一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀的制作方法

1.本发明涉及车床加工刀具技术和设备领域，具体是一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀。


背景技术：

2.大圆弧内球面的切削加工在压力容气罐等特种设备生产中比较常见，由于工件直径大，加工精度和表面质量的要求比较高，为保证加工质量，最好是在中、大型数控车床上车削加工，尺寸精度及圆度都容易控制，效率又快又好，编程中只需知道大径或小径及r半径值就可以车出来了。
3.然而，中、大型数控车床单价高达几十万、甚至上百万，投资较大，很多小型企业根本没有资金购买的，只能是在普通车床上加工这类工件。但是，在普通机床加工中由于用两手纵横联合进刀来控制，利用大滑板和中滑板来控制，或者利用中滑板和小滑板来控制进行切削,不仅生产效率低,质量也无法保证，很难控制加工精度和表面粗糙度，而且一般车刀的刀杆不能伸出太长，否则刚性不足，强度降低，在加工过程中，孔壁的表面粗糙度值很难控制，质量很难达到要求，也难以适应大批量生产。
4.为解决没有数控车床加工内球面的不足，保证加工质量，提高生产效率，申请人经过研究探索，设计制作出在普通车床上车削端面大圆弧内球面的专用车削刀具，解决了中小企业利用普通车床生产大圆弧内球面的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀。
6.本发明使用的技术方案如下：一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀，其包括伸缩杆，伸缩杆左端通过左圆柱销，连接滑杆，滑杆上安装车刀，伸缩杆右端通过右圆柱销，连接锥柄，锥柄安装于车床的尾座上；在滑杆的外部设置滑杆座，在滑杆和滑杆座之间，设有平键，滑杆可沿着滑杆座轴线方向移动，由于设置平键，滑杆不能环绕滑杆座轴线转动。
7.进一步，伸缩杆包括双头螺母，双头螺母内部设有左右螺孔，左螺孔匹配连接左螺杆，右螺孔匹配连接右螺杆；双头螺母左端，设有微分刻度盘，双头螺母右端，设有用于锁定双头螺母的锁母。
8.大圆弧内球面车削用伸缩车刀设计构思来自以下三大原理：1)连杆机构工作原理；2）工件加工原理；3）千分尺伸缩结构原理。
9.大圆弧内球面车削用伸缩车刀各大部件的作用：1）滑杆：设置于在滑杆座内，孔内用平键定位以防转动，滑杆只可在滑杆座内左右滑动，即沿着滑杆座轴线方向移动；2）左螺杆：外圆柱面上刻有直尺线，左螺杆右侧进入双头螺母的左螺孔，与双头螺
母的左螺孔相匹配；3）右螺杆：右螺杆左侧进入双头螺母的右螺孔，与双头螺母的右螺孔相匹配；4）微分刻度盘：左端圆锥面上刻有50个分格线，右端圆筒套在双头螺母，并用螺钉连接为一体；5）双头螺母：左螺孔规格为m42
×
2.0，即螺孔直径42mm，螺距2.0mm,左螺杆与之相匹配；右螺孔规格为m40
×
1.5，即螺孔直径40mm，螺距1.5mm,右螺杆也与之相匹配；双头螺母每转动一圈，相应的，左右圆柱销之间的距离r1变化量为2.0mm
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1.5mm =0.5mm；即微分刻度盘每转1格，内球面半径r变化量为0.01mm；也就是说,内球面半径r的调整精度高达0.01mm，左右圆柱销之间的距离r1等于内球面半径r，调整r1，可以达到调整r的目的；6）锁母：当加工工件圆弧内球面半径r调整准确后，用锁母锁死双头螺母，防止双头螺母在加工过程中产生转动；7）锥柄：与车床尾座用液压三爪进行弹性预紧连接固定，防止右螺杆在加工过程中产生转动。
10.本发明的有益效果是：1）本发明利用滑杆、伸缩杆和锥柄组成的连杆机构，解决了普通车床生产大圆弧内球面的技术问题，为中小企业的生存发展，提供技术支持；2）滑杆和滑杆座的相互配合，解决了车刀的刀杆即滑杆，伸出太长时，刚性不足，强度降低问题；此处的滑杆有滑杆座支撑，无论加工多大半径的工件，都不会出现刚性不足问题；加工过程中，工件内壁的表面粗糙度值得到控制，质量达到要求，适应大批量生产；3）双头螺母左右螺孔和左右螺杆的完美配合，加工精度高达0.01mm，球面表面粗糙度ra值达3.2μm以上，实现了在普通车床上对大圆弧内球面的车削，操作容易，制造成本低廉，极具推广价值。
附图说明
11.图1为一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀示意图。
12.图2为滑杆、滑杆座和平键之间关系的截面放大示意图。
13.图中，1
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车刀，2
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压力螺钉，3
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滑杆，4
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滑杆座，5
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左圆柱销，6
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左螺杆，7
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微分刻度盘，8
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双头螺母，9
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锁母，10
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右螺杆，11
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锥柄，12
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平键，13
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车床尾座，14
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车床刀架，15
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右圆柱销，16
‑
工件，17
‑
卡盘，r
‑
工件大圆弧内球面的半径，r1
‑
左右圆柱销之间的距离。
14.图中虚线部分为一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀，加工车削大圆弧内球面的边缘部位时的示意图，表现了本发明滑杆、伸缩杆和锥柄组成的连杆机构的工作状态。工作时，滑杆带动车刀作上下位移，卡盘带动工件作旋转运动，共同协作，完成加工作业。
具体实施方式
15.图1为一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀，其包括伸缩杆，伸缩杆左端通过左圆柱销，连接滑杆，滑杆上安装车刀，伸缩杆右端通过右圆柱销，连接锥柄，锥柄安装于车床的尾座上；在滑杆的外部设置滑杆座，在滑杆和滑杆座之间，设有平键，滑杆可沿着滑杆座轴线方向移动，由于设置平键，滑杆不能环绕滑杆座轴线转动。
16.进一步，伸缩杆包括双头螺母，双头螺母内部设有左右螺孔，左螺孔匹配连接左螺杆，右螺孔匹配连接右螺杆；双头螺母左端，设有微分刻度盘，双头螺母右端，设有用于锁定双头螺母的锁母。
17.本发明伸缩杆的微分刻度盘的圆锥面上刻有50个格线，双头螺母每转动一圈，左右圆柱销之间的距离变化0.5mm，即微分刻度盘每转1格，左右圆柱销之间的距离变化0.01mm。由于左右圆柱销之间的距离就是工件内球面半径r，即内球面半径r变化量为0.01mm。也就是说，内球面半径r的调整精度高达0.01mm，即加工精度高达0.01mm。
18.一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀使用要点：1.为避免在车削内球面过程中连杆机构出现死点,在组装调整专用刀具时应将旋转体向前移动一个角度，四个杠体不在同一直线上。即左右圆柱销轴线之间必须处于平行状态，保证滑杆、左螺杆、双头螺母、右螺杆、锥柄等等始终处于相同平面，连杆机构转动顺畅，不会出现死点；2.工件应进行消除内应力处理,经粗,精车端面、外圆后，将专用刀具安装上,利用推杆座固定在车床的刀架上,连接莫氏锥柄固定在车床的尾座上,调整其左、右螺杆的中心距为内球面的加工尺寸，即半径r；3.加工时,中滑板（刀架）作横向（径向）移动, 滑杆作轴向移动,带动连杆旋转,从而带动车刀切削出内球面,需要调节内球面中心和球面深度时,使尾座套筒前伸或后移；4.需要改变内球面半径时,松开锁母，即可转动调节双头螺母，增大或缩小左右圆柱销距离r1，相当于工件内球面半径r，调整完毕后再次锁死锁母；5.车刀选择,除了圆头车刀外,还可以使用尖刀及螺纹车刀来进行车削，使内球面表面粗糙度值能够达到要求；6.车削时,在工件右端面进行对刀,可以控制内球面的尺寸；为避免切屑成带状缠绕在车刀上,拉伤孔壁,根据精车时的切削用量在车刀上磨出合适的断屑槽,控制断屑效果。用高速钢车刀时,应加充足的切削液。
19.一种大圆弧内球面车削用伸缩车刀使用效果：1.使用本发明车刀在普通车床上车削内圆弧球面，只需利用车床中拖板的手柄自动进给，粗、精车加工选择不同的进给量，走刀均匀，刀纹细腻，圆弧半径尺寸加工精度可高达0.01mm，球面表面粗糙度ra值达3.2μm以上，实现了在普通车床上对大圆弧内球面的车削,不仅生产效率提高,加工成本降低,而且加工质量完全可以得到保证；2.本内球面加工刀具结构简单,使用方便,加工尺寸可调，调节精度高0.01mm,适用范围较大；3.本内球面加工刀具制造容易，拆装方便，操作简单，最适宜批量加工；4.降低了生产工人的劳动强度。