CN104588701A - 一种利用惯性进给的镗刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用惯性进给的镗刀，包括镗刀体，镗刀体上转动装配有转轮，转轮上设置有棘轮、凸轮槽，镗刀体上沿径向方向导向移动装配有随镗刀体转动的用于安装刀头的刀头座，刀头座与凸轮槽的位置对应且固连有插入凸轮槽中的传动销，凸轮槽具有推动传动销距离回转轴线的距离逐渐变大的凸轮变径曲线，传动销的内外移动和与传动销固连的刀头座的退回、进给动作相对应；镗刀体上安装有棘爪以及棘爪驱动装置，棘轮具有与棘爪啮合配合的棘齿。通过控制棘爪与棘轮啮合或分离即可通过传动销沿凸轮槽的转动实现刀头座的径向进给，实现对待加工环槽的进给进行控制，使用方便，解决了现有技术中的镗刀不能靠本身的动作进给加工孔内环槽的技术问题。

Description

一种利用惯性进给的镗刀

技术领域

本发明涉及一种机械加工中使用的镗刀，尤其涉及一种利用惯性进给的镗刀。

背景技术

在机械加工中会遇到在零件的孔内加工环形槽的情况，比如在箱体零件表面向内开设的孔内加工环形槽，在加工此类环形槽时，如图1所示，由于孔1000的直径小于环形槽1001的直径，因此需要刀具在伸入孔中的设定深度后才能沿径向进给，并要求进给量逐渐增加而不能一次伸出到位，否则容易打坏孔壁或刀具，而且刀具的回转轴线也不能发生变化，由于此类加工对的刀具动作要求较为复杂，现有技术中的镗刀不能靠本身的动作进给，一些镗刀是依靠机床提供的动力达到进给切削，从而上述的零件只能用镗床的飞刀盘或者采用数控插补形式加工，要求机床设备比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自身能够自动进给的利用惯性进给的镗刀。

本发明的利用惯性进给的镗刀采用如下技术方案：一种利用惯性进给的镗刀，包括用于连接动力装置以绕回转轴线旋转的镗刀体，镗刀体上绕回转轴线转动装配有转轮，转轮上绕回转轴线设置有棘轮、凸轮槽，镗刀体上沿垂直于回转轴线的径向方向导向移动装配有随镗刀体转动的用于安装刀头的刀头座，刀头座与所述凸轮槽的位置对应且固连有插入凸轮槽中的传动销，所述转轮在镗刀体正、反向转动时具有在惯性力作用下产生的与镗刀体的转向相反的反、正向转动趋势，所述凸轮槽具有在转轮正、反向转动时推动所述传动销沿径向内、外移动的距离回转轴线的距离逐渐变大的凸轮变径曲线，所述传动销的内外移动和与传动销固连的刀头座的退回、进给动作相对应；镗刀体上安装有棘爪以及与棘爪传动配合的带动棘爪与棘齿啮合或分离的棘爪驱动装置，所述棘轮具有在转轮反向旋转时与棘爪啮合挡止配合、在转轮正向旋转时虽然啮合但容棘爪通过的棘齿，所述镗刀还包括通过控制棘爪驱动装置以使棘爪与棘齿啮合或分离的控制装置。

所述棘轮结构、凸轮槽分置于转轮的上下端面。

所述镗刀体上转动装配有杠杆，所述棘爪有两个，分别为第一、第二棘爪，所述第一、第二棘爪间隔固定设置于所述杠杆的转动轴线的两侧，所述棘爪驱动装置包括对杠杆施加驱动第一棘爪向棘齿运动以与棘齿啮合而使第二棘爪与棘齿分离的弹性作用力的弹性件、对杠杆施加克服所述弹性作用力驱动第二棘爪向棘齿运动以与棘齿啮合而使第一棘爪与棘齿分离的电磁力的电磁铁，所述控制装置为控制电磁铁通断电的无线控制器。

所述转轮上固定有尺寸限位销，所述镗刀体上设有刻度盘，刻度盘上开设有与尺寸限位销在其转动方向上导向配合的转动槽，刻度盘上于转动槽中可拆固定装配有用于限制尺寸限位销转动距离的挡止限位结构。

本发明的利用惯性进给的镗刀，镗刀体上绕回转轴线转动装配有转轮，转轮上绕回转轴线设置有棘轮、凸轮槽，镗刀体上沿垂直于回转轴线的径向方向导向移动装配有随镗刀体转动的用于安装刀头的刀头座，刀头座与所述凸轮槽的位置对应且固连有插入凸轮槽中的传动销，转轮在镗刀体正、反向转动时具有在惯性力作用下产生的与镗刀体的转向相反的反、正向转动趋势，凸轮槽具有在转轮正、反向转动时推动所述传动销沿径向内、外移动的距离回转轴线的距离逐渐变大的凸轮变径曲线，传动销的内外移动和与传动销固连的刀头座的退回、进给动作相对应；镗刀体上安装有棘爪以及与棘爪传动配合的带动棘爪与棘齿啮合或分离的棘爪驱动装置，棘轮具有在转轮反向旋转时与棘爪啮合挡止配合、在转轮正向旋转时虽然啮合但容棘爪通过的棘齿，镗刀还包括通过控制棘爪驱动装置以使棘爪与棘齿啮合或分离的控制装置。在使用时，通过控制装置控制棘爪与棘轮啮合或分离即可即可通过传动销沿凸轮槽的转动实现刀头座的径向进给，可以实现对待加工环槽的加工精度进行控制，使用方便，解决了现有技术中的镗刀不能靠本身的动作进给加工孔内环槽的技术问题。

进一步地，转轮上设有尺寸限位销，镗刀体上设有与尺寸限位销转动配合的转动槽，通过控制限定尺寸限位销在转动槽内的转动距离可以精确限定刀杆的进给量，对环槽的加工精度较高。

附图说明

图1是孔内加工环形槽的箱体零件的结构示意图；

图2是本发明的镗刀的实施例的结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是图2的右视图；

图5是图4的剖视图；

图6是图4的俯视图；

图7是图3中的转轮上的凸轮槽的结构示意图；

图8是图3中转轮上的凸轮槽的特性曲线；

图9是图2中棘爪驱动装置的后视图；

图10是棘爪驱动装置中棘爪和衔铁的连接结构示意图；

图11是图9中棘爪的结构示意图；

图12是图2中镗刀体的结构示意图；

图13是图12的俯视图。

具体实施方式

本发明的一种利用惯性进给的镗刀的实施例：如图2-13所示，包括镗刀体100，镗刀体100用于与机床连接并传递扭矩，镗刀体100包括轴线为回转轴线的上下延伸的转轴和固定连接于转轴下端的连接座101，连接座101垂直于镗刀体100设置，连接座101上与转轴的一侧设有径向延伸的长孔1010，镗刀体100的连接座101上固定设有转筒200，转筒200的上端开口，下端设有用于与连接座101通过螺钉固定连接的内翻沿，内翻沿的中部设有供镗刀体100的转轴穿过的孔，转筒200内设有绕镗刀体100的转轴与镗刀体100转动配合的转轮500，转轮500为圆盘型，转轮500的上下两侧分别设有端面轴承103并能够与镗刀体100的转轴发生相对转动，转轮500下端面的端面轴承上表面与转轮接触，下表面顶压在连接座101上，转轮500的下端面上与连接座101的长孔1010对应位置开设有圆心角为180度的凸轮槽501，凸轮槽501具有从一端向另一端在径向方向尺寸逐渐变大的凸轮变径曲线，转轮500的上端面上固定设有一个齿槽向上的棘轮502，当然，在其他实施例中，棘轮502的齿槽方向可以为朝向径向方向。转筒200的上端开口处通过螺钉固定连接有刻度盘210，刻度盘210的中间设有供镗刀体100的转轴穿过的中心孔，刻度盘210上开设有一侧开有刻度的转动槽，转动槽以镗刀体100的转轴轴线为圆心环绕180度，转轮500上端面的端面轴承103的上端顶压在刻度盘210的下表面，转轮500上端面还设有上下延伸的尺寸限位销，尺寸限位销的上端伸入刻度盘210的环形孔内，刻度盘210的转动槽内还设有可以在转动槽内调节位置的尺寸限位块，所述尺寸限位块通过限位螺销202固定装在转动槽内，限位螺销202一旦拧紧在刻度盘210上，尺寸限位销就只能在转动槽的一端和尺寸限位块之间滑动，连接座101的下端在左右方向上相对间隔设有两个前后延伸的导向滑块102，两个导向滑块102分别通过连接螺钉1020固定连接在连接座101上，两个导向滑块102的向内相对的两侧面为内凹的V型面，两个导向滑块102之间沿前后方向导向滑动装配有刀头座300，刀头座300与转轮500上的凸轮槽501相对应，刀头座300上端的左右两侧面也为在前后方向延伸的内凹的V型面，刀头座300上端的两个V型面分别与对应的两个导向滑块102上的V型面吻合相对且构成的菱形空间内装有滚珠，以使刀头座300能够相对于连接座101在两个导向滑块102构成的导向槽内前后滑动，并能够在镗刀体100转动时通过连接座101下端的两个导向滑块102的止转作用随镗刀体100一起转动，刀头座300上还于上下方向延伸有传动销110，传动销110上端穿过连接座101上的长孔1010并深入转轮500下端开设的凸轮槽501中，传动销110的上端装有向心轴承并能在凸轮槽501中滑动，在转轮500相对于镗刀体100相对转动时，转轮500下端面的凸轮槽501能够推动传动销110沿转轮500的径向移动，传动销110的径向移动也就带动刀头座300在两个导向滑块102构成的导向滑槽中前后移动。

刀头座300的下表面上设有开口朝下的在前后方向延伸的凹槽，凹槽为上小下大的阶梯型槽，凹槽内在前后方向导向滑动装配有滑块405，滑块405上设有与刀头座300的下端面平齐的内凹的挡止配合面，刀头座300的下端通过螺钉固定连接有压板301，压板301挡止在滑块的挡止配合面上防止滑块405从刀头座300的凹槽中滑出，刀头座300的侧面还设有用于顶紧滑块405的顶紧螺栓302，滑块405上在前后方向并列设有三个上下延伸的用于安装刀杆400的刀杆安装孔402、403、404，在实际生产过程中需要对刀杆的位置进行调整时，可以将刀杆装在不同的刀杆安装槽中，滑块405的前端还设有前后延伸的螺纹孔，螺纹孔中旋装有调节螺栓303，调节螺栓303的前端挡止配合的刀头座300上的螺栓穿孔中且不能轴向移动，旋转调节螺杆303能够实现对滑块405的微调。

转筒200内于棘轮502和刻度盘210之间设棘爪驱动装置，镗刀体100上垂直于镗刀体100的转轴轴线设置有沿前后方向延伸的杠杆603，杠杆603绕其轴线转动装配与镗刀体100转轴上并随镗刀体100转动，杠杆603的两端分别连接有两个在左右方向延伸的垂直于杠杆603的连接杆，棘爪驱动装置包括连接于杠杆603前端的连接杆两端的弹性件和衔铁604，其中弹性件为一端固连在转筒200上一端与连接杆连接的拉簧601，衔铁604的下方设有电磁铁602，通过棘爪驱动装置的控制装置对电磁铁602通电时，电磁铁会对衔铁604产生吸力并将其吸附在电磁铁602上使另一端翘起，并拉伸拉簧601，杠杆603的后端的连接杆两端分别设有两个用于与棘轮502上的齿槽啮合的棘爪605，棘爪605包括第一棘爪6051和第二棘爪6052，在拉簧601将与其对应的连接杆的一端拉下时，杠杆603后端的与拉簧601对应的一侧的第一棘爪6051与棘轮啮合，当电磁铁602通电时，电磁铁602吸附与其对应的衔铁604，杠杆603转动并使其后端的与拉簧601相对应的一侧第一棘爪6051抬起与棘轮脱离，杠杆603后端的与电磁铁602相对应的一侧第二棘爪6052下降并与棘轮啮合，其中棘轮上的齿槽宽度大于棘爪的宽度，两者之间具有一个相对间隙。

本发明的利用惯性进给的镗刀的工作原理如下：当镗刀体100在机床主轴的带动下旋转运动时会带动刀头座300、滑块405以及刀杆400同时旋转，刀杆400端部的刀头对零件进行切削，这时在惯性力的作用下，转轮500会相对于镗刀体100方向转动，转轮500的反向转动会使伸入转轮500下端的凸轮槽501内的传动销110相对于转动发生径向移动，传动销110的径向移动就带动刀头座300在导向滑块102构成的导向滑槽内导向移动，从而达到刀头进给的目的。当然，在使用时需要对刀头的进给进行控制，以防止刀头进给速度太快而直接与工件发生撞刀而损坏，或者刀头进给太慢不能满足生产加工的时间要求，刀头进给的控制方法如下：棘爪驱动装置的拉簧601拉下连接杆的一端并使杠杆603另一端的连接杆一端的棘爪与转轮500上的棘轮啮合，此时棘轮被棘爪挡止并随棘爪一起与镗刀体100的转轴同步转动，刀头不会发生进给运动，通过无线控制器控制电磁铁通电时，电磁铁将衔铁吸下，在两个棘爪分别与棘轮脱离和再次啮合的时间段内，棘轮会旋转一个较小的角度，并使刀头有一定进给量，同时，由于棘轮齿槽的宽度大于棘爪的宽度，棘轮也能转动相对间隙大小的进给量，如果间歇操作控制系统使电磁铁间歇受电或失电，在拉簧的作用下就会控制两个棘爪不停的抬起和落下，使转轮间歇转动，即刀头能够连续的在一定量的控制下进给。切削深度的控制方法如下：待加工环槽的深度主要由刀头的进给量决定，而刀头的进给量又是由转动与镗刀体的相对转动角度确定，因此，控制转轮与镗刀体的相对转动角度就能够实现对待加工环槽的深度的控制，在使用时，根据待加工环槽的深度调整刻度盘上挡止销的位置并拧紧将其固定在相应的刻度处，这样就能限定转轮上的限位销的转动行程，当转轮转动到待加工环槽的要求深度时，限位销就会被刻度盘上的挡止销挡止，从而达到确定的切削深度。转轮上的凸轮槽的特性曲线如图8所示，转轮每相对于镗刀体转动α角度，刀头就会有进给量为b的进给深度，因此通过控制转轮相对于镗刀体的转动角度能够准确的确定刀头的进给量，也就能够准确确定环槽的加工深度。对刀的控制方法如下：旋转调节螺栓来调整滑块相对于回转中心位置的距离，该距离可以通过测量工具测量，调节到确定位置后通过顶紧螺栓将滑块锁紧即可。在环槽加工完后的退刀控制方法如下：在环槽加工完后，反转镗刀体，由于棘轮、棘爪传动机构在使用时正向转动时棘轮棘爪相互啮合并实现同步转动，反向旋转时，会相对转动，因此，转轮不会被棘爪挡止而在惯性的作用下向切削时转向相反的方向转动，并回到原始位置，传动销也会被转轮上的凸轮槽带动而向进给方向的反向运动，从而将刀头收回，达到退刀的目的。

本发明的利用惯性进给的镗刀的使用方法如下：根据要加工零件的光孔尺寸及环形槽的深度，将刀杆装在滑块上的刀杆安装孔内，旋转调节螺栓使滑块调整到合适的位置，在此位置刀头的刀刃到镗刀体中心的距离与要加工零件的光孔半径一致或略小，拧紧顶紧螺栓，根据待加工环槽的深度调整挡止块在刻度盘上的位置，将镗刀装到机床主轴孔内，将镗刀体反转以使刀头座位于初始位置，将镗刀插入光孔内到环槽位置，主轴正转并通过控制系对电磁铁通电，通电几秒后松开，再按几秒，如此反复，一直到转轮上的限位销与刻度盘上的挡止销接触为止，此时，环槽加工到要求的深度，反转主轴，刀头退回，将镗刀从孔中移出即可。

本实施例中，棘轮和凸轮槽分别设置于转轮的上下端面，在其他实施例中，转轮可以直接由棘轮代替，凸轮槽可以直接设于棘轮的中间轮盘上，或贯通于棘轮中间轮盘的上下端面，即形成凸轮长孔。

本实施例中，棘爪有两个并间隔设于转动装配子镗刀体上的杠杆的一端，且分别位于杠杆轴线的两侧，通过棘爪控制装置控制两个棘爪一个与棘轮啮合的时候另一个与棘轮分开，在其他实施例中，棘爪可以为一个，为了满足本发明的棘爪在与棘轮分离后的极短的时间内再与棘轮啮合的要求，可以相应的将棘爪驱动装置设置为脉冲式电控装置，通过该装置控制棘爪进行脉冲式的弹跳动作，实现快速离开棘轮后快速与棘轮啮合。

本实施例中，棘爪控制装置包括电磁铁和弹性件，在其他实施例中，弹性件可以为压簧或扭簧，只需对杠杆后端的连接杆一端提供一个持续的拉力或压力即可。

本实施例中，转轮上固定有尺寸限位销，尺寸限位销与镗刀体上的刻度盘对应，并转动装配在刻度盘上的转动槽中，在其他实施例中，可以不设置尺寸限位销以及刻度盘，而通过红外探测装置或其他距离感应器对刀头座上的刀杆的径向进给距离进行控制，或者可以通过控制电磁铁的通断电次数来控制进给量，因为电磁铁通放电一次，棘爪与棘轮的相对转动距离是一定的，也就是说刀杆的径向进给量是一定的。

本实施例中，刀头座通过两个导向滑块组成的导向滑槽实现相对于镗刀体的转轴轴线在径向方向的导向移动，刀头座的两侧设有与导向滑块的两个V型槽吻合的V型面实现导向滑动，在其他实施例中，导向滑块的两个相对侧面可以为L型面，构成供刀头座导向滑动的T型槽，或者可以采用在刀头座的中间设有前后延伸的导向孔，采用固定于镗刀体连接座的导向杆对其进行导向，导向的结构及方式为现有技术，且类型多种多样，此处不再一一赘述。

本实施例中，刻度盘上的挡止限位结构为通过限位螺钉连接的尺寸限位块，在其他实施例中，也以为转动装配于环形刻度盘圆心位置的延伸至刻度盘外侧的档杆。

本发明的利用惯性进给的镗刀通过自身自动进给实现对孔内环槽的加工，操作方便，加工精度较高，解决了现有技术中对孔内加工环槽不便的技术问题。

Claims (4)

1.一种利用惯性进给的镗刀，包括用于连接动力装置以绕回转轴线旋转的镗刀体，其特征在于：镗刀体上绕回转轴线转动装配有转轮，转轮上绕回转轴线设置有棘轮、凸轮槽，镗刀体上沿垂直于回转轴线的径向方向导向移动装配有随镗刀体转动的用于安装刀头的刀头座，刀头座与所述凸轮槽的位置对应且固连有插入凸轮槽中的传动销，所述转轮在镗刀体正、反向转动时具有在惯性力作用下产生的与镗刀体的转向相反的反、正向转动趋势，所述凸轮槽具有在转轮正、反向转动时推动所述传动销沿径向内、外移动的距离回转轴线的距离逐渐变大的凸轮变径曲线，所述传动销的内外移动和与传动销固连的刀头座的退回、进给动作相对应；镗刀体上安装有棘爪以及与棘爪传动配合的带动棘爪与棘齿啮合或分离的棘爪驱动装置，所述棘轮具有在转轮反向旋转时与棘爪啮合挡止配合、在转轮正向旋转时虽然啮合但容棘爪通过的棘齿，所述镗刀还包括通过控制棘爪驱动装置以使棘爪与棘齿啮合或分离的控制装置。

2.根据权利要求1所述的利用惯性进给的镗刀，其特征在于：所述棘轮结构、凸轮槽分置于转轮的上下端面。

3.根据权利要求1或2所述的利用惯性进给的镗刀，其特征在于：所述镗刀体上转动装配有杠杆，所述棘爪有两个，分别为第一、第二棘爪，所述第一、第二棘爪间隔固定设置于所述杠杆的转动轴线的两侧，所述棘爪驱动装置包括对杠杆施加驱动第一棘爪向棘齿运动以与棘齿啮合而使第二棘爪与棘齿分离的弹性作用力的弹性件、对杠杆施加克服所述弹性作用力驱动第二棘爪向棘齿运动以与棘齿啮合而使第一棘爪与棘齿分离的电磁力的电磁铁，所述控制装置为控制电磁铁通断电的无线控制器。

4.根据权利要求3所述的利用惯性进给的镗刀，其特征在于：所述转轮上固定有尺寸限位销，所述镗刀体上设有刻度盘，刻度盘上开设有与尺寸限位销在其转动方向上导向配合的转动槽，刻度盘上于转动槽中可拆固定装配有用于限制尺寸限位销转动距离的挡止限位结构。