一种机夹柔性刀柄浮动铰削装置 |
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| 申请号 | CN202311420508.2 | 申请日 | 2023-10-30 | 公开(公告)号 | CN117444312A | 公开(公告)日 | 2024-01-26 |
| 申请人 | 山西航天清华装备有限责任公司; | 发明人 | 张志奇; 张月红; 李超群; 王威; 柴晓荣; 才冬涛; 樊文渊; 李臣达; 崔辽; 胡鹏举; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种机夹柔性刀柄浮动铰削装置，属于 机械加工 技术领域；包括刀柄、内 弹簧 、过渡套、外弹簧、浮动套、连接件和铰刀；所述铰刀通过连接件固定在浮动套内，将外弹簧套在浮动套上，再将浮动套装入过渡套内；过渡套 法兰 位置 设置半圆凸起，浮动套外圆开有半圆槽，通过对准装配，限制浮动套和过渡套之间的相对转动，将内弹簧插入远离刀柄锥柄的一端，将刀柄插有内弹簧的一端与过渡套相连接，保证浮动套的轴向活动距离≤10mm；本发明使机夹铰削表面粗糙度等级由低于Ra1.6μm提升至高于Ra0.4μm，解决了机夹铰刀在加工时出现径向偏载的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机夹柔性刀柄浮动铰削装置，其特征在于，包括刀柄（1）、内弹簧（2）、过渡套（3）、外弹簧（4）、浮动套（6）、连接件和铰刀（8）；所述铰刀（8）通过连接件固定在浮动套（6）内，将外弹簧（4）套在浮动套（6）上，再将浮动套（6）装入过渡套（3）内；过渡套（3）法兰位置设置半圆凸起，浮动套（6）外圆开有半圆槽，通过对准装配，限制浮动套（6）和过渡套（3）之间的相对转动，将内弹簧（2）插入远离刀柄（1）锥柄的一端，将刀柄（1）插有内弹簧（2）的一端与过渡套（3）相连接，保证浮动套（6）的轴向活动距离≤10mm。 |
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| 说明书全文 | 一种机夹柔性刀柄浮动铰削装置技术领域背景技术[0002] 机加设备装夹铰刀进行铰孔作业时，由于设备定位误差、底孔加工误差、进刀位置误差等综合误差影响，导致机夹铰刀在加工时出现径向偏载现象。径向偏载会使机夹铰刀出现加工不稳定甚至加工失稳，从而频繁导致铰削后孔的表面粗糙等级低于Ra1.6μm以及挤屑、拉沟等现象。 发明内容[0003] 本发明克服了现有技术的不足，提出一种机夹柔性刀柄浮动铰削装置。 [0004] 为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。 [0005] 一种机夹柔性刀柄浮动铰削装置，包括刀柄、内弹簧、过渡套、外弹簧、浮动套、连接件和铰刀；所述铰刀通过连接件固定在浮动套内，将外弹簧套在浮动套上，再将浮动套装入过渡套内；过渡套法兰位置设置半圆凸起，浮动套外圆开有半圆槽，通过对准装配，限制浮动套和过渡套之间的相对转动，将内弹簧插入远离刀柄锥柄的一端，将刀柄插有内弹簧的一端与过渡套相连接，保证浮动套的轴向活动距离≤10mm。 [0007] 进一步的，铰刀浮动角度在0 1度范围内，径向浮动范围在0 0.051mm内。~ ~ [0008] 进一步的，所述过渡套和浮动套为H8/g7的间隙配合连接。 [0010] 进一步的，将刀柄锥柄的一端通过拉钉和机床主轴锥孔连接用于铰孔加工。 [0011] 本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：浮动套与过渡套之间为间隙配合，利用此间隙使浮动套和过渡套之间能形成浮动，使之自位对准轴线。由于铰刀（浮动套装夹）能在加工过程中产生一些浮动，随孔面而铰削，自行对准轴线，故可抵偿工件安装误差或主轴导轨磨损所引起的不良影响，从而消除铰削径向偏载，保证铰刀稳定切削，从而提升孔壁表面粗糙度等级；此外，还可避免或改善因铰刀与孔的轴中心线偏差而产生的孔径扩大，余量不均引起的挤屑、拉沟等加工缺陷。机夹柔性浮动铰削技术可推广应用至孔精加工成形领域，为孔精加工成形节约加工及财务成本。 附图说明 [0012] 图1为本发明机夹柔性刀柄浮动铰削装置的外部结构示意图；图2为图1中A‑A向剖视图； 图3为图2中B‑B向剖视图； 图4为图3中的C处的放大图； 图中： 1‑刀柄、2‑内弹簧、3‑过渡套、4‑外弹簧、5‑锁紧螺母、6‑浮动套、7‑弹簧夹套、8‑铰刀、9‑半圆槽。 具体实施方式[0013] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。 [0014] 如图1‑4所示，本实施例提出一种机夹柔性刀柄浮动铰削装置，包括刀柄1、内弹簧2、过渡套3、外弹簧4、锁紧螺母5、浮动套6、弹簧夹套7和铰刀8组成；其中，铰刀8通过弹簧夹套7和锁紧螺母5固定在浮动套6内。 [0015] 将外弹簧4套在浮动套6上，再将浮动套6装入过渡套3内；过渡套3法兰位置设置半圆凸起，浮动套6外圆开有半圆槽，通过对准装配，限制浮动套6和过渡套3之间的相对转动，将内弹簧2插入远离刀柄1锥柄的一端，将刀柄1插有内弹簧2的一端与过渡套3通过内外螺纹相连接，保证浮动套6的轴向活动距离≤10mm。 [0016] 所述铰刀8浮动角度在0 1度范围内，径向浮动范围在0 0.051mm内；~ ~ 所述过渡套3和浮动套6，经过计算设备定位误差、底孔加工误差、进刀位置误差等综合误差，选择H8/g7的间隙配合连接。 [0017] 本装置的安装使用过程为：将外弹簧4套入浮动套6上，装入过渡套3中，注意过渡套3法兰位置设置半圆凸起（C处放大图），浮动套6外圆开有半圆槽9，通过对准装配，限制浮动套6和过渡套3之间的相对转动，再将内弹簧2插入刀柄1锥柄的另一端，通过刀柄1的外螺纹和过渡套3的内螺纹进行连接，保证浮动套6的轴向活动距离为10mm内，装入弹簧夹套7，旋入锁紧螺母5，再将铰刀 8装入弹簧夹套7中后，拧紧锁紧螺母5，最后将柔性刀柄通过拉钉和机床主轴连接，就可进行铰孔加工了。 [0018] 本发明采用浮动铰削刀柄最优间隙控制技术，为了保证铰刀8在加工时有一定的浮动，浮动套6与过渡套3之间应选择一个合适的配合精度，该处配合为间隙配合。如何选择间隙配合，是保证孔加工技术要求的关键。间隙过大或过小都会影响孔的加工精度。间隙过大，会影响孔的表面粗糙度；间隙过小又不能很好地补偿轴线误差。经过计算设备定位误差、底孔加工误差、进刀位置误差等综合误差，选择H8/g7的间隙配合连接。 [0019] 本发明基于浮动镗削原理，设计可以在数控铣床上铰孔的装置。该装置能自动补偿轴线的误差，从而保证了孔的尺寸精度和表面粗糙度。对于内弹簧和外弹簧的使用，加工中可以对轴向切削力进行缓冲，并且径向的浮动范围变为软接触，从而降低周向刚性应接触，从而消除加工振动，使浮动铰削加工后的孔表面达到理想的粗糙度。 [0020] 本发明利用浮动铰孔技术，即能自动补偿因刀具安装误差或刀杆偏摆所引起不良影响的精加工孔方法，工作时，浮动套6不固定，而是在过渡套3内自由滑动，在过渡套3法兰位置设置半圆凸起（C处放大图），浮动套6外圆开有半圆槽9，通过对准装配后，可用来限制浮动套6和过渡套3之间的相对转动。由铰刀8多个对称的切削刃产生的切削力来自动平衡其位置，从而达到自动补偿误差的目的。 [0021] 浮动套6与过渡套3之间为间隙配合，利用此间隙使浮动套6和过渡套3之间能形成浮动，使之自位对准轴线。由于铰刀（浮动套装夹）能在加工过程中产生一些浮动，随孔面而铰削，自行对准轴线，故可抵偿工件安装误差或主轴导轨磨损所引起的不良影响，从而消除铰削径向偏载，保证铰刀稳定切削，从而提升孔壁表面粗糙度等级。 [0022] 本发明针对机夹铰孔产品对象，通过开展机夹柔性刀柄浮动铰孔方面研究工作，突破机夹浮动铰削、浮动铰削刀柄最优间隙控制等关键工艺技术，完成机夹铰孔产品制造，使机夹铰削表面粗糙度等级由低于Ra1.6μm提升至高于Ra0.4μm，为稳定及提升机夹铰削表面质量起到技术支撑作用。 [0023] 本发明所述的机夹柔性刀柄浮动铰削装置可推广应用至孔精加工成形领域，为孔精加工成形节约加工及财务成本。与现有的镗刀采用常规镗孔方法加工相比较，从表1中可以看出，加工一个材料为45#钢，上面有Φ10mm的孔。孔深为24mm，铰孔时间为30s。 [0024] 1）镗孔最少需要粗镗和精镗2次完成，中间还有刀具调整时间，估算需要200s。 [0025] 2）采用本实施例所述的铰削装置的铰刀8调整好一次可以加工1000个以上的孔，而一个镗刀刀片可以加工60个左右。铰刀的刀具成本仅为镗刀的1/16。如果该项目可以完成并且实现，再得到大范围的推广应用，那么会使孔加工成本会得到大幅降低，加工效率和加工精度也可以得到保证。 [0026] 本发明将主轴通过刀柄至铰刀之间的刚性连接，通过设计的柔性刀柄，使主轴至铰刀之间的传动改为柔性连接，解决了机加设备装夹铰刀进行铰孔作业时，由于设备定位误差、底孔加工误差、进刀位置误差等综合误差影响，导致机夹铰刀在加工时出现径向偏载现象，由径向偏载使机夹铰刀出现加工不稳定甚至加工失稳，从而频繁导致铰削后孔的表面粗糙等级低于Ra1.6μm以及挤屑、拉沟等现象。 |
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