CN105057738B - 一种内腔钻孔多刀具加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内腔钻孔多刀具加工装置。包括装在箱体内的刀具机构、传动驱动机构和进给机构以及支撑连接在箱体外壁与工件之间的支撑机构；传动驱动机构连接刀具机构驱动刀具旋转，进给机构连接刀具机构控制其径向移动，刀具机构包括沿圆周均布的多组刀具组件，每组刀具组件径向安装并朝向工件内壁。本发明可在零件内腔中同时加工多个周向的盲孔或通孔，加工不需要额外的夹具，装夹十分方便，并且能自动快速定心，大大的提高了加工效率。

Description

一种内腔钻孔多刀具加工装置

技术领域

本发明涉及一种机床加工装置，尤其涉及一种内腔钻孔多刀具加工装置。

背景技术

机床工具行业是国民经济的基础装备产业，是装备制造业发展的重中之重。随着国民经济持续、快速、稳定增长，我国机床工具行业已取得了长足的发展与进步。

无油轴承具有承载能力高，耐冲击，耐高温，自润滑能力强等特点，特别适用于重载，低速，往复或摆动等难以润滑和形成油膜的场合，已广泛应用在冶金连铸机、轧钢设备、矿山机械、船舶、汽轮机、水轮机、注塑机及设备生产流水线中。

然而在零件的内腔进行加工,如在无油轴承内腔加工存储润滑剂的孔等,这类加工还比较繁琐、生产效率不高。一般的，现有装置和方法只能在这类零件内部每次加工一个孔，而且这类零件也不能用多孔钻机床进行加工，所以加工效率低。另外，这些孔的特点是用于储存润滑剂的，加工精度要求不高，加工材料多为铜等有色金属，所需切削力较小。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种内腔钻孔多刀具加工装置，它结构简单、使用便捷，可以同时钻削多个内腔的孔，从而大幅度提高这类排列有规律的孔的加工效率。

本发明的方法是通过以下技术方案实现的：

本发明包括装在箱体内的刀具机构、传动驱动机构和进给机构以及支撑连接在箱体外壁与工件之间的支撑机构；传动驱动机构连接刀具机构驱动刀具旋转，进给机构连接刀具机构控制其径向移动，刀具机构包括沿圆周均布的多组刀具组件，每组刀具组件径向安装并朝向工件内壁。

所述的传动驱动机构包括主轴和大锥齿轮，主轴通过第一深沟球轴承、第二深沟球轴承套装在箱体一端的中心套筒中，主轴伸入到箱体中的端面同轴固定连接有大锥齿轮，大锥齿轮与所述刀具组件中的小锥齿轮啮合。

所述的刀具组件包括钻头、小锥齿轮、刀具支撑轴、滑帽和导向平键；小锥齿轮两端中心同轴设有空心套筒，空心套筒通过轴承安装到箱体内的支撑架上并轴向固定，钻头套在刀具支撑轴一端中心孔内并通过键同轴传动，刀具支撑轴另一端贯穿套在小锥齿轮一端的空心套筒中并通过导向平键同轴传动，支撑轴另一端伸出小锥齿轮另一端的空心套筒后连接到滑帽中；滑帽中心开有盲孔，侧壁固定连接有伸出杆，所述支撑轴端部插入滑帽中心的盲孔中。

所述的进给机构包括进给杆、进给旋转手柄、插销、分度盘和刀具机构；分度盘固定在箱体外壁，进给杆的一端与进给旋转手柄的一端固定连接，进给杆的另一端穿过分度盘中心通孔伸入到箱体中与进给螺纹盘固定连接，进给螺纹盘朝向刀具机构的表面开有用于定量控制进给的等螺距的平面螺纹槽；分度盘外侧表面开有用于定量显示进给的等螺距的平面螺纹槽，进给旋转手柄沿长度方向开有条形通槽，插销穿过条形通槽插入到分度盘的平面螺纹槽中；刀具组件中滑帽的伸出杆嵌入到进给螺纹盘的平面螺纹槽中。

与进给旋转手柄连接的所述进给杆一端为六角头，六角头套在进给旋转手柄一端的六角帽中相配合，使进给旋转手柄转动可带动进给转动。

所述的进给螺纹盘的平面螺纹槽与分度盘的平面螺纹槽的螺距相等。

所述的支撑机构包括内套筒、外套筒与结构相同的第一螺纹盘组件和第二螺纹盘组件，内套筒套在箱体一端的中心套筒外，外套筒通过台阶套在内套筒外，第一螺纹盘组件和第二螺纹盘组件支撑在内套筒、外套筒之间。

所述的第一螺纹盘组件包括第一螺纹盘、第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆，第一螺纹盘同轴固定套在外套筒内的内套筒上，第一螺纹盘的一侧均开有等螺距的平面螺纹槽，第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆沿周向均布连接在第一螺纹盘上，第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆沿径向的内端均设有垂直的凸轴，凸轴嵌入第一螺纹盘的平面螺纹槽中，第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆沿径向的外端伸出外套筒的滑孔顶在工件的内壁。

所述的第一支撑杆、第二支撑杆和第三支撑杆长度不同，相邻之间的长度差为第一螺纹盘平面螺纹槽螺距的1/3，使得支撑后的内套筒和外套筒同轴。

所述的多个刀具组件各自的刀具支撑轴长度均不同，相邻刀具支撑轴长度差为进给螺纹盘平面螺纹槽螺距的1/n，n表示刀具组件总数，使得各个刀具组件的钻头同时接触内壁进行加工。

所述装置用于安装到卧式机床的立柱上对工件进行加工，工件内腔伸入到所述装置中，并由所述装置支撑。

本发明可应用于卧式机床，对卧式机床(如卧式铣床)进行应性改造，将本发明的装置的箱体装在机床立柱上，实现零件内腔多孔同时加工。

本发明具有的有益效果是：

1、与其他的加工装置相比，本发明可在零件内腔中同时加工多个周向的盲孔或通孔，大大的提高了加工效率。

2、本发明对于工件，不需要额外的夹具，工件的装夹十分方便，这进一步提高了加工的效率。

3、本发明对于工件具有自动定心功能，加工时可以快速定心。

附图说明

图1是本发明整体结构的原理图。

图2是刀具机构的结构原理图。

图3是刀具机构的爆炸图。

图4是本装置的传动结构原理图。

图5是进给机构的结构原理图。

图6是进给机构的结构原理图的另一个视角。

图7是进给机构的爆炸图。

图8是支撑机构的结构原理图。

图9是支撑机构中螺纹盘与支撑杆的位置关系图。

图10是刀具机构在箱体中的位置关系图。

图中：1:主轴；2:箱体；3:工件；4:支撑机构；4a:内套筒；4b:外套筒；4c:第一螺纹盘；4d:第二螺纹盘；4e:第一支撑杆；4f:第二支撑杆；4g:第三支撑杆；4h:第四支撑杆；4i:第五支撑杆；4j:第六支撑杆；5:大锥齿轮；6:刀具机构；6a:钻头；6b:刀具支撑轴；6c:小锥齿轮；6d:滑帽；6e:导向平键；7:进给杆；8:分度盘；9:插销；10:进给旋转手柄；11:第一深沟球轴承；12:第二深沟球轴承。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括装在箱体2内的刀具机构6、传动驱动机构和进给机构以及支撑连接在箱体2外壁与工件3之间的支撑机构4；传动驱动机构连接刀具机构6驱动刀具旋转，进给机构连接刀具机构6控制其径向移动，刀具机构6包括沿圆周均布的多组刀具组件，每组刀具组件径向安装并朝向工件3内壁，如图10所示。

传动驱动机构包括主轴1和大锥齿轮5，主轴1通过第一深沟球轴承11、第二深沟球轴承12套装在箱体2一端的中心套筒中，主轴1伸入到箱体2中的端面同轴固定连接有大锥齿轮5，大锥齿轮5与所述刀具组件中的小锥齿轮6c啮合。

主轴1通过第一深沟球轴承11、第二深沟球轴承12水平安装在箱体2上，主轴1的一端连接到卧式机床的主轴上，另一端与大锥齿轮5同轴固连在一起，小锥齿轮6c与大锥齿轮5形成端面锥齿轮传动，大锥齿轮5转动带动小锥齿轮6c转动，小锥齿轮6c通过导向平键6e带动刀具支撑轴6b转动，刀具支撑轴6b再通过键联接带动钻头6a旋转。大锥齿轮5与多套刀具机构的小锥齿轮6c接触，同时带动多套刀具机构转动，本发明中以四套刀具为例。

如图2～图4所示，刀具组件包括钻头6a、小锥齿轮6c、刀具支撑轴6b、滑帽6d和导向平键6e；小锥齿轮6c两端中心同轴设有空心套筒，空心套筒通过轴承安装到箱体2内的支撑架上并轴向固定，钻头6a套在刀具支撑轴6b一端中心孔内并通过键同轴传动，刀具支撑轴6b另一端贯穿套在小锥齿轮6c一端的空心套筒中并通过导向平键6e同轴传动，支撑轴6b另一端伸出小锥齿轮6c另一端的空心套筒后连接到滑帽6d中；滑帽6d中心开有盲孔，侧壁固定连接有伸出杆，所述支撑轴6b端部插入滑帽6d中心的盲孔中。

钻头6a与刀具支撑轴6b之间通过键进行连接并传递扭矩；小锥齿轮6c的两端有空心短轴，该空心短轴通过轴承安装到箱体2上对应的支撑孔中，使小锥齿轮6c可在箱体2的轴孔中转动，且小锥齿轮6c的轴向移动受到限制；刀具支撑轴6b穿过小锥齿轮6c的轴孔，二者通过导向平键6e进行连接并传递扭矩，且刀具支撑轴6b可在小锥齿轮6c的轴孔中沿轴向移动。

刀具支撑轴6b的一端伸出箱体2的轴孔并通过键连接钻头6a(即刀具)，另一端有凸台，该端伸入到滑帽6d的凹槽中，使滑帽6d可在刀具支撑轴6b上转动，但轴向移动受到限制。

本发明的多个刀具组件各自的刀具支撑轴6b长度均不同，相邻刀具支撑轴6b长度差为进给螺纹盘平面螺纹槽螺距的1/n，n表示刀具组件总数，使得各个刀具组件的钻头6a同时接触内壁进行加工。

装置中的刀具机构6的数量可以依据用户需求来定，本发明中以四套刀具机构为例，各套刀具的结构相同并沿圆周方向均布，但刀具支撑杆6b的长度不同，其长度的差别在于进给杆7的进给螺纹盘的平面螺纹的螺距大小以及各套刀具机构之间的夹角。例如，进给螺纹盘的平面螺纹的螺距为15mm，每套刀具机构之间夹角为90度，则每套刀具机构的刀具支撑杆长度相差15*(90/360)＝3.75mm，即若第一套刀具机构的刀具支撑杆长度为x，则第二、第三和第四套的刀具支撑杆长度分别为：x+3.75、x+7.5、x+11.25，这样可保证各套刀具的钻头到本装置的中心线的距离相等。

如图5和图6所示，进给机构包括进给杆7、进给旋转手柄10、插销9、分度盘8和刀具机构6；分度盘8固定在箱体2外壁，进给杆7的一端与进给旋转手柄10的一端固定连接，进给杆7的另一端穿过分度盘8中心通孔伸入到箱体2中与进给螺纹盘固定连接，进给螺纹盘朝向刀具机构的表面开有用于定量控制进给的等螺距的平面螺纹槽；分度盘8外侧表面开有用于定量显示进给的等螺距的平面螺纹槽，进给旋转手柄10沿长度方向开有条形通槽，插销9穿过条形通槽插入到分度盘8的平面螺纹槽中；刀具组件中滑帽6d的伸出杆嵌入到进给螺纹盘的平面螺纹槽中。

如图7所示，插销9的一端有刻度指针；滑帽6d外侧的伸出杆伸入到进给杆7的螺纹槽中，进给旋转手柄10转动带动进给杆7转动，进而带动滑帽6d沿螺纹槽的径向移动，进而带动刀具支撑轴6b和钻头6a移动，从而实现进给运动。

由于滑帽6d与刀具支撑轴6b之间的凸台——凹槽连接，使得滑帽6d可以带动刀具支撑轴6b来回运动，从而进给杆7正转可实现进给运动，反转可实现排屑和退刀运动；进给旋转手柄10转动时，也会带动插销9沿着分度盘8的螺纹槽移动，插销9也会远离或靠近中心轴，插销9与中心轴的距离可在进给旋转手柄10的刻度线上读取，从而可以反映加工时的进给量。

与进给旋转手柄10连接的进给杆7一端为六角头，六角头套在进给旋转手柄10一端的六角帽中相配合，使进给旋转手柄10转动可带动进给转动。

进给螺纹盘的平面螺纹槽与分度盘8的平面螺纹槽的螺距相等。

进给杆7的一半是进给螺纹盘，进给螺纹盘上是等螺距的平面螺纹槽，进给杆7的另一半是轴杆，进给杆7的通过轴承等零件安装到箱体2对应的支架中，并通过凸缘的形式限制进给杆7在箱体2中的轴向移动，进给杆7伸出箱体2的一端有六边形凸台；进给旋转手柄10的一端有六边形凹槽与进给杆的六边形凸台相配合，使进给旋转手柄10转动可带动进给转动，进给旋转手10柄中间有通槽，该通槽的旁边有刻度线，刻度线上的刻度是到旋转轴的距离；

如图8和图9所示，支撑机构4包括内套筒4a、外套筒4b与结构相同的第一螺纹盘组件和第二螺纹盘组件，内套筒4a套在箱体2一端的中心套筒外，外套筒4b通过台阶套在内套筒4a外，第一螺纹盘组件和第二螺纹盘组件支撑在内套筒4a、外套筒4b之间。

第一螺纹盘组件包括第一螺纹盘4c、第一支撑杆4e、第二支撑杆4f和第三支撑杆4g，第一螺纹盘4c同轴固定套在外套筒4b内的内套筒4a上，第一螺纹盘4c的一侧均开有等螺距的平面螺纹槽，第一支撑杆4e、第二支撑杆4f和第三支撑杆4g沿周向均布连接在第一螺纹盘4c上，第一支撑杆4e、第二支撑杆4f和第三支撑杆4g沿径向的内端均设有垂直的凸轴，凸轴嵌入第一螺纹盘4c的平面螺纹槽中，第一支撑杆4e、第二支撑杆4f和第三支撑杆4g沿径向的外端伸出外套筒4b的滑孔顶在工件3的内壁。

第二螺纹盘组件包括第二螺纹盘4d、第四支撑杆4h、第五支撑杆4i和第六支撑杆4j，第二螺纹盘4d同轴固定套在外套筒4b内的内套筒4a上，第二螺纹盘4d的一侧均开有等螺距的平面螺纹槽，第四支撑杆4h、第五支撑杆4i和第六支撑杆4j沿周向均布连接在第二螺纹盘4d上，第四支撑杆4h、第五支撑杆4i和第六支撑杆4j沿径向的内端均设有垂直的凸轴，凸轴嵌入第二螺纹盘4d的平面螺纹槽中，第四支撑杆4h、第五支撑杆4i和第六支撑杆4j沿径向的外端伸出外套筒4b的滑孔顶在工件3的内壁。

第一螺纹盘4c和第二螺纹盘4d的一侧均开有等螺距的平面螺纹槽，且第一螺纹盘4c和第二螺纹盘4d同轴固连在内套筒4a上。

第一支撑杆4e、第二支撑杆4f和第三支撑杆4g长度不同，相邻之间的长度差为第一螺纹盘4c平面螺纹槽螺距的1/3，使得支撑后的内套筒4a和外套筒4b同轴。

外套筒4b套在内套筒4a上，内套筒4a可在外套筒4b中自由转动，内套筒4a一端有凸缘，该凸缘限制了内套筒4a与外套筒4b的轴向移动；第一至第六支撑杆的一端通过外套筒4b的滑孔。从而，内套筒4a转动，带动两个螺纹盘转动，进而带动六个支撑杆沿外套筒4b的径向移动。

第一支撑杆4e、第二支撑杆4f、第三支撑杆4g为一组，第四支撑杆4h、第五支撑杆4i、第六支撑杆4j为一组，每组中各支撑杆的结构相同并沿圆周方向均布，夹角为120°，但支撑杆的长度不同，其长度的差别在于第一螺纹盘4c(第二螺纹盘4d)的平面螺纹的螺距大小；

例如，若第一螺纹盘4c的平面螺纹的螺距为15mm，支撑杆之间的夹角为120°，则每个支撑杆长度相差15*(120/360)＝5mm，即若第一支撑杆4e长度为x，则第二支撑杆4f、第三支撑杆4g和第四支撑杆4h、第五支撑杆4i和第六支撑杆4j长度分别为：x+5、x+10、x、x+5、x+10，这样可保证各支撑杆的末端到本装置的中心线的距离相等。

如图1所示，支撑机构4的内套筒4a是同轴安装在箱体2上，并可自由转动；支撑机构4的六个支撑杆伸出后可支撑工件3，使工件33的轴线与主轴1同轴。

本发明的具体工作过程如下：

将本发明的箱体2安装到卧式机床的立柱上，将工件3套到本发明装置上，并伸到待加工的位置，旋转内套筒4a使六个支撑杆4e-4j向外伸，从而支撑住工件3，也使得工件3与本发明装置的主轴1同轴(即自动定心)；将进给旋转手柄10的六边形凹槽套到进给杆7的六边形凸台上，将插销9安装到进给旋转手柄10的通槽中；然后机床主轴带动主轴1开始转动，从而带动多把刀具转动；转动进给旋转手柄10使刀具进给，反转进给旋转手柄10进行排屑和退刀。若是钻削盲孔，然后依据零件内径D、盲孔深度L、刀具机构的初始位置(即滑帽到中心轴的距离)X₀(一般的，初始时可使刀具位于最靠近中心轴的位置)、插销9的初始刻度Y₀和刀具机构的长度L₀，计算出开始钻削时插销9在进给旋转手柄中的位置Y₁以及达到指定深度时插销9的位置Y₂，计算式为：Y₁＝Y₀+D/2-X₀-L₀，Y₂＝Y₁+L；若是钻通孔，则均匀的转动进给旋转手柄10至打出通孔。若是钻削的孔比较深时，在钻削过程中需适时的反转进给旋转手柄10，以达到排除切屑的目的，反复正转反转至指定深度。

本发明实现了在零件内腔中同时加工多个周向的盲孔或通孔，大大的提高了加工效率；本发明对于工件，不需要额外的夹具，工件的装夹十分方便，这进一步提高了加工的效率；本发明对于工件具有自动定心功能，加工时可以快速定心。这些都具有突出的显著的技术效果。

Claims (9)

1.一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：包括装在箱体（2）内的刀具机构（6）、传动驱动机构和进给机构以及支撑连接在箱体（2）外壁与工件之间的支撑机构（4）；传动驱动机构连接刀具机构（6）驱动刀具旋转，进给机构连接刀具机构（6）控制其径向移动，刀具机构（6）包括沿圆周均布的多组刀具组件，每组刀具组件径向安装并朝向工件内壁；

所述的刀具组件包括钻头（6a）、小锥齿轮（6c）、刀具支撑轴（6b）、滑帽（6d）和导向平键（6e）；小锥齿轮（6c）两端中心同轴设有空心套筒，空心套筒通过轴承安装到箱体（2）内的支撑架上并轴向固定，钻头（6a）套在刀具支撑轴（6b）一端中心孔内并通过键同轴传动，刀具支撑轴（6b）另一端贯穿套在小锥齿轮（6c）一端的空心套筒中并通过导向平键（6e）同轴传动，支撑轴（6b）另一端伸出小锥齿轮（6c）另一端的空心套筒后连接到滑帽（6d）中；滑帽（6d）中心开有盲孔，侧壁固定连接有伸出杆，所述支撑轴（6b）端部插入滑帽（6d）中心的盲孔中。

2.根据权利要求1所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：所述的传动驱动机构包括主轴（1）和大锥齿轮（5），主轴（1）通过第一深沟球轴承（11）、第二深沟球轴承（12）套装在箱体（2）一端的中心套筒中，主轴（1）伸入到箱体（2）中的端面同轴固定连接有大锥齿轮（5），大锥齿轮（5）与所述刀具组件中的小锥齿轮（6c）啮合。

3.根据权利要求1所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：所述的进给机构包括进给杆（7）、进给旋转手柄（10）、插销（9）、分度盘（8）和刀具机构（6）；分度盘（8）固定在箱体（2）外壁，进给杆（7）的一端与进给旋转手柄（10）的一端固定连接，进给杆（7）的另一端穿过分度盘（8）中心通孔伸入到箱体（2）中与进给螺纹盘固定连接，进给螺纹盘朝向刀具机构的表面开有用于定量控制进给的等螺距的平面螺纹槽；分度盘（8）外侧表面开有用于定量显示进给的等螺距的平面螺纹槽，进给旋转手柄（10）沿长度方向开有条形通槽，插销（9）穿过条形通槽插入到分度盘（8）的平面螺纹槽中；刀具组件中滑帽（6d）的伸出杆嵌入到进给螺纹盘的平面螺纹槽中。

4.根据权利要求3所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：与进给旋转手柄（10）连接的所述进给杆（7）一端为六角头，六角头套在进给旋转手柄（10）一端的六角帽中相配合，使进给旋转手柄（10）转动可带动进给转动。

5.根据权利要求3所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：所述的进给螺纹盘的平面螺纹槽与分度盘（8）的平面螺纹槽的螺距相等。

6.根据权利要求1所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：所述的支撑机构（4）包括内套筒（4a）、外套筒（4b）与结构相同的第一螺纹盘组件和第二螺纹盘组件，内套筒（4a）套在箱体（2）一端的中心套筒外，外套筒（4b）通过台阶套在内套筒（4a）外，第一螺纹盘组件和第二螺纹盘组件支撑在内套筒（4a）、外套筒（4b）之间。

7.根据权利要求6所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：所述的第一螺纹盘组件包括第一螺纹盘（4c）、第一支撑杆（4e）、第二支撑杆（4f）和第三支撑杆（4g），第一螺纹盘（4c）同轴固定套在外套筒（4b）内的内套筒（4a）上，第一螺纹盘（4c）的一侧均开有等螺距的平面螺纹槽，第一支撑杆（4e）、第二支撑杆（4f）和第三支撑杆（4g）沿周向均布连接在第一螺纹盘（4c）上，第一支撑杆（4e）、第二支撑杆（4f）和第三支撑杆（4g）沿径向的内端均设有垂直的凸轴，凸轴嵌入第一螺纹盘（4c）的平面螺纹槽中，第一支撑杆（4e）、第二支撑杆（4f）和第三支撑杆（4g）沿径向的外端伸出外套筒（4b）的滑孔顶在工件的内壁。

8.根据权利要求7所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：所述的第一支撑杆（4e）、第二支撑杆（4f）和第三支撑杆（4g）长度不同，相邻之间的长度差为第一螺纹盘（4c）平面螺纹槽螺距的1/3，使得支撑后的内套筒（4a）和外套筒（4b）同轴。

9.根据权利要求6所述的一种内腔钻孔多刀具加工装置，其特征在于：所述的多组刀具组件各自的刀具支撑轴（6b）长度均不同，相邻刀具支撑轴（6b）长度差为进给螺纹盘平面螺纹槽螺距的1/n，n表示刀具组件总数，使得各个刀具组件的钻头（6a）同时接触内壁进行加工。