后转向节中心孔加工用组合刀具的制作方法

本实用新型涉及机械加工领域，更具体而言，涉及一种后转向节中心孔加工用组合刀具。

背景技术：

汽车的后转向节中心孔往往由多种加工特征组成，例如图1a和1b中示出的某汽车企业的后转向节中心孔由3处不同孔径的串孔、2处平面、2处不同尺寸的圆弧角、1处45°倒角和1处30°倒角组成。每种特征分别采用相应刀具加工，即使部分特征刀具可以复合，加工这些特征需要如图2a-2f所示的3把镗刀、1把面铣刀、2把倒角刀。整个加工过程需要换刀6次，加工过程需要从两个方向进刀，工作台需要旋转180°。使用单一用途的刀具，分序分工步的加工方法，导致加工工序繁琐，增大加工的工作量，延长单件的加工节拍，不仅增加成本而且浪费资源。此外，刀具数量多，刀具成本就高，而且机床刀库的容量就得增大，机床成本就得提高。

因而，需要一种这样的后转向节中心孔加工用组合刀具：其可以解决或至少减轻上述现有技术中所存在的缺点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供这样一种后转向节中心孔加工用组合刀具：能够一次完成后转向节中心孔的所有特征的加工。

本实用新型所采用的技术方案如下所述。

根据本实用新型的第一种可能的实施方式，所述后转向节中心孔加工用组合刀具包括：刀体，所述刀体包括刀柄、刀杆和阶梯状刀头；所述阶梯状刀头形成有周向均匀布置的至少两个刀齿，至少两个所述刀齿沿所述后转向节中心孔加工用组合刀具的轴向延伸并且任意两个相邻的所述刀齿之间凹设有断屑槽；以及刀片组件，所述刀片组件包括多种刀片，所述刀片组件包括与至少两个所述刀齿对应的至少两组所述刀片，每组所述刀片沿所述轴向安装在相应的所述刀齿的周向侧面的安装平面上，所有所述刀片在所述轴向上的投影连续且覆盖所述后转向节中心孔的加工区间。

根据本实用新型的上述第一种可能的实施方式，每组所述刀片至少包括倒角加工用刀片、孔加工用刀片、圆弧角加工用刀片、平面加工用刀片中的一种，以便在所述后转向节中心孔加工用组合刀具以所述后转向节中心孔加工用组合刀具的轴线回转时分别加工倒角、圆孔、圆弧角和垂直于所述轴线的平面。

根据本实用新型的第二种可能的实施方式，所述阶梯状刀头形成有偶数个刀齿，任意两个径向对称的所述刀齿的所述安装平面上安装的两组所述刀片相同且彼此径向对称，任意两个径向非对称的所述刀齿的所述安装平面上安装的两组所述刀片不相同且彼此轴向错开。

根据本实用新型的第三种可能的实施方式，所述阶梯状刀头形成有四个刀齿，所述刀片组件包括四组所述刀片。

根据本实用新型的第四种可能的实施方式，每组所述刀片包括四个刀片，第一组的四个刀片分别为第一刀片、第二刀片、第三刀片、第四刀片，第二组的四个刀片分别为第五刀片、第六刀片、第七刀片、第八刀片，第三组的四个刀片与所述第一组的四个刀片完全相同且彼此径向对称，第四组的四个刀片与所述第二组的四个刀片安全相同且彼此径向对称。

根据本实用新型的第五种可能的实施方式，所述阶梯状刀头根据直径大小分为四段，从背离所述刀柄的一端开始分别为第一段、第二段、第三段和第四段，所述第四段的直径大于所述第三段的直径，所述第三段的直径大于所述第一段的直径，所述第一段的直径大于所述第二段的直径。

根据本实用新型的第六种可能的实施方式，所述后转向节中心孔对应于所述阶梯状刀头的所述第三段到所述第一段依次包括第一孔、第二孔和第三孔，所述第一孔的直径大于所述第三孔的直径，所述第三孔的直径大于所述第二孔的直径；所述第一孔与所述第二孔之间形成有第一平面；第二孔与第三孔之间形成有第二平面；所述第一孔与所述第一平面相邻的第一端部形成有第一圆弧角；所述第一孔的与所述第一端部相反的第二端部形成有第一倒角；所述第二平面与所述第二孔之间形成有第二倒角；所述第二平面与所述第三孔之间形成有第二圆弧角；

所述第一刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第三段，用于加工所述第一孔；

所述第二刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第二段和所述第三段的衔接处并且横跨所述第二段和所述第三段，用于加工所述第一孔和所述第一圆弧角和所述第一平面；

所述第三刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第二段，用于加工所述第二孔和所述第二倒角；

所述第四刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第一段，用于加工所述第三孔；

所述第五刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第三段和所述第四段的衔接处并且横跨所述第三段和所述第四段，用于加工所述第一倒角和所述第一孔；

所述第六刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第三段，用于加工所述第一孔；

所述第七刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第二段和所述第三段的衔接处并且横跨所述第二段和所述第三段，用于加工所述第二孔；

所述第八刀片安装在所述阶梯状刀头的所述第一段，用于加工所述第二平面、所述第二圆弧角和所述第三孔。

根据本实用新型的第三种可能的实施方式，所述阶梯状刀头形成有六个刀齿，并且所述刀片组件包括六组刀片。

根据本实用新型的第八种可能的实施方式，每组所述刀片包括四个刀片。

根据本实用新型的一个或多个实施方式，能够实现如下所述的有益效果：

1、能够一次完成后转向节中心孔的所有特征的加工。相比于现有的加工方法，现有后转向节中心孔加工用n(n≥3)把刀具各加工一个或多个特征，至少需要走刀n次，使用本实用新型的组合刀具后，走刀两次就可以加工所有位置，切削过程节省了n-2刀切削时间；

2、原先使用n把刀具，需要换刀n次，而使用本实用新型的组合刀具，只需要换刀1次，节省了n-1次换刀时间，此外，还少了n-1次换刀时的进、退刀过程产生的空行程时间，换刀时间及空行程时间均为辅助时间，在切削参数不能再提高优化的时候，节省辅助时间对于提高生产效率变得尤为重要；

3、刀具数量从n把变成1把，节省了刀具成本，同时机床刀库容量需求小；

4、加工后转向节中心孔过程中不需要翻转工作台或旋转工作台，便于保证零件精度。

附图说明

下面参照附图将对实用新型的特征、优点以及示例性实施方式的技术上和工业上的意义进行描述，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件，并且其中：

图1a是根据现有技术中汽车的后转向节的剖视结构示意图；

图1b是图1a中区域z的局部放大图；

图2a是现有技术中加工图1a所示后转向节中心孔所用到的第一个刀具的主视图；

图2b是现有技术中加工图1a所示后转向节中心孔所用到的第二个刀具的主视图；

图2c是现有技术中加工图1a所示后转向节中心孔所用到的第三个刀具的主视图；

图2d是现有技术中加工图1a所示后转向节中心孔所用到的第四个刀具的主视图；

图2e是现有技术中加工图1a所示后转向节中心孔所用到的第五个刀具的主视图；

图2f是现有技术中加工图1a所示后转向节中心孔所用到的第六个刀具的主视图；

图3是根据本实用新型的一个示例性实施方式的后转向节中心孔加工用组合刀具的立体示意图；

图4是图3中所示后转向节中心孔加工用组合刀具的主视图；

图5是图3中所示后转向节中心孔加工用组合刀具的俯视图；

图6是图3中所示后转向节中心孔加工用组合刀具的左视图；

图7是在根据本实用新型的后转向节中心孔加工用组合刀具加工后转向节中心孔的方法中的后转向节中心孔加工用组合刀具的走刀路径图；

图8a是根据本实用新型的后转向节中心孔加工用组合刀具在加工含有后转向节中心孔的待加工后转向节时的示意性截面图；

图8b是图8a中区域y的局部放大图；

图中：

1、刀柄；

2、刀杆；

3、阶梯状刀头；31、断屑槽；311、安装平面；32、刀齿；321、第一刀齿；322、第二刀齿；323、第三刀齿；324、第四刀齿；341、第一冷却孔；342、第二冷却孔；

41、第一刀片；42、第二刀片；43、第三刀片；44、第四刀片；45、第五刀片；46、第六刀片；47、第七刀片；48、第八刀片；

a、第一段；b、第二段；c、第三段；d、第四段；

5、待加工后转向节；50、后转向节；51、第一倒角；52、第一孔；53、第一圆弧角；54、第一平面；55、第二孔；56、第二倒角；57、第二平面；58、第二圆弧角；59、第三孔；

61、面铣刀；62、双刃镗刀；63、双刃镗刀；64、倒角刀；65、双刃镗刀；66、倒角刀。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。而且，图中各部件的尺寸和比例也仅仅是示意性的，并不严格对应于实际产品。

图1a是根据现有技术中汽车的后转向节的剖视结构示意图，图1b为图1a中区域z的局部放大图。首先，后转向节中心孔加工用刀具的最大直径需要小于后转向节50的中心孔粗加工后的直径，后转向节50在进行差压铸造后，去浇口(专用机床用锯片刀具锯掉浇口)和预钻中心孔，各孔壁及止口留量为2-3mm，进入机床加工工序后，只进行精加工，即只需用后转向节中心孔加工用组合刀具插补铣完成加工。

从图1a和图1b可知，此后转向节中心孔具有9个加工特征，后转向节中心孔对应于阶梯状刀头3的第三段c到第一段a依次包括第一孔52、第二孔55和第三孔59，第一孔52的直径大于第三孔59的直径，第三孔59的直径大于第二孔55的直径；第一孔52与第二孔55之间形成有第一平面54；第二孔55与第三孔59之间形成有第二平面57；第一孔52与第一平面54相邻的第一端部形成有第一圆弧角53；第一孔52的与第一端部相反的第二端部形成有第一倒角51；第二平面57与第二孔55之间形成有第二倒角56；第二平面57与第三孔59之间形成有第二圆弧角58。

现有技术中，对于加工图1a和图1b中的后转向节50的中心孔时，目前的加工方法为，使用图2a、图2b、图2c、图2d、图2e和图2f所示的6种刀具，按被使用的先后顺序依次为面铣刀61；双刃镗刀62、双刃镗刀63、倒角刀64、双刃镗刀65和倒角刀66，其中，面铣刀61用于加工图1b中的第一平面54，该环形面较宽，镗刀刀片宽度不够，需要用面铣刀61插补加工；双刃镗刀62直径为d1，用于加工第二孔55，双刃镗刀62的圆角没有要求；双刃镗刀63直径为d2，用于加工第一孔52和第一圆弧角53；倒角刀64规格为θ1，用于加工第一倒角51。以上工步从转向节背面加工，机床工作台翻转180°或工作台带动夹具旋转180°，以下工步从转向节正面加工。双刃镗刀65直径为d3，加工第三孔59、第二圆弧角58和第二平面57，倒角刀66规格为θ2，加工第二倒角56。该方法加工工步多、单件节拍时间长，生产效率低。

图3是根据本实用新型的一个示例性实施方式的后转向节中心孔加工用组合刀具的立体示意图。如图3所示，根据本实用新型的一个示例性实施方式的后转向节中心孔加工用组合刀具包括刀体和刀片组件。刀体包括沿着刀体的轴线依次形成的刀柄1、刀杆2和阶梯状刀头3。刀柄1的一端形成夹持部，通过该夹持部可将刀体安装至夹具，从而将刀体与夹具固定，将待加工后转向节固定至另一夹具，通过刀体与待加工后转向节的相对运动，加工待加工后转向节。刀杆2位于刀柄1与阶梯状刀头3之间，起到连接刀柄1与阶梯状刀头3的作用。

图4、图5和图6分别为图3中所示后转向节中心孔加工用组合刀具的主视图、俯视图和左视图。参照如4、图5和图6，刀齿32中位于断屑槽31内的一面为安装平面311，刀片组件安装固定于安装平面311，使得刀片组件与该安装平面311的接触面积较大，保证刀片组件与该安装平面311的连接处的剪切强度，从而保证了刀片组件的抗剪能力，可适当增大进给量，提高加工效率。

阶梯状刀头根据直径大小分为四段，从背离所述刀柄的一端开始分别为第一段a、第二段b、第三段c和第四段d，第四段d的直径大于第三段c的直径，第三段的直径c大于第一段a的直径，第一段a的直径大于第二段b的直径。

阶梯状刀头3形成有周向均匀布置的四个刀齿32，分别为第一刀齿321、第二刀齿322、第三刀齿323和第四刀齿324(图3中未图示)，刀齿沿后转向节中心孔加工用组合刀具的轴向延伸。并且，任意两个相邻的所述刀齿之间凹设有断屑槽31，阶梯状刀头3转动时，形成于断屑槽31两侧的刀齿将从待加工部位切削下的料切断，使得加工可连续。

图3示出的刀齿32为四个，对应地，刀片组件共四组，第一组刀片包括第一刀片41、第二刀片42、第三刀片43和第四刀片44，第二组刀片为第五刀片45、第六刀片46、第七刀片47和第八刀片48，第三组刀片的四个刀片与第一组的四个刀片完全相同且彼此径向对称，第四组的四个刀片与第二组的四个刀片安全相同且彼此径向对称。第一组刀片和第三组刀片分别安装于第一刀齿321的周向侧面的安装平面311上和第三刀齿323的周向侧面的安装平面311上，第二组刀片和第四组刀片分别安装于第二刀齿322的周向侧面的安装平面311上和第四刀齿324的周向侧面的安装平面311上。第一组刀片至第四组刀片的所有刀片沿阶梯状刀头3的轴向依次分布，并且所有刀片组件在刀体的轴线上的投影连续且覆盖后转向节中心孔的加工区间，以满足加工出多种特征的后转向节中心孔，同时又保证了后转向节中心孔的连续。

图8a是根据本实用新型的后转向节中心孔加工用组合刀具在加工含有后转向节中心孔的待加工后转向节时的示意性截面图。图8b是图8a中区域y的局部放大图。待加工后转向节5具有与图1a-1b中的后转向节相同的中心孔。本实用新型的后转向节中心孔加工用组合刀具的各个刀片的位置以及在后转向节中心孔加工用组合刀具加工后转向节中心孔期间各个刀片的作用如下：

第一刀片41安装在阶梯状刀头3的第三段c，用于加工所述第一孔52；

第二刀片42安装在阶梯状刀头3的第二段b和第三段c的衔接处并且横跨第二段b和第三段c，用于加工第一孔52和第一圆弧角53和第一平面54；

第三刀片43安装在阶梯状刀头3的第二段b，用于加工第二孔55和第二倒角56；

第四刀片44安装在阶梯状刀头3的第一段a，用于加工第三孔59；

第五刀片45安装在阶梯状刀头3的第三段c和第四段d的衔接处并且横跨第三段c和第四段d，用于加工第一倒角51和第一孔52；

第六刀片46安装在阶梯状刀头3的第三段c，用于加工第一孔52；

第七刀片47安装在阶梯状刀头3的第二段b和第三段c的衔接处并且横跨第二段b和第三段c，用于加工第二孔55；

第八刀片48安装在阶梯状刀头3的第一段a，用于加工第二平面57、第二圆弧角58和第三孔59。

另外，参见图3，刀体中心开有第一冷却孔341，后转向节中心孔加工用组合刀具夹持在机床主轴后，刀体中心的第一冷却孔341与机床主轴内的冷却孔相连。在各断屑槽31内与安装平面311相邻的槽面中靠近刀片安装位置设置有多个第二冷却孔342，所述第二冷却孔342与刀体中心的第一冷却孔341相连，机床打开冷却按钮后，冷却液通过机床主轴，经过刀体中心的第一冷却孔341，再经过对应每个刀片的第二冷却孔342，喷淋在刀片的刃部。

需要说明的是，虽然图3示出的刀齿32为四个，但是本领域普通技术人员可以理解的是，其可以设置为至少两个，例如两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个等，优选四个或六个。当所述阶梯状刀头3形成有偶数个刀齿时，任意两个径向对称的所述刀齿32的安装平面311上安装的两组刀片相同且彼此径向对称，任意两个径向非对称的所述刀齿32的安装平面311上安装的两组刀片不相同且彼此轴向错开。刀片组件可以采用如镶嵌等可拆卸安装或如焊接等不可拆卸安装，采用可拆卸安装时，方便刀片组件的更换和安装。

另外，虽然在图3-6中，刀片组件包括四组刀片，但是本领域普通技术人员可以理解的是，刀片组件可以根据如上所述按需设置的至少两个刀齿而相应地包括至少两组刀片，例如两组刀片、三组刀片、四组刀片、五组刀片、六组刀片、七组刀片、八组刀片等，优选四组刀片或六组刀片。

此外，虽然在图3-6中，刀片组件所包括的多种刀片按照图中所示顺序和位置设置，但是本领域普通技术人员可以理解的是，每组刀片中所包括的刀片类型和个数可以根据需要改变，各个刀片的位置也可以根据需要改变。

在本实用新型中，各个刀片的设置只要满足以下条件即可：1)每组刀片至少包括倒角加工用刀片、孔加工用刀片、圆弧角加工用刀片、平面加工用刀片中的一种，以便在后转向节中心孔加工用组合刀具以后转向节中心孔加工用组合刀具的轴线回转时分别加工倒角、圆孔、圆弧角和垂直于所述轴线的平面；并且2)所有所述刀片在轴向上的投影连续且覆盖后转向节中心孔的加工区间。

刀体可以采用整体结构，由一根棒料加工而成，增加了刀具的刚性及稳定性，同时满足刀具高转数旋转的要求。

为保证刀片的硬度和强度要求，通常选用小尺寸的硬质合金钢刀片。由于刀片尺寸小，切削参数中的切深小，刀片受到的冲击载荷就小，加工过程不容易蹦刃及损坏，可有效提高刀具的寿命，即使某个刀片蹦刃后，刀具依然可以使用。当然，本领域普通技术人员可以理解的是，也可采用兼具硬度和强度的其他材料制成。

图7是使用根据本实用新型的一个示例性实施方式的后转向节中心孔加工用组合刀具加工后转向节中心孔的方法中的后转向节中心孔加工用组合刀具的走刀路径图。下面结合图7以及图8a-8b说明一下使用后转向节中心孔加工用组合刀具加工图8a-8b所示待加工后转向节所包括的后转向节中心孔的方法。

在图7中对中位置为o点，加工位置为g点，对中位置与加工位置连线上的任一点为b，加工路径上除g点外的任一点为j点，o点与所述j点连线上的任一点为e。为了便于说明，参考图7定义一下各个路径。

第一路径：以o点与b点的连线为直径，连接o点与b点并途经a点的半圆弧；

第二路径：以o点与b点的连线为半径，b点到e点并途经c点和d点的3/4圆弧以及连接e点与g点并途经f点的圆滑曲线；

第三路径：以o点与g点的连线为半径，以g点为起点并途经h点和j点的圆；

第四路径：连接g点与o点并途经k点的半圆弧。

使用本实用新型的后转向节中心孔加工用组合刀具加工后转向节中心孔的方法如下：

刀具对中，移动后转向节中心孔加工用刀具至对中位置，使使得轴向上后转向节中心孔加工用组合刀具的轴线与o点重合，o点位于待加工后转向节中心孔的轴线上；

插补进刀，所述插补进刀为以第一路径逆时针移动后转向节中心孔加工用刀具；

插补加工，所述插补加工为以第二路径和第三路径逆时针移动后转向节中心孔加工用刀具，按照第二路径和第三路径加工两次；以及

插补退刀，所述插补退刀为以第四路径逆时针移动后转向节中心孔加工用刀具，使所述后转向节中心孔加工用刀具返回至所述o点。

至此，本次加工完成。

使用本实用新型的示例性实施方式的后转向节中心孔加工用组合刀具加工后转向节中心孔的方法的有益效果如下：

1、刀具数从6把降为1把，节省了四刀切削工件时间；

2、节省了5次换刀及空行程时间；

3、机床刀库节省5个刀位；

4、加工中心孔过程中不需要翻转工作台或旋转工作台，便于保证零件精度。

以上详细描述了本实用新型的实施方式。然而，本实用新型的方面不限于上述实施方式。在不脱离本实用新型的范围的情况下，各种改型和替换均可以应用到上述实施方式中。