CN102101240A - 深孔加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深孔加工装置，本发明采用具有椎度结构的驱动间驱动刮削部上的刮削刀和滚压不上的滚珠实现涨缩，并通过反馈装置控制拉杆的保持状态，从而使得本发明结构可靠、控制方便，并且该加工装置加工效率高。

Description

深孔加工装置

技术领域

本发明涉及一种深孔加工装置。

背景技术

目前精密深孔零件加工采用两种加工工艺：1、镗孔滚压工艺。2、镗孔珩磨工艺。

由于市场竞争的存在，效率和成本是当前制造厂最关心的问题，采取何种加工工艺取决于零件的自身特点以及使用要求。镗孔滚压工艺最传统的是采用单一刀具，即：粗镗-半精镗-精镗-滚压，四种单一刀具，分为四个步骤，四次走刀，加工过程中还要更换刀具、辅具，效率很低。后来煤机行业出现一种组合刀具，集半精镗-滚压一体，该刀具采用一个镗刀+两排滚压的加工方式，结构类似于中国第2007100643523号专利所公开的镗头组件， 属于一种镗滚组合头，这种刀具把加工步骤变为两个：粗镗、半精镗滚压，加工效率提高两倍。

后又出现了粗镗+精镗+滚压三合一组合刀具，在一定的加工余量下，此种刀具可以实现毛坯零件一次走刀加工成满足使用要求的油缸，但该刀具为手动退刀，辅助时间长，影响效率。

因此，近年又出现了自动涨缩组合刀具，但该类刀具精镗刀、滚压滚珠退刀都是弹簧控制，推倒进程凭经验控制，多数情况下不能确定是否已经完成退刀，容易造成刀具、或者工件的损坏。如果加工过程中刀片损坏、或者其它原因导致刀具卡入工件，弹簧退刀方式根本无法实现退刀，问题很难解决。只有破坏刀具或者工件。直接影响加工效率和并提高了废品率。 另外，该刀具的另外一个缺陷是由于排除铁屑的冷却系统压力的存在，容易使滚压退刀弹簧被压缩，造成滚压失败，结构不可靠。

发明内容

因此，本发明为了克服公知弹簧退刀结构无法准确检测退刀完成与否且结构不可靠，加工废品率高且容易导致刀具损坏的缺陷，提供了一种结构可靠、控制方便的深孔加工装置，并且该加工装置加工效率高。

本发明采用以下技术方案：

该发明深孔加工装置，包括复合刀具、与该复合刀具连接在一起的镗杆、输出驱动该镗杆的镗杆箱，以及驱动所述复合刀具进退的控制装置；

所述复合刀具形成有心孔，且该复合刀具包括：

粗镗头体，位于所述复合刀具的前端；

刮削部，与所述粗镗头体固装在一起，在该刮削部上设有径向槽，并在该径向槽内设有导向于该径向槽的刮削刀；

滚压部，与所述刮削部固装在一起，包括具有锥度结构的轴向固定的滚道面、在该改滚道面上周向均布的滚珠和对滚珠进行嵌位的保持器，以及安装该保持器的轴承座；

退刀支撑块，与所述滚压部连接而位于复合刀具的末端，用于复合刀具退刀状态下的支撑；

所述控制装置包括：

芯杆，包括配合于所述心孔的前芯杆和位于所述镗杆内的后芯杆；

锥形体，设置于所述心孔位于所述刮削刀的部位，并固装于所述前芯杆上，且其侧面驱动所述刮削刀伸出或缩回；

轴承座驱动部，连接于所述芯杆上，以驱动所述轴承座带动所述保持器轴向运动；

拉杆，穿过所述镗杆箱的镗杆箱主轴的内孔并与所述芯杆连接；

拉杆控制装置，控制所述拉杆拉进或者顶推；

反馈装置，与所述拉杆控制装置形成控制回路，包括设置在所述拉杆上的制子和固定设置的用于检测所述制子的对应于刮削部和滚压部涨、缩两种状态的一对反馈开关，进而控制拉杆的保持状态。

依据本发明技术方案的深孔加工装置的刀具部分首先从退刀角度考虑，在粗镗头镗削后进行刮削处理和滚压，由于加工余量的存在，那么粗镗头部分就不会影响退刀。对于刮削部和滚压部均采用原理相同的锥度调整结构，加工状态时，这两个部分处于锥度结构半径大的部分，满足加工要求，而退刀时则通过刀具进退控制部分使这两个部分处于锥度结构半径小的部分，使刮削部分和滚压部分脱离工件表面，退刀支撑块支撑在已加工表面上，而使得退刀时不会伤及工件。尤其是，本方案采用了使一些构件产生轴向位移，进而使一些构件产生径向位移的方式以满足刀具的退刀要求，那么控制所述操纵装置产生轴向位移不仅简单，而且可以准确控制，尤其是其操作与退刀和进给两种状态相适应，非常容易实现其刀具的自动涨缩。

另一方面，滚压部分起到一个支撑作用，可以进一步的提高粗镗头的静刚度和动刚度，能够整体上提高加工精度。且从前到后顺序布置的粗镗头、刮削部和滚压部满足加工的依次进行，不仅仅使得工作效率提高，而且刮削部设置在镗头体上对镗头体刚度的破坏从整体上可以补偿。

镗杆部分主要作用是传递动力、连接动力装置和刀具

动力部分主要是提供切削动力，因为是组合刀具加工，所以此部分功率足够大，以满足加工的动力要求。

刀具进退控制部分主要是控制刀具的进刀及退刀，并反馈动作信号，可以对刀具的状态进行检测，保证不会因为人为判断状态失误而导致损坏刀具或者划伤工件，降低了次品率。此外通过状态的控制，使刀具状态更可靠，保证加工的精度。

上述深孔加工装置，所述控制装置还包括固装在所述粗镗头体上的法兰盘，所述前芯杆为一与所述锥形体孔配合的丝杆，并在丝杆端部备有所述锥形体的锁紧螺母。

上述深孔加工装置，所述轴承座驱动部包括连接到所述芯杆上的压盖、连接到该压盖上的顶盘、在该顶盘边缘周向均布的顶杆和连接该顶杆并与所述轴承固定套螺纹配合的调节螺母。

上述深孔加工装置，所述粗镗头体配属的粗镗刀片的为尖刀，以形成三角牙型螺纹性的镗线，而所述刮削刀的切削刃恰好刮掉三角牙型的大部分牙型。

上述深孔加工装置，还包括设置在所述镗杆内的于所述后芯杆轴孔配合的一组芯杆支撑套。

上述深孔加工装置，所述调节螺母处设有刻度盘。

上述深孔加工装置，所述刮削刀有1到5把。

上述深孔加工装置，所述锥形体与所述刮削刀的配合结构为一对L形体配合，形成具有径向和反径向结构的轨道结构。

上述深孔加工装置，所述心孔内还包括与心孔孔壁接触配合的带有中心孔的芯轴，其中所述中心孔与所述前芯杆轴孔配合；而刮削部的精镗头体以及所述轴承座与所述芯轴通过键进行连接。

上述深孔加工装置，所述拉杆控制装置为液压回转油缸装置，其中所述拉杆形成为液压回转油缸装置的拉杆。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明的技术方案作更详细的表述，使本领域的技术人员更清楚的了解本发明，其中：

图1粗镗刀片镗削后的工件表面

图2精镗刀片刮削后的工件表面

图3滚压后的表面

图4两个刮削的刀的加工情况

图5三个刮削的刀的加工情况

图6依据本发明技术方案的一种深孔加工装置的主剖结构示意图。

图7主剖结构示意图前部分。

图8主剖结构示意图后部分。

图9刮削剖面结构。

图10滚压部剖面结构。

图中：1、粗镗头体，2、导向块，3、螺钉，4、法兰盘，5、螺钉，6、粗镗刀头，7、粗镗刀片，8、前芯杆，9、锁紧螺母，10、锥形体，11、传力键，12、消震块，13、螺钉，14、定位螺钉，15、滚珠，16、保持器，17、轴承座，18、轴承，19、螺钉，20、压盖，21、调节螺母，22、刻度盘，23、顶杆，24、退刀支撑块，25、螺母，26、顶盘，27、压盖，28、镗杆，29、芯杆支撑套，30、弹簧卡圈，31、后芯杆，32、连接盘，33、螺钉，34、钢珠，35、拉杆，36、液压回转油缸，37、支架，38、螺钉，39、间隙调整螺钉，40、反馈开关，41、镗杆箱主轴，42、锥形滚道，43、精镗头体，44、刮削刀，45、芯轴，46、连接锥套，47、导向套，48、刮削刀片。

具体实施方式

参照说明书附图1当今机械结构设计，如果要取得最优的使用效果，必须是围绕一个加工工艺为核心进行设计，使该装置的所有功能都为这个工艺核心服务，以取得良好效果。

参照说明书附图1、图2、图3，可以了解本专利使用的加工工艺。

参照说明书附图4、图5可以了解使用两种数量刮削刀具的精度区别。

参照说明书附图6所示的深孔加工装置的主剖结构示意图，包括复合刀具、与该复合刀具连接在一起的镗杆28、输出驱动该镗杆的镗杆箱，以及驱动所述复合刀具进退的控制装置；

所述复合刀具形成有心孔，且该复合刀具包括：

粗镗头体1，位于所述复合刀具的前端，用于快速切削掉加工余量；

刮削部，与所述粗镗头体固装在一起，在该刮削部上设有径向槽，并在该径向槽内设有导向于该径向槽的刮削刀44；

滚压部，与所述刮削部固装在一起，包括具有锥度结构的轴向固定的滚道面、在该改滚道面上周向均布的滚珠15和对滚珠进行嵌位的保持器16，以及安装该保持器16的轴承座17；

退刀支撑块24，与所述滚压部连接而位于复合刀具的末端，用于复合刀具退刀状态下的支撑；

所述控制装置包括：

芯杆，包括配合于所述心孔的前芯杆8和位于所述镗杆28内的后芯杆31；

锥形体10，设置于所述心孔位于所述刮削刀的部位，并固装于所述前芯杆8上，且其侧面驱动所述刮削刀44伸出或缩回；

轴承座驱动部，连接于所述芯杆上，以驱动所述轴承座17带动所述保持器16轴向运动；

拉杆35，穿过所述镗杆箱的镗杆箱主轴41的内孔并与所述芯杆连接；

拉杆控制装置，控制所述拉杆拉进或者顶推；

反馈装置，与所述拉杆控制装置形成控制回路，包括设置在所述拉杆上的制子和固定设置的用于检测所述制子的对应于刮削部和滚压部涨、缩两种状态的一对反馈开关40，进而控制拉杆的保持状态。

做主要说明，刀具部分包括粗镗部、刮削部和滚压部，进退控制装置、退刀支撑块。

说明书附图7对刀具部分有更详细的表述，刀具位于粗镗部分的结构及附属结构主要有粗镗头体1、导向块2、螺钉3、法兰盘4、螺钉5、粗镗刀头6、粗镗刀片7、传力键11、消震块12，粗镗刀头6及其粗镗刀片7在粗镗头体1圆周上均匀排列，一般排列3-4把，法兰盘4的作用是其内孔用做导向，法兰外圆作为对刀基准，配合于粗镗头体前端形成的内孔内，以粗镗头体的轴线为基准轴线；粗镗头体1通过螺钉3把合在精镗头体43上，粗镗部的主要作用是快速去除加工余量，将工件表面拉毛,如附图1所示。

刮削与精镗在深孔加工行业内通常是一个概念，有时也称浮动镗。刮削部及附属结构主要由锥形体10、螺钉13、定位螺钉14、精镗头体43、刮削刀44、刮削刀片48组成，锥形体10内孔右端带有螺纹，并通过锁紧螺母9的锁紧与前芯杆8固定在一起，通过前芯杆8的前后移动，带动锥形体10前后移动，以达到进退刀的目的。前芯杆8左端设有内六角，可以通过扳手旋转前芯杆8，带动锥形体10前后移动，以达调整刮削量大小目的。刮削刀44为圆周均布3把，如果有必要，可以前后排列两个圆周，以达到快速刮平粗镗拉毛表面的目的。

所述粗镗头体配属的粗镗刀片的为尖刀，以形成三角牙型螺纹性的镗线，而所述刮削刀的切削刃恰好刮掉三角牙型的大部分牙型，以产生如说明书附图1至3所述的加工效果，保证又快又精确的加工。

参照说明书附图9可以看到刮削部剖面结构，所述锥形体10与所述刮削刀的配合结构为一对L形体配合，形成具有径向和反径向结构的轨道结构，可以很好的完成刮刀的定位和驱动。

滚压部及附属结构主要由、滚珠15、保持器16、轴承座17、轴承18、螺钉19、压盖20、调节螺母21组成，滚珠圆周均布，旋转调节螺母21，可以改变滚压部L尺寸的大小，因为锥形滚道42是带锥度的，因此可以调整滚压部滚珠对工件内孔过盈量的大小，具体数值可以通过设置在调整螺母旁边的刻度盘22显示。

以上是粗镗部、刮削部和滚压部的较佳选择结构，其整体上在满足

参照说明书附图10可以看到滚压部剖面结构。

进退控制装置或者说所述控制装置的前半部分主要由前芯杆8、锁紧螺母9、顶杆23、螺母25、顶盘26、压盖27组成，前芯杆8、锁紧螺母9的作用是控制锥形体在前芯杆8上的轴向位置并锁紧；顶杆23、螺母25、顶盘26的作用是控制滚压部的进退。压盖27限制前芯杆8的轴向移动，使前芯杆8只能旋转不能轴向移动。

退刀支撑块24用于加工完成后，刮削部、滚压部退刀后支撑在已加工表面，防止划伤。

芯轴45内做刀具芯轴，后面连接镗杆，是整个刀具的骨干，配合于所述心孔内，与心孔壁接触配合，其中所述中心孔与所述前芯杆轴孔配合；而刮削部的精镗头体以及所述轴承座与所述芯轴通过键进行连接。

参照说明书附图6所示的主剖结构示意图，镗杆部分包括镗杆外杆28、芯杆支撑套29、弹簧卡圈30、芯杆31、连接盘 32、螺钉33。该部分的主要作用是传递动力、连接动力装置和刀具。

参照说明书附图6所示的主剖结构示意图，包括镗杆箱主轴41以外，可以是无级调速、有级调速的电机或其它动力源驱动的动力装置。

参照说明书附图6所示的主剖结构示意图，所述控制装置的主要部分是刀具进退控制部分，可以由钢珠34、拉杆35、液压回转油缸36、支架37、螺钉38、间隙调整螺钉39、反馈开关40、连接锥套46、导向套47构成，当然反馈开关可以独立构成一个控制系统，可以认为是主控制装置，也就是所述控制装置的附属装置，或者包含其中。液压回转油缸36的拉杆35可以与镗杆箱主轴41一起旋转，工作时，拉杆35通过芯杆31、顶盘26、顶杆23拉紧滚压部，防止由于排除铁屑的冷却液压力作用轴承座17推动滚珠15向前运动，拉杆35通过芯杆31、顶盘26、前芯杆8拉紧刮削部锥形体10，使刮削刀位于加工位置。反馈开关40一般采用接近开关，通过设置制子的方式实现，或者直接在拉杆上设置一个凸环，结构更简单，

用于整个系统进刀、还是退刀的电气信号反馈，以便实现下一个动作。

整个系统的安装尤其是连接还是很不容易的，设计时，已经充分考虑了连接问题，装配方法及步骤为：

将刀具部分、镗杆部分、刀具进退控制部分各自装配完成。

刀具进退控制部分并安装动力装置上。

在连接时，先将镗杆部分的芯杆31向左侧拉出，通过螺纹与刀具进退控制装置顶盘26连接。然后将镗杆部分的镗杆外杆28连接在刀具芯轴45上，该连接也是螺纹连接。完成刀具与镗杆的连接。

将镗杆部分的芯杆31向右侧拉出，拉杆35向左侧拉出，并使拉杆35左端放置钢珠的位置位于连接锥套46内孔大端（即左侧），然后再将芯杆31右端顶入拉杆35内孔端面，此时正好钢珠34落入凹坑位置，然后推动芯部整体向右移动，直到钢珠34位于连接锥套46内孔小端（即右侧），此处的连接类似加工中心拉刀机构。完成刀具进退控制部分与刀具的连接。

用螺钉33将连接盘32连接，完成镗杆部分与动力装置的连接。

连接后的调整：系统连接后，其实整个系统分为内外两个部分，芯部和外部，虽然芯部和外部零件都有长度尺寸公差要求，但仍然存在液压回转油缸36位置不准确的可能性，因此设置了调整环节，只要调节支架37的前后位置即可，调整方式为：调整螺钉39顶在支架37的安装面上，螺钉38为把合螺钉，通过调整间隙调整螺钉39以达到整个系统的调整目的。

Claims (10)

1.一种深孔加工装置，包括复合刀具、与该复合刀具连接在一起的镗杆（28）、输出驱动该镗杆的镗杆箱，以及驱动所述复合刀具进退的控制装置；其特征在于：

所述复合刀具形成有心孔，且该复合刀具包括：

粗镗头体（1），位于所述复合刀具的前端；

刮削部，与所述粗镗头体固装在一起，在该刮削部上设有径向槽，并在该径向槽内设有导向于该径向槽的刮削刀（44）；

滚压部，与所述刮削部固装在一起，包括具有锥度结构的轴向固定的滚道面、在该改滚道面上周向均布的滚珠（15）和对滚珠进行嵌位的保持器（16），以及安装该保持器（16）的轴承座（17）；

退刀支撑块（24），与所述滚压部连接而位于复合刀具的末端，用于复合刀具退刀状态下的支撑；

所述控制装置包括：

芯杆，包括配合于所述心孔的前芯杆（8）和位于所述镗杆（28）内的后芯杆（31）；

锥形体（10），设置于所述心孔位于所述刮削刀的部位，并固装于所述前芯杆（8）上，且其侧面驱动所述刮削刀（44）伸出或缩回；

轴承座驱动部，连接于所述芯杆上，以驱动所述轴承座（17）带动所述保持器（16）轴向运动；

拉杆（35），穿过所述镗杆箱的镗杆箱主轴（41）的内孔并与所述芯杆连接；

拉杆控制装置，控制所述拉杆拉进或者顶推；

反馈装置，与所述拉杆控制装置形成控制回路，包括设置在所述拉杆上的制子和固定设置的用于检测所述制子的对应于刮削部和滚压部涨、缩两种状态的一对反馈开关（40），进而控制拉杆的保持状态。

2.根据权利要求1所述的深孔加工装置，其特征在于：所述控制装置还包括固装在所述粗镗头体（1）上的法兰盘（4），所述前芯杆为一与所述法兰盘轴孔配合的丝杆，并在丝杆端部备有所述锥形体的锁紧螺母（9）。

3.根据权利要求1或2所述的深孔加工装置，其特征在于：所述轴承座驱动部包括连接到所述芯杆上的压盖（27）、连接到该压盖上的顶盘（26）、在该顶盘边缘周向均布的顶杆（23）和连接该顶杆并与所述轴承（18）的固定套螺纹配合的调节螺母（21）。

4.根据权利要求3所述的深孔加工装置，其特征在于：所述粗镗头体配属的粗镗刀片的为尖刀，以形成三角牙型螺纹性的镗线，而所述刮削刀的切削刃恰好刮掉三角牙型的大部分牙型。

5.根据权利要求3所述的深孔加工装置，其特征在于：还包括设置在所述镗杆（28）内的于所述后芯杆（31）轴孔配合的一组芯杆支撑套（29）。

6.根据权利要求3所述的深孔加工装置，其特征在于：所述调节螺母处设有刻度盘（22）。

7.根据权利要求3所述的深孔加工装置，其特征在于：所述刮削刀（44）有1到5把。

8.根据权利要求7所述的深孔加工装置，其特征在于：所述锥形体（10）与所述刮削刀的配合结构为一对L形体配合，形成具有径向和反径向结构的轨道结构。

9.根据权利要求1所述的深孔加工装置，其特征在于：所述心孔内还包括与心孔孔壁接触配合的带有中心孔的芯轴（45），其中所述中心孔与所述前芯杆轴孔配合；而刮削部的精镗头体以及所述轴承座与所述芯轴通过键进行连接。

10.根据权利要求1所述的深孔加工装置，其特征在于：所述拉杆控制装置为液压回转油缸装置，其中所述拉杆形成为液压回转油缸装置的拉杆。

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