CN105252030A - 一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架 - Google Patents

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崔涛
葛成
隋永新
杨怀江
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B29/00—Holders for non-rotary cutting tools; Boring bars or boring heads; Accessories for tool holders
    • B23B29/04—Tool holders for a single cutting tool
    • B23B29/08—Tool holders equipped with grooves arranged crosswise to the longitudinal direction for setting the cutting tool
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Abstract

一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架属于机械加工技术领域，目的在于解决现有技术存在的刀杆悬长无法自动调整、切削振颤现象严重和换刀影响效率且容易引入对刀误差的问题。本发明的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架包括组合式刀片、刀杆、刀杆支座和动力驱动单元；刀片设置在刀杆一个端部，刀杆另一端穿过刀杆支座的刀杆槽，刀杆通过动力驱动单元实现伸缩。本发明的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架抑制切削振颤的原理，主要是通过调整刀杆的悬长，提高相同切削条件下刀杆的动态刚度来实现。针对深度较大的孔，采取逐渐增加刀杆的悬长分布加工到最后深度的方式，可避免直接采用大于或等于孔深度的刀杆悬长时的振颤现象。

Description

一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架。
背景技术
对于直径较大的内孔普遍采用数控车床进行加工，其中在深孔加工过程中通常采用细长的内圆车刀或者长径比较大的镗刀，随着孔深的增加必须加长刀杆的长度才能满足加工深度。如果直接采用长度足够的刀杆，刀杆安装之后悬长较大，动刚度较低，这样很容易导致切削振颤现象的发生，使得内圆表面的加工质量从切削开始到加工到最后深度都无法满足加工要求。而如果根据孔的加工深度先采用短的刀杆加工到一定深度再换成长度合适的刀杆加工，这样可以避免切削振颤的发生，但是由于换刀引入了对刀误差使得内圆尺寸沿深度方向不一致，并且人工调整刀具效率十分低下，对于大批量生产加工会明显增加生产成本。
随着机械自动化技术的高速发展，机械加工领域对加工效率和加工质量提出了更高的要求，鉴于目前深孔车削加工方法的劣势所在，亟需设计一种安装方便，刀杆悬长可自动调整、能够消除切削振颤并可方便与现在广泛使用的数控车床的伺服刀架相集成的内圆车刀装置。
公开号为US3447403A的美国专利公开了一种镗刀刀杆调整装置，该装置在刀杆和刀杆槽之间设计了一个内外都有螺纹的套筒，通过刀杆槽的内螺纹与套筒的外螺纹、套筒的内螺纹和刀杆的外螺纹这两对螺距不同的螺纹副来实现镗刀悬长的微调。但是该刀杆调整装置由于采用螺纹联接来调整刀杆悬长，调整长度有限；结构复杂，难以保证装配后刀尖的中心高；并且加工之前需要手动调节螺杆来调整刀杆的悬长，效率较低，已经难以适应现在机械自动化的发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架，解决现有技术存在的刀杆悬长无法自动调整、切削振颤现象严重和换刀影响效率且容易引入对刀误差的问题。
为实现上述目的，本发明的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架包括组合式刀片、刀杆、刀杆支座和动力驱动单元；所述组合式刀片设置在刀杆一个端部，所述刀杆另一端穿过刀杆支座的刀杆槽，所述刀杆通过动力驱动单元实现长度方向的伸缩。
所述刀杆为齿条式刀杆，所述动力驱动单元包括步进电机、电机基座和驱动齿轮；所述电机基座与所述刀杆支座连接，所述驱动齿轮设置在电机基座内部，所述驱动齿轮与所述齿条式刀杆上的齿条啮合，所述步进电机固定在所述电机基座上，所述步进电机输出轴与所述驱动齿轮固定连接。
所述步进电机输出轴通过方头平键与所述驱动齿轮连接。
所述电机基座为箱体结构，上端设置有上孔，下端设置有下孔，所述步进电机的输出轴穿过所述上孔与所述驱动齿轮连接，所述下孔安装有轴承，所述轴承与驱动齿轮轴连接，所述轴承通过固定在所述电机基座下部的法兰进行定位。
所述刀杆支座与所述电机基座连接的一端开有半圆形槽，所述驱动齿轮穿过所述半圆形槽与所述齿条式刀杆啮合。
所述刀杆槽与所述电机基座接触处所在表面为平面。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架抑制切削振颤的原理，主要是通过调整刀杆的悬长，提高相同切削条件下刀杆的动态刚度来实现。针对深度较大的孔，采取逐渐增加刀杆的悬长分布加工到最后深度的方式，可避免直接采用大于或等于孔深度的刀杆悬长时的振颤现象。
由于采用上述的技术方案，本发明涉及的抗振刀架在使用时，通过对步进电机的控制，可方便地大范围的调整刀杆的悬长，在不用换刀的前提下实现对不同深度的孔的车削加工。与现有技术相比，采用本发明不仅减少了换刀对刀的次数，提高了加工效率，保证了所加工孔尺寸上的一致性，还可以方便地对切削振颤进行抑制。
附图说明
图1为本发明一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架整体结构示意图；
图2为本发明一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架齿条式刀杆传动部分的剖视图；
图3为本发明一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架步进电机传动部分的剖视图；
图4为本发明一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架刀杆悬长最小值时状态图；
图5为本发明一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架刀杆悬长中间值时状态图；
图6为本发明一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架刀杆悬长最大值时状态图；
图7为本发明一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架采用差动式液压缸结构时原理图；
其中：1、组合式刀片，2、齿条式刀杆，3、刀杆支座，301、半圆形槽，302、刀杆槽，4、步进电机，5、电机基座，6、驱动齿轮，7、方头平键，8、轴承，9、法兰，10、工件，11、液压杆式刀杆，12、液压缸基座，13、差动式液压缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
实施例一
本发明的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架包括组合式刀片1、刀杆、刀杆支座3和动力驱动单元；所述组合式刀片1设置在刀杆一个端部，所述刀杆另一端穿过刀杆支座3的刀杆槽302，所述刀杆通过动力驱动单元实现长度方向的伸缩。
参见附图1、附图2和附图3，所述刀杆为齿条式刀杆2，所述动力驱动单元包括步进电机4、电机基座5和驱动齿轮6；所述电机基座5与所述刀杆支座3连接，所述驱动齿轮6设置在电机基座5内部，所述驱动齿轮6与所述齿条式刀杆2上的齿条啮合，所述步进电机4固定在所述电机基座5上，所述步进电机4输出轴与所述驱动齿轮6固定连接。
所述步进电机4输出轴通过方头平键7与所述驱动齿轮6连接。
所述电机基座5为箱体结构，上端设置有上孔，下端设置有下孔，所述步进电机4的输出轴穿过所述上孔与所述驱动齿轮6连接，所述下孔安装有轴承8，所述轴承8与驱动齿轮6轴连接，所述轴承8通过固定在所述电机基座5下部的法兰9进行定位。
所述刀杆支座3与所述电机基座5连接的一端开有半圆形槽301，所述驱动齿轮6穿过所述半圆形槽301与所述齿条式刀杆2啮合。
所述刀杆槽302与所述电机基座5接触处所在表面为平面。
参见附图4、附图5和附图6，本发明的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架的步进电机4接收脉冲信号，通过方头平键7将角位移传递给驱动齿轮6，驱动齿轮6与齿条式刀杆2啮合，将角位移转化为直线位移，实现齿条式刀杆2悬长的调整，进而实现对工件10的加工，所述的齿条式刀杆2总长度为250mm，刀杆侧面加工有20个直齿，根据所设计刀杆长度，刀杆的悬长可在36mm到206mm的范围内调整。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于抗振刀架的刀杆悬长的调整采用丝杠导轨形式实现。
实施例三
参见附图7，本实施例与实施例一的区别在于抗振刀架的刀杆悬长的调整采用差动式液压缸13形式实现。
所述刀杆为液压杆式刀杆11，将液压杆式刀杆11和差动式液压缸13都安装到固定在机床伺服刀架上的液压缸基座12上，通过伺服阀控制差动式液压缸13来驱动液压杆式刀杆11伸缩，同样可以实现刀杆悬长的调整。

Claims (6)

1.一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架，包括刀片和刀杆，其特征在于，还包括刀杆支座(3)和动力驱动单元；所述刀片为组合式刀片(1)，所述组合式刀片(1)设置在刀杆一个端部，所述刀杆另一端穿过刀杆支座(3)的刀杆槽(302)，所述刀杆通过动力驱动单元实现长度方向的伸缩。
2.根据权利要求1所述的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架，其特征在于，所述刀杆为齿条式刀杆(2)，所述动力驱动单元包括步进电机(4)、电机基座(5)和驱动齿轮(6)；所述电机基座(5)与所述刀杆支座(3)连接，所述驱动齿轮(6)设置在电机基座(5)内部，所述驱动齿轮(6)与所述齿条式刀杆(2)上的齿条啮合，所述步进电机(4)固定在所述电机基座(5)上，所述步进电机(4)输出轴与所述驱动齿轮(6)固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架，其特征在于，所述步进电机(4)输出轴通过方头平键(7)与所述驱动齿轮(6)连接。
4.根据权利要求2所述的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架，其特征在于，所述电机基座(5)为箱体结构，上端设置有上孔，下端设置有下孔，所述步进电机(4)的输出轴穿过所述上孔与所述驱动齿轮(6)连接，所述下孔安装有轴承(8)，所述轴承(8)与驱动齿轮(6)轴连接，所述轴承(8)通过固定在所述电机基座(5)下部的法兰(9)进行定位。
5.根据权利要求2所述的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架，其特征在于，所述刀杆支座(3)与所述电机基座(5)连接的一端开有半圆形槽(301)，所述驱动齿轮(6)穿过所述半圆形槽(301)与所述齿条式刀杆(2)啮合。
6.根据权利要求2到5中任意一项所述的一种深孔车削用刀杆悬长可调整的抗振刀架，其特征在于，所述刀杆槽(302)与所述电机基座(5)接触处所在表面为平面。
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