CN103084610B - 具有活塞-液压缸单元的压力介质控制的扩孔装置 - Google Patents

Abstract

一种压力介质控制的扩孔装置，其具有一个或多个用于切削的刀具，通过提供压力介质可以在所述刀具的旋转位置对其进行致动，其中对于至少一个刀具的致动通过由压力介质致动的至少一个活塞-液压缸单元来完成。

Description

具有活塞-液压缸单元的压力介质控制的扩孔装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1主题名称部分的具有活塞-液压缸单元的压力介质控制的扩孔装置。

背景技术

根据属于同一申请人的DE102009012996A1可以获知一种活塞自由的压力介质控制的扩孔装置。

通过所述记载在DE102009012996A1中的活塞自由的压力介质控制的扩孔装置，刀具通过转动着的扩孔装置的离心力而旋转而出，并且该离心力使得刀具在其旋转而出的位置上保持稳定，与此同时压力介质引起了定向为内部的使刀具进入非切削的消极位置的旋转运动。

优选为冷却剂的压力介质直接流动在刀具的流入区域之上从而使得刀具同样旋入刀具壳体结构之内的消极的非切削位置。

根据DE102009012996A1的压力介质控制扩孔装置已经充分地自证有效。然而却表现出较小的旋入力以及尤其依赖于例如冷却剂的压力介质的压力，因此不能总是确保刀具能够有规律地回旋。

然而这种已知的压力介质控制的扩孔装置因其独有的简易性和工序安全性而颇为值得称道。

为此，本发明的目的在于进一步开发根据DE102009012996A1的主题所述的压力介质控制的扩孔装置，使得其由于能够在旋出刀具上获得较高的回缩力从而在工序安全性上提供进一步的改进。

发明内容

为了解决该问题，本发明特征在于权利要求1中的技术教导。

本发明的一个重要特征在于刀具不再由压力介质的流入而直接致动，而是由本身由压力介质致动的活塞来间接地居间致动，其中活塞的移位借助于一个或多个方向控制销或是其他致动件作用于刀具的自由枢轴旋转端。

因此涉及了一个或多个刀具由至少一个活塞-液压缸单元的间接致动，所述至少一个活塞-液压缸单元包括活塞以及由活塞致动的方向控制销。

还可以使用其他致动件来代替销状的方向控制销，例如控制盘，其形状类似具有相应的断流器（cutout）的凸轮盘并且其外部圆周直接抵靠地支撑着刀具的自由枢轴旋转端从而传递负荷。

本发明的显著之处在于刀具的旋入的间接致动由活塞来完成，其可通过与其相抵靠着的压力介质的流动而发生移位。

因此将活塞布置在液压缸腔室中，活塞可移位地安装在此处，其中活塞的回缩力通过弹簧或是其他的蓄能装置来产生。

在本发明一个尤为简单的实施方式中，所提供的弹簧被设计为压缩弹簧并且被安装在方向控制销上。其在一侧上将自身支撑抵靠着固定在壳体上的限度阻件并且始终将方向控制销弹力负荷地保持在回缩位置以抵靠活塞，其类似地在与流入的压力介质相对的方向上进行预负荷。

然而在本发明另一个实施方式中，压缩弹簧没有围绕方向控制销放置也没有包围方向控制销，而是将该弹簧设计为分离的组件例如扭力弹簧、螺旋型压缩弹簧或是弹性缓冲件，其抵靠着活塞的前沿而作用。蓄能装置确保活塞始终保持在其回缩位置。

在较早的专利申请DE102009012996A1的范围内公开了冷却剂流直接对着刀具的自由枢轴旋转端流动，从而使得刀具依此旋入刀具壳体。因此实质上由离心力导致刀具的旋出。

本发明并不限于此，原因在于本发明进行了改进使得抵靠地承载着刀具的自由枢轴旋转端的方向控制销或是其他致动件的前方自由端不再松散地依靠在自由枢轴旋转端上，而是铰接式且积极地与刀具相耦合。

这种积极的耦合可以通过灵活的接头（球形接头）或通过齿轮齿条上的齿接来实现。方向控制销的前方自由端被设计为齿轮齿条，其轮齿与同样具有轮齿的刀具的后部相接合，因此刀具可以通过方向控制销的动作而旋转进入旋出位置以及旋转进入回缩位置。

因此涉及到刀具的旋转运动的连动控制，刀具由方向控制销致动在旋出位置以及回缩位置并且始终非消极且积极地与方向控制销相连接。

在优选的实施方式中，本发明描述了处于蓄能装置的弹力负荷之下的活塞的回缩，虽然本发明并不限于此。

在本发明另一个实施方式中，还可以使得活塞的回缩由冷却剂的作用而产生。

为此目的，有必要在冷却剂馈送导管或是压力介质导管处安置阀门，其作用在活塞不同以及相对的表面上。

为此目的，有必要一方面使得冷却剂导管在第一活塞表面上施加压力，其在活塞的活跃移位位置的方向上将活塞向前推，然而当阀门逆转时冷却剂导管进行转向从而朝向与第一活塞表面相对的第二活塞表面（例如，活塞的后部）的冷却剂流使得活塞返回至其回缩休止位置。

因此可以看出本发明并不限于布置蓄能装置来使得活塞回缩，通过对可转向的压力介质进行转向的动作同样可以将活塞回缩至其休止位置。

本发明的优势在于通过经由布置活塞而对刀具产生间接旋转致动，存在着压力介质朝向其流动的活塞致动表面，该活塞致动表面在刀具之上施加明显较大的致动力。致动力的量不再取决于压力介质的压力，而是由活塞表面的尺寸而明确地确定。

相较于压力介质朝向其直接流动的刀具而言，前述刀具的致动力由此可以增加20倍。

通过设计抵靠着压力介质而动作的活塞表面使得接触力或是致动力在很大的范围上发生变化。

由此产生的优势不仅仅在于刀具/多个刀具的安全旋转致动，还在于提供了这样一种可能性，即刀具/多个刀具不仅回旋进入休止位置，其还可以旋出刀具腔室而进入活跃位置。如果压力介质直接朝着刀具/多个刀具而流动，则在两个方向上都存在旋转动作较难实现。

当在包含着活塞的液压缸腔室中存在旁路流量时则更加具有优势。

如此一来，在先技术的优势，即对于扩孔装置以及首当其冲地对于刀具壳体的连续冲刷与根据本发明的优势相结合，原因是本发明同样提供对于扩孔装置以及特别地对于刀具壳体的冲刷，伴随着刀具/多个刀具的显著增大的致动力。

在第一个实施方式中，活塞被非密封地安置在液压缸腔室中。因此液压缸腔室的尺寸较之于活塞的降低的直径而言为大，这就在活塞贯穿液压缸腔室的纵轴方向上沿着活塞的外部圆周产生了需要的压力介质的旁路流量。

类似地，可以安排有一侧为开放且在液压缸腔室的内侧上纵向延伸的凹槽，这有助于产生希望的旁路流量。

在另一个实施方式中，活塞可以在其外部圆周上具有一系列在纵轴方向上对齐的旁路钻孔，因此压力介质进入流量不会对抗相对于液压缸腔室而言非密封的活塞。一部分的压力介质通过旁路钻孔而流过活塞。

还可以类似地使得即使当活塞被安排为密封（或是非密封）的从而可以在液压缸腔室中移位，但是所述活塞具有一个或多个穿透活塞并且产生了通过活塞的压力介质的旁路流量的纵向孔。

在两个实施方式中，压力介质的这种旁路流量流入安排在扩孔装置纵向方向上的旁路钻孔中并在刀具腔室的方向上流向前端。因此即使活塞因为压力介质的压力而进行运动，刀具腔室通过旁路钻孔也能得以冲刷。

在上述实施方式中，液压缸腔室中的活塞的有意泄露带来的优势在于冷却剂所可能携带的切削屑不会导致活塞的咬粘，因为这些切削屑将会由经过活塞的旁路钻孔（或是在活塞和液压缸壁之间提供的径向游间）而被冲刷进入结构中的旁路钻孔且被馈送进入刀具腔室，并从刀具腔室再次离开扩孔装置。

另一方面，液压缸腔室中的活塞的有意泄露还具有的优势在于使用稳定的冷却剂流来冲刷刀具壳体。

这将以低磨损来确保活塞的长的使用寿命，因为活塞不会由于冷却剂所可能携带的任何切削屑而咬粘液压缸腔室。有力的冲刷始终存在。

本发明的主题不仅仅来自各个权利要求的主题，而是还来自于一个或其他权利要求的组合。

在包括摘要尤其包括附图所代表的空间配置的文件中所公开的所有细节和特征，都对于本发明至为重要，重要性在于其相较于现有技术而言各个或是组合后皆为新的。

附图说明

以下通过仅仅说明了实现本发明的一个方式的附图来对本发明进行详尽的解释。在此实例下，从附图和其描述中显见对本发明重要的进一步的特征和优势。

附图中：

图1：贯穿压力介质控制的扩孔装置的截面

图2：在图1中箭头II的方向上的面上水平投影

图3：刀具的透视图示

图4：根据图1的具有回缩的刀具的扩孔装置

图5：具有延伸的刀具的与图4相同的图示

图6：操作中冷却剂馈送与刀具的旋转运动的相关比较

附图标记：

1扩孔装置

2结构

3刀具壳体

4固定螺丝

5刀具腔室

6刀具开口

7端面

8刀具

9切削延

10轴承螺栓

11箭头方向

12箭头方向

13纵向孔

14压力介质

15馈送钻孔

16箭头方向

17钻孔

18控制表面

19旁路钻孔

20控制表面

21旋转方向

22箭头方向

23位置

24位置

25位置

26位置

27位置

28位置

29位置

30分支曲线

31位置

32位置

33分支曲线

34位置

35分支曲线

36分支曲线

49活塞

50液压缸腔室

51旁路导管

52液压缸腔室

53活塞基

54（55的）帽状件

55方向控制销

56（55的）销端

57压缩弹簧

58限度阻件

59位置

60箭头方向

61位置

62停止螺丝

63限度阻件

具体实施方式

图1表示了扩孔装置1的简单形式，其尤其包括了液压缸结构2，所述液压缸结构2在其纵向中心线方向上被驱动从而在例如所示的实施方式中在箭头21的方向上旋转。

在此上下文中，在结构2内针对压力介质安排了馈送钻孔15。

为了简化起见，在以下的描述中假定这种压力介质为冷却剂，其用于控制刀具8的压力介质并且同时对刀具腔室5和刀具开口6进行冷却和冲刷。

借助于固定螺丝4，在结构的前端还安排了近似圆柱形的刀具壳体3，在刀具壳体3内以控制导管13的形式延伸有纵向孔。该附图显示压力介质14在箭头16的方向上流入该控制导管13。

在刀具壳体3的前端，安排有刀具腔室5，在其上方区域安排有轴承螺栓10，在轴承螺栓10上定位有刀具8，因此其在单一方向上进行旋转。刀具窗6将刀具腔室向后延伸，并且刀具腔室5的较上方边界由刀具壳体3的端面7形成。

在其延伸工作位置时，根据图1的刀具8位于其反向切削程序中，因此较低的切削延9抵靠地承载着钻孔（未示出细节）的边延用于切削和切屑移除。

根据图1，刀具因此在箭头12的方向上旋入其工作位置，而在箭头11的方向上其旋入休止位置，因此至少切削延9将旋入刀具腔室5并且刀具由此设置进入消极的非切削位置。

从图1中可以看出，压力介质14在箭头16的方向上通过馈送钻孔15流入液压缸腔室50，其中在压缩弹簧57的弹力负荷下自由地且可移位地将活塞49保持在特定的位置上。

活塞49的回缩位置是由于抵靠着停止螺丝62的接触而导致的结果，所述停止螺丝62横向地螺纹固接进结构2中，其前方自由端抵靠着活塞49的限度阻件63而进行承载。

一旦压力介质14作用在活塞49的前方自由面，所述活塞抵靠着压缩弹簧57的弹簧力向右运动，其中压缩弹簧57的一端抵靠着在帽状件54的后部上的方向控制销55而进行承载，而压缩弹簧57另一端抵靠着固定在壳体中的限度阻件58而进行承载。

通过将活塞49向右移位，因此有压力施加在帽状件54上，因此通过克服压缩弹簧57的弹簧力，方向控制销55向右偏移，其中其自由销端56抵靠着刀具8的枢轴转动端而进行承载并对其进行旋转。

在方向控制销55向右移动期间，刀具8在箭头11的方向上被旋入刀具腔室5并且因此进入消极位置。

同时可以从图1中看出，在缺乏压力介质14的情况下，压缩弹簧57松弛并且活塞49将再次向左偏移。

当缺乏压力介质14时，活塞49因此相反于箭头16的方向而进行位移，在离心力的作用下，其使能刀具从而使其围绕轴承螺栓10而进行旋转从而在箭头12的方向上进入其活跃位置。

在说明书的前叙部分已经指出，为了解决问题，销端56没有必要仅仅松散地抵靠着所分配的控制表面18、20（参见图3）而进行承载。

在另一个实施方式中，其在附图中没有示出，实际上可以通过接头来使得销端56与刀具8的自由枢轴旋转端直接连接，从而确保刀具旋入切削位置以及活跃地旋出。

由此，在两个方向上确保了方向控制销55与刀具8的自由枢轴旋转端积极连接。

另一方面，仅有部分的压力介质流量将会通过旁路钻孔19直接进入刀具腔室5以冲刷刀具腔室5并且同时在钻孔的所分配延上对切削延9的切削加工表面进行冷却。这样一来，在切屑移除过程中，利用压力介质14对刀具腔室5以及刀具开口6进行冲刷。

在此实例中，假设在液压缸腔室50、52的区域中可以获得在纵向方向上延伸的一系列旁路导管51，其防止活塞49被安装在液压缸腔室50、52中从而形成了密封，因此压力介质还可以流经活塞49从而利用压力介质来填充液压缸腔室52，压力介质接着通过之前所提及的旁路钻孔19而流入刀具腔室5。

取代旁路导管的是，可以简单地使得液压缸腔室50、52中的活塞尺寸较小，从而所述活塞以较小的尺寸安装在液压缸腔室50、52中，以便确保移位留下一些游间同时确保压力介质14也可以流经活塞49而进入液压缸腔室52中，以便从该处流入旁路钻孔19。

同时，压力介质14还将进入纵向孔13，在所述纵向孔13中可移位地安装方向控制销55。由此，方向控制销55将被润滑并冲刷。压力介质14还通过方向控制销55上的销端56被引导到刀具8上的控制表面18、20并对这些流经的地方进行冲刷。

图2示出了整个结构的正视图，从中可以看出刀具8在其工作位置上从刀具腔室5旋出。

图3显示了刀具8的透视图示，从中可以看出切削延9被安排在切削表面的区域中并且总共有两个与方向控制销55的销端56接触的控制表面18、20。

此外，从图3中可以看出，在根据图1的实施方式的视图中，其中方向控制销55的销端56仅仅抵靠着刀具8的自由枢轴旋转端而进行承载，因此在刀具8的旋转过程中该销端56在箭头11、12的方向上行进了从位置59到位置61的路径。

因此发生在箭头60方向上的从位置59到位置61的销端56的移动。

通过设计控制表面20使得其近似为弓形或是拱形，刀具8的旋转特性以及回缩行为可以在较宽的范围上发生改变。

可以将控制表面20设计为或多或少为拱形的，其还可以具有凹面的中间区域或是凸面的高架区域，这视情况而定可以产生刀具8的旋入特性上的变化。

出于此目的，控制表面18优选地设计为水平面。然而其还可以被设计为拱形或是凹面形或是凸面形。

取代方向控制销55的帽状件54松散接触在活塞49的前活塞基53上的是，还可以在这里安排接头，从而以这种方式获得帽状件54和活塞49之间的连接。

取代接头的是，还可以提供例如螺栓连接的刚性连接。

在另一个实施方式中，可以将销端设计为具有与刀具8上的所分配的轮齿进行接合的外部轮齿的齿轮齿条。

同样可以利用相同的材料来将活塞49与方向控制销55进行整体连接并且因此形成单一的连续工件。

图4以及图5示出了方向控制销55的螺栓的前端56分别作用在间隔安排的控制表面18、20上，从而或是在图4所示的箭头11方向上将刀具回缩进入刀具腔室5或是将刀具保持在如图5所示的位置上，此时刀具8由于离心力而延伸。

然而，如果在根据图4和图5的销端56和刀具8的自由枢轴旋转部分之间存在灵活连接或是轮齿或密紧连接，就有可能通过活塞-液压缸单元的方向控制销55的动作而在箭头11的方向上将刀具8旋入刀具腔室5并且也可以在箭头12的方向上将其从刀具腔室5中旋出并且置于图5中所示的位置。

图6以流程图的形式示出了在刀具8致动期间内典型的运动序列。在坐标上向上描绘出冷却剂压力，而在坐标上向下描绘出刀具的旋转路径。

在图6中，向下指的旋转路径代表了刀具的回缩位置，而向上指的旋转路径（旋转路径的正值）代表了刀具的延伸位置。

从位置23开始，首先假设既不存在冷却剂压力并且刀具处于未定义的中间位置。

在位置23和24之间的分支曲线上，压力介质开始流动并且此时压力介质在箭头16的方向上作用在压力表面18上，因此在23和25之间的分支曲线的范围内刀具回缩并且在位置25处达到其全回缩位置。

在位置25和位置26之间的过渡上，刀具接着行进通过钻孔，其中在位置24和位置27之间保持冷却剂压力。

从位置28开始，处于其回缩位置的刀具8行进出钻孔并且到达钻孔的后延。

出于此原因，冷却剂在位置27处关闭并且当到达位置32时完全失去了其所有压力。

由于在刀具8上不再有任何压力负载，在位置29，当扩孔装置的转动致动件开动时，刀具由于离心力而旋出并且由于该离心力而接着行进出刀具腔室5，因此此时在分支曲线30的位置32处刀具开始其旋出路径，此处的值为正值。

所述旋出一直持续到位置31处，其中关键的是在该位置处冷却剂压力不再存在从而达到完整的旋出。

在位置31处，刀具8接触到未详细示出的用于切削的工件，并且在分支曲线33之上，冷却剂压力到位置34处达到其最大值，因此在切削开始后能够获得完全的冷却剂馈送。

刀具的实际工作位置发生在34、35和36之间的位置，其中所述刀具将与未详细示出的用于切削的工件接触。

在切削处理完成之后，刀具8将以相同的方式旋转回去进入刀具腔室5。

因此在位置31处冷却剂压力应当尽可能低，从而使得刀具进入稳定的旋出的位置。

在完成了切削操作之后，相反地进行整个过程，即，接着首先移除冷却剂，接着刀具不再接触用于切削的工件，接着扩孔装置的转动致动件停止，之后冷却剂开始流动并且刀具折叠进入刀具开口6并且之后带有旋入刀具壳体3内的刀具8的扩孔装置回缩并再次通过通孔。

Claims (10)

1.一种压力介质控制的扩孔装置(1)，其具有一个或多个用于切削的刀具(8)，通过提供压力介质(14)可以在所述刀具的旋转位置对其进行致动，其中对于至少一个刀具(8)的致动通过由压力介质(14)致动的至少一个活塞-液压缸单元(49)来完成，其中在轴承螺栓(10)上偏心地支撑至少一个刀具(8)并且所述刀具在所述刀具壳体(3)的前端能够旋转出所述刀具腔室(5)，其特征在于：

所述刀具(8)通过离心力旋转而出并且所述活塞-液压缸单元(49)示出了具有自由销端(56)的至少一个控制销(55)，能够将所述自由销端(56)施加到所述刀具(8)的端部，所述刀具(8)的端部能够旋转，并且将所述刀具旋转入所述刀具腔室(5)。

2.根据权利要求1所述的扩孔装置(1)，其特征在于所述压力介质(14)通过对活塞-液压缸单元(49,55)进行致动来控制刀具(8)的旋转运动(11,12)，并且通过安排在扩孔装置纵向方向上的至少一个旁路钻孔(19)来确保对刀具(8)进行冲刷和冷却。

3.根据权利要求1或2所述的扩孔装置(1)，其特征在于所述扩孔装置(1)包括单一枢轴转动的刀具，其被偏心地支撑在刀具壳体前端上的刀具开口(6)中的轴承螺栓(10)上从而使得其能够被旋转。

4.根据权利要求1或2所述的扩孔装置(1)，其特征在于所述扩孔装置(1)包括多个刀具，所述多个刀具或是并排安排或是彼此相叠地安排并且由所分配的活塞-液压缸单元(49,55)来驱动，从而使得其可以分别地旋出(12)和旋入(11)。

5.根据权利要求1或2所述的扩孔装置，其特征在于所述刀具(8)在其回缩休止位置和/或其延伸工作位置上保持有弹力负荷。

6.根据权利要求1或2所述的扩孔装置，其特征在于弹簧被设计为压缩弹簧(57)，其将弹力负荷施加在方向控制销(55)上以保持其在回缩位置上抵靠着活塞(49)，结果是抵靠着流入的压力介质(14)而进行预负荷。

7.根据权利要求1或2所述的扩孔装置，其特征在于所述刀具(8)利用离心力和/或弹簧力旋出(12)并且所述刀具(8)通过活塞-液压缸单元(49,55)而旋入(11)。

8.根据权利要求1或2所述的扩孔装置，其特征在于所述刀具(8)通过活塞-液压缸单元(49,55)的致动而旋入并且旋出(12)。

9.根据权利要求1或2所述的扩孔装置，其特征在于所述压力介质(14)可以通过转向阀在第一控制导管和第二控制导管之间切换，从而在两个方向上致动活塞-液压缸单元(49,55)并且视需要而回缩(11)或是延伸(12)所述刀具。

10.根据权利要求1或2所述的扩孔装置，其特征在于所述活塞(49)尺寸较小并且可移位着移动地安装在液压缸腔室(50)中，结果是压力介质(14)的旁路流量流经活塞(49)的圆周上从而冲刷纵向孔(13)，其中方向控制销(55)可移位地安装。