旋转半径r1-偏移量e，以本图式为例，搪孔半径R＝12.5mm-0.1＝12.4mm，搪孔尺寸即为ψ24.8mm，即负向缩小了0.2mm。
因此由上述的说明，本发明的偏移量e为0.1mm，即可使搪孔尺寸在正、负向增加或是减少0.2mm的微调搪孔尺寸，深具创新性与实用性极佳。
§极限挡点的安全设计请参阅图1、2所示，前刀杆30与刀杆本体20是藉由锁固螺丝231与定位螺丝241迫紧固定栓40及弹力固定栓50而锁固，若没有极限挡点的设计，操作者在微调搪孔尺寸后遗忘锁固时，将会造成舍弃式刀片接触工件后即停止旋转而使前刀杆30产生微调移位，导致舍弃式刀片32撞击工件而崩裂；请参阅图14、15所示，是为挡销35的旋转范围，即为搪孔刀具的微调范围，图14为正向微调极限图，图15为负向微调极限图，当搪孔刀具正向增加或负向减少微调尺寸时，圆槽270的两极限挡点271、272皆会作为挡销35的极限安全点；当尺寸微调后遗忘锁紧锁固螺丝231及定位螺丝241时，当前刀杆30的舍弃式刀片32接触工件后因受到阻力而使前刀杆30停止旋转，持续顺时针旋转的刀杆本体20将会使负向的极限挡点271撞击挡销35(如图15所示)，而同步连动前刀杆30旋转，但在刀杆本体20旋转的同时，前刀杆30已朝负向微移，刀尖的位置将会略小于被搪孔的尺寸而不会撞击舍弃式刀片32，例如欲搪孔ψ25.1mm尺寸的工件，工件的圆孔应该加工至ψ24.9-ψ25mm，而前刀杆30的刀尖尺寸缩至最小的ψ24.8mm，并被极限挡销271连动挡销35而同步连动前刀杆30，刀尖位置保持在最小切削尺寸处，故舍弃式刀片32并不会撞击工件，保护舍弃式刀片32的安全。
§极限挡点的实施例前述的极限挡点271、272是以约270°的圆槽270的两极限端的实施例，另请参阅图16、17所示，是以植入圆销成为极限挡点的应用实施例，如图所示，于刀杆本体20端面的适当位置植入两个圆销，该圆销即形成两个极限挡点273、274，其功能作用与圆槽270的极限挡点271、272相同，请参阅图18、19所示，是为挡销35的旋转范围，即为搪孔刀具的微调范围，图18为正向微调极限图，图19为负向微调极限图，当搪孔刀具正向增加或负向减少微调尺寸时，两极限挡点273、274亦会作为挡销35的极限安全点；当尺寸微调后遗忘锁紧锁固螺丝231及定位螺丝241时，当前刀杆30的舍弃式刀片32接触工件后因受到阻力而使前刀杆30停止旋转，持续顺时针旋转的刀杆本体20将会使负向的极限挡点273撞击挡销35(如图19所示)，而同步连动前刀杆30旋转，但在刀杆本体20旋转的同时，前刀杆30已朝负向微移，刀尖的位置将会略小于被搪孔的尺寸而不会撞击舍弃式刀片32，保护舍弃式刀片32的安全。
§锁固系统的实施例请参阅图16所示，是本发明锁固系统的实施应用例，该刀杆本体20的锁固螺孔23及定位螺孔24并无定位滑槽的设计，仅为简单且直径大小不同的螺孔，相对地该固定栓60及弹力固定栓70亦无定位销的设计，该弹力固定栓70仅具前端弹力臂71的设计，防呆组装藉由不同螺孔尺寸的设计来达成，亦可达成前述可使固定栓60及弹力固定栓70与前刀杆30紧密迫固为一体，使得前刀杆30与刀杆本体20在轴向(Z轴)与径向完全锁固在一起，形成一体的刚性。
另于固定栓60后端容设一弹簧垫片61，藉由定位螺丝231的迫紧，令弹簧垫片61施加一弹力于定位栓60及反向施于定位螺丝231上，如此，定位栓60与定位螺丝231将具有防松的功能，不会因加工所引起的震动而产生松脱的虞虑，使得锁固系统的所有功效更臻完美。
综上所述，本发明的微调搪孔刀结构不论是在使用的安全上的设计周详，极限挡点的设计预防锁螺丝未锁而保护舍弃式刀片避免撞击工件，以及固定栓、弹力固定栓与螺丝的搭配迫固，产生轴向及径向的锁固，并具有防震与防松的功能，前刀杆与刀杆本体的组合具有防错装的防呆设计；此外搪孔刀具再更换不同搪孔尺寸的前刀杆时，无须再较正动平衡，等多项进步性及新颖性的设计，实用性佳且深具创新性，商场竞争能力强，诚能符合发明专利的申请要件，爰依法提出申请。
权利要求
1.一种免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其制造程序是包含a)、前刀杆的质量设为一致各种不同搪孔尺寸之前刀杆之质量必须设为相同，不同搪孔尺寸之前刀杆之质量与形状必须修正为一致，或是在其所能容许之公差范围内；b)、校正前刀杆的质心与形心重合校正前刀杆的质心与形心位置必须重合，使前刀杆在高速旋转时前刀杆不会产生偏心震动；以及c)、前刀杆与刀杆本体组合后校正动平衡前刀杆与刀杆本体藉由锁固系统组合后再校正动平衡。
2.一种免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于主要包含一刀杆本体，该刀杆本体的一端是设为锥杆，另端的端面设一微量偏心的轴孔，该轴孔的轴杆边上设一锁固螺孔，以及偏离锁固螺孔一适当角度的刀杆本体上设一定位螺孔；一固定栓，容置于该锁固螺孔内；一锁固螺丝，螺固于锁固螺孔内，用以迫紧固定栓而锁固前刀杆；一弹力固定栓，该定位螺孔内容置，并螺固一定位螺丝；一前刀杆，该前刀杆，其前端设有刀座，得以锁固舍弃式刀片，前刀杆另端设一套接轴，该套接轴是套置入刀杆本体的轴孔内。
3.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该锁固螺孔至少设有一个偏心于螺孔中心的定位滑槽。
4.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该定位螺孔至少设有一个偏心于螺孔中心的定位滑槽。
5.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于刀杆本体端面的端锥面刻划刻度。
6.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于于刀杆本体的端面的适当位置设有一圆槽，该圆槽的两极限端形成两个极限挡点。
7.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该刀杆本体端面的内凹槽内的适当位置植入两个圆销，形成两个极限挡点。
8.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于前刀杆的顶端对应极限挡点的环圈直径位置植入一圆销，形成挡销。
9.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该前刀杆的套接轴于对应锁固螺孔处设一V形环槽。
10.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该固定栓的前端面设为凹圆弧面。
11.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该固定栓邻近末端侧边设一贯穿且位置偏离中心轴的销孔，该销孔内供一定位销容置。
12.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该弹力固定栓的前端是由一槽缝切割形成一具弹性的弹力臂。
13.如权利要求2所述的免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，其特征在于该弹力固定栓邻近末端侧边设一贯穿且位置偏离中心轴的销孔，该销孔内供一定位销容置。
全文摘要
一种免动平衡校正的快换高速搪孔刀具，主要为一刀杆本体及一前刀杆所组成，且前刀杆及组合后的搪孔刀具必须做动平衡的校正，方能使不同搪孔尺寸的前刀杆再互换时动平衡不会改变，达到免动平衡校正的目的，该刀杆本体的端面设一微量偏心的轴孔，供前刀杆的套接轴容入枢接，该套接轴设有一V形环槽，对应V形环槽处的刀杆本体上设有锁固螺孔与定位螺孔，该锁固螺孔与定位螺孔设有偏心的定位槽并与固定栓及弹力固定栓偏心设置的定位销对应，具有防止错装及快速替换的功效，定位螺孔内的弹力固定块，藉由螺丝的紧迫而使前刀杆呈朝上推顶，与转轴密合接触，再藉锁固螺孔内的固定栓及螺丝迫固，令前刀杆及刀杆本体在径向稳固地组合，组合刚性佳。
文档编号B23B29/02GK1966191SQ200510101469
公开日2007年5月23日 申请日期2005年11月16日 优先权日2005年11月16日
发明者张新添 申请人:张新添