阅读说明：本技术 一种大角度渐进成形平头转动工具头 (A kind of wide-angle progressive molding tack turning tool head ) 是由 王辉 光凯惠 姚运飞 吴田莉 刘斌斌 于 2019-07-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种大角度渐进成形平头转动工具头,包含工具杆和转动工具头；工具杆上端连接数控渐进机床主轴,下端呈倒立的圆锥台形、且下端底面的中心设有螺纹孔；转动工具头包含转动刀头、刀头套与刀芯。与现有技术相比,本发明使将传统渐进成形工具头成形时与板料的滑动摩擦转变为滚动摩擦,使成形角度增大,成形质量大大提升,进一步扩大了渐进成形的应用范围。(The invention discloses a kind of wide-angle progressive molding tack turning tool heads, include tool bar and turning tool head；Tool bar upper end connects the progressive machine tool chief axis of numerical control, and lower end is equipped with threaded hole in the center of the truncated cone and lower end bottom surface that stand upside down；Turning tool head includes rotation blade, tool bit casing and knife core.Compared with prior art, when the present invention makes to shape traditional progressive molding tool heads and the sliding friction of plate is changed into rolling friction, increases shape angles, forming quality greatly promotes, the further expansion application range of progressive molding.)

一种大角度渐进成形平头转动工具头

技术领域

本发明涉及机械工程领域，尤其涉及一种大角度渐进成形平头转动工具头。

背景技术

渐进成形是金属板料三维曲面成形的柔性加工方法，能够实现数字化制造。通常在渐进成形中使用的工具头为整体式工具头，其端部为球面形状，成形时工具头与板料处于滑动摩擦状态，因此工具头表面容易磨损，并造成板料成形精度下降、所需成形力加大，同时成形零件的表面容易产生划痕缺陷。工具头磨损后需要整体更换，由于工具头采用工具钢或合金钢等硬度较高的材料制造，并且，其端部球面的加工精度要求较高，加工难度大，因此更换尤为困难。

吉林大学李明哲设计了渐进成形用的滚 动工具头(专利号：201010030832)，采用滚动摩擦代替滑动摩擦改善表面质量，上海交通大学的陆彬设计了可成形大角度的渐进成形滚动工具头(专利号：CN201210028809.6 )，但是这些设计都是球头工具头，成形时易出现鼓包现象，不适用于对表面平整度要求较高的钣金件的成形，而且成形角度有限，限制了渐进成形的应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种大角度渐进成形平头转动工具头。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种大角度渐进成形平头转动工具头，包含工具杆和转动工具头；

所述工具杆上端连接数控渐进机床主轴，下端呈倒立的圆锥台形、且下端底面的中心设有螺纹孔；

所述转动工具头包含转动刀头、刀头套与刀芯；

所述刀芯包含连接部和固定部，其中，所述固定部包含上柱和下柱，所述上柱、下柱均为圆柱体，且上柱直径小于下柱直径，上柱的下端和下柱的上端固连；所述连接部为圆柱体，其侧壁上部设有和所述螺纹孔相配合的螺纹，且连接部的下端和所述上柱的下端固连；所述连接部、上柱、下柱同轴；

所述转动刀头的上端面设有和所述刀芯的固定部相匹配的凹槽、套在刀芯的固定部上；所述刀头套为上端面中心设有通孔、下端开口的空心圆柱体，其上端面套在所述上柱外，侧壁套在所述转动刀头外、和转动刀头过盈配合；所述刀头套的上端面和所述下柱的上端面之间、转动刀头和所述下柱之间形成缝隙，且该缝隙内填有单层均匀分布的滚珠；

所述刀芯的连接部和所述工具杆的螺纹孔螺纹连接，使得转动刀头的转动轴线与工具杆的中轴线重合。

作为本发明一种大角度渐进成形平头转动工具头进一步的优化方案，所述刀芯的连接部在其螺纹下方的两侧设有对称的扳手槽。

作为本发明一种大角度渐进成形平头转动工具头进一步的优化方案，所述缝隙内的滚珠之间采用润滑液进行润滑。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

与现有技术相比，本发明采用滚动摩擦方式代替滑动摩擦方式可以改善成形表面质量；本发明采用平头转动工具头，可改善渐进成形中易出现鼓包现象，表面平整度较低的现状；此外可以成形最大成形角近85°的板料零件，使成形的角度范围大大增大，进一步扩大了渐进成形的应用范围。

附图说明

图1是本发明一种大角度渐进成形平头转动工具头的结构示意图；

图2是本发明一种大角度渐进成形平头转动工具头的剖视放大图；

图3（a）、图3（b）分别是刀芯上扳手槽处的断面图、刀芯上某处的断面图；

图4为采用本发明工具头加工成形角近85°的零件示意图。

图中，1-工具杆，2-渐进成形平头转动工具头，3-转动刀头，4-滚珠，5-刀头套，6-刀芯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1和图2所示，本发明公开了一种大角度渐进成形平头转动工具头，包含工具杆和转动工具头；

所述工具杆上端连接数控渐进机床主轴，下端呈倒立的圆锥台形、且下端底面的中心设有螺纹孔；

所述转动工具头包含转动刀头、刀头套与刀芯；

所述刀芯包含连接部和固定部，其中，所述固定部包含上柱和下柱，所述上柱、下柱均为圆柱体，且上柱直径小于下柱直径，上柱的下端和下柱的上端固连；所述连接部为圆柱体，其侧壁上部设有和所述螺纹孔相配合的螺纹，且连接部的下端和所述上柱的下端固连；所述连接部、上柱、下柱同轴；

所述转动刀头的上端面设有和所述刀芯的固定部相匹配的凹槽、套在刀芯的固定部上；所述刀头套为上端面中心设有通孔、下端开口的空心圆柱体，其上端面套在所述上柱外，侧壁套在所述转动刀头外、和转动刀头过盈配合；所述刀头套的上端面和所述下柱的上端面之间、转动刀头和所述下柱之间形成缝隙，且该缝隙内填有单层均匀分布的滚珠；

所述刀芯的连接部和所述工具杆的螺纹孔螺纹连接，使得转动刀头的转动轴线与工具杆的中轴线重合。

所述刀芯的连接部在其螺纹下方的两侧设有对称的扳手槽。

针对锥形板料零件的成形过程包括以下步骤：

1)采用层切法生成刀轨；

2)将板料固定于数控渐进成形机床的工作台上并压边，数控机床的进给速度 和主轴转速百分比分别定为100％和100％；

4)将平头转动工具头安装好，初始斜面朝向凹形件外侧；

5)启动数控渐进成形机床，时刻注意滚动工具头与零件壁的距离情况，使转动工具头始终指向零件外法相，完成成形；

6)成形完成后，抬起工具头，取下板料。

工具杆采用工具钢或合金钢制造，截面为圆形，其一端为平面，与渐进成形机床主轴连接，另一端为圆锥台形，圆锥台顶面中间有螺纹孔，用于连接不同规格的工具头。

转动刀头采用硬质合金，内外表面都经过强化处理，硬度高、耐磨损；滚珠采用标准的优质轴承滚珠，要求其精度好、硬度大；刀头套采用铜合金材料制造，与转动刀头连接部分过盈配合，与刀芯通过滚珠滚动配合，刀头套孔内径小于刀芯外径而大于刀芯外径与滚珠半径之和，这样可以保证刀头套随转动刀头自由转动且滚珠不会滚出，此间隙也可用于添加润滑油；刀芯外表面经过强化处理，硬度高、耐磨损。

图3（a）是刀芯上扳手槽处的断面图，利用扳手往工具杆上装卸转动工具头，简捷方便。图3（b）是刀芯上某处的断面图，转动刀头与刀芯之间充填一定数量的滚珠，滚珠的直径等于转动刀头内径与刀芯外径之差，其数量为全部填满后减掉三至五个滚珠为宜，如果滚珠全部填满，容易造成滚珠循环不畅，而滚珠装填过少这容易造成受力滚珠过少产生局部偏载，使部分滚珠受力过大而损坏；滚珠之间采用润滑液进行润滑，减少滚珠、转动刀头与刀芯之间的磨损。

图4为采用本发明工具头加工成形角近85°的零件示意图，相对球形工具头来讲，平头工具头可以改善工具头与板料接触状态，减小成形力，不易出现鼓包现象，成形零件的表面平整度更高。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。