CN107570739B - 一种低频振动钻削辅助加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及孔加工技术，具体是一种低频振动钻削辅助加工装置。本发明解决了传统的孔加工方式在加工大长径比的小深孔或者难加工材料时加工效率低、加工精度差、刀具磨损严重、散热效果不佳的问题。一种低频振动钻削辅助加工装置，包括圆筒形外壳、圆形上盖、圆形下盖、输入轴、输出轴、圆锥滚子轴承、分隔圆环、圆环形激振子、定位圆环、N个滚珠、复位弹簧、推力球轴承；N为正整数，且N≥3；其中，圆筒形外壳的上端和下端均设有敞口；圆形上盖封盖于圆筒形外壳的上端敞口，且圆形上盖的端面中央贯通开设有第一装配圆孔；圆形下盖封盖于圆筒形外壳的下端敞口，且圆形下盖的端面中央贯通开设有第二装配圆孔。本发明适用于孔加工。
Description
技术领域
本发明涉及孔加工技术，具体是一种低频振动钻削辅助加工装置。
背景技术
在传统的孔加工方式中，钻削刀具的运动方式为单一运动（仅限于转动），由此带来的问题是：在加工大长径比的小深孔或者难加工材料（金属、复合材料等）时，传统的孔加工方式普遍存在加工效率低、加工精度差、刀具磨损严重、散热效果不佳的问题。基于此，有必要发明一种全新的孔加工装置，以解决传统的孔加工方式在加工大长径比的小深孔或者难加工材料时加工效率低、加工精度差、刀具磨损严重、散热效果不佳的问题。
发明内容
本发明为了解决传统的孔加工方式在加工大长径比的小深孔或者难加工材料时加工效率低、加工精度差、刀具磨损严重、散热效果不佳的问题，提供了一种低频振动钻削辅助加工装置。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种低频振动钻削辅助加工装置，包括圆筒形外壳、圆形上盖、圆形下盖、输入轴、输出轴、圆锥滚子轴承、分隔圆环、圆环形激振子、定位圆环、N个滚珠、复位弹簧、推力球轴承；N为正整数，且N≥3；
其中，圆筒形外壳的上端和下端均设有敞口；圆形上盖封盖于圆筒形外壳的上端敞口，且圆形上盖的端面中央贯通开设有第一装配圆孔；圆形下盖封盖于圆筒形外壳的下端敞口，且圆形下盖的端面中央贯通开设有第二装配圆孔；输入轴可转动地贯穿第一装配圆孔，且输入轴的下端面开设有花键槽；输出轴可转动地贯穿第二装配圆孔，且输出轴的上端面设有与花键槽配合的花键；输出轴的外侧面设有圆环形凸台；圆环形凸台的侧面与圆筒形外壳的内侧面间隙配合；圆环形凸台的上端面开设有第一圆环形弧槽；圆环形凸台的下端面开设有第一圆环形方槽；
圆锥滚子轴承的外圈外侧面与圆筒形外壳的内侧面过盈配合；圆锥滚子轴承的内圈内侧面与输入轴的外侧面过盈配合；圆锥滚子轴承的上端面与圆形上盖的下端面贴近；分隔圆环套设于输入轴的外侧，且分隔圆环的外侧面与圆筒形外壳的内侧面间隙配合；分隔圆环的上端面与圆锥滚子轴承的外圈下端面接触；圆环形激振子的外侧面与圆筒形外壳的内侧面过盈配合；圆环形激振子的内侧面与输入轴的外侧面间隙配合；圆环形激振子的上端面与分隔圆环的下端面接触；圆环形激振子的下端面开设有第二圆环形弧槽；第二圆环形弧槽的槽线为N个周期的环形正弦曲线；圆环形激振子的下端面外圈和下端面内圈均为N个周期的环形正弦曲面；
定位圆环的外侧面与圆筒形外壳的内侧面间隙配合；定位圆环的内侧面与输入轴的外侧面过盈配合；定位圆环的上端面与圆环形激振子的下端面贴近；定位圆环的下端面与圆环形凸台的上端面贴近；定位圆环的端面贯通开设有N个定位圆孔，且N个定位圆孔沿周向等距排列；N个滚珠一一对应地滚动穿设于N个定位圆孔内；N个滚珠的下部均滚动嵌设于第一圆环形弧槽内；N个滚珠的上部均滚动嵌设于第二圆环形弧槽内；复位弹簧套设于输出轴的外侧，且复位弹簧的上端嵌设于第一圆环形方槽内；推力球轴承套设于输出轴的外侧；推力球轴承的座圈下端面与圆形下盖的上端面固定；推力球轴承的轴圈上端面与复位弹簧的下端固定。
工作时，圆筒形外壳安装于机床底座上，输入轴的上端安装有标准刀柄，标准刀柄与机床主轴连接，输出轴的下端安装有弹性夹头，弹性夹头上安装有钻削刀具。具体工作过程如下：当进行孔加工时，机床主轴依次通过标准刀柄、输入轴、输出轴、弹性夹头带动钻削刀具进行转动。在转动过程中，输入轴带动圆锥滚子轴承的内圈和定位圆环进行转动，定位圆环带动N个滚珠沿着第二圆环形弧槽进行转动。输出轴带动圆环形凸台进行转动，圆环形凸台带动复位弹簧进行转动，复位弹簧带动推力球轴承的轴圈进行转动。由于第二圆环形弧槽的槽线为N个周期的环形正弦曲线，且复位弹簧始终通过圆环形凸台向N个滚珠施加轴向推力，使得N个滚珠在转动的同时沿轴向进行振动（机床主轴每转动一圈，N个滚珠即振动N次），由此使得圆环形凸台、输出轴、弹性夹头、钻削刀具一起沿轴向进行振动，从而使得钻削刀具同时进行转动和振动。在上述过程中，分隔圆环的作用是将圆锥滚子轴承与圆环形激振子进行隔离，由此使得圆锥滚子轴承便于更换。
基于上述过程，与传统的孔加工方式相比，本发明所述的一种低频振动钻削辅助加工装置通过采用全新结构，使得钻削刀具的运动方式由单一运动转化为复合运动（同时进行转动和振动），因此在加工大长径比的小深孔或者难加工材料（金属、复合材料等）时，本发明的加工效率更高、加工精度更高、刀具磨损更少、散热效果更佳。
本发明结构合理、设计巧妙，有效解决了传统的孔加工方式在加工大长径比的小深孔或者难加工材料时加工效率低、加工精度差、刀具磨损严重、散热效果不佳的问题，适用于孔加工。
附图说明
图1是本发明的外部结构示意图。
图2是本发明的内部结构示意图。
图3是本发明中圆环形激振子的结构示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是图4的A-A剖视图。
图6是图4的B-B剖视图。
图7是图4的C-C剖视图。
图中：1-圆筒形外壳，2-圆形上盖，3-圆形下盖，4-输入轴，5-输出轴，6-圆锥滚子轴承，7-分隔圆环，8-圆环形激振子，9-定位圆环，10-滚珠，11-复位弹簧，12-推力球轴承，13-弹性挡圈，14-第一螺钉，15-第二螺钉，16-弹性夹头。
具体实施方式
一种低频振动钻削辅助加工装置，包括圆筒形外壳1、圆形上盖2、圆形下盖3、输入轴4、输出轴5、圆锥滚子轴承6、分隔圆环7、圆环形激振子8、定位圆环9、N个滚珠10、复位弹簧11、推力球轴承12；N为正整数，且N≥3；
其中，圆筒形外壳1的上端和下端均设有敞口；圆形上盖2封盖于圆筒形外壳1的上端敞口，且圆形上盖2的端面中央贯通开设有第一装配圆孔；圆形下盖3封盖于圆筒形外壳1的下端敞口，且圆形下盖3的端面中央贯通开设有第二装配圆孔；输入轴4可转动地贯穿第一装配圆孔，且输入轴4的下端面开设有花键槽；输出轴5可转动地贯穿第二装配圆孔，且输出轴5的上端面设有与花键槽配合的花键；输出轴5的外侧面设有圆环形凸台；圆环形凸台的侧面与圆筒形外壳1的内侧面间隙配合；圆环形凸台的上端面开设有第一圆环形弧槽；圆环形凸台的下端面开设有第一圆环形方槽；
圆锥滚子轴承6的外圈外侧面与圆筒形外壳1的内侧面过盈配合；圆锥滚子轴承6的内圈内侧面与输入轴4的外侧面过盈配合；圆锥滚子轴承6的上端面与圆形上盖2的下端面贴近；分隔圆环7套设于输入轴4的外侧，且分隔圆环7的外侧面与圆筒形外壳1的内侧面间隙配合；分隔圆环7的上端面与圆锥滚子轴承6的外圈下端面接触；圆环形激振子8的外侧面与圆筒形外壳1的内侧面过盈配合；圆环形激振子8的内侧面与输入轴4的外侧面间隙配合；圆环形激振子8的上端面与分隔圆环7的下端面接触；圆环形激振子8的下端面开设有第二圆环形弧槽；第二圆环形弧槽的槽线为N个周期的环形正弦曲线；圆环形激振子8的下端面外圈和下端面内圈均为N个周期的环形正弦曲面；
定位圆环9的外侧面与圆筒形外壳1的内侧面间隙配合；定位圆环9的内侧面与输入轴4的外侧面过盈配合；定位圆环9的上端面与圆环形激振子8的下端面贴近；定位圆环9的下端面与圆环形凸台的上端面贴近；定位圆环9的端面贯通开设有N个定位圆孔，且N个定位圆孔沿周向等距排列；N个滚珠10一一对应地滚动穿设于N个定位圆孔内；N个滚珠10的下部均滚动嵌设于第一圆环形弧槽内；N个滚珠10的上部均滚动嵌设于第二圆环形弧槽内；复位弹簧11套设于输出轴5的外侧，且复位弹簧11的上端嵌设于第一圆环形方槽内；推力球轴承12套设于输出轴5的外侧；推力球轴承12的座圈下端面与圆形下盖3的上端面固定；推力球轴承12的轴圈上端面与复位弹簧11的下端固定。
输入轴4的外侧面开设有第二圆环形方槽，且第二圆环形方槽位于圆锥滚子轴承6的上端面与圆形上盖2的下端面之间；第二圆环形方槽内嵌设有弹性挡圈13。
圆形上盖2通过六个第一螺钉14封盖于圆筒形外壳1的上端敞口；圆形下盖3通过六个第二螺钉15封盖于圆筒形外壳1的下端敞口。
具体实施时，N的取值为4。环形正弦曲线的振幅和环形正弦曲面的振幅均为0.1~0.2mm。
Claims (3)
1.一种低频振动钻削辅助加工装置，其特征在于：包括圆筒形外壳（1）、圆形上盖（2）、圆形下盖（3）、输入轴（4）、输出轴（5）、圆锥滚子轴承（6）、分隔圆环（7）、圆环形激振子（8）、定位圆环（9）、N个滚珠（10）、复位弹簧（11）、推力球轴承（12）；N为正整数，且N≥3；
其中，圆筒形外壳（1）的上端和下端均设有敞口；圆形上盖（2）封盖于圆筒形外壳（1）的上端敞口，且圆形上盖（2）的端面中央贯通开设有第一装配圆孔；圆形下盖（3）封盖于圆筒形外壳（1）的下端敞口，且圆形下盖（3）的端面中央贯通开设有第二装配圆孔；输入轴（4）可转动地贯穿第一装配圆孔，且输入轴（4）的下端面开设有花键槽；输出轴（5）可转动地贯穿第二装配圆孔，且输出轴（5）的上端面设有与花键槽配合的花键；输出轴（5）的外侧面设有圆环形凸台；圆环形凸台的侧面与圆筒形外壳（1）的内侧面间隙配合；圆环形凸台的上端面开设有第一圆环形弧槽；圆环形凸台的下端面开设有第一圆环形方槽；
圆锥滚子轴承（6）的外圈外侧面与圆筒形外壳（1）的内侧面过盈配合；圆锥滚子轴承（6）的内圈内侧面与输入轴（4）的外侧面过盈配合；圆锥滚子轴承（6）的上端面与圆形上盖（2）的下端面贴近；分隔圆环（7）套设于输入轴（4）的外侧，且分隔圆环（7）的外侧面与圆筒形外壳（1）的内侧面间隙配合；分隔圆环（7）的上端面与圆锥滚子轴承（6）的外圈下端面接触；圆环形激振子（8）的外侧面与圆筒形外壳（1）的内侧面过盈配合；圆环形激振子（8）的内侧面与输入轴（4）的外侧面间隙配合；圆环形激振子（8）的上端面与分隔圆环（7）的下端面接触；圆环形激振子（8）的下端面开设有第二圆环形弧槽；第二圆环形弧槽的槽线为N个周期的环形正弦曲线；圆环形激振子（8）的下端面外圈和下端面内圈均为N个周期的环形正弦曲面；
定位圆环（9）的外侧面与圆筒形外壳（1）的内侧面间隙配合；定位圆环（9）的内侧面与输入轴（4）的外侧面过盈配合；定位圆环（9）的上端面与圆环形激振子（8）的下端面贴近；定位圆环（9）的下端面与圆环形凸台的上端面贴近；定位圆环（9）的端面贯通开设有N个定位圆孔，且N个定位圆孔沿周向等距排列；N个滚珠（10）一一对应地滚动穿设于N个定位圆孔内；N个滚珠（10）的下部均滚动嵌设于第一圆环形弧槽内；N个滚珠（10）的上部均滚动嵌设于第二圆环形弧槽内；复位弹簧（11）套设于输出轴（5）的外侧，且复位弹簧（11）的上端嵌设于第一圆环形方槽内；推力球轴承（12）套设于输出轴（5）的外侧；推力球轴承（12）的座圈下端面与圆形下盖（3）的上端面固定；推力球轴承（12）的轴圈上端面与复位弹簧（11）的下端固定。
2.根据权利要求1所述的一种低频振动钻削辅助加工装置，其特征在于：输入轴（4）的外侧面开设有第二圆环形方槽，且第二圆环形方槽位于圆锥滚子轴承（6）的上端面与圆形上盖（2）的下端面之间；第二圆环形方槽内嵌设有弹性挡圈（13）。
3.根据权利要求1或2所述的一种低频振动钻削辅助加工装置，其特征在于：圆形上盖（2）通过六个第一螺钉（14）封盖于圆筒形外壳（1）的上端敞口；圆形下盖（3）通过六个第二螺钉（15）封盖于圆筒形外壳（1）的下端敞口。
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