CN115070073A - 一种用于锥面车削的可调角度刮刀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种刮刀，为解决目前普通车床外圆车削的硬车刀具寿命短，以及刮削刀具无法应用于普通车床的技术问题，提供一种用于锥面车削的可调角度刮刀及其使用方法，刮刀包括刀柄、刀片、刀夹和偏心调节销，刀柄前端顶部开设有扇形槽，扇形槽底部开设有两个第一安装孔和一个腰形孔，刀夹位于扇形槽内，刀夹上开设有两个过孔和一个调节孔，刀夹和刀柄通过位于第一安装孔和过孔内的第一连接件相连，刀片与刀夹的旋转中心重合，偏心调节销的大端位于腰形孔内，小端位于调节孔内，刀柄顶面靠近扇形槽的边沿沿圆弧设置有第一刻度线，刀夹顶面靠近圆弧面的边沿沿圆弧设置有第二刻度线。

Description

一种用于锥面车削的可调角度刮刀及其使用方法

技术领域

本发明属于一种刮刀，具体涉及一种用于锥面车削的可调角度刮刀及其使用方法。

背景技术

汽车变速器中的齿轮类零件，如一轴分速齿轮、副箱驱动齿轮、同步器结合齿圈等，为了稳定传递动力，常将外圆设计成锥面形状。此类锥面加工精度要求高，要求粗糙度Ra0.4，直径公差6级以内，锥面角度公差10′。以一轴分速齿轮为例，,原加工方式是零件热处理后，在数控车床上使用普通外圆车刀，安装标准C型CBN刀片精车锥面。由于零件的粗糙度要求高，进给速度低，加工节拍长，且刀具寿命低，约为60件/刃，在自动线生产中，每两小时就需要人为更换刀片，影响整线机床开动率。

随着机床和刀具技术的发展，采用带Y轴的车削中心进行外圆加工时使用刮削刀具，由于刮刀片切削刃长，将车刀片的刀尖磨损分摊到整条切削刃上，刀具寿命大幅提升，同时，没有横向切削纹路，表面光洁度高。公开号为CN209969790U的中国发明专利申请，公开了一种齿轮锥面硬车刀片的对刀装置，有效解决了手动调整刀片角度的不确定性及切换时间过长等问题。但是，普通车床没有Y轴，无法使用刮削刀具，而普通车床在工厂生产仍然占多数。因此，提高普通车床外圆车削的硬车刀具寿命仍然是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为解决目前普通车床外圆车削的硬车刀具寿命短，以及刮削刀具无法应用于普通车床的技术问题，提供一种用于锥面车削的可调角度刮刀及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于锥面车削的可调角度刮刀，包括刀柄和刀片，其特殊之处在于，还包括刀夹和偏心调节销；

所述刀柄前端顶部开设有贯穿端面和侧壁的扇形槽，扇形槽底部沿扇形槽的圆弧开设有两个第一安装孔和一个腰形孔，腰型滑槽位于两个第一安装孔之间的中心处，腰型滑槽的长边沿刀柄上扇形槽(7)圆弧的径向设置；

所述刀夹呈扇形体状，位于扇形槽内，刀夹的圆弧面与扇形槽的圆弧侧壁相贴合；刀夹上沿刀夹的圆弧开设有两个过孔和一个调节孔，所述调节孔位于两个过孔之间的中心处；所述刀夹和刀柄通过位于第一安装孔和过孔内的第一连接件相连；所述刀片设置在刀夹的扇形圆心处，且刀片的加工端延伸至刀夹外部，刀片与刀夹的旋转中心重合；所述偏心调节销的大端位于腰形孔内，小端位于调节孔内；

所述刀柄顶面靠近扇形槽的边沿沿圆弧设置有第一刻度线，刀夹顶面靠近圆弧面的边沿沿圆弧设置有第二刻度线；第一刻度线的每一格对应圆心角为2.1°，第一刻度线中心刻度为a，a为覆盖一轴分速齿轮锥面角度、副箱驱动齿轮角度和同步器结合齿圈角度的最小角度范围的中间值，第二刻度线的每一格对应圆心角为2°，第一刻度线和第二刻度线的刻度格数相同；刀片加工端与待加工件回转轴线夹角、第一刻度线的刻度和第二刻度线的刻度满足：刀片加工端与待加工件回转轴线夹角为a时，第一刻度线位于中心刻度和第二刻度线位于中心刻度重合。

进一步地，所述扇形槽底部开设有定位销孔，所述刀夹的底部设有与定位销孔相适配的定位销。

进一步地，所述刀夹上开设有贯穿刀夹侧壁的刀片安装槽，所述刀片设置于刀片安装槽内。

进一步地，所述刀片上开设有第二安装孔，所述定位销顶部沿定位销轴向开设有第三安装孔；

所述刀片和刀夹通过贯穿第二安装孔和第三安装孔的第二连接件相连。

进一步地，所述第一连接件和第二连接件均为螺钉。

进一步地，所述第一刻度线中心刻度a为7.5°；

所述第一刻度线和第二刻度线的刻度格数均为30格；

所述第一刻度线的刻度范围为6°至9°。

进一步地，所述刀柄底面设置有用于与机床刀塔相贴合的止口结构。

本法还提供了一种上述用于锥面车削的可调角度刮刀的使用方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

观察第一刻度线中心刻度与第二刻度线中心刻度的关系；

若第二刻度线中心刻度位于第一刻度线中心刻度靠近第一刻度线最小值一侧，在靠近第一刻度线最小值一侧，观察第二刻度线与第一刻度线重合时的第一刻度线读数，该读数为刀片与待加工件回转轴线夹角；

若第二刻度线中心刻度位于第一刻度线中心刻度靠近第一刻度线最大值一侧，在靠近第一刻度线最大值一侧，观察第二刻度线与第一刻度线重合时的第一刻度线读数，该读数为刀片与待加工件回转轴线夹角；

若第二刻度线中心刻度与第一刻度线中心刻度重合，则第一刻度线中心刻度a为刀片与待加工件回转轴线夹角。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明一种用于锥面车削的可调角度刮刀，由于偏心调节销、腰形滑槽、过孔的设置，使刀片能够随刀夹一起沿扇形槽转动，进而调整刀片与待加工件表面的夹角，对于外圆长度小于刀片长度的工件，使得普通车床上刮削外圆工艺得以实施，有效解决了热后精车外圆刀片寿命低的问题，减少了换刀次数，提高机床的开动率，同时调高了加工效率，降低加工成本。

2.本发明中通过定位销和定位销孔的配合，保证刀夹相对刀柄的旋转范围，进而能够保证调整精度。

3.本发明中刀片设置于刀片安装槽中，定位销、定位销孔和第二连接件均同轴设置，保证了刀片与刀夹的旋转中心重合，进一步确保了刮刀的调整精度。

4.本发明中刀柄底面设置有用于与机床刀塔相贴合的止口结构，安装刀柄时，止口面贴在刀塔上，可以提高刀柄刚性，减少因加工接触面大引起振刀。

5.本发明还提供了一种上述刮刀的使用方法，基于上述刮刀中第一刻度线和第二刻度线的设置，能够快速确定刀片的调整角度，保证刀片与待加工件表面的夹角精度。

附图说明

图1为本发明一种用于锥面车削的可调角度刮刀实施例的爆炸图；

图2为图1中刮刀与待加工件回转轴线夹角为7.5°时第一刻度线和第二刻度线的示意图；

图3为图1中刮刀与待加工件回转轴线夹角为6.5°时第一刻度线和第二刻度线的示意图。

其中：1-刀柄、2-偏心调节销、3-刀夹、4-第一连接件、5-第一刻度线、6-刀片、7-扇形槽、8-第一安装孔、9-腰形滑槽、10-过孔、11-调节孔、12-定位销、13-刀片安装槽、14-第二安装孔、15-第二刻度线、16-第二连接件、17-定位销孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

齿轮零件锥面渗碳淬火后表面硬度达HRC58-63，硬度高，刀具磨损快，对于淬硬钢车削，目前通常使用CBN车刀片，但寿命普遍偏低，加工成本高。

为了提高普通车床上外圆车削的刀具寿命，对于切削长度小于刀具的刀片长度的外锥面精车，本发明设计了一种可调角度的刮刀，安装标准T型刮刀片，应用此刀具，以插车的加工方式，可以实现车床上外锥面的刮削加工，同时，满足锥面粗糙度及尺寸要求，使刀具寿命大幅提升。

插车走刀方式即刀具沿机床X轴直接靠在加工面上，没有轴向进给，以径向成型方式加工出锥面。因此，刀具的安装角度直接决定锥面角度，由于锥面角度公差只有10′，刀具的安装角度公差也必须保证在10′以内。所以将刮刀设计成可微调主偏角结构。

以本发明的一个具体实施例为例，对本发明用于锥面车削的可调角度刮刀及其使用方法进行具体说明。本实施例针对的加工情况为，一轴分速齿轮锥面角度为6.5°±5′，副箱驱动齿轮角度为7.5°，同步器结合齿圈角度为8°，因此，将刮刀角度调节范围设计为7.5°±1.5°，可同时覆盖以上所有零件。

刮刀结构的爆炸图如图1所示，其中刀片6为标准形状TCGW16T308，刀片6的基体为硬质合金，加工端为一条直线刃，其上焊接CBN。刀柄1前端顶部开设有贯穿端面和侧壁的扇形槽7，扇形槽7底部沿扇形槽7的圆弧开设有两个第一安装孔8和一个腰形孔9，腰型滑槽9位于两个第一安装孔8之间的中心处，腰型滑槽9的长边沿刀柄1上扇形槽圆弧的径向设置。刀夹3呈扇形体状，位于扇形槽7内，刀夹3的圆弧面与扇形槽7的圆弧侧壁相贴合。刀夹3上沿刀夹3的圆弧开设有两个过孔10和一个调节孔11，调节孔11位于两个过孔10之间的中心处，刀夹3和刀柄1通过位于第一安装孔8和过孔10内的第一连接件4相连，刀片6设置在刀夹3的扇形圆心处，且刀片6的加工端延伸至刀夹3外部，扇形槽7底部开设有定位销孔17，刀夹3的底部设有与定位销孔17相适配的定位销12，刀夹3上开设有贯穿刀夹3侧壁的刀片安装槽13，刀片6设置于刀片安装槽13内，刀片6上开设有第二安装孔14，所述定位销12顶部沿定位销12轴向开设有第三安装孔，刀片6和刀夹3通过贯穿第二安装孔14和第三安装孔的第二连接件16相连，使刀片6与刀夹3的旋转中心重合，偏心调节销2的大端位于腰形孔9内，小端位于调节孔11内。

第一连接件4具体可采用压紧螺钉，第二连接件16具体可采用沉头螺钉，刀片6通过第二连接件16安装在刀夹3上，刀夹3底部设计有定位销12，定位销12与刀片6的第二安装孔14同轴，第二安装孔14为螺钉孔，同时，定位销12与刀柄1扇形槽7底部的定位销孔17配合安装，因此，刀夹3可绕刀片6的第二安装孔14轴线转动。刀夹3上有两个过孔10和一个调节孔11，偏心调节销2小端安装在刀夹3的调节孔11内，大端安装在刀柄1上的腰形滑槽9中。刀夹3通过两个第一连接件4安装在刀柄1上，刀柄1为25X25刀方，还可以在刀柄1底部设计止口结构，安装刀柄1时，止口面贴在刀塔上，可以提高刀柄刚性，减少因加工接触面大引起振刀。

刀柄1靠近扇形槽7的边沿沿圆弧设置有第一刻度线5，第一刻度线5包括调节角度的主刻度线和数字，每格为2.1°，共30格。刀夹3顶面靠近圆弧面的边沿沿圆弧设置有第二刻度线15，将第二刻度线15上的刻度作为副刻度线，每格为2°，共30格。如图2所示，刀具主偏角为7.5°时，也就是刀片6与待加工件回转轴线夹角为7.5°时，主刻度线的7.5°刻度线和副刻度线中心刻度重合。当用扳手转动偏心调节销2，偏心调节销2大端在刀柄1的腰形滑槽9内移动，同时，偏心调节销2小端带动刀夹3绕刀片6第二安装孔14轴线转动，达到调节主偏角的功能。刮刀角度调节范围为7.5°±1.5°。根据刮刀角度调整的原理，如图2所示，当刮刀主偏角为7.5度时，偏心调节销2偏心距所在直线与刀柄1腰形滑槽9中心线重合，此时主刻度线7.5°线与副刻度线重合。如图3所示，当刮刀主偏角调整为6°时，此时偏心调节销2偏心距所在直线和刀柄1腰形滑槽9中心线夹角成90°，主刻度线6°线与副刻度线重合。偏心调节销2小端的回转半径是20mm，因此，偏心调节销的偏心距尺寸为:

偏心距＝20Xsin1.5°＝0.524mm

刮刀刻度线的调整精度为0.1°，刮刀使用时，首先读取副刻度线中心线在主刻度线7.5°线的左边还是右边，在左边，表明此时主偏角小于7.5°，再观察此时7.5°左边主刻度线哪条线与副刻度线重合，则读取此重新线的数值即为此时主偏角数值。相反，当主刻度7.5°线在副刻度线中心线的右边时，则读取右边主刻度线的重合线则为此时的主偏角数值。

在一轴分速齿轮锥面热后车工序，应用此可调角度刮刀，切削速度150m/min，轴向进给量0.06mm/r，表面粗糙度可达Ra0.2，加工质量符合工艺要求。同时，刀具寿命由原来60件提高到800件，单件刀具成本下降0.4元，并且加工时间由原来30秒下降为10秒，切削效率效率提高66％。

在本发明的其他实施例中，第一刻度线5和第二刻度线15的具体设置还可以调整，以满足不同的使用情况。在本发明的其他实施例中，第一刻度线5的每一格对应圆心角为2.1°，第一刻度线5中心刻度为a，a为覆盖一轴分速齿轮锥面角度、副箱驱动齿轮角度和同步器结合齿圈角度的最小角度范围的中间值，第二刻度线15的每一格对应圆心角为2°，第一刻度线5和第二刻度线15的刻度格数相同，刀片6加工端与待加工件回转轴线夹角、第一刻度线5的刻度和第二刻度线15的刻度满足：刀片6加工端与待加工件回转轴线夹角为a时，第一刻度线5位于中心刻度和第二刻度线15位于中心刻度重合。

本发明用于锥面车削的可调角度刮刀的设计及应用，使得普通车床上刮削外圆工艺得以实施，有效解决了热后精车外圆刀片寿命低的问题，减少了换刀次数，提高机床的开动率，同时，调高了加工效率，降低加工成本。

具体应用是，本发明用于锥面车削的可调角度刮刀的使用过程如下：

1)准备刀具：通过刀柄1底部止口结构，将刮刀的刀柄1安装在数控车床刀塔上，确保刀柄1底面的止口贴在刀塔上，锁紧刀柄1。然后，将刀片6安装在刀夹3上，锁紧第二连接件16，将刀片6压紧于刀架3上。

2)调整刀具角度：预紧第一连接件4，然后用内六方扳手转动偏心调节销2，根据待加工件锥面角度，转动至主刻度线上对应刻度线和副刻度线重合，再锁紧第一连接件4。

3)上料：将待加工件安装在机床夹具上。

4)对刀：以图1中左边刀尖为对刀点，在机床内测量此时X方向和Z方向的刀具长度，并修改对应刀号的刀具形状补偿。

5)编制程序：以插车的加工方式编制数控程序。

6)试切加工：启动程序，完成刮削加工。

步骤4)至步骤6)均可通过机床自身的功能完成。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于锥面车削的可调角度刮刀，包括刀柄(1)和刀片(6)，其特征在于：还包括刀夹(3)和偏心调节销(2)；

所述刀柄(1)前端顶部开设有贯穿端面和侧壁的扇形槽(7)，扇形槽(7)底部沿扇形槽(7)的圆弧开设有两个第一安装孔(8)和一个腰形孔(9)，腰型滑槽(9)位于两个第一安装孔(8)之间的中心处，腰型滑槽(9)的长边沿刀柄(1)上扇形槽(7)圆弧的径向设置；

所述刀夹(3)呈扇形体状，位于扇形槽(7)内，刀夹(3)的圆弧面与扇形槽(7)的圆弧侧壁相贴合；刀夹(3)上沿刀夹(3)的圆弧开设有两个过孔(10)和一个调节孔(11)，所述调节孔(11)位于两个过孔(10)之间的中心处；所述刀夹(3)和刀柄(1)通过位于第一安装孔(8)和过孔(10)内的第一连接件(4)相连；所述刀片(6)设置在刀夹(3)的扇形圆心处，且刀片(6)的加工端延伸至刀夹(3)外部，刀片(6)与刀夹(3)的旋转中心重合；所述偏心调节销(2)的大端位于腰形孔(9)内，小端位于调节孔(11)内；

所述刀柄(1)顶面靠近扇形槽(7)的边沿沿圆弧设置有第一刻度线(5)，刀夹(3)顶面靠近圆弧面的边沿沿圆弧设置有第二刻度线(15)；第一刻度线(5)的每一格对应圆心角为2.1°，第一刻度线(5)中心刻度为a，a为覆盖一轴分速齿轮锥面角度、副箱驱动齿轮角度和同步器结合齿圈角度的最小角度范围的中间值，第二刻度线(15)的每一格对应圆心角为2°，第一刻度线(5)和第二刻度线(15)的刻度格数相同；刀片(6)加工端与待加工件回转轴线夹角、第一刻度线(5)的刻度和第二刻度线(15)的刻度满足：刀片(6)加工端与待加工件回转轴线夹角为a时，第一刻度线(5)位于中心刻度和第二刻度线(15)位于中心刻度重合。

2.根据权利要求1所述一种用于锥面车削的可调角度刮刀，其特征在于：

所述扇形槽(7)底部开设有定位销孔(17)，所述刀夹(3)的底部设有与定位销孔(17)相适配的定位销(12)。

3.根据权利要求1或2所述一种用于锥面车削的可调角度刮刀，其特征在于：

所述刀夹(3)上开设有贯穿刀夹(3)侧壁的刀片安装槽(13)，所述刀片(6)设置于刀片安装槽(13)内。

4.根据权利要求3所述一种用于锥面车削的可调角度刮刀，其特征在于：

所述刀片(6)上开设有第二安装孔(14)，所述定位销(12)顶部沿定位销(12)轴向开设有第三安装孔；

所述刀片(6)和刀夹(3)通过贯穿第二安装孔(14)和第三安装孔的第二连接件(16)相连。

5.根据权利要求4所述一种用于锥面车削的可调角度刮刀，其特征在于：

所述第一连接件(4)和第二连接件(16)均为螺钉。

6.根据权利要求5所述一种用于锥面车削的可调角度刮刀，其特征在于：

所述第一刻度线(5)中心刻度a为7.5°；

所述第一刻度线(5)和第二刻度线(15)的刻度格数均为30格；

所述第一刻度线(5)的刻度范围为6°至9°。

7.根据权利要求6所述一种用于锥面车削的可调角度刮刀，其特征在于：

所述刀柄(1)底面设置有用于与机床刀塔相贴合的止口结构。

8.一种权利要求1至7任一所述用于锥面车削的可调角度刮刀的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

观察第一刻度线(5)中心刻度与第二刻度线(15)中心刻度的关系；

若第二刻度线(15)中心刻度位于第一刻度线(5)中心刻度靠近第一刻度线(5)最小值一侧，在靠近第一刻度线(5)最小值一侧，观察第二刻度线(15)与第一刻度线(5)重合时的第一刻度线(5)读数，该读数为刀片(6)与待加工件回转轴线夹角；

若第二刻度线(15)中心刻度位于第一刻度线(5)中心刻度靠近第一刻度线(5)最大值一侧，在靠近第一刻度线(5)最大值一侧，观察第二刻度线(15)与第一刻度线(5)重合时的第一刻度线(5)读数，该读数为刀片(6)与待加工件回转轴线夹角；

若第二刻度线(15)中心刻度与第一刻度线(5)中心刻度重合，则第一刻度线(5)中心刻度a为刀片(6)与待加工件回转轴线夹角。

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