CN104191005B - 一种适用于高速平面精铣的铣削装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于高速平面精铣的铣削装置，包括铣刀盘、可调振动铣削装置以及在线动平衡装置，可调振动铣削装置安装在刀柄和铣刀盘联接处，而在线动平衡装置在后部与铣床的主轴系统相连，并在其前端连接可调振动铣削装置，利用可调振动铣削装置的振动器进行反馈调节，而在线动平衡装置在检测到不平衡量时，然后采用电控液压多路阀控制不同油道的进油量达到盘铣刀铣削时的动平衡以达到铣床高速稳定铣削的目的，保证高速铣削时的稳定性和提高刀片使用寿命。

Description

一种适用于高速平面精铣的铣削装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种适用于高精度平面铣削加工的高速平面精铣的铣削装置。

背景技术

在机加工领域中，平面铣削一直是一种很重要的切削加工方法，一些要求高、对产品性能起关键影响的高精平面都需要采用面铣加工成型。在一些需要精细加工的行业，特别是在汽车零部件加工行业中，一些关键的核心部件中有许多要求严格的配合表面（如汽车发动机的缸体、缸盖等），这些配合表面都需要用面铣的方式加工成型，由于平面铣削刀盘直径较大，且在加工过程中属于断续切削，在正常加工过程中难以保证铣削表面质量。而为了保证铣削表面质量，市面上大多数用于精铣的面铣刀都具有轴向以及径向调整装置来进行刀头的适应性调整，然而这种调整装置在进行调整的过程中必然会引起刀具系统动平面的破坏。因此，目前制约高速精密平面铣削发展的关键难题依然是平面铣削过程中刀具系统的动平衡破坏引起切削不稳定以及断续切削冲击对刀具寿命影响。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种适用于高速平面精铣的铣削装置，已解决上述技术背景中的缺陷。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种适用于高速平面精铣的铣削装置，包括铣刀盘、可调振动铣削装置以及在线动平衡装置，其中，可调振动铣削装置安装在刀柄和铣刀盘联接处，而在线动平衡装置在后部与铣床的主轴系统相连，并在其前端连接可调振动铣削装置；

所述可调振动铣削装置包括刀柄端以及刀盘端，两者为可分离结构，其刀柄端上设置有一个联接柱，此联接柱与刀柄固定，在其柱面上设置有成组分布的驱动键，联接柱插装在铣刀盘上并通过刀盘端固定；而刀盘端为一卡盘结构，其上沿盘面均匀设置有四个振动器，所述振动器为一硫化橡胶成型的柱体结构，且在此硫化橡胶柱体结构中成型有一个金属弹簧，此振动器装配时夹装在刀盘端的腔结构中，并在两侧通过金属板进行隔离，其两侧的金属板中一侧作为夹持端与驱动键接触面共同作用以加持刀柄，而另一侧则设置有一个调节螺钉以调整预压缩量的方式来调整振动器的刚度；

所述在线动平衡装置主体为能套装在铣床旋转主轴上的固定套筒，此固定套筒的前端设置有外螺纹面，并在外螺纹面位置处套装有并排的三组平衡单元，其每个平衡单元上均包括有油槽块以及平衡块，油槽块以及平衡块均为金属环结构，平衡块套装在油槽块上并通过油槽块套装在固定套筒上，所述平衡块的内侧面设置有一个1/4~1/3弧面大小的扇形弧面槽，装配时，扇形弧面槽两两之间呈120°夹角排布；而所述油槽块的环面上设置有并排的两圈环形凸阶，两圈环形凸阶的中间环形槽空间正对扇形弧面槽并与扇形弧面槽共同组成一个独立的密闭油腔，而在固定套筒侧旁开有三组油孔，油孔后部通过不同油道分别连通到三个密闭油腔中。

在本发明中，相邻的两组平衡单元之间通过连接螺栓固连，并在其一侧端面通过螺纹连接件与可调振动铣削装置中的刀盘端相连。

在本发明中，所述相邻的两个平衡单元之间以及平衡单元两侧均设置有限位挡块进行限位。

在本发明中，油槽块与平衡块为间隙配合，且在油槽块的两圈环形凸阶两侧设置有旋转密封。

在本发明中，与可调振动铣削装置相连的铣刀盘优选采用橡胶材料刀盘。

在本发明中，旋转主轴与固定套筒可以相对转动，固定套筒与铣床固定部件固定连接，刀盘旋转时带动与刀盘连接的三个平衡单元一起转动。

有益效果：本发明在提高切削稳定性上，利用了振动切削的原理，设计了相应结构，很好的解决了端面铣削由于断续切削带来的冲击，提高了切削稳定性；在动平衡上，对平衡头结构进行了创新，采用简单的结构，实现连续注液，同时避免了同类设计的复杂结构，工作时可以利用切削冷却油作为动平衡介质，综合利用了资源。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的装配结构示意图。

图2为本发明的较佳实施例的可调振动铣削装置示意图。

图3为图2的A部分细节图。

图4为图3的振动器结构图。

图5为本发明的较佳实施例的在线动平衡装置示意图。

图6为图5中第二平衡单元的部分细节图。

图7为平衡单元的平衡块示意图。

图8为平衡单元的油槽块示意图。

其中：1、铣刀盘；2、可调振动铣削装置；3、在线动平衡装置；4、铣床主轴；11、振动器；12、调节螺钉；13、驱动键槽；14、驱动键；15、刀柄；16、驱动键接触面；17、内侧圆形顶板；18、外侧圆形顶板；19、橡胶柱体；20、金属弹簧；21、第一平衡单元；22、第二平衡单元；23、第三平衡单元；24、固定套筒；25、油道；26、连接螺栓；27、平衡块；28、密闭油腔；29、旋转密封；30、挡块；31、外螺纹面；32、油槽块；33、扇形弧面槽；34、环形凸阶；35、出油孔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1的一种适用于高速平面精铣的铣削装置，在本实施例中，铣削装置包括铣刀盘1、可调振动铣削装置2、在线动平衡装置3以及连接在在线动平衡装置3后部作为动力接入端的铣床主轴4。其中，可调振动铣削装置2安装在铣刀盘刀柄15和铣刀盘1联接处，在线动平衡装置3则安装在刀柄15上。

如图2、图3、图4所示的可调振动铣削装置2包括可分离拆装的刀柄端以及刀盘端，刀柄端包括刀柄15，刀柄15上部连接在线动平衡装置3，下部设置有一个联接柱，刀盘端通过此联接柱与刀柄15固定，并在其上设置有驱动键14，而刀盘端为一卡盘结构，其上沿盘面均匀设置有四个振动器11。振动器11包括位于两侧的两块内侧圆形顶板17以及外侧圆形顶板18，且在内侧圆形顶板17以及外侧圆形顶板18之间设置有通过硫化工艺处理的橡胶柱体19，此橡胶柱体19内成型有一个金属弹簧20，以保证产生稳定的振动和能承受较大的载荷。

可调振动铣削装置2的工作原理为：普通的刀盘为刀柄15上的驱动键接触面16与刀盘上的驱动键槽13接触，铣床主轴4旋转时通过驱动键14带动铣刀盘1旋转，实现铣刀切削。本发明在铣刀盘1的驱动键槽13上装有四个振动器11，工作时，振动器11的外侧圆形顶板18作为工作面与驱动键14的工作面接触，振动器11的刚度可以通过调节螺钉12进行调节，如图3所示。

此时，根据振动切削产生的条件：首先必须要有一种能产生振幅为a，频率为f的振动源，当切削速度为v时，在满足v≤2πaf的条件下，就能实现振动切削，取v₀=2πaf，当v≤v₀/3时，振动切削效果最佳。振动切削分为自激振动切削和强迫振动切削，本发明的铣刀盘，利用盘铣刀断续切削产生切削力的变化，引起铣刀盘1上驱动键槽13上振动器11的振动，通过调节螺钉12来对振动器11的刚度（预压缩量）进行变化调节，使之达到v≤2πaf的最佳切削条件，实现振动切削，同时由于振动器11的存在，减小了刀片切削时切向切削力的冲击。

如图5所示，在线动平衡装置中包括第一平衡单元21、第二平衡单元22以及第三平衡单元23层叠而成，三个平衡单元之间通过独立的挡块30固定，并依次套装在固定套筒24的外螺纹面31上，并通过固定套筒24套装在铣床主轴4上。同时，三个平衡单元两两之间通过连接螺栓26进行连接，并在第一平衡单元21的左侧端面通过连接螺栓26固连在刀柄15上。

三个平衡单元结构类似，均包括如图7、图8所示的平衡块以及油槽块，参照图6的结构示意图，并以第二平衡单元22作为参考件，其包括平衡块27以及油槽块32，平衡块27和油槽块32均为金属环结构，且平衡块27套装在油槽块32外表面。平衡块27的结构如图7所示，其内侧成型有一扇形弧面槽33，在装配时，第一平衡单元21、第二平衡单元22以及第三平衡单元23中的三个扇形弧面槽33之间相互错开120°，而油槽块32的外环面上设置有并排的两圈环形凸阶34，两圈环形凸阶34的中间环形槽空间正对平衡块27内侧的扇形弧面槽33，并与扇形弧面槽33共同组成一个独立的密闭油腔28，而在固定套筒24侧旁开有三组油孔，油孔后部通过不同油道25分别连通到三个密闭油腔28中。

而在每个平衡单元中的环形凸阶34两侧均设置有旋转密封29，旋转密封29均为高速旋转密封，以达到密封密闭油腔28中油体的作用，而在每个油槽块32的两圈环形凸阶34之间的环形槽内均设置有一个出油孔35，出油孔35通过独立的密闭油腔28连接到固定套筒24的进油孔上。

切削加工时，铣床主轴4带动铣刀盘1旋转切削，铣床主轴4与固定套筒24可以相对转动，固定套筒24与铣床固定部件固定连接，铣刀盘1旋转时带动与铣刀盘1连接的第一平衡单元21、第二平衡单元22以及第三平衡单元23一起转动。当传感器检测到盘铣刀工作时的不平衡量，然后采用电控液压多路阀控制不同油道25的进油量，从而达到盘铣刀铣削时的动平衡。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种适用于高速平面精铣的铣削装置，包括铣刀盘、可调振动铣削装置以及在线动平衡装置，其特征在于，可调振动铣削装置安装在刀柄和铣刀盘联接处，而在线动平衡装置在后部与铣床的主轴系统相连，并在其前端连接可调振动铣削装置；

所述可调振动铣削装置包括刀柄端以及刀盘端，两者为可分离结构，其刀柄端上设置有一个联接柱，此联接柱与刀柄固定，在其柱面上设置有成组分布的驱动键，联接柱插装在铣刀盘上并通过刀盘端固定；而刀盘端为一卡盘结构，其上沿盘面均匀设置有四个振动器，所述振动器为一硫化橡胶成型的柱体结构，且在此硫化橡胶柱体结构中成型有一个金属弹簧，此振动器装配时夹装在刀盘端的腔结构中，并在两侧通过金属板进行隔离，其两侧的金属板中一侧作为夹持端与驱动键接触面共同作用以夹持刀柄，而另一侧则设置有一个调节螺钉以调整预压缩量的方式来调整振动器的刚度；

所述在线动平衡装置主体为能套装在铣床旋转主轴上的固定套筒，此固定套筒的前端设置有外螺纹面，并在外螺纹面位置处套装有并排的三组平衡单元，其每个平衡单元上均包括有油槽块以及平衡块，油槽块以及平衡块均为金属环结构，平衡块套装在油槽块上并通过油槽块套装在固定套筒上，所述平衡块的内侧面设置有一个1/4~1/3弧面大小的扇形弧面槽，装配时，扇形弧面槽两两之间呈120°夹角排布；而所述油槽块的环面上设置有并排的两圈环形凸阶，两圈环形凸阶的中间环形槽空间正对扇形弧面槽并与扇形弧面槽共同组成一个独立的密闭油腔，而在固定套筒侧旁开有三组油孔，油孔后部通过不同油道分别连通到三个密闭油腔中。

2.根据权利要求1所述的一种适用于高速平面精铣的铣削装置，其特征在于，相邻的两组平衡单元之间通过连接螺栓固连，并在其一侧端面通过螺纹连接件与可调振动铣削装置中的刀盘端相连。

3.根据权利要求1所述的一种适用于高速平面精铣的铣削装置，其特征在于，相邻的两个平衡单元之间以及平衡单元两侧均设置有限位挡块进行限位。

4.根据权利要求1所述的一种适用于高速平面精铣的铣削装置，其特征在于，油槽块与平衡块为间隙配合，且在油槽块的两圈环形凸阶两侧设置有旋转密封。

5.根据权利要求1所述的一种适用于高速平面精铣的铣削装置，其特征在于，与可调振动铣削装置相连的铣刀盘为橡胶材料刀盘。