專利名稱：一種螺紋車刀刀頭、車刀和加工螺紋的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及螺紋加工技術領域，特別涉及一種螺紋車刀刀頭、車刀和加工螺紋的方法。
背景技術：
車刀是車削加工中應用最廣泛的刀具之一。車刀一般包括外圓車刀、臺肩車刀、端面車刀、切槽刀、切斷車刀、螺紋 車刀等。其中，螺紋車刀包括用于切削的刀頭和用于裝夾的刀桿?，F(xiàn)有的螺紋車刀的刀頭的前刀面通常是與待加工螺紋的軸截面相同的形狀，在工件上加工螺紋時，將刀頭安裝到刀桿上，且使刀頭的前刀面過工件的回轉軸線。在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在以下問題為了避免螺紋車刀刀頭側刃面與螺紋升角發(fā)生干涉，刀頭的側刃后角通常等于螺紋升角加上避免干涉的角度，在加工螺紋升角較大的螺紋時，螺紋車刀的側刃后角隨之增大，從而導致后刀刃很薄，刀頭的剛性很差，在加工中，容易發(fā)生磨損，進而造成切削出的螺紋產生誤差，降低了加工的精度。

發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有技術中用于加工螺紋升角較大的螺紋的車刀刀頭刀刃薄、剛性差，在加工螺紋時易磨損，進而導致螺紋加工精度低的問題，本發(fā)明實施例提供了一種螺紋車刀刀頭、車刀和加工螺紋的方法。所述技術方案如下—方面，本發(fā)明實施例提供了一種螺紋車刀刀頭，包括刀頭本體和用于固定在刀桿上的刀柄，所述刀頭本體的前刀面的形狀與待加工螺紋的法截面的形狀相同。具體地，所述刀頭包括粗加工刀頭或精加工刀頭。另一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種螺紋車刀，包括刀桿和刀頭，所述刀頭包括第一刀頭，所述第一刀頭的前刀面的形狀與待加工螺紋法截面的形狀相同，所述刀頭安裝在所述刀桿的一端，且使所述刀頭的前刀面與基面形成的銳角等于所述待加工螺紋的螺紋升角。優(yōu)選地，所述刀桿和所述刀頭為分體式結構，所述刀頭包括所述刀頭本體和刀柄，所述刀桿的一端設有安裝孔，所述刀柄通過所述安裝孔可拆卸地安裝在所述刀桿上。 具體地，所述第一刀頭為粗加工刀頭或精加工刀頭。具體地，所述刀頭還包括第二刀頭，所述第二刀頭為切槽刀刀頭。優(yōu)選地，所述刀柄上設有凹槽，所述刀桿上對應所述凹槽設有定位孔，所述刀柄通過所述定位孔和定位螺釘固定在所述刀桿上。再一方面，本發(fā)明實施例還提供了一種加工螺紋的方法，所述方法包括(I)采用切槽刀刀頭以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽，直到所述螺旋槽的深度達到第一級加工深度；
(2)采用粗加工刀頭對步驟(I)加工出的所述螺旋槽進行多次加工，每一次加工的吃刀量與步驟(I)的吃刀量相同；(3)重復步驟(I) - (2)，直到所述螺旋槽的深度為第二級加工的深度與所述第一級加工的深度之和；依次進行下一級的加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺紋的牙型高度-余量；(4)采用精加工刀頭對所述螺旋槽進行多次加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺紋的牙型高度。具體地，當采用切槽刀刀頭以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽時，每一次所述加工具體包括所述切槽刀根據所述吃刀量徑向直切出一個所述螺旋槽，在所述吃刀量的深度對所述螺旋槽依次進行左邊軸向擴削和右邊軸向擴削，然后加工下一個所述螺旋槽。具體地，當采用粗加工刀頭對步驟(I)加工出的所述螺旋槽進行多次加工時，所述 每一次加工具體包括依次對每一個所述螺旋槽先進行左邊軸向擴削，再進行右邊軸向擴削。優(yōu)選地，隨著加工級數(shù)的增加，每一級加工深度依次減小。本發(fā)明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是通過將刀頭的前刀面的形狀設為與待加工螺紋的法截面的形狀相同，利用該刀頭加工螺紋時，減小了螺紋升角對刀頭的側刃后角的影響，相應增加了后刀刃的厚度，從而加強了刀頭的剛性，在加工螺紋時，刀頭不易磨損，提高了螺紋的加工精度。并且分級加工螺紋時，利用切槽刀和粗加工刀頭交替加工，使得切槽刀和粗加工刀頭不易磨損，增加了刀頭的壽命。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明實施例I中提供的一種螺紋車刀刀頭的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例I中提供的待加工螺紋的法截面的示意圖；圖3是本發(fā)明實施例I中提供的精加工刀頭的正視圖；圖4是本發(fā)明實施例I中提供的精加工刀頭的俯視圖；圖5是本發(fā)明實施例2中提供的粗加工刀頭的正視圖；圖6是本發(fā)明實施例2中提供的粗加工刀頭的俯視圖；圖7是本發(fā)明實施例3提供的一種螺紋車刀的結構示意圖；圖8是本發(fā)明實施例3中提供的刀頭的結構示意圖；圖9是本發(fā)明實施例3中提供的刀桿的結構示意圖；圖10是本發(fā)明實施例3中提供的切槽刀刀頭的正視圖；圖11是本發(fā)明實施例3中提供的切槽刀刀頭的俯視圖；圖12是本發(fā)明實施例4中提供的一種加工螺紋的方法流程圖；圖13是本發(fā)明實施例4中提供的分級的示意圖。
附圖中，各標號所代表的組件如下表所示I刀頭本體；12側刃面；13前刀面；14后刀刃；2刀柄；21凹槽；3刀桿；31安裝孔；32定位孔；41軸向中心線；42螺旋線；43平面；5精加工刀頭；6粗加工刀頭；7切槽刀刀頭；10刀頭。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。實施例I·
本發(fā)明實施例提供了一種螺紋車刀刀頭，參見圖1，該刀頭包括刀頭本體I和用于固定在刀桿3上的刀柄2，刀頭本體I的前刀面13的形狀與待加工螺紋的法截面的形狀相同。具體地，參見圖2，待加工螺紋的法截面是指待加工螺紋與通過待加工螺紋的軸向中心線41且垂直于該待加工螺紋的螺旋線42的平面43的相交面。具體地，刀頭本體I包括前刀面13和側刃面12，為了保證側刃面12不與螺紋升角干涉，即需要在此面磨出角度，即側刃后角(指側刃面與切屑平面所成的角)，如果將前刀面13設為待加工螺紋的軸截面形狀，則側刃后角=螺紋升角+為避免干涉所開的后角，若前刀面13設為待加工螺紋的法截面形狀，在使用該刀頭時，使前刀面13與基面(是用來定義車刀幾何參數(shù)的靜止參考系中的參考平面之一，基面是指通過切削刃上選定點，垂直于該點切削速度方向的平面，通常平行于車刀的安裝面(底面))形成的銳角B (參見圖7)等于待加工螺紋的螺紋升角。，則側刃后角就只考慮干涉的影響，從而相應地增加了后刀刃14的厚度，刀頭的剛性提高，不易磨損。具體地，在本實施例中，參見圖3和圖4，該刀頭為粗加工刀頭6。在具體實現(xiàn)中，粗加工刀頭6的徑向前角A通常為5°。在使用粗加工刀頭6加工工件時，該角度有利于加工中產生的鐵屑沿該角度排出。本發(fā)明實施例通過將刀頭的前刀面的形狀設為與待加工螺紋的法截面的形狀相同，利用該刀頭加工螺紋時，減小了螺紋升角對刀頭的側刃后角的影響，相應增加了后刀刃的厚度，從而加強了刀頭的剛性，在加工螺紋時，刀頭不易磨損，提高了螺紋的加工精度。實施例2本發(fā)明實施例提供了一種螺紋車刀刀頭，參見圖5和圖6，本實施例中提供的螺紋車刀刀頭為精加工刀頭5，精加工刀頭5的結構與實施例I中提供的螺紋車刀刀頭基本相同，不同之處僅在于，精加工刀頭5的徑向前角A為0°，從而可以保證精加工的螺紋牙型精確，減少螺紋牙型誤差。本發(fā)明實施例通過將刀頭的前刀面的形狀設為與待加工螺紋的法截面的形狀相同，利用該刀頭加工螺紋時，減小了螺紋升角對刀頭的側刃后角的影響，相應增加了后刀刃的厚度，從而加強了刀頭的剛性，在加工螺紋時，刀頭不易磨損，提高了螺紋的加工精度。實施例3本發(fā)明實施例提供了一種螺紋車刀，參見圖7，該車刀包括刀桿3和刀頭10，刀頭10包括第一刀頭，第一刀頭的前刀面13的形狀與待加工的螺紋的法截面的形狀相同，刀頭10安裝在刀桿3的一端，且刀頭10的前刀面13與基面形成的銳角B等于待加工螺紋的螺
紋升角。具體地，基面是用來定義車刀幾何參數(shù)的靜止參考系中的參考平面之一，基面是指通過切削刃上選定點，垂直于該點切削速度方向的平面，通常平行于車刀的安裝面(底面)。優(yōu)選地，參見圖8和圖9，刀桿3和刀頭10為分體式結構，刀頭10包括刀頭本體I和刀柄2，刀桿3的一端設有安裝孔31，刀柄通過安裝孔31可拆卸地安裝在刀桿3上。通過安裝孔31將刀頭10安裝在刀桿3上，便于解決刀頭10磨損后的換刀問題，提高換刀的 效率和加工的效率。具體地，第一刀頭為粗加工刀頭或精加工刀頭。具體地，精加工刀頭為實施例I中提供的刀頭，粗加工刀頭為實施例2中提供的刀頭。具體地，刀頭10還包括第二刀頭，第二刀頭為切槽刀刀頭7。進一步地，刀柄2上開設有凹槽21，刀桿3上對應凹槽21設有定位孔32，刀柄2通過定位孔32和定位螺釘(圖未示)固定在刀桿3上。通過定位孔32和定位螺釘對刀柄2進行定位，使得刀頭10在工作時不會與刀桿3發(fā)生相對運動。本發(fā)明實施例通過將刀頭的前刀面的形狀設為與待加工螺紋的法截面的形狀相同，利用該刀頭加工螺紋時，減小了螺紋升角對刀頭的側刃后角的影響，相應增加了后刀刃的厚度，從而加強了刀頭的剛性，在加工螺紋時，刀頭不易磨損，提高了螺紋的加工精度。并且,通過將車刀設為分體式,便于加工中的換刀。實施例4本發(fā)明實施例提供了一種加工螺紋的方法，采用了實施例3中提供的車刀，如圖12所示,該方法包括步驟101 :采用切槽刀刀頭以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽，直到螺旋槽的深度達到第一級加工深度。具體地，每一次加工具體包括切槽刀根據吃刀量徑向直切出一個螺旋槽，在吃刀量的深度對螺旋槽依次進行左邊軸向擴削和右邊軸向擴削，然后加工下一個螺旋槽。具體地，可以將切槽刀刀頭安裝在刀桿上，即得到切槽刀。在此步驟中，又將第一級加工分成多次加工完成，每次加工的螺旋槽的深度=第一級加工的深度/次數(shù)，即為吃刀量。切槽刀徑向直切時，每次進刀的位置為螺紋的中間位置。例如第一級加工的深度為O. 5mm,則每次加工的螺旋槽的深度為O. 05mm,第一次加工中，切槽刀徑向直切第一個螺旋槽，徑向直切的吃刀量為O. 05mm，接著對該螺旋槽的左邊進行軸向擴削，吃刀量為O. 05mm,再對該螺旋槽的右邊進行軸向擴削，吃刀量依然為O. 05mm ；然后同加工第一個螺旋槽一樣，依次加工其他的螺旋槽。后續(xù)的多次加工時，依然從第一個螺旋槽開始加工，加工方法同第一次加工一樣。采用刀頭對螺旋槽的左邊或右邊進行軸向擴削時，只有刀頭的主切削刃和其中一個副切削刃參與切削，避免了刀頭三面同時參與切肖IJ，減少刀頭與工件的接觸面積，降低了切削阻力，增強了刀頭的壽命。在步驟101之前，先根據工件的材料確定分級加工的級數(shù)以及每一級加工的螺旋槽的深度，隨著加工的級數(shù)的增加，每一級加工的螺旋槽的深度降低，且每一級加工深度之和=待加工螺紋的牙型高度-余量，余量是根據待加工工件的材料、待加工工件要求的表面粗糙度以及加工使用的刀頭的材料確定的。優(yōu)選地，隨著加工級數(shù)的增加，每一級加工深度依次減小。具體地，如圖13所示，可以分三級加工螺旋槽，第一級加工的螺旋槽的深度51為待加工螺紋的牙型高度的一半；第二級加工的螺旋槽的深度52為待加工螺紋的牙型高度的十分之三，此時加工后的螺旋槽高為待加工螺紋的牙型高度的五分之四；第三級加工的螺旋槽的深度53=待加工螺紋的牙型高度的五分之一-余量54，此時，加工后的螺旋槽高=待加工螺紋的牙型高度-余量54。通過分級切削螺旋槽，減小了切削中受到的切削抗力，不容易斷刀，且分級切削，切削時的鐵屑容易排出。步驟102 :采用粗加工刀頭對步驟101加工出的螺旋槽進行多次加工，每一次加工的吃刀量與步驟101的吃刀量相同。
具體地，當采用粗加工刀頭對步驟101加工出的螺旋槽進行多次加工時，每一次加工具體包括依次對每一個螺旋槽先進行左邊軸向擴削，再進行右邊軸向擴削。具體地，粗加工刀頭在對螺旋槽進行加工時，是重復切槽刀的加工過程，只是粗加工刀頭加工時不進行徑向直切，只先對螺旋槽的左邊進行軸向擴削，然后對螺旋槽的右邊進行軸向擴削。通過采用粗加工刀頭進行左邊軸向擴削和右邊軸向擴削，不易積屑，且避免了粗加工刀頭的三面同時參加切削，切削阻力小，刀頭不易磨損。具體地，將切槽刀的刀頭從刀桿上拆卸下來，將粗加工刀頭安裝在刀桿上，然后粗加工刀頭對工件進行加工。步驟101-102實現(xiàn)了第一級加工。步驟103 :重復步驟101-102，直到螺旋槽的深度為第二級加工深度與第一級加工的深度之和；依次進行下一級的加工，直到螺旋槽的深度=待加工螺紋的牙型高度-余量。具體地，剩余的每一級加工的過程都與第一級加工的過程相同，只是每一級加工的螺旋槽的深度不同。通過步驟101-103，實現(xiàn)對螺紋的粗加工。在螺紋的粗加工中，采用徑向直切和軸向左右擴削相結合的加工方法，避免了刀頭三面同時參與切削，減少車刀與工件的接觸面積，降低切削阻力，增強車刀壽命。并且切槽刀在加工螺旋槽的過程中，是先徑向直切一個深度，然后對切出的螺旋槽進行軸向左右擴削，再徑向直切一個深度，然后進行軸向左右擴削，通過多次徑向直切，將螺旋槽的高度加工成與待加工螺紋的牙型的高度相同，避免了由于牙型高較大，切槽刀一次徑向直切的深度與牙型高相同時，加工中產生的鐵屑排出不暢，切削阻力大，容易斷刀。并且在螺紋的粗加工中，采用切槽刀刀頭和粗加工刀頭交替加工，使得切槽刀和粗加工刀頭不易磨損，增加了刀頭的壽命。步驟104 :采用精加工刀頭對螺旋槽進行多次加工，直到螺旋槽的深度=待加工螺紋的牙型高度。具體地，將粗加工刀頭從刀桿上拆卸下來，將精加工刀頭安裝在刀桿上。通過步驟104實現(xiàn)了對螺紋的精加工。精加工時，采用精加工刀頭對每一個螺旋槽先進行徑向直切，然后進行左邊軸向擴削和右邊軸向擴削，該加工過程與每一級的加工過程相同，在此不再詳述。精加工刀頭參加切削的次數(shù)較少，盡可能地減少了刀頭的磨損，保證了刀頭的鋒利，減少了加工螺紋時由于刀頭損耗而引起的加工誤差，最大程度地滿足了螺紋的加工要求。需要說明的是，在使用本實施例提供的加工方法加工螺紋時，采用實施例3中的車刀，尤其適用于加工螺紋升角較大的螺紋。本發(fā)明實施例通過在分級加工螺紋時，利用切槽刀和粗加工刀頭交替加工，使得切槽刀和粗加工刀頭不易磨損，增加了刀頭的壽命；采用軸向左右擴削的方法粗加工螺紋，只有刀頭的主切削刃和其中一個副切削刃參與切削，避免了刀頭三面同時參與切削，減少了刀頭與工件的接觸面積，降低了切削阻力，并使得刀頭在螺紋的加工中不易積屑和斷刀。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種螺紋車刀刀頭，包括刀頭本體和用于固定在刀桿上的刀柄，其特征在于，所述刀頭本體的前刀面的形狀與待加工螺紋的法截面的形狀相同。
2.如權利要求I所述的刀頭，其特征在于，所述刀頭為粗加工刀頭或精加工刀頭。
3.一種螺紋車刀，包括刀桿和刀頭，其特征在于，所述刀頭包括第一刀頭，所述第一刀頭的前刀面的形狀與待加工螺紋的法截面的形狀相同，所述刀頭安裝在所述刀桿的一端，且所述刀頭的前刀面與基面形成的銳角等于所述待加工螺紋的螺紋升角。
4.如權利要求3所述的車刀，其特征在于，所述刀桿和所述刀頭為分體式結構，所述刀頭包括刀頭本體和刀柄，所述刀桿的一端設有安裝孔，所述刀柄通過所述安裝孔可拆卸地安裝在所述刀桿上。
5.如權利要求4所述的車刀，其特征在于，所述第一刀頭為粗加工刀頭或精加工刀頭。
6.如權利要求4所述的車刀，其特征在于，所述刀頭還包括第二刀頭，所述第二刀頭為切槽刀刀頭。
7.如權利要求4所述的車刀，其特征在于，所述刀柄上開設有凹槽，所述刀桿上對應所述凹槽設有定位孔，所述刀柄通過所述定位孔和定位螺釘固定在所述刀桿上。
8.—種加工螺紋的方法，其特征在于，所述方法包括 (1)采用切槽刀刀頭以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽，直到所述螺旋槽的深度達到第一級加工深度； (2)采用粗加工刀頭對步驟(I)加工出的所述螺旋槽進行多次加工，每一次加工的吃刀量與步驟(I)的吃刀量相同； (3)重復步驟(I)- (2)，直到所述螺旋槽的深度為第二級加工深度與所述第一級加工的深度之和；依次進行下一級的加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺紋的牙型高度-余量; (4)采用精加工刀頭對所述螺旋槽進行多次加工，直到所述螺旋槽的深度=待加工螺紋的牙型高度。
9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，當采用切槽刀刀頭以相同的吃刀量在待加工工件上多次加工螺旋槽時，每一次所述加工具體包括 所述切槽刀根據所述吃刀量徑向直切出一個所述螺旋槽，在所述吃刀量的深度對所述螺旋槽依次進行左邊軸向擴削和右邊軸向擴削，然后加工下一個所述螺旋槽。
10.如權利要求8所述的方法，其特征在于，當采用粗加工刀頭對步驟(I)加工出的所述螺旋槽進行多次加工時，所述每一次加工具體包括 依次對每一個所述螺旋槽先進行左邊軸向擴削，再進行右邊軸向擴削。
11.如權利要求8所述的方法，其特征在于，隨著加工級數(shù)的增加，每一級加工深度依次減小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種螺紋車刀刀頭、車刀和加工螺紋的方法，屬于螺紋加工技術領域。該刀頭包括用于將刀頭安裝到刀桿上的刀柄，刀頭的前刀面的形狀與待加工螺紋的法截面的形狀相同。本發(fā)明通過將刀頭的前刀面的形狀設為與待加工螺紋的法截面的形狀相同，利用該刀頭加工螺紋時，減小了螺紋升角對刀頭的側刃后角的影響，相應增加了后刀刃的厚度，從而加強了車刀的剛性，使得車刀在加工螺紋時不易磨損，提高了螺紋的加工精度；并且利用切槽刀和粗加工刀頭交替加工，使得刀頭不易磨損，增加了刀頭的壽命；采用軸向左右擴削的方法粗加工螺紋，避免了刀頭三面同時參與切削，減少了刀頭與工件的接觸面積，降低了切削阻力，不易積屑和斷刀。
文檔編號B23G1/00GK102814559SQ201210296038
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月17日 優(yōu)先權日2012年8月17日
發(fā)明者徐學偉, 付璇, 吳紅瓊, 王旺珍 申請人:武漢船用機械有限責任公司