CN103231401B - 一种在内圆柱面上加工环槽的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在内圆柱面上加工环槽的装置及方法，通过使弹簧钢片卷曲或舒展，进而带动刀具沿工件半径方向移动，实现刀具在小直径内圆柱内的进给和切削，结构简单，容易操作，解决了在非金属材料小直径的内圆柱工件表面加工深环槽的技术问题。

Description

一种在内圆柱面上加工环槽的装置及方法

技术领域

本发明涉及机械制造、航天领域中的特种加工，具体涉及一种利用弹性元件在内圆柱面上加工深环槽的装置及方法。

背景技术

工程上要求在非金属材料小直径的内圆柱工件表面加工深环槽，且深环槽位置距离工件轴端面较远。现有技术曾提出采用模型成形的方式来实现，但由于工件材料的特殊性，以及模型成形方式的局限性而无法实现。另外，利用机械加工方式可以加工出整个内圆柱面，但无法加工出小直径内圆柱面上远离轴端面的深环槽。这是因为内圆柱孔直径过小时，刀具无法实现径向进给运动，因而无法实现机械加工的要求。

由于工程背景的特殊性，国内外目前均无相关文献资料和现成技术可供参考与借鉴。目前所能采用的解决方案只能是改变产品设计、避免产品中出现环槽。但其结果大大影响了产品的正常功能要求和使用性能，成为设计相关产品的瓶颈，也是生产加工中亟待解决的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在内圆柱面上加工环槽的装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种在内圆柱面上加工环槽的装置，包括刀具、弹簧钢片以及刀架座，所述弹簧钢片卷曲在刀架座上，弹簧钢片的一端与设置于刀架座侧面的弹簧钢片卷曲机构相连，另一端与刀具相连。

所述弹簧钢片卷曲机构包括齿轮以及与齿轮啮合的齿条，齿轮与弹簧钢片相连。

所述弹簧钢片为两个，两个弹簧钢片的卷曲方向相反。

所述刀具为与待加工环槽宽度相同的成形刀。

所述刀架座以及弹簧钢片卷曲机构设置于钢管内，钢管上开设有刀具出口。

一种在内圆柱面上加工环槽的方法，包括以下步骤：

1）通过弹簧钢片卷曲机构使弹簧钢片卷曲，通过卷曲弹簧钢片将与弹簧钢片连接的刀具收入刀架座内，然后将刀架座以及弹簧钢片卷曲机构送入待加工的工件内；

2）将刀架座定位在工件内需要加工环槽的位置后，通过弹簧钢片卷曲机构使弹簧钢片舒展，刀具随弹簧钢片的舒展伸出刀架座；

3）伸出刀架座的刀具随着工件的转动在工件的内圆柱面加工环槽；

4）环槽加工完毕后，将刀具再次收入刀架座内，然后将刀架座以及弹簧钢片卷曲机构从工件内移出。

所述弹簧钢片卷曲机构包括齿轮以及与齿轮啮合的齿条，通过驱动齿条使齿轮转动，弹簧钢片随齿轮的转动卷曲或舒展。

所述刀架座以及弹簧钢片卷曲机构设置于钢管内，钢管上开设有刀具出口，通过钢管将刀架座以及弹簧钢片卷曲机构送入待加工的工件内。

本发明所述在内圆柱面上加工环槽的装置及方法，通过弹簧钢片卷曲机构使弹簧钢片卷曲或舒展，进而带动刀具收入或伸出刀架座，结构简单，容易操作，解决了在非金属材料小直径的内圆柱工件表面加工深环槽的技术问题。

本发明所述装置采用了弹性元件与齿轮传动相结合的形式，齿轮机构用于控制弹簧钢片的卷曲与舒张，依靠弹簧钢片的弹性伸缩，完成刀具的进给，并配合工件的转动完成切削工艺。主要优点有：利用齿轮机构控制弹簧钢片的卷曲与舒张，可获得相对较高的走刀量控制精度；两弹簧钢片之间具有一定空间，使刀具具有更好的散热环境；更主要的是这种结构非常有利于切屑的排出，不至于堆积在环槽内，大大提高了易燃防爆的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图之一；

图2为本发明的结构示意图之二；

图中：1为刀具，2为第一弹簧钢片，3为第二弹簧钢片，4为第一齿条，5为第一齿轮，6为钢管，7为刀架座，8为第二齿条，9为第二齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1以及图2，本发明所述在内圆柱面上加工环槽的装置，包括刀具1、弹簧钢片以及刀架座7，所述刀具1为与待加工环槽宽度相同的成形刀，所述弹簧钢片卷曲在刀架座7上，弹簧钢片的一端与设置于刀架座侧面的弹簧钢片卷曲机构相连，另一端与刀具相连，所述弹簧钢片卷曲机构包括齿轮以及与齿轮啮合的齿条，齿轮与弹簧钢片相连，所述弹簧钢片为两个，两个弹簧钢片的卷曲方向相反，所述刀架座7以及弹簧钢片卷曲机构设置于钢管内，钢管上开设有刀具出口。

使用上述装置在内圆柱面上加工环槽的方法，包括以下步骤：

1）通过弹簧钢片卷曲机构使弹簧钢片卷曲，通过卷曲弹簧钢片将与弹簧钢片连接的刀具1收入刀架座7内，然后将刀架座7以及弹簧钢片卷曲机构送入待加工的工件内；2）将刀架座7定位在工件内需要加工环槽的位置后，通过弹簧钢片卷曲机构使弹簧钢片舒展，刀具1随弹簧钢片的舒展伸出刀架座7；3）伸出刀架座7的刀具1随着工件的转动在工件的内圆柱面加工环槽；4）环槽加工完毕后，将刀具再次收入刀架座内，然后将刀架座以及弹簧钢片卷曲机构从工件内移出。

所述弹簧钢片卷曲机构包括齿轮以及与齿轮啮合的齿条，通过驱动齿条使齿轮转动，弹簧钢片随齿轮的转动卷曲或舒展；所述刀架座7以及弹簧钢片卷曲机构设置于钢管6内，钢管6上开设有刀具出口，通过钢管6将刀架座7以及弹簧钢片卷曲机构送入待加工的工件内。

实施例

一种在内圆柱面上加工环槽的装置，由刀具、弹簧钢片、齿轮、齿条、刀架座构成。刀具装在两个弹簧钢片上，弹簧钢片与齿轮相连、并从两个方向卷曲在刀架座中，齿轮与齿条啮合。齿条由伺服电机拖动。刀具为与环槽宽度相同的成形刀。具体介绍如下：

参照图1-2所示，装置主要由刀具1、第一弹簧钢片2和第二弹簧钢片3、第一齿条4和第二齿条8、第一齿轮5和第二齿轮9以及刀架座7等零部件构成。

刀具1为与环槽宽度相同的成形刀。

刀具1装在第一弹簧钢片2和第二弹簧钢片3上，第一弹簧钢片2和第二弹簧钢片3分别与第一齿轮5和第二齿轮9对应固结，并卷曲装在刀架座7中，第一齿条4和第二齿条8分别与第一齿轮5和第二齿轮9对应啮合，第一齿条4和第二齿条8与伺服电机相接。

本装置置于钢管6内，由刀架座7与钢管6相连接。第一齿轮5和第二齿轮9转动，第一弹簧钢片2和第二弹簧钢片3随之可卷紧或舒展，与之固结的刀具1则可沿工件半径方向在刀架座7中移动。第一齿条4和第二齿条8的移动由伺服电机控制。

加工前，先将一外径小于孔径的钢管6放入工件孔内，钢管6的作用是固定整个刀具装置，钢管6沿径向开有孔，以便刀具1的伸出。

工作时，安装在钢管6内的整个装置随钢管6沿工件轴向移动到指定位置（定位）。第一齿条4和第二齿条8移动，使第一齿轮5和第二齿轮9转动，刀具1相对于刀架座7移动，执行切削环槽径向尺寸的进给动作。周向运动（切削）通过工件的旋转实现。切削进给量的控制由伺服电机控制第一齿条4和第二齿条8的移动来实现。

Claims (6)

1.一种在内圆柱面上加工环槽的装置，其特征在于：包括刀具(1)、弹簧钢片以及刀架座(7)，所述弹簧钢片卷曲在刀架座(7)上，弹簧钢片的一端与设置于刀架座侧面的弹簧钢片卷曲机构相连，另一端与刀具相连；

所述弹簧钢片卷曲机构包括齿轮以及与齿轮啮合的齿条，齿轮与弹簧钢片相连；

所述弹簧钢片为两个，两个弹簧钢片的卷曲方向相反。

2.根据权利要求1所述一种在内圆柱面上加工环槽的装置，其特征在于：所述刀具(1)为与待加工环槽宽度相同的成形刀。

3.根据权利要求1所述一种在内圆柱面上加工环槽的装置，其特征在于：所述刀架座(7)以及弹簧钢片卷曲机构设置于钢管内，钢管上开设有刀具出口。

4.一种利用权利要求1-2之一所述在内圆柱面上加工环槽的装置在内圆柱面上加工环槽的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过弹簧钢片卷曲机构使弹簧钢片卷曲，通过卷曲弹簧钢片将与弹簧钢片连接的刀具(1)收入刀架座(7)内，然后将刀架座(7)以及弹簧钢片卷曲机构送入待加工的工件内；所述弹簧钢片为两个，两个弹簧钢片的卷曲方向相反；

2)将刀架座(7)定位在工件内需要加工环槽的位置后，通过弹簧钢片卷曲机构使弹簧钢片舒展，刀具(1)随弹簧钢片的舒展伸出刀架座(7)；

3)伸出刀架座(7)的刀具(1)随着工件的转动在工件的内圆柱面加工环槽；

4)环槽加工完毕后，将刀具再次收入刀架座内，然后将刀架座以及弹簧钢片卷曲机构从工件内移出。

5.根据权利要求4所述一种在内圆柱面上加工环槽的方法，其特征在于：通过驱动齿条使齿轮转动，弹簧钢片随齿轮的转动卷曲或舒展。

6.根据权利要求4所述一种在内圆柱面上加工环槽的方法，其特征在于：所述刀架座(7)以及弹簧钢片卷曲机构设置于钢管(6)内，钢管(6)上开设有刀具出口，通过钢管(6)将刀架座(7)以及弹簧钢片卷曲机构送入待加工的工件内。