CN104271294A - 刀架设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及刀架设备，其包括用于固定刀具(24)的固定装置(4)、可在轴向方向上移动的可移动零件(2)和可引起可移动零件(2)的轴向振动运动的气动机构(3)。固定装置(4)耦合到可移动零件，使得可移动零件(2)的轴向振动运动传输到刀具(24)。

Description

刀架设备

发明目的

本发明应用于零件的加工操作特别是钻孔操作的领域中，并涉及一种刀架设备，可借助于用于锚定的已加工轴或圆锥体而被耦合到机器或设备。

更具体地，本发明所提出的对象允许产生相对于所述机器的线性运动的轴向振动运动，并且随旋转将它传输到刀具。

发明背景

今天，在机器加工的范围内，钻孔和深钻孔加工是在工业的各种行业中非常重要的加工操作，且尽管它是老技术，但是新材料、刀具、润滑剂、机器、控制装置等的出现打开了非常广泛的研究领域以满足生产率和市场的环境法规的要求。

当前的钻孔问题与生产率和有待得到的表面和/或尺寸质量关联。

诸如在可延展材料上钻孔时产生长的和损伤的碎片以及出现不希望有的振动之类的典型的问题，是在工业部件的高生产率加工中有待提高的现象的例子，因为它们涉及停工事件的增加，进一步导致由于有缺陷的零件的制造而产生的损失和甚至机器损坏，因此在航空材料的钻孔中，消除分层、减少毛刺、降低切割温度和提高粗糙度是该行业的公司极大感兴趣的目标。

在制造过程例如机器加工、焊接或成型期间施加振动是在用于解决与常规制造方法有关的问题的研究和工业中相对常见的做法。

在钻孔的范围内，施加相对于线性运动的轴向振动运动允许减少前述问题，因为它可减少执行操作所需的能量，增加生产率，便于使碎片破裂，延长刀具的寿命，改善表面和内部质量并允许不适合于按照常规方法处理的工作材料。

当前存在允许实现这个过程的发明创造，其被称为振动辅助钻孔。

所述发明创造可根据振动可被施加的位置而被分类：首先是在不旋转的刀具中获得振动的设备，其次是使待穿孔的零件或测试件振动的设备，且最后是刀具同时旋转和振动的设备——本发明被包括在该类设备中。

最后一类刀架包括文件US 6234728(B1)，其包括：具有用于耦合到机器的支持架的钻孔刀具的安装附件；固定刀具的刀架，该刀具借助于轴向导向装置相对于支架前后移动，并与刀架一起整体地旋转，且它由在轴向方向上的悬挂装置构成，以在刀架中产生从支架相对于工件的受控移位所产生的轴向振动运动。

待控制的两个因素——频率和振幅——根本地干扰在钻孔期间的振动的施加。在刀具顶端处的振动的参数根据刀具、材料和待钻出的孔的类型而改变，所以需要能够修改振动的频率和振幅。

所述振动在刀具的轴向方向上施加，遵循正弦模式且振幅大于切割边缘进给，其中断切割。碎片平均厚度的值通过改变切割的频率和振幅来增加或降低，所以必须能够根据每种钻孔的需要来修改它。

此外，在一些材料例如复合材料的钻孔中，振动的振幅值是待控制的重要参数，因为由于可能的纤维分层，在孔的出口处需要不很高的振幅。

另一方面，在钻孔操作中执行其它操作非常普遍，例如将孔扩成埋头孔，为此不必要施加振动。

根据US 6234728(B1)的发明创造存在刀架通过在刀具和待钻孔的工件之间的接触而产生振动的问题，所以对每种情况给出频率和振动参数，而不能选择修改所述参数。

此外，在执行不需要振动的任何类型的操作的情况下，例如将孔扩成埋头孔时，所述刀架将不是适当的，且将必须更换另一个以执行没有振动的操作。

本发明基于该问题提供一种刀架，其被设计成施加低频振动，其中振动的特征例如振幅可根据钻孔需要来改变，并且能够选择振动而不需要在刀具顶端处不振动的操作中改变刀架。

发明内容

本发明涉及克服上面指出的缺点的刀架设备，它具有可借助于锚定圆锥体和气动机构来耦合到机器的主体，该气动机构允许相对于机器的受控线性运动产生刀具轴向振动运动，且其中能够控制振动的振幅。

对于不适合以振动状态工作的情况，也能够使振动状态失效，而不需要改变刀架，所以相同的刀架设备可用于执行不同的操作。

该刀架设备可特别地耦合到能够使刀架设备旋转(相对于刀具的轴向方向)的机器，并包括用于固定刀具的固定装置。该刀架设备包括可在轴向方向上移动的可移动零件和气动机构，其中所述气动机构可引起可移动零件的轴向振动运动，且其中该固定装置耦合到该可移动零件。该可移动零件的轴向振动运动因此被传输到刀具。

设想有以下的可能性：该气动机构包括在轴向的两个方向上执行线性运动以用简单的方式产生振动的气动活塞。

刀架设备的可移动零件可包括容纳气动活塞的室，使得该气动活塞可在室内轴向滑动，以及包括传导装置，其允许将压缩空气传送到内部导管，该内部导管横贯活塞并在该气动活塞的轴向相对的端面上通入该室，因而引起它的前后运动，使该活塞以交替的方式与该可移动零件的室的内壁碰撞，引起该可移动零件的类似前后运动，且因此引起锚定到该可移动零件的刀具的前后运动。

刀架设备可包括主体，该主体包括允许将该设备耦合到机器的锚定元件和壳体，可移动零件可在该壳体内轴向移动。该主体包括使机器的压缩空气供应源与可移动零件的传导装置连通的导管。该主体因此执行固定到机器的功能，其中该设备被耦合且进一步容纳该可移动零件，其执行锚定刀具和借助于相对于主体的轴向运动使整个设备振动的功能。

刀架设备可包括调整器，其允许改变可移动零件的轴向运动的振幅，因此提供改变振动的振幅的可能性，使它们适应于每种情况。

该调整器包括螺母，其耦合在主体上，在与轴向方向一致的第一方向上闭合壳体，以充当可移动零件在第一方向上运动的挡块，而所述主体在与轴向方向一致的第二方向上闭合壳体并充当该方向运动的挡块。该螺母可通过改变壳体的轴向长度来改变它在轴向方向上的位置。

调整器可包括调节装置，将螺母锚定到该设备的可移动零件以用简单和整体的方式固定所述螺母的位置。

设想有以下的可能性：该设备包括容纳在主体的壳体内部的第一减震挡块，使得在可移动零件和主体之间的碰撞冲击被吸收。

设想有以下的可能性：该设备包括在调整器中的第二减震挡块，以吸收可移动零件与调整器的碰撞冲击。

最后，设想有以下的可能性：第一减震挡块和第二减震挡块借助于固定装置被固定到可移动零件的至少两个相对的表面，使得在减震挡块之间的间隙总是参考所述主体，因而通过该调整器实现振动的振幅的最佳变化。

设想有以下的可能性：主体包括附接装置，其将可移动零件附接到所述主体，使得它们整体地随着传输扭矩旋转，且以可能的最简单的方式实现随着旋转而振动的功能。

设想有以下的可能性：气动机构包括返回装置(例如容纳在可移动零件的室中的弹簧，气动活塞可碰撞该弹簧)，以便于改变由活塞执行的线性运动的方向。

设想有以下的可能性：该设备包括在主体和可移动零件之间的密封元件(使得存在于主体和可移动零件之间的间隙在其至少一个端面上被密封以防止用于启动气动机构的空气逸出)。

设想有以下的可能性：该设备包括用于在可移动零件和主体之间的轴向引导的减摩元件(例如位于可移动零件的外表面和主体的固定表面之间)。

还设想有以下的可能性：主体包括在其表面(作为阀)上制造的静音通孔，其喷射压缩空气。

因此，根据所述发明，本发明所提出的植入物是直到现在为止在所使用的附接设备中的进步，且它借助于刀具的振动(从有利于钻孔操作方面来说)以完满的方式解决了上面提到的问题，其以简单的方式实施，通过简化过程，随之改进了制造过程并减少了成本，均为简单和集成的设计，而不需要高度训练的操作员。

附图说明

为了补充所做出的描述，并为了帮助更好地理解根据其优选实施方式的本发明的特征，一组附图作为所述描述的整体组成部分被附加，其中使用例证性和非限制性特征描绘了下文：

图1示出本发明所提出的设备的透视图。

图2示出该设备的横截面视图，其中可看到它的部件，其中可详细看到气动机构，其中活塞在上方位置。

图3示出该设备的横截面视图，其中活塞在下方位置。

图4示出该设备的平面横截面视图，其中可看到销的细节。

具体实施方式

鉴于所描述的附图，可观察到在本发明的可能实施方式之一中，刀架包括主体1和可移动零件2，其中可移动零件2包括用于固定刀具24的固定装置4，优选地是固定刀具24的锚定夹具，这是本发明的振动的对象，如在图2、3和4中可看到的。

主体1包括锚定元件5，其优选地是耦合到机器的锚定圆锥体或已加工轴，且旋转运动通过锚定元件传输到主体(从而传送到刀具)，以及机器的压缩空气转移到刀架设备。这个压缩空气是刀架的振动效应所必需的，如下面将解释的。

主体1包括壳体，可移动零件2可在壳体内部轴向移动。可移动零件2优选地是夹盘，由两个零件形成：第一零件19：其具有导管8，压缩空气通过该导管从锚定圆锥体内部进入；以及第二零件20，用于锚定该刀具的锚定装置4(优选为锚定夹具)耦合到第二零件。

可移动零件2或夹盘的所述第一零件19和第二零件20优选借助于系紧螺栓沿着第一零件19和第二零件20之间的接触区域被固定，使得这些零件连接形成可移动零件2，如可在图1、2、3和4中看到的。

可移动零件2包括容纳产生振动运动的气动活塞6的室21，特别地，第二零件20充当套管，所述气动活塞6在其中以导向方式滑动。

气动活塞6是负责产生刀架设备的轴向振动运动的元件，且它包括横贯气动活塞6的分布孔或内部导管22，在所述气动活塞6的轴向相对的端面上通入室21，且因此以交替的方式将压缩空气分配到室21内，以产生气动活塞6的轴向振动运动。

第二零件20包括将压缩空气从第一零件19的导管8传送到活塞6的分布孔或内部导管22的传导装置23。

活塞6借助于穿过锚定圆锥体的空气的进入而移动，其中空气通过与横贯活塞6的内部导管22连通的导管8被传送，内部导管22接收空气，并以交替的方式与接收空气的传导装置23连通，因而允许活塞6的交替运动。

活塞6在夹盘内的运动的两个端部位置在一侧上是与第一零件1的接触位置，而在另一侧上是与夹盘的第二零件20的内表面的接触位置，如可在图2和3中看到的。

在室21内部容纳返回装置12，其优选地是弹簧，帮助活塞6的运动，且其中夹盘2优选地还包括两个孔17，这两个孔17优选地是静音孔，其功能是允许空气从系统退出，如可在图1、2、3和4中看到的。

减摩装置16优选地为青铜套，位于在夹盘2和主体1之间存在的界面中，用于引导夹盘2，其中所述青铜套固定在主体1内部，如可在图2、3、和4中看到的。

为了通过夹盘2成功地将在主体1上产生的旋转运动转移到刀具，将附接装置9(优选地是三个防旋转销)放置成使得可移动零件2(优选为夹盘)整体地随着主体1旋转，如可在图1、2、3和4中看到的。

每个防旋转销优选地由锚定到主体1的两个螺栓构成，使得活塞6的旋转运动和轴向振动运动通过夹盘2转移到刀具24。

刀架设备包括轴向运动振幅调整器7，由螺母14和调节装置13(优选为螺柱)构成，它执行固定主体1内部的夹盘2的运动自由度的功能，留下或多或少的空间来执行具有不同振幅的振动；其中螺母14充当运动的档块，且螺柱负责将螺母14固定在主体1上，在夹盘2和螺母14之间所包含的空间能够被改变。

主体1优选地在其外表面上具有雕刻划线块，随时指示振幅，并且在将螺母14作为基准修改所需振幅的情况下，便于调节，如可在图1、2、3和4中看到的。

根据气动机构的尺寸、所使用的刀具、待钻孔的材料等，本发明的振动的类型被考虑为低频振动(在0和5000Hz之间)，振动的振幅能够借助于轴向移动振幅调节器7被调节，如上面所指示的，使设备适应加工本身的需要。

另一方面，第一减震挡块10和第二减震挡块11(优选为橡胶挡块)被布置在主体1内部，用于最小化在可移动零件2和主体1之间的碰撞冲击，其中一个橡胶挡块通过固定装置18锚定到可移动零件2的第一零件19(固定装置优选地是两个螺栓)，且另一橡胶挡块优选地通过另外两个螺栓锚定到可移动零件2的第二零件20。

这两个橡胶挡块整体地随着可移动零件2移动，其中所述可移动零件2在一侧上与主体的内表面邻接，且在另一侧上与振幅调整器7的内表面邻接，其限定了在橡胶挡块和振幅调整器7之间的间隙。

相应地，在锚定圆锥体和具有空气入口的单独零件之间具有密封元件15，优选地是充当气塞的环形接头，使得它将进入的空气引导到气动机构3，如可在图2、3和4中看到的。

总的来说，借助于本文描述的解释，通过气动机构，有可能获得可耦合到机器的刀架设备，钻孔刀具被锚定在其中，并在它向前移动时能够得到后者的振动运动，其中空气通过耦合到机器或设备而进入，并引起活塞的运动，该活塞负责给刀具提供相对于支架的受控线性运动的轴向振动运动，如可在图1、2和3中的视图中看到。

Claims (14)

1.一种刀架设备，所述刀架设备能够被耦合到使所述刀架设备旋转的机器上，所述刀架设备包括用于固定刀具(24)的固定装置(4)，其特征在于，所述刀架设备还包括气动机构(3)和能够在轴向方向上移动的可移动零件(2)，其中所述气动机构(3)能够使所述可移动零件(2)进行轴向振动运动，且所述固定装置(4)耦合到所述可移动零件(2)。

2.如权利要求1所述的刀架设备，其中所述气动机构(3)包括在至少两个方向上执行线性运动的气动活塞(6)。

3.如前述权利要求中的任一项所述的刀架设备，其中所述可移动零件(2)包括室(21)，其容纳所述气动活塞(6)，使得它可在所述室(21)内部轴向地滑动；以及包括传导装置(8，23)，其允许将压缩空气传送到内部导管(22)，所述内部导管(22)横贯所述活塞(6)并在所述气动活塞(3)的轴向相对的端面上通入所述室(21)。

4.如前述权利要求中的任一项所述的刀架设备，还包括主体(1)，所述主体(1)包括允许将所述刀架设备耦合到所述机器的锚定元件(5)和壳体，所述可移动零件(2)能够在所述壳体内轴向移动，且所述主体(1)包括使所述机器的压缩空气供应源与所述传导装置(8，23)连通的导管。

5.如前述权利要求中的任一项所述的刀架设备，还包括调整器(7)，其允许改变所述可移动零件(2)的轴向运动的振幅。

6.如权利要求5所述的刀架设备，其中所述调整器(7)包括螺母(14)，所述螺母(14)被耦合在所述主体(1)上，在与所述轴向方向一致的第一方向上闭合所述壳体以充当所述可移动零件(2)在所述第一方向上的运动的挡块，而所述主体(1)在与所述轴向方向一致的第二方向上闭合所述壳体并充当运动的挡块，且所述螺母(14)能够通过改变所述壳体的轴向长度来改变它在所述轴向方向上的位置。

7.如权利要求5或6所述的刀架设备，其中所述调整器(7)包括调节装置(13)，其将所述螺母(14)锚定到所述刀架设备的所述可移动零件(2)以固定所述螺母(14)的位置。

8.如权利要求4到7中的任一项所述的刀架设备，还包括容纳在所述壳体内部的第一减震挡块，以便吸收所述可移动零件(2)与所述主体(1)的碰撞冲击。

9.如权利要求5到8中的任一项所述的刀架设备，还包括在所述调整器中的第二减震挡块(11)，以便吸收所述可移动零件(2)与所述调整器(7)的碰撞冲击。

10.如权利要求4到9中的任一项所述的刀架设备，还包括将所述可移动零件(2)附接到所述主体(1)的附接装置(9)。

11.如前述权利要求中的任一项所述的刀架设备，其中所述气动机构(3)包括返回装置(12)。

12.如权利要求4到11中的任一项所述的刀架设备，还包括在所述主体(1)和所述可移动零件(2)之间的密封元件(15)。

13.如权利要求4到12中的任一项所述的刀架设备，还包括用于在所述可移动零件(2)和所述主体(1)之间的轴向引导的减摩元件(16)。

14.如权利要求4到13中的任一项所述的刀架设备，其中固定零件(1)具有在其表面上制造的静音通孔(17)，所述静音通孔(17)允许空气退出所述设备。