CN102699376B - 一种振动深孔钻镗设备用振动发生器 - Google Patents

Abstract

一种振动深孔钻镗设备用振动发生器，包括中空结构的振动轴、偏置式偏心滑块机构，所述振动轴的一端安装刀杆，另一端与排屑管连接，所述偏置式偏心滑块机构设置在所述振动轴上方且通过双连杆机构与振动轴连接。本发明采用偏置式偏心滑块机构，且在伺服驱动电机的带动下旋转，通过空套在所述偏心轴和偏心套上的双连杆机构带动振动轴作往复运动，实现了低频轴向振动，减小了排屑阻力，解决了现有技术加工中排屑不畅的问题，且结构简单、紧凑，运行平稳、可靠。

Description

一种振动深孔钻镗设备用振动发生器

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种振动发生器，特别涉及一种深孔振动钻镗设备用振动发生器。

背景技术

深孔加工是机械加工领域的一个重要分支，在国防工业、石油采掘、航空航天、机床、汽车等行业有着广泛的应用。深孔加工与车削、铣削等相比有着很大的区别，在深孔加工过程中，钻头切削条件十分恶劣，切屑的产生和的排出都是在狭小的半封闭空间内完成，钻头磨损快，容易产生崩刃、破损和切屑堵塞等现象，尤其是超长深孔的加工，由于刀杆长、强度低、刚度差，极易出现钻头偏斜与加工孔质量达不到要求。因此，深孔加工一直是机械加工领域的一个难题。

随着我国经济建设的快速发展，对深孔加工技术的需求日益增长。但国内企业在深孔加工领域普遍存在技术落后、设备陈旧，许多生产行业还沿用落后的传统加工方式，断排屑不稳定，加工效率低，加工质量差。对深孔加工技术需求的快速增长同我国目前深孔加工技术的落后局面形成了尖锐矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种振动深孔钻镗设备用振动发生器，解决现有技术存在的断排屑不稳定、孔加工质量差的问题。

本发明的目的是这样实现的，一种振动深孔钻镗设备用振动发生器，其特征在于：包括中空结构的振动轴、偏置式偏心滑块机构，所述振动轴的一端安装刀杆，另一端与排屑管连接，所述偏置式偏心滑块机构设置在所述振动轴上方且通过双连杆驱动机构与所述振动轴连接。

所述排屑管固定在箱体上，所述振动轴与所述箱体内支撑套、排屑管均为滑动连接。

所述振动轴通过滑套、花键套与所述箱体连接且可在所述滑套孔内作轴向振动。

所述偏置式偏心滑块机构包括偏心轴和偏心套且与伺服驱动电机连接，所述双连杆驱动机构空套在所述偏心轴和偏心套上。

所述偏心轴和偏心套内设有轴销、弹簧、钢球、调整螺钉和锁紧螺钉；所述偏心套空套在所述偏心轴上且通过所述偏心轴轴肩轴向定位，通过安装在所述偏心轴上的可动钢球进行周向定位，通过所述调整螺钉固定所述偏心套并实现其周向位置调整。

所述偏心轴和偏心套上设有错位角度定位孔与不同档位的振幅对应，通过调整偏心轴与偏心套的相对位置，可实现振动轴振幅的有级调整。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用偏置式偏心滑块机构，且在伺服驱动电机的带动下旋转，通过空套在所述偏心轴和偏心套上的双连杆机构带动振动轴作往复运动，实现了低频轴向振动，结构简单、紧凑，运行平稳、可靠。

2、本发明偏心轴和偏心套与伺服驱动电机连接，振动频率通过控制伺服驱动电机的转速可实现0-50Hz无级可调，振幅通过偏心轴和偏心套构成的双偏心机构可实现分级可调。

3，本发明振动轴一端与刀杆相连，另一端与排屑管连接，排屑管固定在箱体上，振动轴与排屑管采用滑动连接，从而形成封闭的BTA内排屑深孔加工系统排屑通道，使含切屑、冷却液的混合液从钻头切削区通过刀杆、振动轴和排屑管进入排屑器。

4、本发明振动轴位于偏心轴下方，振动轴采用中空结构，与排屑管之间为滑动连接，振动轴可在箱体滑套孔内作小幅度轴向振动，避免了偏心轴与振动轴的干涉，便于提供流畅的排屑通道，减小了排屑阻力，解决了现有技术加工中排屑不畅的问题。

附图说明

图1为本发明振动发生器结构示意图；

图2为本发明振动发生器局部剖视图；

图3为本发明偏置式偏心滑块机构示意图；

图4为本发明偏心振幅分级调整机构示意图。

图中，1.振动轴，2.箱体，3.排屑管，4.偏置式偏心滑块机构，4-1.偏心轴，4-2.偏心套，5.双连杆驱动机构，6.伺服驱动电机，7.钢球，8.轴销，9.弹簧，10.调整螺钉，11.锁紧螺钉。

具体实施方式

实施例，一种振动深孔钻镗设备用振动发生器，参见图1、图3，包括中空结构的振动轴1、偏置式偏心滑块机构4，振动轴1的一端安装刀杆，另一端与排屑管3连接，偏置式偏心滑块机构设置在振动轴1上方且通过双连杆驱动机构5与振动轴1连接。排屑管3固定在箱体上，振动轴1与所述箱体、排屑管3均为滑动连接。振动轴1通过滑套与箱体连接且可在滑套孔内作轴向振动。偏置式偏心滑块机构4包括偏心轴4-1和偏心套4-2且与伺服驱动电机6连接，双连杆驱动机构5空套在偏心轴4-1和偏心套4-2上。偏心轴4-1和偏心套4-2内设有轴销8、弹簧9、钢球7、调整螺钉10和锁紧螺钉11；偏心套4-2空套在偏心轴4-1上且通过偏心轴4-1轴肩轴向定位，通过安装在偏心轴4-1上的可动钢球7进行周向定位，通过调整螺钉10固定偏心套4-2并实现其周向位置调整。

参见图2，偏置式偏心滑块机构4包括偏心轴4-1和偏心套4-2且与伺服驱动电机6连接，双连杆机构5空套在偏心轴4-1和偏心套4-2上。

图2中，e为偏心轴4-1和偏心套4-2的合成偏心量，l为双连杆中心距，h为偏心轴4-1和振动轴1中心距，a为振幅，f为振动频率，n为偏心轴4-1转速。

偏置式偏心滑块机构4中的偏心量e很小，连杆在工作中与水平方向的夹角θ可近似认为保持不变，因此，振动轴1产生的振幅a近似为：

$a=e\·\cos \mathrm{\θ}=\frac{e\sqrt{l^2-h^2}}{l}---\left(1\right)$

为了使振动轴1工作中径向分力尽可能小，一般取l远大于h，这样振动轴的振幅a实际上近似等于偏心量e。

图4为双偏心振幅分级调整机构。偏心轴4-1、偏心套4-2取相同的偏心量e₀，通过调整螺钉10、钢球7、圆柱、弹簧9组成的调整机构来改变偏心轴4-1和偏心套4-2的周向相对位置，从而获得振动钻孔所需要的偏心量及振幅。其合成偏心量e的关系式为：

$e=\sqrt{e_1^2+e_2^2-2e_1{e}_2\cos \mathrm{\θ}}=e_0\sqrt{2(1-\cos \mathrm{\β})}---\left(2\right)$

式中：β为偏心轴和偏心套的偏心位置夹角。

该振动发生器共设置了7挡振幅供实际加工的需要，见表1所示。分别在偏心轴和偏心套上相应位置加工出对应的错位角度定位孔，运用图4所示的调整机构可方便实现振动轴振幅的调整。

表1偏心量分级调整表

错位角度β（度）

0

19

29

39

49

60

71

合成偏心量e(mm)

0

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

振动轴1位于偏心轴4-1的下方，并设计成中空结构，振动轴1前端即A端安装刀杆，A端和箱体2内的滑套通过花键实现滑动连接，后端与排屑管3采用滑动连接，排屑管3固定在箱体2上。在BTA内排屑深孔加工中，振动轴1上的通孔提供了切屑、冷却液的流畅通道，含切屑的冷却液流向为刀杆→振动轴1→排屑管3，最后由排屑管3将切屑和冷却液引入排屑器。

Claims (5)

1.一种振动深孔钻镗设备用振动发生器，其特征在于：包括中空结构的振动轴（1）、偏置式偏心滑块机构（4），所述振动轴（1）的一端安装刀杆，另一端与排屑管（3）连接，所述偏置式偏心滑块机构设置在所述振动轴（1）上方且通过双连杆驱动机构（5）与所述振动轴（1）连接；所述偏置式偏心滑块机构（4）包括偏心轴（4-1）和偏心套（4-2）且与伺服驱动电机（6）连接，所述双连杆驱动机构（5）空套在所述偏心轴（4-1）和偏心套（4-2）上。

2.如权利要求1所述的振动深孔钻镗设备用振动发生器，其特征在于：所述排屑管（3）固定在箱体上，所述振动轴（1）与所述箱体内支撑套、排屑管（3）均为滑动连接。

3.如权利要求2所述的振动深孔钻镗设备用振动发生器，其特征在于：所述振动轴（1）通过滑套、花键套与所述箱体连接且可在所述滑套孔内作轴向振动。

4.如权利要求1-3任一项所述的振动深孔钻镗设备用振动发生器，其特征在于：所述偏心轴（4-1）和偏心套（4-2）内设有轴销（8）、弹簧（9）、钢球（7）、调整螺钉（10）和锁紧螺钉（11）；所述偏心套（4-2）空套在所述偏心轴（4-1）上且通过所述偏心轴（4-1）轴肩轴向定位，通过安装在所述偏心轴（4-1）上的可动钢球（7）进行周向定位，通过所述调整螺钉（10）固定所述偏心套（4-2）并实现周向位置调整。

5.如权利要求1-3任一项所述的振动深孔钻镗设备用振动发生器，其特征在于：所述偏心轴（4-1）和偏心套（4-2）上设有错位角度定位孔与不同档位的振幅对应，通过调整偏心轴（4-1）与偏心套（4-2）的相对位置，可实现振动轴振幅的有级调整。

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