用于加工内孔的刀具和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及切削加工设备，具体地，涉及一种用于加工内孔的刀具。在此基础上，本发明还涉及一种具有所述刀具的系统。
【背景技术】
[0002]目前，盲孔加工主要采用电加工、机械加工、射孔枪加工等方法。其中，作为切削加工领域传统技术，机械加工以其经济性、适应性等优势而广泛应用于各行各业的内孔加工工艺中。
[0003]如图1所示为液压领域常见的液压油缸的加工示意图。其中，该油缸的缸体由缸筒1和缸底2焊合而成。由于其通常设计为全熔透焊缝，在焊接后需要对焊缝位置(靠近缸底2处)进行加工，以获得适当的台阶内孔。加工此类内孔的难点在于，由于加工位置距离孔口较远，刀具3悬伸长度较长，因而在加工过程中容易发生振动。这一方面使得加工获得的台阶孔精度较低(如具有振刀纹)，与缸筒1内的已加工表面11的同轴度不能满足生产需要；另一方面，为了改善加工效果，要求加工设备具有较高的整体刚性，运动部件间的累积间隙较小。
[0004]然而，利用一般精度的普通机床很难达到相应的技术要求；利用高精度机床的经济性较低。在此情形下，本发明提供了能够有效解决上述现有技术中的至少部分问题的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于加工内孔的刀具，该刀具能够有效减小或避免刀具在加工内孔时的振动，以至少保证待加工表面在加工后与已加工表面具有适宜的同轴度。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于加工内孔的刀具，所述内孔具有同轴的已加工表面和待加工表面，所述刀具具有刀具主体、安装于该刀具主体上的刀头以及设置在该刀具主体上的定位机构，该定位机构能够支撑在所述已加工表面上，以使所述待加工表面在加工后与所述已加工表面具有预定同轴度。
[0007]优选地，所述定位机构包括用于接触并支撑于所述已加工表面的滚珠和/或辊柱。
[0008]优选地，所述刀具主体包括头部和从该头部延伸的用于与机床刀架连接的延伸部，所述刀头安装于所述头部，所述延伸部套设有滚珠支承，所述滚珠通过滚珠保持架保持在所述滚珠支承上，并且/或者，所述延伸部套设有锥套，所述辊柱通过辊柱保持架保持在所述锥套上。
[0009]优选地，所述延伸部的远离所述头部的端部周面上形成有用于连接锥套锁紧螺母的外螺纹，所述锥套具有锥形外周面并被锁定在该锥套锁紧螺母与所述滚珠支承或所述头部之间，所述辊柱保持架可调节地设置于所述锥套上，以能够通过调节所述辊柱相对于所述锥套的轴向位置，改变该辊柱的径向位置。
[0010]优选地，所述锥套锁紧螺母上还螺接有用于调节和/或锁定所述辊柱保持架的锁定件。
[0011]优选地，所述头部与所述滚珠支承之间设有刮尘圈。
[0012]优选地，所述延伸部具有中空腔，该中空腔内设有导线和/或用于输送冷却液的输送管。
[0013]优选地，所述导线连接有用于观察加工工况的摄像头，该摄像头设置于所述头部。
[0014]优选地，所述刀具主体内设置有用于使所述刀头径向进给运动的传动机构，该传动机构包括传动连接的蜗杆、涡轮以及丝杠，该涡轮与丝杆的轴线交点位于所述刀具的回转中心线上，所述刀头连接于该丝杠的端部以能够在所述蜗杆转动时沿径向进给。
[0015]在此基础上，本发明还提供一种用于加工内孔的系统，该系统包括机床以及安装于该机床上刀具，该刀具为本发明提供的所述刀具。
[0016]通过本发明的上述技术方案，在刀头加工待加工表面时，利用定位机构支撑在已加工表面上，以限定刀具主体及刀头由于具有较长的延伸长度而导致的振动。由于以已加工表面为定位基准，因而待加工表面在加工后与已加工表面可以具有符合技术要求的预定同轴度。
[0017]本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0019]图1是现有技术中液压油缸的加工示意图；
[0020]图2是根据本发明一种优选实施方式的刀具的剖视结构示意图；
[0021]图3是沿图2中A-A线的剖视结构示意图；
[0022]图4是利用图2中的刀具加工油缸缸体的示意图。
[0023]附图标记说明
[0024]1 缸筒11 已加工表面
[0025]2 缸底21 待加工表面
[0026]3 刀具30 刀具主体
[0027]31头部32 延伸部
[0028]321中空腔3211导线
[0029]40刀头50 定位机构
[0030]51滚珠52 滚珠支承
[0031]53滚珠保持架54 辊柱
[0032]55锥套56 辊柱保持架
[0033]60锥套锁紧螺母70 锁定件
[0034]80刮尘圈90 传动机构
[0035]91 蜗杆92 涡轮
[0036]93丝杠94 电机
[0037]95压板100连接杆
【具体实施方式】
[0038]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0039]参照图2-图4所示，根据本发明一种优选实施方式的用于加工内孔的刀具3，所述内孔具有同轴的已加工表面11和待加工表面21。为便于说明，本发明的【具体实施方式】将主要以油缸缸体制造工艺中的内壁加工为例，其中，如图4，缸体包括全熔透焊接的缸筒1和缸底2。在焊接前，缸筒1的内周表面已精加工，作为本发明的已加工表面11。在焊接后，利用本发明的刀具在缸筒1与缸底2的焊接位置加工台阶孔，以获得具有良好性能的油缸。即焊接区域附近的内周表面作为本发明的待加工表面21。在此基础上，可以理解的是，在加工前，本发明的待加工表面21的中心轴线可以不与已加工表面11的中心轴线处于同一直线上；但在利用本发明的刀具加工后，待加工表面21可以形成为与已加工表面11具有预定同轴度。
[0040]另外，以下结合油缸缸体的说明并不用于将本发明的刀具3限定为仅能够用于台阶孔的加工，而是还可以应用于诸如具有恒定内径的内孔、通孔等其他孔的加工中。并且，尽管该刀具3图示为精加工孔的内侧壁，但在适当情形下，还能够用于在端壁中心加工通孔或盲孔，这可以通过设置刀具3和工件的不同主运动、进给运动而实现，并将在随后说明。
[0041]本发明的刀具3具有刀具主体30、安装于该刀具主体30上的刀头40以及套设在该刀具主体30上的定位机构50。该定位机构50能够支撑在形成于缸筒1内的已加工表面11上，以使焊接区域附近的待加工表面21在加工后与已加工表面11具有预定同轴度。
[0042]在加工过程中，该刀具3能够通过定位机构50限定刀具主体30及刀头40的振动，避免由于较长的延伸长度导致的加工精度低(如振刀纹)的问题。本发明利用已加工表面11为定位基准，可以使得待加工表面21在加工后与该已加工表面11具有预定同轴度，而无需高精度机床。
[0043]依不同需求，本发明的刀具3可以形成为多种形式。例如，在图4所示实施方式中，刀具3可以在缸体的开口侧(即缸筒1的远离缸底2的一侧)连接于机床刀架，并由该机床刀架操纵实现轴向进给运动。且在随后优选实施方式中，可以通过适当的机构实现刀头40的径向进给运动。而缸体在机床主轴带动下环绕刀具3旋转，构成切削加工的主运动。从而，通过车削方式加工待加工表面21。
[0044]在可选实施方式中，可以驱动刀具3相对缸体旋转，从而以镗削方式进行加工，此时的主运动即为作为所述刀头40的镗刀环绕缸体轴线的转动。在另一种实施方式中，可以使刀头40沿平行于缸体轴线的方向往复运动(主运动)，以刨削方式加工，此时的进给可以包括刀具3相对缸体的旋转运动和刀头40的径向运动。类似地，还可以根据实际需要设置刀具3与工件的相对运动，从而以不同方式加工内孔，在此不再赘述。
[0045]可以看出，在多种加工方式中，刀具3均会存在相对工件的运动。在加工过程中，定位机构50支撑在已加工表面11上可能会导致该已精加工的表面产生损坏。为此，在本发明的优选实施方式中，定位机构50通过滚动支撑的方式与已加工表面11接触，以减小甚至避免损伤已加工表面11。具体地，结合图2和图4，定位机构50包括滚珠51和辊柱54，分别用于接触并支撑于所述已加工表面11。从而，至少在缸体(尤其是缸筒1)相对于刀具3转动时，通过滚珠51和辊柱54沿缸筒1的已加工表面11滚动而避免产生损伤。尽管图示实施方式中具有两排滚珠51和一排辊柱54，但可以理解的是，可以根据需要或结构限制而选择其他设置形式。例如，可以仅设有滚珠51，从而当刀具3与缸筒1沿轴向相对运动时，也能够对已加工表面11产生保护作用。再如，可以仅设有辊柱51，或者设有多排辊柱51，从而该定位机构50与已加工表面11仅存在线接触而更好地保护该已加工表面11。
[0046]上述滚珠51和辊柱54各自与已加工表面11的接触点所在的圆周直径可以略大于已加工表面11的内径，从而形成微量滚压作用，在不损伤已加工表面11的情形下实现稳定支撑和定位。另外，沿远离待加工表面21的轴线方向，所述圆周直径可以逐级增大，这有利于提