一种可变角度及直径的异形孔滚压刀

本发明涉及金属的其他加工，万能机床，尤其涉及一种可变角度及直径的异形孔滚压刀。

背景技术：

1、孔滚压刀是一种广泛应用于金属加工行业的重要工具，用于在工件上形成高精度的孔。传统的孔滚压刀通常设计为固定的几何形状，适用于加工标准直径和角度的孔。然而，随着现代制造业对工件复杂性和精度要求的不断提高，传统孔滚压刀在加工异形孔方面的局限性逐渐显现。在许多高精度机械零部件中，异形孔包括不同角度的锥形孔和不同直径的直孔，其具有显著的应用需求。例如，在航空航天、汽车制造和精密仪器等领域，复杂几何形状的孔洞能够满足特殊功能要求，如增强结构强度、改善流体动力性能等。

2、现有的异形孔加工方法存在多方面的不足，传统滚压刀通常为固定几何形状，无法灵活调整以适应不同孔的角度和直径变化，这使得加工复杂形状的孔变得困难。由于多步骤加工工艺的存在，加工时间长，生产效率低下，无法满足现代制造业对高效生产的需求。其次多步骤加工容易产生累积误差，导致孔的尺寸和角度偏差，影响最终产品的精度和质量。同时频繁的工具更换和调整不仅增加了工艺复杂性，还加剧了工具磨损，增加了维护成本，进一步影响了生产的经济性。

技术实现思路

1、为克服传统滚压刀无法灵活调整以适应不同孔的角度和直径变化，而且多步骤加工容易产生累积误差，工艺复杂，加工时间长，生产效率低下的技术缺陷，本发明提供了一种可变角度及直径的异形孔滚压刀。

2、本发明提供了一种可变角度及直径的异形孔滚压刀，包括上壳体、下壳体、推杆轴、中空蜗杆、多个异形蜗轮以及多个与异形蜗轮适配的弧形支撑滑轨；上壳体包括第一圆柱形盖体和第二圆柱形盖体，第二圆柱形盖体固定连接至第一圆柱形盖体的顶部，第二圆柱形盖体的直径小于第一圆柱形盖体，第二圆柱形盖体的顶部一体成型有与机床主轴相连的主轴端，主轴端、第一圆柱形盖体和第二圆柱形盖体的轴线共线；推杆轴的顶端一体成型有第一圆盘，中空蜗杆的顶端一体成型有第二圆盘，推杆轴的轴体底端向下穿过第二圆盘和中空蜗杆后一体成型有第三圆盘；第一圆盘和第二圆盘安装于第二圆柱形盖体中，第一圆柱形盖体的顶面与第二圆盘限位配合；第二圆柱形盖体的侧壁开有分别与第一圆盘、第二圆盘位置对应的上窗口和下窗口；第一圆盘与第二圆柱形盖体之间设置有止位结构；异形蜗轮包括圆形轮体和矩形连接块，矩形连接块位于圆形轮体的底部且与圆形轮体一体成型，圆形轮体的外圆面上设置有与中空蜗杆啮合的齿；圆形轮体固定穿置有蜗轮轴，蜗轮轴的两端分别转动连接有支撑座，支撑座固定连接至第一圆柱形盖体的顶面上；弧形支撑滑轨包括两条平行设置的弧形轨道，两条弧形轨道的底部通过挡条连接，两条弧形轨道的顶部分别一体成型有滑块端头，异形蜗轮的矩形连接块穿置于两条弧形轨道之间，矩形连接块伸出弧形支撑滑轨的一端连接有与弧形轨道外壁限位配合的刀座，刀座的底部设置有滚柱；下壳体包括上环板、下圆板和弧形筒，上环板和下圆板分别固定连接至弧形筒的两端，上壳体的下端与上环板紧固连接，弧形筒上设置有与弧形支撑滑轨适配且沿上环板的周向均匀分布的多个滑轨安装口，滑轨安装口对应的上环板的底面设置有两根与滑块端头滑动配合的水平滑槽；两根水平滑槽组成的整体沿上环板的径向布置；弧形支撑滑轨与第三圆盘之间通过连杆机构相铰接，推杆轴带动第三圆盘转动时，第三圆盘通过连杆机构带动弧形支撑滑轨沿水平滑槽滑动。

3、其中，上壳体和下壳体连接，将推杆轴、中空蜗杆、异形蜗轮、弧形支撑滑轨等部件均包围在其中，主轴端、第一圆柱形盖体、第二圆柱形盖体、推杆轴、中空蜗杆、第一圆盘、第二圆盘、第三圆盘、上环板、下圆板以及弧形筒的轴线均位于同一条直线上。中空蜗杆的外壁上设置有螺旋齿，中空蜗杆通过螺旋齿与异形蜗轮啮合。第一圆柱形盖体的下端向外延伸环形边沿，第一圆柱形盖体的环形边沿与下壳体的上环板之间通过螺栓螺母组件紧固连接。通过上窗口和下窗口分别能转动推杆轴上的第一圆盘和中空蜗杆上的第二圆盘。蜗轮轴与异形蜗轮的圆形轮体固定连接，蜗轮轴通过支撑座与第一圆柱形盖体的顶面固定连接，蜗轮轴与支撑座转动连接。由于支撑座以及蜗轮轴的限制，异形蜗轮只能转动，其位置固定。当中空蜗杆转动带动异形蜗轮转动时，异形蜗轮的矩形连接块将带动其上的刀座与滚柱沿弧形支撑轨道滑动。

4、在加工不同直径的直孔时，从上窗口处转动推杆轴顶部的第一圆盘，第一圆盘转动带动推杆轴以及第三圆盘同步转动，第三圆盘转动时其上连接的连杆机构随之转动，进而带动弧形支撑滑轨沿上环板上的水平滑槽滑动，多个弧形支撑滑轨均同步向外推出，使得刀座以及滚柱往外移动，在达到指定加工直径后，停止转动第一圆盘，利用第一圆盘和第二圆柱形盖体之间的止位结构实现推杆轴的限位锁定，加工直径固定，通过转动第一圆盘能调整加工直径，以达到加工不同直径孔的效果。当加工完成后，解锁止位结构，推杆轴不再限位锁定，将第一圆盘倒转即可实现刀具复位。

5、在面对不同角度的异形孔加工时，从下窗口处旋转第二圆盘，中空蜗杆转动带动与其啮合的异形蜗轮进行旋转，使得刀座和滚珠在异形蜗轮的带动下沿弧形支撑滑轨移动，当刀座到达所要加工的角度时，停止旋转第二圆盘，依靠异形蜗轮与中空蜗杆的自锁特性保证所有异形蜗轮上的刀座均固定在当前加工角度，通过转动第二圆盘能调整加工角度，以达到加工不同角度异形孔类曲面的效果。

6、优选的，连杆机构包括与推杆轴的轴线平行的多根销轴，销轴固定连接至第三圆盘的顶面上，销轴沿第三圆盘的周向均匀分布，销轴的数量与弧形支撑滑轨的数量相等，销轴上铰接有水平推动臂，水平推动壁的另一端与弧形支撑滑轨上的挡条相铰接且铰接轴与销轴平行。第三圆盘转动时，销轴同步转动，销轴转动带动其上的水平推动臂转动，任意一个水平推动臂随第三圆盘转动一定角度后均能与相邻的水平推动臂重合。初始状态时，水平推动臂与第三圆盘的径向存在一定夹角，当水平推动臂随第三圆盘转动时，水平推动臂会转动至第三圆盘的径向上，此时水平推动臂将其连接的弧形支撑滑轨推动至最外侧，此时加工直径达到最大值。水平推动臂靠近挡条的端部一体成型有铰接轴，挡条上开有与铰接轴适配的铰接槽，当第三圆盘转动时，水平推动臂的两端均可转动。

7、优选的，第一圆盘的侧壁上设置有加工直径调节刻度线，第二圆盘的侧壁上设置有加工角度调节刻度线。通过刻度能精确调整第一圆盘和第二圆盘的转动角度，加工直径调节刻度线标注的是加工直径，加工角度调节刻度线标注的是加工角度。

8、优选的，上窗口上铰接配合有盖体，盖体上设置有斜形齿，第一圆盘的侧壁设置有斜形牙槽，当盖体闭合后，斜形齿与斜形牙槽相啮合，盖体、斜形齿和斜形牙槽组成止位结构；盖体的左侧与上窗口的左侧相铰接，盖体的右侧设置有卡扣，上窗口的右侧设置有与卡扣适配的卡槽。盖体上的卡扣为弹性材料制成，可通过施加一定的力使其发生弹性变形以方便插入卡槽中，卡槽的大小略小于卡扣，卡扣在插入卡槽后恢复形变，与卡槽过盈配合，实现卡紧功能，从而保证刀具在旋转加工时盖体不会因为惯性打开。

9、盖体通过卡扣和卡槽能将上窗口覆盖，当盖体闭合后，斜形齿与斜形牙槽相啮合，实现推杆轴的限位锁定，这样设置结构合理，操作方便。

10、优选的，矩形连接块的底面与刀座的顶面分别设置有安装孔，矩形连接块的安装孔中固定连接有复位弹簧，复位弹簧的另一端固定连接至刀座的安装孔中。复位弹簧的作用是使刀座复位，当上窗口的盖体打开时，止位结构失效，此时复位弹簧将从拉伸状态恢复至初始状态，复位弹簧的作用就是将推出去的弧形支撑滑轨拉回归位，从而刀座归位。

11、优选的，滑轨安装口沿其左右两侧的弧形边缘分别固定连接有弧形直板，弧形支撑滑轨位于两块弧形直板之间，两块弧形直板分别与两条弧形轨道限位配合。弧形直板的作用是当弧形支撑滑轨沿上环板的水平滑槽平移时，能对弧形支撑滑轨起到限位作用。

12、优选的，支撑座与蜗轮轴之间通过轴承转动连接，蜗轮轴与异形蜗轮的圆形轮体之间通过键固定连接。这样设置结构合理。

13、优选的，异形蜗轮、弧形支撑滑轨以及水平推动臂的数量均为四个。这样设置结构合理。

14、优选的，滑块端头与水平滑槽的截面均为t形结构。滑块端头与水平滑槽的结构适配，而且水平滑槽对滑块端头起到限位作用。

15、优选的，上环板的内径大于下圆板的直径，弧形筒的上口直径与上环板的外径相等，弧形筒的下口与下圆板的直径相等。弧形筒的上口与上环板的外缘相连，弧形筒的下口与下圆板的外缘相连。

16、本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下技术效果：刀座能沿弧形支撑滑轨滑动，从而无需换刀即可实现对不同角度、不同直径的孔进行加工；借助连杆机构将弧形支撑滑轨向外推出或向内收回，可实现滚压直径的改变；通过复位弹簧将刀座和异形涡轮连接在一起，以达到加工完毕后将滚柱、刀座收回的效果；通过旋转第一圆盘和第二圆盘以实现孔径与角度的精准控制。本发明提出了一种创新的针对不同角度和直径的异形孔滚压刀，能够在不同模式下高效、精准地加工锥形孔和直孔；本发明的滚压刀可以根据加工需求，灵活调整刀具角度和直径，从而实现对不同形状孔的加工；采用一体化设计，减少了加工步骤，大大提高了生产效率，满足了现代制造业对高效生产的需求。通过优化的刀具结构设计和先进的滚压技术，本发明能够确保加工孔的高精度和一致性，有效减少加工误差。本发明还显著提高了加工效率和质量，具有广泛的应用前景和市场价值。