一种成型刀具及加工工件的方法、成型设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机床领域的成型刀具及加工工件的方法、成型设备，特别是涉及镗床、钻头、挤压设备等的成型刀具及加工工件的方法，镗床、钻头、挤压设备等成型设备。
【背景技术】
[0002]普通镗床等设备，在加工过程中，当需要扩孔时需停车后，再调节镗刀的径向进给量。现有的镗刀，在调节刀刃外径大小时，多数是对单个刀刃一个一个地调节。这样，要想把每一个刀刃的外径调节到一样大小，调节时需要花费较长时间。而且，当某一个刀刃的外径调整好并用锁紧螺钉压紧后，这个刀刃的外径往往又会发生轻微变化。因此，很难把每一个刀刃的外径调整得完全一致。
[0003]申请号为201310008874.7的发明专利中，公开了一种可同步调节外径的多刃镗刀，带有下刀体、非标刀夹、上刀体和调节机构；下刀体上有凹槽；中部有定位孔；非标刀夹的下部有下凸台，后端部有梯形端面，前端上部安装有刀片；上刀体上有安装孔、压紧孔、台阶孔、刀槽，侧面有统削侧面和螺孔；调节机构包括有调节螺钉、止转螺母以及锥面调节块和弹簧。通过调节螺钉可以带动锥面调节块向上或者向下移动。当锥面调节块向上移动时，弹簧推动锥面调节块上升。这时，锥面调节块的锥面和梯形端面的梯形面，带动各个非标刀夹同步向外移动，使得刀刃外径增大。当锥面调节块向下移动时，非标刀夹在每个向心弹簧的作用下，把各个非标刀夹向内推动，使得刀刃的外径变小。调节时，转动调节螺钉，通过锥面调节块和非标刀夹的梯形端面，带动非标刀夹移动，调节刀刃外径。这种结构的镗刀，虽然可以实现同步调节刀刃外径，但调节刀刃外径时，镗刀必须停止工作，无法实现加工工件的过程中调节镗刀外径。用这种结构的镗刀，加工工件的孔壁上的环形槽，效率低。
[0004]在为了解决在加工过程中，当需要扩孔时需停车再调节镗刀的径向进给量的问题，本领域的技术人员一直在不懈的努力
[0005]中国发明专利《自进给差动行星平旋盘》(申请号:200810049865.1)公开的是一种可有效解决镗床径向进给的精度、提高机械加工质量的平旋盘，平旋盘与镗铣轴同时旋转，平旋盘上有驱动滑板，还有蜗条，蜗杆与蜗条相连，蜗轮带动蜗杆旋转，驱动滑板上的蜗条做径向直线运动，从而带动刀头径向运动，该发明不足之处为径向进给速度的改变不方便。
[0006]实用新型专利《镗刀架》(申请号:94237587.4)是由本体、蜗杆、内齿圈、上盖板、滑块、镶块、丝杆、离合器、调节螺钉和拨叉组成，自动进给切削时能改变进给量和进刀方向，可镗切内槽、外圆、切外槽、内外锥面和台阶孔端面，其不足之处为:需要准备多个不同齿数的内齿圈才能满足改变滑块的单位时间移动值要求。
[0007]发明专利《机械平旋盘》(申请号=200910094665.2)包括安装于主轴箱内的水平主轴、法兰盘、固定齿轮、行星齿轮、丝杆副(13)，在传动轴上连接有蜗轮蜗杆、被动齿轮、主动齿轮和离合器，操作简单，其不足之处是:加工时进给量不可调，平旋盘内还附带有电气控制设备，不利于安全操作。
[0008]申请号为201020259579.0的发明专利中，公开了一种镗床多功能刀架，为一独立的刀架体结构，刀架体内由刀架主轴、两组NW型行星轮系、手动——自动转换装置、计数装置及定轴轮系等组成，刀架体由其外部的卡盘固联在机床上，刀架主轴穿过刀架体，其轴一端为与机床主轴联接的锥轴，另一端固联有平旋盘，机床主轴的转动通过刀架主轴传至平旋盘，平旋盘转速与机床主轴转速相同，两组NW型行星轮系安装在刀架体内，其输入端为刀架主轴上的主动齿轮，输出端为齿轮d，在安装平旋盘一侧为定轴轮系，其输入端为齿轮a，输出端为内齿轮a，手动、自动转换装置和计数装置安装在两组NW型行星轮系与定轴轮系之间；当径向进刀处于手动挡位置时，啮合套上的内齿轮d与两组NW型行星轮系的输出齿轮d脱离啮合，啮合套上的内花键与刀架主轴上一段外花键相连接，啮合套上的外齿轮和齿轮a与齿轮b和内齿轮a的传动比乘积为I ;主轴停止转动时，通过拨动拨叉使啮合套上的内齿轮d与两组NW型行星轮系的输出齿轮d啮合，刀架主轴上的外花键与啮合套上的内花键分离，齿轮c和齿轮a与齿轮b和内齿轮a的传动比乘积不等于I ;计数装置由计数表盘、计数蜗轮、蜗杆、蜗杆轴挡盖、手动蜗杆摇柄组成，计数表盘与计数蜗轮同轴，计数蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆又与定轴轮系的大蜗轮啮合。该专利通过尾部的卡盘和锥轴与类似T68系列卧式镗床的主轴相联，虽然在机床主轴不停的情况下可以完成镗刀杆的手动和自动径向进给，可以切削平面、内外圆上的环形沟槽、内外圆上的锥面等，又可以简化机床结构，该刀架类似一个无级变速器，能在主轴不停的情况下任意调节镗刀杆的径向进给量，弥补了普通镗床径向进刀这方面的缺陷，镗刀杆径向进给运动所需的动力来自主轴本身，无需外加电气或机械等动力源。这种结构的镗床多功能刀架，镗刀杆径向进给的调节结构非常复杂。
[0009]申请号为201110231372.1的发明专利中，公开了一种镗刀具。具体说，是镗床上用来对孔进行镗削加工处理用的镗刀具。它包括本体，本体上有中心孔，本体后端有液压油缸。本体前端有封盖，中心孔的前段内有锥芯。靠近活塞杆的锥芯一端有顶杆。顶杆的中间段上套有第二弹簧。顶杆两端分别与活塞杆和锥芯相抵。锥芯与封盖间有第一弹簧。本体的前段周向有径向滑孔，径向滑孔内有刀块。径向滑孔一侧的本体壁上和刀块上均有斜孔，该斜孔的外端旋有压紧螺钉。刀块一侧亦有斜孔，该斜孔与本体壁上的斜孔对应，两斜孔间有压紧螺钉和第三弹簧。通过液压油缸的活塞杆推动顶杆、顶杆推动锥芯向封盖方向轴向运动，锥芯的锥形外侧面在刀块的锥形内侧面滑动，刀块向外径向运动，刀片的加工外径变大；加工完成后，锥芯在第一弹簧和第二弹簧的作用下向背离封盖的方向轴向运动，通过第三弹簧的弹力使刀块向内径向运动，刀片复位。这种结构的镗刀具，由于调节刀片的加工外径的活塞杆、顶杆、第二弹簧等置于本体(刀轴)内，本体必须为空心轴，一方面会大大影响本体的受力，特别是当本体很长时，加工装配都很困难，而本体很的外径很小时，无法实现。
【发明内容】
[0010]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种成型刀具及加工工件的方法、成型设备，能在在刀轴旋转即加工状态的情况下任意调节成型刀具的径向进给量，结构非常简单，成本非常低，能同时加工工件的孔壁上的多个环形凹槽。
[0011]—种成型刀具，包括刀轴、两片以上的刀片，还包括在刀片加工状态保持刀片轴线位置不变的刀片轴向定位机构、使刀片径向复位和将刀片合抱在一起的弹簧；刀轴包括设置在刀轴上用来驱动刀片向外径向运动的膨胀用驱动锥面，设置在刀轴上与刀片配合的轴向刀片滑槽；刀片为长条状，包括刀片本体，凸设在刀片本体外侧面上的刀刃，在刀片本体的外侧面上靠近刀片本体的两端均设有周向分布的弹簧容置槽，在刀片本体的内侧设有与膨胀用驱动锥面配合的膨胀用锥面；刀片安装在刀片滑动槽内，在刀片未膨胀状态，刀片的膨胀用锥面合抱在刀轴上相应的膨胀用驱动锥面上，并通过弹簧将刀片合抱在刀轴上；安装在轴向刀片滑槽内的刀刃径向凸出刀轴。
[0012]作为方案一的改进，还包括压簧，刀轴为阶梯轴；压簧套在刀轴上，一侧被刀轴的阶梯面抵挡，一侧被刀片抵挡。刀片加工工件时，由于刀片被轴向定位在轴线方向无位移，刀轴向刀片方向运动，因此压簧被压缩积聚很大的弹力，在刀片加工工件完成后，压簧的弹力使刀片的膨胀用锥面的小端朝向刀轴的膨胀用驱动锥面的小端运动，同时在弹簧的作用下刀片径向向内运动，达到刀片径向向内运动复位的目的。压簧和弹簧共同复位，结构简单，安装方便，成本低。
[0013]作为方案二的改进，在刀片本体的内侧面上向内凸设有第一内凸部，刀片上的膨胀用锥面设置在第一内凸部上；在刀轴上设有与第一内凸部配合的凹陷部，膨胀用驱动锥面设置在凹陷部上；在刀片未膨胀状态，刀片上的第一内凸部安装在刀轴上的凹陷部内。
[0014]通过刀片上的第一内凸部安装在刀轴上的凹陷部内，对刀片轴向限位，确保刀片保持在刀轴上。
[0015]作为方案三的改进，凹陷部为环形凹槽，凹陷部远离刀轴小端的壁为锥形的膨胀用驱动锥面，凹陷部靠近刀轴小端的壁垂直刀轴的轴线；刀片背离膨胀用锥面的面垂直刀片的轴线。
[0016]凹陷部为环形凹槽，便于加工；凹陷部靠近刀轴小端的壁垂直刀轴的轴线；刀片背离膨胀用锥面的面垂直刀片的轴线，在刀片未膨胀状态，压簧的弹力始终能保持刀片背离膨胀用锥面的面抵挡在凹陷部靠近刀轴小端的壁，使刀片在未膨胀状态能准确定位，且可绝对确保刀片保持在刀轴上。
[0017]作为方案四的改进，刀轴包括大轴，与大轴端面相连的中轴，大端与中轴相连、由膨胀用驱动锥面形成的膨胀用驱动锥体，与膨胀用驱动锥体小端相连的小轴，设置在中轴上的一圈以上环状的排屑槽，凹陷部设置在中轴上，轴向刀片滑槽贯穿中轴和与膨胀用驱动锥体；在刀片本体的内侧面上还向内凸设有与膨胀用驱动锥体和小轴配合的第二内凸部，第二内凸部包括与膨胀用驱动锥体配合的膨胀用锥面。
[0018]这种结构的刀轴和刀片，在刀片未径向向外运动的未膨胀状态，刀片能可靠的安装在刀轴上；在刀片径向向外运动的过程中，由于有两处驱动刀片径向向外运动，刀片运动更平稳。
[0019]作为方案一的改进，在刀轴上凸设有用来驱动刀片向外径向运动和用来驱动刀片向内径向运动的膨胀收缩用凸出部，刀轴上膨胀用驱动锥面设置在凸出部朝向刀轴的自由端的一侧，在背离刀轴的自由端的一侧膨胀收缩用凸出部与刀轴形成用来驱动刀片向内径向运动的收缩用凹陷部，收缩用凹陷部的侧壁形成收缩用驱动锥面，刀轴上的膨胀用驱动锥面与收缩用驱动锥面的锥度方向一致；在刀片本体上设有与刀轴的膨胀收缩用凸出部配合的膨胀收缩用凹陷部，膨胀收缩用凹陷部背离刀轴自由端的槽壁形成膨胀用锥面，膨胀收缩用凹陷部朝向刀轴自由端的槽壁形成用来驱动刀片向内径向运动、与刀轴的收缩用驱动锥面配合的收缩用锥面。设有相互配合的收缩用驱动锥面和收缩用锥面，在加工完成后，刀轴的收缩用驱动锥面在刀片上的收缩用锥面滑动，驱动刀片向内径向运动，使刀片复位更可靠。
[0020]作为方案一的改进，成型刀具为加工盲孔的刀具；刀片轴向定位机构包括定位连接件、定位套筒、定位球；定位连接件包括阶梯状的圆柱形的定位连接件，在定位连接件的大轴上设有与轴向刀片滑槽连通并配合的刀片容置槽、与刀片本体上的弹簧容置槽连通并配合的弹簧容置槽，在定位连接件小轴的外周上设有外螺纹部；定位套筒包括与定位连接件的大轴外径相匹配的圆柱形部，和大端与圆柱形部相连的锥形部，在定位套筒内设有与定位连接件的外螺纹部配合的螺纹孔，贯穿锥形部的端面与螺纹孔底面的定位球容置通孔；刀片朝向定位连接件的一端伸入定位连接件的刀片容置槽内，并通过弹簧将刀片和定位连接件安装在一起，定位球安装在定位球容置通孔内并凸出定位球容置通孔，定位套筒通过螺纹孔与定位连接件的外螺纹部配合螺纹连接在定位连接件上；定位球一侧被定位连接件轴向定位，另一侧被定位球容置通孔轴向定位并突出定位套筒；刀片在加工过程中被