一種內(nèi)冷式滾刀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬切削加工刀具領(lǐng)域，涉及齒輪滾刀，特別涉及一種內(nèi)冷式滾刀，適用于齒輪滾切加工。
[0002]
技術(shù)背景
[0003]齒輪作為傳遞運動和動力的機(jī)械元件，是汽車、艦船、航空航天、冶金、風(fēng)電等行業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)傳動零部件。滾齒工藝是目前應(yīng)用最廣的齒輪加工工藝之一，具有生產(chǎn)效率高的特點，屬于量大面廣的機(jī)械加工工藝。滾齒工藝不同于車削等切削工藝，滾刀在斷續(xù)切削過程中，其刀齒由于和切屑、工件的劇烈擠壓和摩擦而受到熱沖擊載荷的作用，這種熱沖擊載荷加劇了滾刀的磨損，縮短了滾刀的使用壽命。作為滾齒加工基礎(chǔ)工具之一的滾刀，其使用壽命及設(shè)計與制造成本等受到業(yè)界高度重視。
[0004]為了延長滾刀使用壽命、降低成本，通常采用澆注式濕切滾齒或者干式滾齒。對于澆注式濕切滾齒而言，雖然大量切削油/液的使用有利于滾刀的冷卻和潤滑，然而卻存在著以下不足:(I)刀-屑接觸區(qū)為邊界摩擦狀態(tài)，大顆粒切削油/液難以形成流體潤滑，而是靠滲透到刀-屑接觸區(qū)的縫隙中發(fā)揮作用，冷卻潤滑效果嚴(yán)重受限。(2)在逆向滾齒加工過程中，厚重的刀齒將切削油/液和刀齒前刀面隔離，使得切削油/液不易到達(dá)切削區(qū)域；在順向滾齒加工過程中，刀齒前刀面被切屑包圍，切削油/液也難以順利到達(dá)切削區(qū)域。(3)切削油/液的大量使用不僅提高了加工成本，而且還是造成環(huán)境污染和工人職業(yè)健康危害的主要源頭。
[0005]對于干式滾齒而言，歐美發(fā)達(dá)國家已經(jīng)取得了良好的發(fā)展，并成功運用于工業(yè)生產(chǎn)中，國內(nèi)在這方面的起步較晚，如機(jī)床技術(shù)、刀具技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)還亟待攻克。雖然干式滾齒具有綠色環(huán)保的特點，但仍然存在以下問題:(I)由于消除了切削油/液的使用而采用干式滾切，刀-屑、刀-工件間的摩擦異常劇烈，提高了刀具結(jié)構(gòu)、基體材料以及涂層工藝的要求。(2)改良滾刀基體材料和采用耐熱性好的涂層材料顯著增加了滾刀制造成本，并對滾刀涂層技術(shù)提出了新挑戰(zhàn)。(3)干式滾切過程中的高溫容易引起工件變形，影響齒輪加工精度。
[0006]發(fā)明目的
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)冷式滾刀，解決澆注式濕切滾齒切削油/液和壓縮空氣噴射不良、增加加工成本的問題；以及干式滾齒滾刀摩擦劇烈、耐磨性受影響，影響滾刀的使用壽命等問題。
[0007]實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種內(nèi)冷式滾刀，包括刀桿和滾刀；其特征在于，滾刀套設(shè)在刀桿上；滾刀通過鍵聯(lián)接固定其軸向旋轉(zhuǎn)自由度，通過墊圈固定其軸向移動自由度，通過刀桿限制其另外四個自由度，從而固定在刀桿上；滾刀頭座通過螺紋與旋轉(zhuǎn)接頭聯(lián)接；
滾刀位于刀齒前刀面所對應(yīng)的容屑槽內(nèi)設(shè)有油液孔道；油液孔道的上部對應(yīng)設(shè)有孔塞，下部連通滾刀的退刀槽；所述孔塞通過螺紋與油液孔道聯(lián)接，且孔塞頭部設(shè)有噴射油孔；
刀桿上設(shè)有刀桿軸向油孔，以及與刀桿軸向油孔連通的刀桿徑向油孔；刀桿軸向油孔通過接頭轉(zhuǎn)子的中心孔與接頭定子的中心孔連通；刀桿徑向油孔通過退刀槽與油液孔道連通。
[0008]進(jìn)一步，所述孔塞主體為圓柱狀體，頂部為六角形；孔塞軸向設(shè)有孔塞油孔，徑向設(shè)有孔塞凸臺油孔，靠近底部一端設(shè)有外螺紋。
[0009]進(jìn)一步，所述孔塞底蓋通過過盈配合與孔塞聯(lián)接。
[0010]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
1.采用孔塞根據(jù)刀齒加工狀態(tài)實現(xiàn)切削油/液和壓縮空氣的噴射或不噴射，能夠避免切削油/液和壓縮空氣四處噴射引起的不必要浪費，從而減少切削油/液和壓縮空氣的用量，降低加工成本。
[0011]2.采用在滾刀內(nèi)開設(shè)油液孔道和實現(xiàn)孔道開閉的孔塞，使得切削油/液和壓縮空氣經(jīng)過油液孔道直接噴射到滾刀刀齒的前刀面上，充分發(fā)揮其冷卻潤滑作用，降低滾刀溫度，延長滾刀壽命，所述滾刀可以將冷卻介質(zhì)直接噴射到切削區(qū)附近，最大限度地帶走切削熱，降低切削熱對滾齒加工的影響。
[0012]并且通過孔道直接將切削油/液噴射到滾刀刀齒的前刀面上，有利于減少滾刀與切屑間的摩擦，提高滾刀耐磨性，延長滾刀壽命。
[0013]3.在刀齒前刀面所對應(yīng)的容屑槽內(nèi)開設(shè)油液孔道，有利于切屑脫離滾刀表面，細(xì)化工件表面粗糙度，減少滾刀磨損，延長滾刀壽命。切削油/液和壓縮空氣流經(jīng)滾刀時，在滾刀內(nèi)部循環(huán)并對滾刀基體進(jìn)行冷卻，有利于降低滾刀溫度，減少熱致變形進(jìn)而引起的加工誤差以及延長滾刀壽命等。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明內(nèi)冷式滾刀的結(jié)構(gòu)示意圖:(a)立體圖；(b)局部剖視圖。
[0016]圖2為圖1的半剖視圖。
[0017]圖3為本發(fā)明內(nèi)冷式滾刀的徑向剖視圖:(a)徑向剖視圖；(b)局部放大圖。
[0018]圖4為孔塞與孔塞底蓋:(a)頭部；(b)底部；(C)半剖視圖。
[0019]圖中，I為旋轉(zhuǎn)接頭，2為滾刀頭座，3為墊圈，4為滾刀，5為墊圈，6為刀桿，7為油液孔道，8為刀桿徑向油孔,9為孔塞，10為孔塞底蓋，11為退刀槽，12為刀桿軸向油孔，13為鍵，1-1為接頭定子，1-2為接頭轉(zhuǎn)子，7-1為油液孔道臺階面，9-1為孔塞噴射孔，9-2為孔塞外/、角，9_3為孔塞油孔，9_4為孔塞凸臺油孔。
[0020]
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0022]如圖1所示，一種內(nèi)冷式滾刀，包括刀桿6和滾刀4，滾刀4套設(shè)在刀桿6上；滾刀4通過鍵13聯(lián)接固定其軸向旋轉(zhuǎn)自由度，通過墊圈3、5固定其軸向移動自由度，通過刀桿6限制其另外四個自由度，從而固定在刀桿6上；滾刀頭座2起到支撐刀桿6的作用，同時也通過螺紋與旋轉(zhuǎn)接頭I聯(lián)接。
[0023]參見圖1及圖2，本發(fā)明在現(xiàn)有滾刀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，滾刀4位于刀齒前刀面所對應(yīng)的容屑槽內(nèi)設(shè)有油液孔道7;油液孔道7的上部對應(yīng)設(shè)有孔塞9，下部連通滾刀4的退刀槽11。
[0024]刀桿6上設(shè)有刀桿軸向油孔12，以及與刀桿軸向油孔12連通的刀桿徑向油孔8 ;刀桿軸向油孔12通過接頭轉(zhuǎn)子1-2的中心孔與接頭定子1-1的中心孔連通；刀桿徑向油孔8通過退刀槽11與油液孔道7連通。
[0025]參見圖3，所述孔塞9通過螺紋與油液孔道7聯(lián)接。
[0026]參見圖4，所述孔塞9主體為圓柱狀體，頂部為孔塞外六角頭9-2，其上設(shè)有孔塞噴射孔9-1 ;孔塞9軸向設(shè)有孔塞油孔9-3，徑向設(shè)有孔塞凸臺油孔9-4 ;孔塞9靠近底部一端還設(shè)有外螺紋；
孔塞底蓋10通過過盈配合與孔塞9聯(lián)接。
[0027]進(jìn)一步，油液孔道7的孔徑大小根據(jù)滾刀尺寸設(shè)定；油液孔道7的開閉采用孔塞9根據(jù)刀齒所在圓周的加工狀態(tài)通過人工調(diào)節(jié)的方式實現(xiàn)。
[0028]本發(fā)明所述內(nèi)冷式滾刀的具體工作方式為:刀桿6固定在滾齒機(jī)床的滾刀架上，滾刀4安裝在刀桿6上。切削油/液和壓縮空氣通過接頭定子1-1的入口進(jìn)入接頭轉(zhuǎn)子1-2的中心孔，由于接頭轉(zhuǎn)子1-2的中心孔與刀桿軸向油孔12連通，使得切削油/液和壓縮空氣可以順利通過刀桿軸向油孔12而進(jìn)入刀桿徑向油孔8，在通過退刀槽11后進(jìn)入油液孔道7 ;進(jìn)一步，切削油/液和壓縮空氣進(jìn)入孔塞9并從孔塞噴射孔9-1噴射到滾刀刀齒的前刀面。
[0029]孔塞9用于開閉油液孔道7:在滾刀竄刀前判斷刀齒所在圓周處于切削加工圓周還是非切削加工圓周，對于切削加工圓周采用扳手旋轉(zhuǎn)孔塞外六角9-2使得孔塞底蓋10遠(yuǎn)離油液孔道臺階面7-1，以使得油液孔道7通過孔塞凸臺油孔9-4與孔塞油孔9-3連通，進(jìn)而實現(xiàn)切削油/液和壓縮空氣的順利噴出。對于非切削加工圓周采用扳手旋轉(zhuǎn)孔塞外六角9-2使得孔塞底蓋10緊貼油液孔道臺階面7-1，由于孔塞底蓋10的直徑大于油液孔道7下端孔道的直徑，從而使得油液孔道7和孔塞油孔9-3不連通，進(jìn)而阻止切削油/液和壓縮空氣的噴出。
[0030]本發(fā)明在滾刀每顆刀齒前刀面對應(yīng)的容屑槽內(nèi)開設(shè)油液孔道，使得切削油/液和壓縮空氣流經(jīng)油液孔道直接噴射到滾刀刀齒的前刀面上。為了避免多個油液孔道同時噴射造成切削油/液壓力不足以至于難以均勻到達(dá)每顆刀齒的前刀面以及減少切削油/液四處噴射引起的不必要浪費，通過調(diào)節(jié)孔塞的方式實現(xiàn)油液孔道的開閉。
[0031]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)冷式滾刀，包括刀桿(6)和滾刀(4);其特征在于，滾刀(4)套設(shè)在刀桿(6)上；滾刀(4)通過鍵(13)聯(lián)接固定其軸向旋轉(zhuǎn)自由度，通過墊圈(3)、(5)固定其軸向移動自由度，通過刀桿(6)限制其另外四個自由度，從而固定在刀桿(6)上；滾刀頭座(2)通過螺紋與旋轉(zhuǎn)接頭(I)聯(lián)接； 滾刀(4)位于刀齒前刀面所對應(yīng)的容屑槽內(nèi)設(shè)有油液孔道(7);油液孔道(7)的上部對應(yīng)設(shè)有孔塞(9)，下部連通滾刀(4)的退刀槽(11);所述孔塞(9)通過螺紋與油液孔道(7)聯(lián)接；所述孔塞(9)頭部設(shè)有孔塞噴射孔(9-1)； 刀桿(6)上設(shè)有刀桿軸向油孔(12)，以及與刀桿軸向油孔(12)連通的刀桿徑向油孔(8);刀桿軸向油孔(12)通過接頭轉(zhuǎn)子(1-2)的中心孔與接頭定子(1-1)的中心孔連通；刀桿徑向油孔(8)通過退刀槽(11)與油液孔道(7)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷式滾刀，其特征在于，所述孔塞(9)主體為圓柱狀體，頂部為設(shè)有孔塞噴射孔(9-1)的孔塞外六角(9-2);孔塞(9)軸向設(shè)有孔塞油孔(9-3)，徑向設(shè)有孔塞凸臺油孔(9-4);孔塞(9)靠近底部一端設(shè)有外螺紋；孔塞(9)的底部與孔塞底蓋(10)通過過盈配合聯(lián)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷式滾刀，其特征在于，所述刀桿徑向油孔(8)設(shè)定為1、2、3或多個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷式滾刀，其特征在于，所述刀桿徑向油孔(8)的中心軸線可以與油液孔道(7)的中心軸線共線，即為刀桿徑向油孔(8)按照滾刀刀齒螺旋方式沿著刀桿(6)螺旋排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述內(nèi)冷式滾刀，其特征在于，所述刀桿徑向油孔(8)的中心軸線可以與油液孔道(7)的中心軸線不共線，即為刀桿徑向油孔(8)不按照滾刀刀齒螺旋方式沿著刀桿(6)螺旋排列。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種內(nèi)冷式滾刀，包括刀桿和滾刀；滾刀位于刀齒前刀面所對應(yīng)的容屑槽內(nèi)設(shè)有油液孔道；油液孔道的上部對應(yīng)設(shè)有孔塞，下部連通滾刀的退刀槽；所述頭部設(shè)有噴射孔的孔塞通過螺紋與油液孔道聯(lián)接；刀桿上設(shè)有刀桿軸向油孔，以及與刀桿軸向油孔連通的刀桿徑向油孔；刀桿軸向油孔通過接頭轉(zhuǎn)子的中心孔與接頭定子的中心孔連通。本發(fā)明采用在滾刀內(nèi)開設(shè)油液孔道和實現(xiàn)孔道開閉的孔塞，使得切削油/液和壓縮空氣經(jīng)過油液孔道直接噴射到滾刀刀齒的前刀面上，充分發(fā)揮其冷卻潤滑作用，降低滾刀溫度，延長滾刀壽命，所述滾刀可以將冷卻介質(zhì)直接噴射到切削區(qū)附近，最大限度地帶走切削熱，降低切削熱對滾切加工的影響。
【IPC分類】B23F21-16, B23C5-28
【公開號】CN104588785
【申請?zhí)枴緾N201410730952
【發(fā)明人】曹華軍, 楊瀟, 戴新
【申請人】重慶大學(xué), 重慶工具廠有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年12月5日