一种套料加工的铣镗倒复合刀具及其使用方法与流程

本发明涉及一种机械加工刀具，具体涉及一种套料加工的铣镗倒复合刀具及其使用方法。

背景技术：

传统的加工方案是将零件装夹在立式加工中心上，使用立铣刀多次插补分层铣削。此工艺方法加工效率低，成本高，无法满足市场装箱需求。

商用车变速器在装配液力缓速器时为了避免干涉，由于安装液力缓速器的需要，商用车变速器的输出法兰盘零件常常在大端面开设2个半径较大的圆弧豁口。如图1输出法兰的大端面俯视图所示，该圆弧豁口的中心距为r184mm，圆弧豁口的半径为r120mm。传统的加工方案为将零件装夹在立式加工中心上，使用立铣刀根据零件轮廓编制插补程序，分层铣削，加工出2个r120mm的圆弧面，然后使用45°倒角刀同样执行圆弧插补程序，去除弧口尖角毛刺。

但是现有的方式仅能进行单件加工，单个零件的加工时间为20min，因此，现有加工方式效率低，成本高，无法满足精益生产和市场装箱需求。

技术实现要素：

为了解决采用立式加工中心对变速器输出法兰盘的圆弧豁口进行加工时，加工效率低以及成本高的问题，本发明提供了一种套料加工的铣镗倒复合刀具。

本发明的具体技术方案是：

提供了一种套料加工的铣镗倒复合刀具，包括刀柄、刀体、铣刀组件、镗刀组件以及倒角刀组件；

刀体的顶部安装刀柄；

刀体的侧面沿圆周方向均匀设有m安装区；

所述铣刀组件为m1个，且沿圆周方向均匀设置在m1个安装区内；

所述镗刀组件为m2个，且沿圆周方向设置在m2个安装区内；

倒角刀组件为m3个，且设置在m3个安装区内；

其中，m＝m1+m2+m3；m1≥2，m2≥2，m3≥1；

且，倒角刀组件中倒角刀片、镗刀组件中镗刀片以及铣刀组件中铣刀片沿着切削给进方向依次设置，确保加工时铣加工、镗加工以及倒角加工依次进行。

进一步地，铣刀组件包括铣刀刀夹、铣刀片、第一紧固螺钉、第一压紧螺钉、第一轴向调节螺钉以及第一径向调整螺钉；

铣刀刀夹通过第一紧固螺钉固定在安装区内，铣刀片通过第一压紧螺钉安装在铣刀刀夹上；

第一轴向调节螺钉沿切削给进方向设置在铣刀刀夹上，用于调整铣刀片的轴向高度；

第一径向调整螺钉沿刀体的径向方向设置在铣刀刀夹上，用于微调铣刀片在径向方向的位置。

进一步地，所述第一径向调整螺钉为两个，且安装切削给进方向布置，用于安装时调整铣刀片，确保m1个铣刀片与刀体轴线的平行度。

进一步地，镗刀组件包括镗刀刀夹、镗刀片、第二紧固螺钉、第二压紧螺钉、第二轴向调节螺钉以及第二径向调整螺钉；

镗刀刀夹通过第二紧固螺钉固定在安装区内，镗刀片通过第二压紧螺钉安装在镗刀刀夹上；

第二轴向调节螺钉沿切削给进方向设置在镗刀刀夹上，用于调整镗刀片的轴向高度；

第二径向调整螺钉沿刀体的径向方向设置在镗刀刀夹上，用于微调镗刀片在径向方向的位置。

进一步地，倒角刀组件包括倒角刀刀夹、倒角刀片、第三紧固螺钉以及第三压紧螺钉；

倒角刀刀夹通过第三紧固螺钉固定在安装区内，倒角刀刀片通过第三压紧螺钉安装在倒角刀刀夹上。

进一步地，所述刀柄为面铣刀刀柄，面铣刀刀柄一端与机床连接，另一端插入刀体顶部的中心孔，通过定位键定位，螺钉连接的方式固定。

进一步地，为了确保刀具整体的轻量化设计，上述刀体为铝合金制作，且刀体上设置有多个减重孔。

进一步地，为了整体减小刀具的径向尺寸，上述安装区为设置在刀体侧面的凹槽。

基于上述对刀具结构的描述，现对采用该刀具进行工件加工的方法做出以下介绍：

步骤1：组合刀具的装配

步骤1.1：安装刀柄和刀体连接；

安装前，确保刀体和刀柄的接触面上干净无杂物，然后将刀体和刀柄进行连接；

步骤1.2：安装铣刀组件、镗刀组件以及倒角刀组件；

安装前，确保刀体的m个安装区处干净无杂物，然后依次将铣刀组件、镗刀组件以及倒角刀组件分别安装于m个安装区；

步骤1.3：对刀；

将安装好的组合刀具拿到对刀仪上，先分别调整m个铣刀组件中铣刀的轴向位置，确保m1个铣刀组件中铣刀的轴向高度差在0.02mm以内；然后分别调整m1个铣刀组件中铣刀的径向位置，确保m1个铣刀组件中铣刀的切削半径一致，同时保证m1个铣刀组件中铣刀与刀体的轴线方向平行；

接着分别调整m2个镗刀组件中镗刀的轴向位置，确保m2个镗刀组件中镗刀的轴向高度差在0.02mm以内；然后分别调整m2个镗刀组件中镗刀的径向位置，确保m2个镗刀组件中镗刀的切削半径一致；

对刀过程结束；

步骤2：工件的安装；

使用多工位液压夹具，同时将多个工件沿圆周方向均布的方式装夹在数控加工中心的工作台上；

步骤3：加工；

将步骤1.3对好刀的刀具安装在数控加工中心机床的主轴上，沿刀体的轴向方向逐步移动刀具，按照先铣削、再镗削，最后切削倒角的过程，同时在多个工件上加工出圆弧。

进一步地，所述步骤1.2的具体安装过程为：

步骤1.2.1：安装刀夹；

安装前，确保刀体的m个安装区处干净无杂物，依次将m1个铣刀刀夹、m2个镗刀刀夹和m3个倒角刀刀夹通过各自的锁紧螺钉安装在刀体的安装区内，此时锁紧螺钉预紧即可；

步骤1.3.1：安装刀片；

安装前，确保刀夹和刀片的接触面上干净无杂物，然后依次将m1个铣刀片、m2个镗刀片和m3个倒角刀刀片通过各自的压紧螺钉安装在对应的刀夹上。

本发明的有益效果在于：

1、本发明采用在刀体侧面沿圆周方向设置的m个安装区内，设置m1个铣刀组件、m2个镗刀组件以及m3个倒角刀组件，可通过数控加工机床不停机状态下，在工件(变速器输出法兰盘)上加工出具有高精度圆弧豁口，单次加工时间仅需2至3分钟，相比现有加工方式，加工效率大幅度提升，并且相比现有加工方式铣削结束后，再通过倒角刀去毛刺的方式，本发明的刀具采用一次加工过程即可完成圆弧豁口的加工，加工精度也进一步提升。

2、本发明的复合刀具，单次可同时加工多个工件，相比现有的加工工艺加工效率进一步的得到了提升。

3、本发明的铣刀组件和镗刀组件均设有轴向调节螺钉和径向调节螺钉，可在安装时对各个刀片的轴向和径向位置进行调整，确保了后续加工的精度。

附图说明

图1为变速器输出法兰盘的俯视图。

图2为复合刀具的立体图；

图3为铣刀组件与刀体的安装示意图；

图4为镗刀组件与刀体的安装示意图；

图5为倒角刀组件与刀体的安装示意图。

图6为工件安装于多工位液压夹具上的示意图。

附图标记如下：

1-刀柄、2-刀体、3-铣刀组件、31-铣刀刀夹、32-铣刀片、33-第一紧固螺钉、34-第一压紧螺钉、35-第一轴向调节螺钉、36-第一径向调整螺钉、4-镗刀组件、41-镗刀刀夹、42-镗刀片、43-第二紧固螺钉、44-第二压紧螺钉、45-第二轴向调节螺钉、46-第二径向调整螺钉、5-倒角刀组件、51-倒角刀刀夹、52-倒角刀片、53-第三紧固螺钉、54-第三压紧螺钉、6-安装区、7-减重孔、8-多工位液压夹具。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明一种套料加工的铣镗倒复合刀具，此刀具适用于通用的加工中心机床，通过在刀体上安装标准的面铣刀柄、标准铣刀刀片、镗孔刀片和倒角刀片，从而利用此刀具可以同时完成多个法兰盘的圆弧豁口的圆弧面粗精加工和弧口的倒角加工，圆弧的中心距及圆弧半径尺寸稳定，大幅提高了加工效率，节约了生产成本。

如图2-5所示，提供了该复合刀具的具体实施结构，包括刀柄1、刀体2、铣刀组件3、镗刀组件4以及倒角刀组件5；

刀体2的顶部安装刀柄1；刀体2的侧面沿圆周方向均匀设有m安装区6；铣刀组件3为m1个，且沿圆周方向均匀设置在m1个安装区内(优选地，m1个铣刀组件沿圆周方向均匀分布)；镗刀组件4为m2个，且沿圆周方向设置在m2个安装区内(优选地，m2个镗刀组件沿圆周方向均匀分布)；倒角刀组件5为m3个，且设置在m3个安装区内(通常情况下，倒角刀组件数量为一个，若为多个时，也可沿圆周方向均匀部分)；其中，m＝m1+m2+m3；m1≥2，m2≥2，m3≥1；

且，倒角刀组件5中倒角刀片、镗刀组件4中镗刀片以及铣刀组件3中铣刀片沿着切削给进方向依次设置，确保加工时铣加工、镗加工以及倒角加工依次进行。

铣刀组件、镗刀组件以及倒角刀组件的具体结构如下所述：

如图3所示，铣刀组件3包括铣刀刀夹31、铣刀片32、第一紧固螺钉33、第一压紧螺钉34、第一轴向调节螺钉35以及第一径向调整螺钉36；铣刀刀夹31通过第一紧固螺钉33固定在安装区内，铣刀片32通过第一压紧螺钉34安装在铣刀刀夹31上；第一轴向调节螺钉35沿切削给进方向设置在铣刀刀夹31上，用于调整铣刀片的轴向高度；第一径向调整螺钉36沿刀体2的径向方向设置在铣刀刀夹31上，用于微调铣刀片32在径向方向的位置，m1个铣刀片32在径向方向的位置决定了初步的铣削加工阶段圆弧豁口曲率半径大小。优选地，第一径向调整螺钉36为两个，且安装切削给进方向布置，用于安装时调整铣刀片，确保m1个铣刀片与刀体轴线的平行度，从而保证零件的最终加工质量。

如图3和4所示，镗刀组件4包括镗刀刀夹41、镗刀片42、第二紧固螺钉43、第二压紧螺钉44、第二轴向调节螺钉45以及第二径向调整螺钉46；镗刀刀夹41通过第二紧固螺钉43固定在安装区6内，镗刀片42通过第二压紧螺钉44安装在镗刀刀夹41上；第二轴向调节螺钉45沿切削给进方向设置在镗刀刀夹41上，用于调整镗刀片42的轴向高度；第二径向调整螺钉46沿刀体42的径向方向设置在镗刀刀夹41上，用于微调镗刀片42在径向方向的位置。m2个镗刀片在径向方向的位置决定了精加工细阶段最终加工出的圆弧豁口曲率半径大小。

如图5所示，倒角刀组件5包括倒角刀刀夹51、倒角刀片52、第三紧固螺钉53以及第三压紧螺钉54；倒角刀刀夹51通过第三紧固螺钉53固定在安装区6内，倒角刀片52通过第三压紧螺钉54安装在倒角刀刀夹51上。

本实施例还对复合刀具的结构作出了一下优化设计：

1、为了方便与机床连接，本实施例中的刀柄为标准的面铣刀刀柄，面铣刀刀柄一端与机床连接，另一端插入刀体顶部的中心孔，通过定位键定位，螺钉连接的方式固定。

2、为降低复合刀具的总质量，刀体采用铝合金材质，并设计有六个减重孔7。

3、为了整体减小刀具的径向尺寸，安装区6为设置在刀体2侧面的凹槽，从而确保铣刀组件3、镗刀组件4以及倒角刀组件5安装于安装区6后，刀具整体直径方向上的尺寸与刀体2直径尺寸基本保持一致。

基于上述复合刀具具体结构的描述，现对使用该刀具进行加工的方法进行介绍，其具体实现步骤如下：

步骤1：组合刀具的装配

步骤1.1：安装刀柄1和刀体2连接；

安装前，确保刀体1和刀柄2的接触面(如键槽、螺钉孔等部位)上干净无杂物，然后将刀体1和刀柄2进行连接；

步骤1.2：安装铣刀组件3、镗刀组件4以及倒角刀组件5；

步骤1.2.1：安装刀夹；

安装前，确保刀体2的m个安装区处干净无杂物，依次将m1个铣刀刀夹31、m2个镗刀刀夹41和m3个倒角刀刀夹51通过各自的锁紧螺钉安装在刀体的安装区6内，此时锁紧螺钉预紧即可；

步骤1.3.1：安装刀片；

安装前，确保刀夹和刀片的接触面上干净无杂物，然后依次将m1个铣刀片32、m2个镗刀片42和m3个倒角刀刀片52通过各自的压紧螺钉安装在对应的刀夹上。

步骤1.3：对刀；

将安装好的组合刀具拿到对刀仪上，先分别调整m个铣刀组件3中铣刀的片轴向位置，确保m1个铣刀组件3中铣刀片的轴向高度差在0.02mm以内；然后分别调整m1个铣刀组件3中铣刀片的径向位置，确保m1个铣刀组件3中铣刀片的切削半径一致，同时保证m1个铣刀组件3中铣刀片32与刀体2的轴线方向平行；

接着分别调整m2个镗刀组件4中镗刀片42的轴向位置，确保m2个镗刀组件中镗刀片42的轴向高度差在0.02mm以内；然后分别调整m2个镗刀组件中镗刀片42的径向位置，确保m2个镗刀组件中镗刀片42的切削半径一致；

对刀过程结束；

步骤2：工件的安装；

本实施例中同时对五个法兰盘进行加工，按照图6所示，将五个法兰盘通过多工位液压夹具8(本实施例中采用五工位)装夹在数控加工中心的工作台上；

步骤3：加工；

将步骤1.3对好刀的刀具安装在数控加工中心机床的主轴上，沿刀体的轴向方向逐步移动刀具，按照先铣削、再镗削，最后切削倒角的过程，同时在五个法兰盘上加工出圆弧；

由于该法兰盘上需要加工出对称设置的两个圆弧豁口，则按照步骤3加工完一侧圆弧之后，再将各个法兰盘旋转180°，再加工此组零件的另一边圆弧。

应用此铣镗倒复合刀具，在通用立式加工中心上，配合多工位液压夹具，完成法兰盘铣豁口工序的单件加工时间仅需2.4min，相比之前的加工方案，加工效率提升88％。单件加工成本(包括设备折旧、人工、燃动和刀具消耗成本)相比之前的加工方案，单件加工成本下降83％。