镗刀及使用该镗刀加工孔的方法与流程

本发明涉及一种镗刀，特别是一种镗刀及使用该镗刀加工孔的方法。

背景技术：

精镗刀是镗削刀具的一种，使用在镗床、车床或铣床上，用于对已有的孔进行半精加工或精加工。在镗孔时，为了获得提高加工孔的尺寸精度，精加工用镗刀的工作半径需要准确地调整。现有的微调精镗刀多数都是把现成的微调精镗单元简单地安装在刀体上制成，然而，在调节镗刀调节工作半径的过程中，刀杆及刀片的徑向位移易造成镗刀转动不平衡，从而影响孔的加工精度。

技术实现要素：

鉴于上述状况，有必要提供一种转动稳定且加工精度高的镗刀及使用上述镗刀加工孔的方法。

一种镗刀，用于对工件进行孔加工，该镗刀包括刀柄、镗头体、微调驱动件、平衡调节机构、探测器、控制器、刀杆、及刀片，该刀柄用于外接加工装置，该镗头体滑动设置于该刀柄上，该微调驱动件、该平衡调节机构、该探测器、该控制器、该刀杆设置于该镗头体上，该刀片设置于该刀杆远离该镗头体的一端，该微调驱动件用于驱动镗头体相对于刀柄移动，该探测器能够探测刀杆及刀片相对于刀柄的中心轴的径向位移，该控制器能够控制该微调驱动件及平衡调节机构的工作，该平衡调节机构包括平衡驱动件及调节件，该平衡调节件设置于该镗头体上，该调节件滑动设置于该镗头体上，该平衡驱动件能够驱动该调节件移动以靠近或者远离该刀柄的中心轴从而平衡该刀杆及该刀片相对于该刀柄的中心轴的径向位移使该镗刀产生的转动不平衡调节该镗刀的旋转动平衡。

一种使用镗刀加工孔的方法，其包括以下步骤：

将镗刀的刀柄安装于加工装置的主轴上；

在控制器的控制面板输入所需加工孔径R₀、动平衡精度等级G₀、主轴转速n、选用的刀杆及刀片编号等参数；

控制器根据输入的加工孔径R₀控制微调驱动件通过第一齿轮、第二齿轮、蜗杆带动传动件转动从而带动本体移动而将镗刀的加工孔径调节至预设的理论孔径R₁；

启动该加工装置使该镗刀按照设定的转速n旋转，探测器探测出刀杆及刀片相对于该刀柄的中心轴的径向位移x并反馈至该控制器；

该控制器根据该探测器反馈的刀杆及刀片的径向位移x控制平衡驱动件带动调节件移动从而使该镗刀达到设定的动平衡精度等级G₀的公差要求；

该加工装置驱动镗刀对工件进行孔加工，该探测器对初步所加工孔的孔径R₂进行测量并反馈至该控制器；

该控制器将该探测器反馈的孔径R₂与预设的理论孔径R₁进行对比以控制该微调驱动件调节该镗刀的加工孔径进行差补，从而达到所需加工孔径R₀的公差要求；

该镗刀按照上述调节后的加工孔径对该工件继续加工，最终完成对该工件的孔加工。

上述镗刀及使用上述镗刀加工孔的方法通过在镗头体上设置平衡调节机构，平衡调节机构的平衡驱动件驱动调节件移动以靠近或者远离该刀柄的中心轴从而平衡刀杆及刀片相对于刀柄的中心轴的径向位移使镗刀产生的转动不平衡以调节该镗刀的旋转动平衡，进而提高了镗刀的加工精度。

附图说明

图1是本发明一实施例中镗刀的立体示意图。

图2是图1所示镗刀的立体分解示意图。

图3是图2所示镗刀的另一视角的立体分解示意图。

图4是图2所示镗刀的镗头体及微调机构的部分立体分解示意图。

图5是图2所示镗刀的镗头体及微调机构沿V-V线的剖面示意图。

图6是图2所示镗刀的镗头体及微调机构的立体剖面示意图。

图7是图1所示镗刀沿VII-VII线的剖面示意图。

图8是图1所示使用镗刀加工孔的方法流程图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以使直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以使直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参阅图1，本发明提供一种镗刀100。镗刀100用于对工件(图未示)进行孔加工，其包括刀柄10、镗头体20、微调机构30、平衡调节机构40、探测器50、控制器60、刀杆70、及刀片80。刀柄10能够外接于一加工装置(图未示)上以使加工装置驱动镗刀100转动。镗头体20滑动设置于刀柄10上。微调机构30设置于镗头体20上以调节镗头体20相对于刀柄10移动。平衡调节机构40设置于镗头体20上以调节整个镗刀100转动时的动平衡。探测器50设置于镗头体20上以探测刀杆70及刀片80相对于刀柄10的中心轴OA的径向位移。控制器60用于控制微调机构30及平衡调节机构40的工作。刀杆70设置于镗头体20的一端。刀片80设置于刀杆70的自由端用于对工件进行切削。

请参阅图2，本实施例中，刀柄10大致呈柱状，其一端开设有滑槽11。

请参阅图4，镗头体20包括本体21、穿设孔22、台阶孔23、安装孔24、导向腔25(如图5所示)、抵持件26、及卡槽27。本体21大致呈矩形块体，其包括第一表面211及与第一表面211相对的第二表面212。本体21的一端滑动设置于刀柄10的滑槽11内。穿设孔22开设于本体21的一端。穿设孔22大致位于本体21一端面的大致中央位置。台阶孔23开设于本体21的一侧且深入本体21与穿设孔22相连通。安装孔24开设于第一表面211上且深入本体21与台阶孔23相连通。

请参阅图5，本实施例中，台阶孔23包括第一台阶孔部231及第二台阶孔部232。第一台阶孔部231开设于本体21的一侧。第二台阶孔部232与第一台阶孔部231的一端相连通且深入本体21与穿设孔22相连通。第一台阶孔部231的孔径大于第二台阶孔部232的孔径。如图6所示，安装孔24包括第一安装孔部241及第二安装孔部242。第一安装孔部241开设于第一表面211上。第二安装孔部242与第一安装孔部241的一端相连接且深入本体21与第一台阶孔部231相连通。第一安装孔部241的孔径大于第二安装孔部242的孔径。

导向腔25开设于本体21内且靠近本体21远离台阶孔23的一侧。本实施例中，如图6所示，导向腔25大致呈半圆弧状且导向腔25的两端绕本体21周向延伸，导向腔25的截面大致呈T形，但不限于此，在其他实施例中，导向腔25可为直线状以且由本体21的一侧深入本体21内，导向腔25还可为贯穿本体21相对两侧的通孔。

抵持件26大致呈圆柱状。抵持件26设置于第一台阶孔部231内。

请参阅图3，卡槽27开设于本体21远离刀柄10的端面上。本实施例中，卡槽27的截面大致呈燕尾形。卡槽27的底面(未标示)上开设有缝隙271。缝隙271靠近卡槽27的一边缘(未标示)。本体21的第二表面212上开设有多个固定孔272。多个固定孔272贯穿缝隙271且深入本体21内(如图7所示)。每个固定孔272内设有固定螺栓273。固定螺栓273用于紧固于固定孔272内以将卡槽27的一边缘朝向本体21锁紧。

请再次参阅图4，微调机构30包括微调驱动件31、第一齿轮32、蜗杆33、第二齿轮34、传动件35、及连接件36。微调驱动件31设置于本体21内且靠近第一表面211。第一齿轮32转动设置于本体21内(如图7所示)且与微调驱动件31相连接。第一齿轮32在微调驱动件31的驱动下转动。蜗杆33转动设置于安装孔24的第二安装孔部242内。第二齿轮34转动设置于本体21内(如图7所示)且套设于蜗杆33上。第二齿轮34与第一齿轮32啮合。第二齿轮34在第一齿轮32的带动下转动以带动蜗杆33转动。传动件35包括蜗轮351及与蜗轮351相连接的传动螺杆352。蜗轮351转动设置于台阶孔23的第一台阶孔部231内且与蜗杆33啮合。蜗轮351的相对两侧分别抵持第一台阶孔部231的底面(未标示)及抵持件26。蜗轮351在蜗杆33的带动下转动。传动螺杆352穿设于台阶孔23的第二台阶孔部232内。连接件36大致呈杆状。连接件36穿设于穿设孔22内且连接件36的一端连接于刀柄10上(如图7所示)。连接件36的另一端与传动螺杆352螺合连接。本实施例中，微调驱动件31为伺服电机，但不限于此。

本实施例中，连接件36上贯穿开设有螺纹孔361。螺纹孔361用于穿设传动螺杆352且与传动螺杆352螺合。传动螺杆352在蜗轮351的带动下在螺纹孔361内转动从而带动本体21移动。连接件36的直径小于穿设孔22的直径。

本实施例中，微调机构30还包括拨盘37。拨盘37转动设置于第一安装孔部241内且与蜗杆33的一端相连接。拨盘37远离蜗杆33的一侧开设有调节孔371。调节孔371为多棱柱孔。利用工具(图未示)插入调节孔371内以使拨盘37转动从而带动蜗杆33转动。拨盘37上还开设有刻度372以进行调节转动拨盘37。

请参阅图6，平衡调节机构40包括平衡驱动件41及调节件42。平衡驱动件41设置于本体21内且靠近第一表面211。调节件42大致为T形块。调节件42滑动设置于导向腔25内。调节件42在平衡驱动件41的驱动下沿导向腔25移动以靠近或者远离刀柄10的中心轴OA。

控制器60设置于本体21的第一表面211上。控制器60具有控制面板61。控制面板61能够进行输入加工孔径大小、动平衡精度等级、加工装置主轴转速、选用的刀杆70及刀片80的编号等参数。控制器60能够存储孔加工的相关数据及程序。

请再次参阅图2，刀杆70包括固定部71及设置于固定部71上的杆体72。本实施例中，固定部71的相对两侧分别开设有凹槽711。每个凹槽711的截面大致呈V形。固定部71通过凹槽711滑动卡合于卡槽27内。杆体72远离固定部71的一端用于固定刀片80。

请同时参阅图1至图7，组装时，将微调驱动件31设置于本体21内且靠近第一表面211，并将第一齿轮32转动设置于本体21内且与微调驱动件31相连接。将第二齿轮34转动设置于本体21内，并将蜗杆33转动设置于安装孔24的第二安装孔部242内且穿设于第二齿轮34上。将蜗轮351转动设置于台阶孔23的第一台阶孔部231内且与蜗杆33啮合，并将传动螺杆352穿设于台阶孔23的第二台阶孔部232内。将抵持件26设置于台阶孔23的第一台阶孔部231内且与蜗轮351相抵接，并将传动螺杆352穿设于台阶孔23的第二台阶孔部232内。将连接件36的一端于刀柄10相连接，并将本体21的一端滑动设置于刀柄10的滑槽11内以使连接件36穿设于穿设孔22内。将传动螺杆352的一端螺合于连接件36的螺纹孔361内，并将拨盘37转动设置于第一安装孔部241内且与蜗杆33的一端相连接。将平衡驱动件41设置于本体21内且靠近第一表面211，并将调节件42滑动设置于导向腔25内。将控制器60设置于本体21的第一表面211上。将刀杆70的固定部71滑动卡合于卡槽27内，并将固定螺栓273紧固于固定孔272内以使卡槽27的一边缘靠近本体21以固定该固定部71，最后将刀片80固定于杆体72远离固定部71的一端完成了对整个镗刀100的组装。

请同时参阅图1至图8所示，使用镗刀100加工孔的方法步骤如下：

S1：将镗刀100的刀柄10安装于加工装置的主轴(图未示)上；

S2：在控制器60的控制面板61输入所需加工孔径R₀、动平衡精度等级G₀、主轴转速n、选用的刀杆70及刀片80编号等参数；

S3：控制器60根据输入的加工孔径R₀控制微调驱动件31通过第一齿轮32、第二齿轮34、蜗杆33带动传动件35转动从而带动本体21移动而将镗刀100的加工孔径调节至预设的理论孔径R₁；

S4：启动加工装置使镗刀100按照设定的转速n旋转，探测器50探测出刀杆70及刀片80相对于刀柄10的中心轴OA的径向位移x并反馈至控制器60；

S5：控制器60根据探测器50反馈的刀杆70及刀片80的径向位移x控制平衡驱动件41带动调节件42移动从而使镗刀100达到设定的动平衡精度等级G₀的公差要求；

S6：加工装置驱动镗刀100对工件进行孔加工，探测器50对初步所加工孔的孔径R₂进行测量并反馈至控制器60；

S7：控制器60将探测器50反馈的孔径R₂与预设的理论孔径R₁进行对比以控制微调驱动件31调节镗刀100的加工孔径进行差补，从而达到所需加工孔径R₀的公差要求；

S8：镗刀100按照上述调节后的加工孔径对工件继续加工，最终完成对工件的孔加工。

另外，在S7步骤中根据调节后的镗刀100的加工孔径，探测器50将刀杆70及刀片80相对于刀柄10的中心轴OA的径向位移再次反馈至控制器60，重复上述S5的调节方式而对镗刀100进行多次动平衡精度等级调节。

同时，探测器50对所加工孔的孔径进行多次测量，重复上述S7中的方式经镗刀的加工孔径进行多次差补。

本实施例中，镗刀100调节动平衡精度等级G₀的具体如下：探测器50探测出刀杆70及刀片80的径向位移x反馈至控制器60，控制器60计算出因刀杆70及刀片80的径向位移产生的动平衡精度等级G₁；控制器60根据设定的动平衡精度等级G₀，通过公式：[G]＝G₀*W*9550/n，计算出许用动平衡精度等级[G]，其中，n为镗刀转速(单位：r/min)，W为整个镗刀质量(单位：kg)；同时，控制器60计算出需补偿的动平衡精度等级G₂＝[G]-G₁；控制器60根据需补偿的动平衡精度等级G₂控制平衡驱动件41带动调节件42移动产生动平衡精度等级G₃而抵消需补偿的动平衡精度等级G₂，使镗刀100达到需求的动平衡精度等级G₀。

在本实施方式中，镗头体20包括本体21、穿设孔22、台阶孔23、安装孔24、导向腔25、抵持件26、及卡槽27，但不限于此，抵持件26、及卡槽27可以去除，台阶孔23为两端封闭的孔腔，传动件35的蜗轮351直接抵持台阶孔23的两端面，刀杆70直接设置于镗头体20的一端，并不影响微调机构30驱动镗头体20移动及刀杆70将刀片连接于该镗头体20上。

在本实施方式中，微调机构30包括微调驱动件31、第一齿轮32、蜗杆33、第二齿轮34、传动件35、及连接件36，但不限于此，第一齿轮32、蜗杆33、第二齿轮34、传动件35、及连接件36可以去除，微调驱动件31直接与刀柄10相连接，并不影响微调驱动件31驱动镗头体20相对于刀柄移动。

上述镗刀100及使用上述镗刀100加工孔的方法通过在镗头体20上设置平衡调节机构40，平衡调节机构40的平衡驱动件41驱动调节件42移动以靠近或者远离该刀柄10的中心轴OA从而平衡刀杆70及刀片80相对于刀柄10的中心轴OA的径向位移使镗刀100产生的转动不平衡以调节该镗刀100的旋转动平衡，进而提高了镗刀100的加工精度。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围。