CN104227101B - 新型螺旋铣孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型螺旋铣孔装置，包括公转机构、自转机构、电动机和刀具，刀具固定在自转机构上，自转机构设置在公转机构上，电动机的输出轴连接公转机构，公转机构包括外圆筒和内圆筒，内圆筒套接在外圆筒内，外圆筒设有内齿轮，内圆筒设有齿轮组，电动机的输出轴上设有第一齿轮；第一齿轮与齿轮组相啮合，齿轮组与内齿轮相啮合；内圆筒的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽，外圆筒上设有第一从动件，第一从动件卡合在第一凹槽内。本发明的公转机构包括内圆筒和外圆筒，由内圆筒的自转完成螺旋铣孔的公转。在内圆筒自转的同时完成了刀具的进给，而不用为刀具的进给配置独立的电动机，从而减轻了装置的重量，降低了装置的制作成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型螺旋铣孔装置，属于航空工业材料制孔领域。
背景技术
航空、航天工业因其特殊的工作环境，其制作材料需要具备较高的强度，如各种合金材料和碳纤维材料。由于合金材料和碳纤维材料的强度较高，因此，加工航天工业材料具有一定的困难。
为了解决上述问题，中国专利：一种螺旋铣孔装置，专利号为：20121015718.4，提供了一种螺旋铣孔装置，包括自转机构、公转机构和进给装置，可以用于航空、航天材料的铣孔。
但是，由于上述专利文件中的铣孔装置分别为自转机构、公转机构和进给装置配置了电动机，虽然可以实现正常的铣孔，但是上述装置较为笨重，并且制造成本较高，不利于市场的普及。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新型螺旋铣孔装置，本装置只设置有一个电动机，通过同一个电动机为本新型螺旋铣孔装置的自转、公转和进给提供动力，通过巧妙的设计将电动机的动力分别传递给自转机构和公转机构，在公转的过程中实现公转机构和自转机构的进给，从而完成整个铣孔过程。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种新型螺旋铣孔装置，包括公转机构、自转机构、电动机和刀具，刀具固定在自转机构上，自转机构设置在公转机构上，电动机的输出轴连接公转机构，公转机构包括外圆筒和内圆筒，内圆筒套接在外圆筒内，外圆筒设有内齿轮，内圆筒设有齿轮组，电动机的输出轴上设有第一齿轮；第一齿轮与齿轮组相啮合，齿轮组与内齿轮相啮合，用于将电动机的转动力传递给公转机构，为公转机构的转动提供动力；内圆筒的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽，外圆筒上设有第一从动件，第一从动件卡合在第一凹槽内。本装置在公转机构进行公转时，内圆筒围绕其轴心旋转，由于内圆筒的外部侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽，并且外圆筒上设有第一从动件，第一从动件卡合在第一凹槽内，因此，在内圆筒旋转的过程中在第一从动件和第一凹槽的作用下产生向前移动的分力，自转机构在此分力的作用下向前移动，实现刀具的进给。本装置设计巧妙，相对于现有技术无需为刀具的进给设置独立的电动机，而是通过公转机构旋转时力的分量完成刀具的进给，从而减小了装置的重量，并且降低了装置的制造成本。
本新型螺旋铣孔装置中，公转机构还包括第一圆平板、第二圆平板、第一从动轴和第二从动轴，第一圆平板固定在内圆筒上靠近电动机的一端，第二圆平板刚性固定在第一圆平板上，第一从动轴和第二从动轴设置在第一圆平板和第二圆平板之间；齿轮组包括第二齿轮和第三齿轮，第二齿轮设置在第一从动轴上，第三齿轮设置在第二从动轴上，第二齿轮和第三齿轮均与第一齿轮相啮合，第二齿轮和第三齿轮均与内齿轮相啮合。第一圆平板和第二圆平板同轴设置，并且第一从动轴和第二从动轴相对于第一圆平板和第二圆平板的圆心对称设置，采用对称式的设计减小公转机构由于旋转产生的振动，从而增加铣孔的质量和稳定性。电动机的旋转力通过第一齿轮传递给第二齿轮和第三齿轮，第二齿轮和第三齿轮均和外圆筒的内齿轮相啮合。本装置在工作时，外圆筒是固定不动的，因此内圆筒在第二齿轮和第三齿轮与内齿轮的作用下发生转动，完成本装置的公转。
为了使本装置可以加工出不同的孔径，上述新型螺旋铣孔装置中，还包括偏心距调节装置，公转机构还包括第三圆平板，第三圆平板设置在内圆筒上与第一圆平板相对的一端；偏心距调节装置设置在第一圆平板和第三圆平板之间。
为了进一步降低本装置的重量和制作成本，自转机构包括第三从动轴、第四齿轮和第五齿轮，第三从动轴设置在偏心距调节装置上，第四齿轮固定在第二从动轴上，第五齿轮固定在第三从动轴上，第四齿轮和第五齿轮相啮合，第四齿轮和内齿轮相啮合。为公转机构提供动力的第三齿轮与第四齿轮同轴设置，第三齿轮转动时，第四齿轮同速转动，第四齿轮和第五齿轮相啮合，第五齿轮为刀具的自转提供动力。因此，本装置只需一台电动机便可为公转机构、自转机构和刀具的进给同时提供动力，无需分别为公转机构、自转机构和刀具的进给配置电动机，从而大大的减小了装置的重量，并且降低了铣孔装置的制造成本。
上述新型螺旋铣孔装置中，偏心距调节装置包括支撑架和调节杆，支撑架固定在调节杆上，调节杆与第二从动轴同轴设置，调节杆一端设置在第三圆平板上，另一端设置在第一圆平板上；第三从动轴设置在支撑杆上。如图3所示，可以通过调节调节杆，控制器转动一定角度，使支撑架围绕调节杆位移一定的弧度，刀具是固定在第三从动轴上的，因此刀具的偏心距就得到了调节，通过控制调节杆的旋转角度控制加工孔径的大小。
为了能够实现快速退刀，也就是当完成铣孔后刀具能够快速回退至其初始位置，外圆筒上设有安装孔，第一从动件呈“工”字形，第一从动件设置在安装孔内，第一从动件与外圆筒之间还设有弹簧，弹簧的一端抵触第一从动件，另一端抵触外圆筒的内侧。工作状态下，在弹簧的作用下第一从动件的下部卡合在第一凹槽内，当完成铣孔后，向上提起第一从动件，在克服了弹簧的弹性力以后，第一从动件置于第一凹槽的上方，第一从动件不再限制内圆筒的轴向运动，在内圆筒的带动下刀具可以快速回退至初始位置。
为了控制刀具的进给速度，内圆筒的侧壁设有圆柱螺旋状的第二凹槽，第二凹槽的螺距大于第一凹槽的螺距，外圆筒上设有第二从动件，第二从动件卡合在第二凹槽内。内圆筒的侧壁还设有圆柱螺旋状的第三凹槽，第三凹槽的螺距小于第一凹槽的螺距，外圆筒上设有第三从动件，第三从动件卡合在第三凹槽内。第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽分段设置在内圆筒的外部侧壁，根据待加工材料的不同可以采用第一凹槽、第二凹槽和第三凹槽中的一个和与之配合的从动件限制刀具进给的速度。
为了实现铣孔直径的精确控制，第五齿轮一侧的第三从动轴上设有角度编码器，还包括显示器，角度编码器与显示器电连接。当调节调节杆旋转时，角度编码器将角度的变化体现在显示器上，根据显示器上的角度变化量和刀具的直径就可以计算出精确的铣孔直径。
与现有技术相比，本发明的公转机构包括内圆筒和外圆筒，在加工过程中外圆筒固定不动，由内圆筒的自转完成螺旋铣孔的公转。由于内圆筒的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽，并且外圆筒上的第一从动件卡合在第一凹槽内，因此在内圆筒自转的同时完成了刀具的进给，而不用为刀具的进给配置独立的电动机，从而减轻了装置的重量，降低了装置的制作成本。并且采用巧妙的设计，将公转机构旋转的动力传递给自转机构，从而实现刀具的公转、自转和刀具的进给仅需要一台电动机就可以完成，从而大大降低了铣孔装置的重量，并且降低了铣孔装置的制造成本。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明的另一种实施例的结构示意图；
图3是偏心距调节装置的工装方式示意图；
图4是第一从动件的结构示意图。
附图标记：1-第三圆平板，2-第一从动件，3-第一从动轴，4-第二齿轮，5-第二圆平板，6-轴承盖，7-第一齿轮，8-电动机的输出轴，9-第二从动轴，10-内齿轮，11-第三齿轮，12-第四齿轮，13-第一圆平板，14-外圆筒，15-第一凹槽，16-内圆筒，17-第三从动轴，18-支撑架，19-第五齿轮，20-调节杆，21-弹簧，22-安装孔，23-公转机构，24-自转机构，25-齿轮组，26-偏心距调节装置。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种新型螺旋铣孔装置，包括公转机构23、自转机构24、电动机和刀具，刀具固定在自转机构24上，自转机构24设置在公转机构23上，电动机的输出轴8连接公转机构23，公转机构23包括外圆筒14和内圆筒16，内圆筒16套接在外圆筒14内，外圆筒14设有内齿轮10，内圆筒16设有齿轮组25，电动机的输出轴8上设有第一齿轮7；第一齿轮7与齿轮组25相啮合，齿轮组25与内齿轮10相啮合；内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽15，外圆筒14上设有第一从动件2，第一从动件2卡合在第一凹槽15内。
如图2所示，公转机构23还包括第一圆平板13、第二圆平板5、第一从动轴3和第二从动轴9，第一圆平板13固定在内圆筒16上靠近电动机的一端，第二圆平板5刚性固定在第一圆平板13上，第一从动轴3和第二从动轴9设置在第一圆平板13和第二圆平板5之间；齿轮组25包括第二齿轮4和第三齿轮11，第二齿轮4设置在第一从动轴3上，第三齿轮11设置在第二从动轴9上，第二齿轮4和第三齿轮11均与第一齿轮7相啮合，第二齿轮4和第三齿轮11均与内齿轮10相啮合。第一从动轴3的一端设有轴承盖6。
还包括偏心距调节装置26，公转机构23还包括第三圆平板1，第三圆平板1设置在内圆筒16上与第一圆平板13相对的一端；偏心距调节装置26设置在第一圆平板13和第三圆平板1之间。
自转机构24包括第三从动轴17、第四齿轮12和第五齿轮19，第三从动轴17设置在偏心距调节装置26上，第四齿轮12固定在第二从动轴9上，第五齿轮19固定在第三从动轴17上，第四齿轮12和第五齿轮19相啮合，第四齿轮12和内齿轮10相啮合。
偏心距调节装置26包括支撑架18和调节杆20，支撑架18固定在调节杆20上，调节杆20与第二从动轴9同轴设置，调节杆20一端设置在第三圆平板1上，另一端设置在第一圆平板13上；第三从动轴17设置在支撑架18上。
如图4所示，外圆筒14上设有安装孔22，第一从动件2呈“工”字形，第一从动件2设置在安装孔22内，第一从动件2与外圆筒14之间还设有弹簧21，弹簧21的一端抵触第一从动件2，另一端抵触外圆筒14的内侧。
内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第二凹槽，第二凹槽的螺距大于第一凹槽15的螺距，外圆筒14上设有第二从动件，第二从动件卡合在第二凹槽内。
内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第三凹槽，第三凹槽的螺距小于第一凹槽15的螺距，外圆筒14上设有第三从动件，第三从动件卡合在第三凹槽内。
实施例2：如图1所示，一种新型螺旋铣孔装置，包括公转机构23、自转机构24、电动机和刀具，刀具固定在自转机构24上，自转机构24设置在公转机构23上，电动机的输出轴8连接公转机构23，公转机构23包括外圆筒14和内圆筒16，内圆筒16套接在外圆筒14内，外圆筒14设有内齿轮10，内圆筒16设有齿轮组25，电动机的输出轴8上设有第一齿轮7；第一齿轮7与齿轮组25相啮合，齿轮组25与内齿轮10相啮合；内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽15，外圆筒14上设有第一从动件2，第一从动件2卡合在第一凹槽15内。
如图2所示，公转机构23还包括第一圆平板13、第二圆平板5、第一从动轴3和第二从动轴9，第一圆平板13固定在内圆筒16上靠近电动机的一端，第二圆平板5刚性固定在第一圆平板13上，第一从动轴3和第二从动轴9设置在第一圆平板13和第二圆平板5之间；齿轮组25包括第二齿轮4和第三齿轮11，第二齿轮4设置在第一从动轴3上，第三齿轮11设置在第二从动轴9上，第二齿轮4和第三齿轮11均与第一齿轮7相啮合，第二齿轮4和第三齿轮11均与内齿轮10相啮合。
还包括偏心距调节装置26，公转机构23还包括第三圆平板1，第三圆平板1设置在内圆筒16上与第一圆平板13相对的一端；偏心距调节装置26设置在第一圆平板13和第三圆平板1之间。
偏心距调节装置26包括支撑架18和调节杆20，支撑架18固定在调节杆20上，调节杆20与第二从动轴9同轴设置，调节杆20一端设置在第三圆平板1上，另一端设置在第一圆平板13上；第三从动轴17设置在支撑架18上。
如图4所示，外圆筒14上设有安装孔22，第一从动件2呈“工”字形，第一从动件2设置在安装孔22内，第一从动件2与外圆筒14之间还设有弹簧21，弹簧21的一端抵触第一从动件2，另一端抵触外圆筒14的内侧。
内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第二凹槽，第二凹槽的螺距大于第一凹槽15的螺距，外圆筒14上设有第二从动件，第二从动件卡合在第二凹槽内。
内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第三凹槽，第三凹槽的螺距小于第一凹槽15的螺距，外圆筒14上设有第三从动件，第三从动件卡合在第三凹槽内。
实施例3：一种新型螺旋铣孔装置，包括公转机构23、自转机构24、电动机和刀具，刀具固定在自转机构24上，自转机构24设置在公转机构23上，电动机的输出轴8连接公转机构23，公转机构23包括外圆筒14和内圆筒16，内圆筒16套接在外圆筒14内，外圆筒14设有内齿轮10，内圆筒16设有齿轮组25，电动机的输出轴8上设有第一齿轮7；第一齿轮7与齿轮组25相啮合，齿轮组25与内齿轮10相啮合；内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽15，外圆筒14上设有第一从动件2，第一从动件2卡合在第一凹槽15内。
较佳的，内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第二凹槽，第二凹槽的螺距大于第一凹槽15的螺距，外圆筒14上设有第二从动件，第二从动件卡合在第二凹槽内。
内圆筒16的侧壁还设有圆柱螺旋状的第三凹槽，第三凹槽的螺距小于第一凹槽15的螺距，外圆筒14上设有第三从动件，第三从动件卡合在第三凹槽内。
实施例4：如图1所示，一种新型螺旋铣孔装置，包括公转机构23、自转机构24、电动机和刀具，刀具固定在自转机构24上，自转机构24设置在公转机构23上，电动机的输出轴8连接公转机构23，公转机构23包括外圆筒14和内圆筒16，内圆筒16套接在外圆筒14内，外圆筒14设有内齿轮10，内圆筒16设有齿轮组25，电动机的输出轴8上设有第一齿轮7；第一齿轮7与齿轮组25相啮合，齿轮组25与内齿轮10相啮合；内圆筒16的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽15，外圆筒14上设有第一从动件2，第一从动件2卡合在第一凹槽15内。
如图2所示，公转机构23还包括第一圆平板13、第二圆平板5、第一从动轴3和第二从动轴9，第一圆平板13固定在内圆筒16上靠近电动机的一端，第二圆平板5刚性固定在第一圆平板13上，第一从动轴3和第二从动轴9设置在第一圆平板13和第二圆平板5之间；齿轮组25包括第二齿轮4和第三齿轮11，第二齿轮4设置在第一从动轴3上，第三齿轮11设置在第二从动轴9上，第二齿轮4和第三齿轮11均与第一齿轮7相啮合，第二齿轮4和第三齿轮11均与内齿轮10相啮合。
还包括偏心距调节装置26，公转机构23还包括第三圆平板1，第三圆平板1设置在内圆筒16上与第一圆平板13相对的一端；偏心距调节装置26设置在第一圆平板13和第三圆平板1之间。
自转机构24包括第三从动轴17、第四齿轮12和第五齿轮19，第三从动轴17设置在偏心距调节装置26上，第四齿轮12固定在第二从动轴9上，第五齿轮19固定在第三从动轴17上，第四齿轮12和第五齿轮19相啮合，第四齿轮12和内齿轮10相啮合。
第五齿轮19一侧的第三从动轴17上设有角度编码器(未示出)，还包括显示器(未示出)，角度编码器与显示器电连接。
工作原理：电动机的输出轴8带动第一齿轮7转动，第一齿轮7带动第二齿轮4和第三齿轮11转动，由于第二齿轮4和第三齿轮11与外圆筒14的内齿轮10相啮合，并且外圆筒14是固定不动的，所以第二齿轮4和第三齿轮11围绕第一齿轮7转动。第二齿轮4和第三齿轮11安装在第一圆平板13和第二圆平板5上，第一圆平板13固定在内圆筒16上，所以，内圆筒16在第二齿轮4和第三齿轮11的带动下完成本新型螺旋铣孔装置的公转运动。
由于内圆筒16的外部侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽15，外圆筒14设有第一从动件2，在内圆筒16转动的同时，内圆筒16在第一从动件2和第一凹槽15的作用下向前移动，刀具安装于设置在内圆筒16里的第三从动轴17上，在内圆筒16的带动下完成刀具的进给。第二从动件和第二凹槽，第三从动件和第三凹槽与第一从动件2和第一凹槽15的运动机理相通，在此不作赘述。
与此同时，第四齿轮12在第二从动轴9的带动下发生转动，第五齿轮19在第四齿轮12的带动下为第三从动轴17的转动提供动力，刀具设置在第三从动轴17上，第三从动轴17的转动完成本新型螺旋铣孔装置的自转。
因此，本发明的新型螺旋铣孔装置只需要一个电动机就可以同时为铣孔时的公转、自转和进给提供动力，减轻了装置的总重量，并且降低了制造成本。由于本装置整体呈对称结构，所以降低了由于转动产生的振动。
Claims (9)
1.一种新型螺旋铣孔装置，包括公转机构(23)、自转机构(24)、电动机和刀具，刀具固定在自转机构(24)上，自转机构(24)设置在公转机构(23)上，电动机的输出轴(8)连接公转机构(23)，其特征在于，公转机构(23)包括外圆筒(14)和内圆筒(16)，内圆筒(16)套接在外圆筒(14)内，外圆筒(14)设有内齿轮(10)，内圆筒(16)设有齿轮组(25)，电动机的输出轴(8)上设有第一齿轮(7)；第一齿轮(7)与齿轮组(25)相啮合，齿轮组(25)与内齿轮(10)相啮合；内圆筒(16)的侧壁设有圆柱螺旋状的第一凹槽(15)，外圆筒(14)上设有第一从动件(2)，第一从动件(2)卡合在第一凹槽(15)内。
2.根据权利要求1所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，公转机构(23)还包括第一圆平板(13)、第二圆平板(5)、第一从动轴(3)和第二从动轴(9)，第一圆平板(13)固定在内圆筒(16)上靠近电动机的一端，第二圆平板(5)刚性固定在第一圆平板(13)上，第一从动轴(3)和第二从动轴(9)设置在第一圆平板(13)和第二圆平板(5)之间；齿轮组(25)包括第二齿轮(4)和第三齿轮(11)，第二齿轮(4)设置在第一从动轴(3)上，第三齿轮(11)设置在第二从动轴(9)上，第二齿轮(4)和第三齿轮(11)均与第一齿轮(7)相啮合，第二齿轮(4)和第三齿轮(11)均与内齿轮(10)相啮合。
3.根据权利要求2所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，还包括偏心距调节装置(26)，公转机构(23)还包括第三圆平板(1)，第三圆平板(1)设置在内圆筒(16)上与第一圆平板(13)相对的一端；偏心距调节装置(26)设置在第一圆平板(13)和第三圆平板(1)之间。
4.根据权利要求3所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，自转机构(24)包括第三从动轴(17)、第四齿轮(12)和第五齿轮(19)，第三从动轴(17)设置在偏心距调节装置(26)上，第四齿轮(12)固定在第二从动轴(9)上，第五齿轮(19)固定在第三从动轴(17)上，第四齿轮(12)和第五齿轮(19)相啮合，第四齿轮(12)和内齿轮(10)相啮合。
5.根据权利要求3或4所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，偏心距调节装置(26)包括支撑架(18)和调节杆(20)，支撑架(18)固定在调节杆(20)上，调节杆(20)与第二从动轴(9)同轴设置，调节杆(20)一端设置在第三圆平板(1)上，另一端设置在第一圆平板(13)上；第三从动轴(17)设置在支撑架(18)上。
6.根据权利要求5所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，外圆筒(14)上设有安装孔(22)，第一从动件(2)呈“工”字形，第一从动件(2)设置在安装孔(22)内，第一从动件(2)与外圆筒(14)之间还设有弹簧(21)，弹簧(21)的一端抵触第一从动件(2)，另一端抵触外圆筒(14)的内侧。
7.根据权利要求1或6所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，内圆筒(16)的侧壁设有圆柱螺旋状的第二凹槽，第二凹槽的螺距大于第一凹槽(15)的螺距，外圆筒(14)上设有第二从动件，第二从动件卡合在第二凹槽内。
8.根据权利要求7所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，内圆筒(16)的侧壁设有圆柱螺旋状的第三凹槽，第三凹槽的螺距小于第一凹槽(15)的螺距，外圆筒(14)上设有第三从动件，第三从动件卡合在第三凹槽内。
9.根据权利要求4所述的新型螺旋铣孔装置，其特征在于，第五齿轮(19)一侧的第三从动轴(17)上设有角度编码器，还包括显示器，角度编码器与显示器电连接。
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