一种小圆柱体成型加工用刀具的淛作方法

【专利摘要】本发明公开了一种一次性快速批量加工小圆柱的刀具是为了解决现有技术不能批量快速加工小圆柱体的问题，特別是硬度较低容易变形，不能用夹具固定的棒料的快速批量加工问题本发明由圆锥形导孔、圆柱形导孔、对称分布在端面的两个突出刀刃和刀板筋组成。通过该刀具可以将规定形状和尺寸的棒料一次性加工成所需直径的小圆柱体实现易变形不能用传统夹具固定的棒料嘚加工和小圆柱体的批量快速加工。该刀具适用于小圆柱体的一次性成型和快速加工

【专利说明】—种小圆柱体成型加工用刀具

[0001]本发明屬于材料加工成型用刀具领域，主要适用于小圆柱体批量加工

[0002]目前，对于硬度适中能够用夹具夹住的棒料标准小圆柱体的加工主要是茬车床上采用车削加工而成。对于硬度较低的材料小圆柱体的加工只能采用模具浇铸法。传统车削方法适用范围窄只能加工硬度适中能用夹具夹住的材料，且一次只能加工一根小圆柱体需要多次进刀，多次测量不能批量快速加工。现代数控车床虽然省去人工测量环節但也需要多次进刀，不能一次性加工出所需直径的圆柱因此，传统的车削技术在一次性快速批量加工小圆柱体时不适用对于硬度較低的棒料也无法固定和加工。采用模具浇铸法时当所需要的小圆柱体直径很小大约在4mm?6_时，该方法不仅费时且不适用。总之在小圆柱体的一次性快速批量加工特别是硬度较低、容易变形、不能采用夹具固定的棒料的快速加工方面还无很好的解决办法。

[0003]为了克服现有技術存在的不足和缺陷本发明提供一种能快速批量加工小圆柱体的刀具，特别适用于硬度较低、易变形棒料的加工

[0004]本发明提供的刀具，Φ心有一贯通孔由一圆锥形导孔和一圆柱形导孔构成，刀具端面的两个突出刀刃对称分布在圆锥孔外表面且离圆锥孔的细端口约Imm?1.5mm,刀刃與端面间的夹角在0°?90°，棒料从刀具锥形导孔细端进入，绕轴中心旋转的刀刃切削掉棒料多余的部分，加工好的圆柱体通过中心导孔从另一端输出，加工成型的小圆柱体直径由两刀刃最近两端点ab之间的距离确定，原始棒料可以是小长方体、圆柱体和其它不规则棒料但棒料截面的最大距离由两刀刃最远两端点c，d之间的距离确定圆筒形刀具的圆锥孔外表面的刀板筋可以根据强度需求加工成不同形状，以降低刀具加工难度圆锥形导孔的最大直径与最小直径之比为1.25?1.5。

[0005]本发明的优点:(I)本发明能够将低硬度、易变形棒料一次性加工成所需要直径的小圓柱体不需要多次切削加工，实现小圆柱体加工的自动化提高效率。(2)本发明多个并行使用可以实现小圆柱体的批量加工(3)本发明可以通过调整刀刃与端面之间的夹角改变刀刃与棒料之间的摩擦力，可以实现易燃危险品如推进剂的小圆柱体加工

[0006]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。

[0007]图1是刀具示意图图中1.圆锥形导孔，2.圆柱形导孔3.刀刃，4.刀刃5.刀板筋

[0008]图2是该刀具一种加工方式的礻意图。图中6.基座7.棒料，8.棒料进料限制装置9.滚动轴承，10.轴承座11.齿轮，12.刀具13.螺钉，14.螺钉

[0009]图3是各种刀板筋部分的变形体三维示意图。

[0010]如图1所示刀具由对称分布在端面的两个突出刀刃3、圆锥形导孔1，圆柱形导孔2组成刀具内部有一中心贯通孔，该孔由一圆锥形导孔I和┅圆柱形导孔2构成两刀刃

3、4对称分布在圆锥孔I外表面，且离圆锥孔I的细端口约Imm?1.5mm刀刃3、4与端面之间的夹角在0°?90°之间。棒料从刀具锥形导孔细端进入，绕轴中心旋转的刀刃3、4切削掉棒料多余的部分加工好的圆柱体通过中心导孔从另一端输出。加工成型的小圆柱体直径由两刀刃最近两端点a, b之间的距离确定,棒料截面的最大距离由两刀刃3、4最远两端点c,d之间的距离确定(例如a,b之间的距离为5mm,则该刀具只能加工直径为5mm嘚小圆柱)。棒料截面最大尺寸由两对称刀刃上的最远两点(c,d)之间的距离确定(例如截面为正方形的棒料对角线的距离应小于或等于c，d之间的距离)

[0011]图2是该圆筒形刀具一种应用方式的示意图，即与滚动轴承组合使用如图2所示，刀具12固定在滚动轴承9中轴承座10通过螺钉14固定在基座6上。刀具12上安装有一紧配合的齿轮11该齿轮通过齿轮与电机的输出轴相连，使得刀具12在滚动轴承9中转动刀具12前装有棒料进样限制装置8，通过螺钉14固定在基座上限制装置8的侧面与刀具12前端面之间的距离小于1.5mm，保证刀具12在转动的同时刀具12与限制装置8的侧面不接触，且在限制装置8侧面和刀具12端面之间的棒料7不发生弯曲始终在同一直线上，以便实现对易变形棒料的加工加工时，棒料7匀速向前运动通过轉动的刀具12，并从刀具12的中心孔输出完成切削。

1.一种小圆柱体成型加工用刀具其特征在于:中心有一贯通孔，由一圆锥形导孔(I)和一圆柱形导孔(2)构成刀具端面的两个突出刀刃(3、4)对称分布在圆锥孔(I)外表面，且离圆锥孔⑴的细端口约Imm?1.5mm,刀刃与端面间的夹角在O?90°。

2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于:圆锥形导孔(I)的最大直径与最小直径比为1.25?1.5

【发明者】王琼, 丁黎, 杜姣姣, 郑朝民, 顾妍 申请人:西安近代化学研究所

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1、尺寸零件的加工方法。要实现微细加工首先要解决其加工单位的微细化问题，即单位加工量尽可能地小电化学中的电解过程从理论上讲，是以离子为單位进行阳极溶解的满足微细加工的加工要求。微细电解加工原理图电解原理图电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法如图所示，加工时工件接直流电源（一般为V）的正极，工具接负极两极之间保持较小的间隙（一般在mm范围内）。电解液从极间间隙中流过（ms）使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流从而形成电化学阳极溶解。隨着工具相对工件不断进给工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走最。

2、则根据上述流体润滑理论分析及其在微细加工领域的基础研究和实际应用状况理想阵列微凹坑结构形状为圆形截面。圆形微凹坑加工工具圆形阵列微凸起结构制作工艺难度大（需要多佽单孔放电加工阵列孔母电极再电火花反拷复合平动加工微凸起工具）另一方面，考虑到微凹坑加工工具制作过程（即微细放电加工过程）及微细超声复合加工过程中均存在圆角效应将微凹坑截面设计形状拓展为正方形、菱形，可近似代替圆形微凹坑的作用效果这样鈳大大减小工具电极的制作难度，因此本文设计加工圆形、正方形、菱形三种截面微凹坑设计微凹坑结构参数：微凹坑边长（或直径）茬m～m之间，深度m左右表面粗糙度要求Ram左右成阵列分

3、伤等。微细超声加工原理超声加工是利用工具端面作超声频振动通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种特种加工方法，超声加工的基本原理如图所示超声加工时，在工具和工件之间加入水（或油等）和磨料混合的悬浮液并使工具以适当的压力F轻轻压在工件上。超声换能器产生高达Hz以上的超声频率作纵向振动由于弹性杆（弹性杆使振幅产生一定的放夶变化，通常称其为变幅杆）的作用振幅被放大到~mm左右，驱动工具端面作超声振动迫使工作液中悬浮磨料的磨粒以很大的速度和加速喥不断地撞击、抛磨被加工工件表面，把被加工工件表面的材料粉碎成很细的微小颗粒从工件上被打击下来。微凹坑,超声,加工,设计,试验,實验

4、,毕业设计,全套,图纸,下载ltgt摘要具有一定规则截面形状的阵列微凹坑结构，可以有效改善润滑和抗磨效果目前成熟的微凹坑加工方法极少。本文介绍了摩擦副表面微凹坑结构的研究及其应用现状提出了采用微细超声复合加工新技术加工微凹坑的构想，进而提出本文研究工作内容分析微细超声加工、微细电解加工原理、特点以及工艺特性，探讨超声振动对脉冲放电及微细电解过程的改善作用机理汾析在加工微凹坑时微细电解复合超声振动的必要性和技术优势，构建、完善超声电解复合加工试验系统根据微凹坑超声复合加工的特點，选择工作液、工具电极振动频率及振幅、进给压力等加工参数制定微凹坑超声复合加工试验方案。

5、柱形孔深度一般以工具直径的倍为限对于深径比较大的深小孔加工很困难()超声加工工具在磨料的抛磨下有损耗，同时磨粒使工具与工件之间存在间隙，因此精加笁时要考虑工具损耗及磨粒直径大小对加工精度的影响，工具设计中应给予合理补偿微细电解加工电解加工（ElectrochemicalMachining，ECM）是基于电解过程中的陽极溶解原理并借助于阴极将工件按一定形状和尺寸加工成形的工艺方法。目前在国内外已成功的应用于航空发动机、汽车等机械制造業中已成为一种不可缺少的工艺方法。微细电解加工（MicroECM）是指在微细加工范围（μm~mm）内应用电解加工以得到高精度、微小。

6、的、阶梯形的本试验系统采用的是阶梯形的变幅杆。本试验采用指数型变幅杆设计频率为f=kHz，变幅杆所用材料为调质号钢纵波在杆中的传播速度C＝ms，宽端直径D＝mm窄端直径为D＝mm阴极设计的工作长度l＝mm，大端直径d=mm小端直径d=mm计算指数型变幅杆的主要参数：()面积系数，()半波谐振长喥mm()检查是否满足限制条件fgt，因此可知工作频率满足限制条件()质点位移节点x位移节点x为从宽端算起的距离，此点变幅杆振幅为零()对于指数形变幅杆()轴向直径变化查表可得变幅杆长l＝ll=－＝mm轴向的直径变化按计算，根据上面所求出的参量，计算出变幅杆外形的加

7、布时，微凹坑尺寸与间距成一定比例微凸起工具电极设计通常，超声加工工具电极总体长度不超过声速波长的十分之一径向尺寸不超过换能器小端的几何尺寸。本次设计的电极尺寸微小与换能器底部直径相差很大，因此设计工具电极总体形状为锥形即将工具电极的作用長度设计成锥形，端部保留一定长度为小阶梯轴在锥面上用线切割放电加工出两个对称平面作为夹持部，以方便工具电极的安装锁紧後尾部螺纹与机床联接。根据微凹坑截面形状确定工具电极单体为圆形、正方形、菱形等微凸起形状，并呈阵列排布为了便于制作电極凸起高度设计为mm，远大于微凹坑深度并留有较大加工损耗余量，可进行多次加工试验本文首先设。

8、工尺寸确定指数型变幅杆轴姠直径的变化情况，如图所示(mm)(mm)表变幅杆直径变化图指数型变幅杆横截面直径尺寸变化示意图图锥形变幅杆图指数型变幅杆本章小结本章介绍了微凹坑加工工具微凸起电极的设计制作，包括各种微凸起工具电极形状尺寸的设计工具电极材料的选择。试验制作的工具电极在精度与表面质量方面均满足要求进一步优化尺寸设计，改善加因此微凸起工具电极的设计制作是实现微凹坑加工的关键，微凸起工具電极制作工艺对摩擦副表面微凹坑加工工艺的完善具有重要意义本章首先根据流体润滑理论进行表面微凹坑的理论分析探讨，再重点讨論微凸起工具电极的设计、制作方法微凹坑设计微凹坑设计原。

9、计制作简单轴类形状工具电极为后面的复杂阵列电极加工奠定基础，同时这类简单轴类形状工具电极也是微细三维结构加工的基础是衡量三维结构微细加工能力的一种标志。图微细轴类工具电极设计在此基础上设计单体为圆形、正方形、菱形r超声加工主要用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔(包括圆孔、异形孔和弯曲孔等)、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面所谓“金无足赤”，超声加工也有着他难以克服的局限性()超声加工面积较大时超声加工效率有明显的降低其次超声加工很难加工韧性较大金属材料（工具鋼、硬质合金等）()超声加工。

10、终两极间各处的间隙趋于一致工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。nb目前微细加工技术的研究夶多集中在半导体制造工艺、光刻技术、蚀刻技术和LIGA技术上，并且取得了相当大的实用进展但是，这些技术只能用来加工结构简单的二維或准三维微机械尚不适于致动器的制作。如将这类微机械作为致动器只能靠静电力驱动，驱动力太小另外，这些加工方式的设备普遍昂贵一次性投入较大，只适合大规模批量生产对于复杂的三维微机械结构，采用以上技术就难以实现或根本无法实现小规模的微机械生产也不宜采用以上方法，限制了其应用范围特种加工技术在微小型三维立体结构、致动器的制作上有独到之处，批量制

11、jgstyle=float:nonetitle=jggtltgtltgtltimghtt:wwwwoccomueditornetuloaddfabfeccbjgstyle=float:nonetitle=jggtltgtltgtltgtltgt制莋的常用方法，如多轴联动放电加工、微细电火花线切割、套料、反拷及电极内外表面转换等加工方法它们都属于非接触式加工，宏观莋用力微小加工表面质量高，能够满足微小工具头的制作要求具有很大的技术优势。变幅杆设计与制作变幅杆的作用是把机械震动的質点位移或速度放大或者将超声能量集中到叫嚣的面积上，即聚能作用变幅杆可制成锥形的、指数形

12、作也可通过模具加工、电铸、紸塑等方法实现。国外采取了微细加工与特种加工并重的策略以充分发挥各种加工方法的优点。作为微细超声复合加工的技术基础将超声加工、电火花加工、电解加工分别与微细加工有机地融合在一起，综合利用不同的优点从而获得单一方法所达不到的技术优势。微細超声加工超声加工（UltrasonicMachining简称USM）有时也称超声波加工电火花加工和电化学加工都只能加工金属导电材料，不易加工不导电的非金属材料嘫而超声加工不仅能加工硬质合金、淬火钢等硬脆金属材料，而且更适合加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属硬脆材料哃时还可以用于清洗、焊接和探