CN105642928B - 一种镗削机械臂镗削刀具结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镗削机械臂镗削刀具结构，包括一个位于刀柄前部位置设置的刀具安装槽，刀具安装槽用于安装刀具，刀具包括用于形成切削刃的刀头部分和用于实现安装和刀具径向进给传动的安装柄部分，刀头部分的切削刃位置外露出刀具安装槽，其特征在于，刀具安装柄部分的内侧面上设置有传动齿条用于实现刀具径向进给传动。本发明具有结构简单，能够方便实现进给传动，提高装配效率，能够消除装配间隙以提高加工稳定性等优点。

Description

一种镗削机械臂镗削刀具结构

技术领域

本发明属于复杂孔壁形状的镗削加工领域，具体涉及一种镗削机械臂镗削刀具结构。

背景技术

镗削是一种用刀具扩大孔或其它圆形轮廓的内径切削工艺，其应用范围一般从半粗加工到精加工，所用刀具通常为镗刀或镗杆。镗孔是对锻出，铸出或钻出孔的进一步加工，属于镗削方式的一种。镗孔可扩大孔径，提高精度，减小表面粗糙度，还可以较好地纠正原来孔轴线的偏斜。

普通的镗刀结构，一般包括刀柄和设置在刀柄前端的刀具，刀柄后端安装在机床上，使用时靠机床提供动力进行镗削加工。但现有的镗刀，镗削加工性能有限，对于深度大于直径6倍以上的深孔镗削加工，也难以保证精度和加工效率。

为了解决上述问题，申请人考虑设计了一种深孔镗削单轴电动机械臂，其结构包括整体呈圆柱状的刀柄和刀具，刀具安装在刀柄前端的切削段内，其特点在于，所述刀柄上还设置有电动进刀装置，以及用于实现在被加工孔内支撑的刀具稳定支撑装置。这样使用时，将刀柄后端安装固定到机床上，被加工对象安装到机床上并靠机床带动旋转提供主切削运动，靠电动进刀装置电动进刀实现刀具径向进给调节，靠机床带动刀柄实现轴向进给，进而能够实现电动进刀，实现各种内孔结构镗削。同时设置的刀具稳定支撑装置能够提高加工稳定性，实现深孔镗削加工，提高加工精度。

但其中，刀具结构具体怎样设置，才能方便实现进给传动，方便提高装配效率，能够利于消除装配间隙以提高加工稳定性，成为有待考虑解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单，能够方便实现进给传动，提高装配效率，能够消除装配间隙以提高加工稳定性的镗削机械臂镗削刀具结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种镗削机械臂镗削刀具结构，包括一个位于刀柄前部位置设置的刀具安装槽，刀具安装槽用于安装刀具，刀具包括用于形成切削刃的刀头部分和用于实现安装和刀具径向进给传动的安装柄部分，刀头部分的切削刃位置外露出刀具安装槽，其特征在于，刀具安装柄部分的内侧面上设置有传动齿条用于实现刀具径向进给传动。

这样，刀具中设计了传动齿条作为进给传动结构，可以方便和传动输入齿轮啮合实现刀具进给进给传动，结构简单且利于传动比精确控制。

作为优化，所述刀具安装槽和对应刀具有两套且绕刀柄轴心线反向对称设置。这样，可以提高刀具受力平衡性，提高加工稳定性并提高加工精度。

作为优化，所述刀头部分和安装柄部分分体式设计且采用螺栓固定连接，刀头部分采用硬质合金材料制得，安装柄部分采用45号钢制得。这样针对切削和安装不同的要求各自采用不同的材料，以提高切削刃加工强度的同时降低成本。

作为优化，所述传动齿条包括第一传动齿条和第二传动齿条，第一传动齿条和第二传动齿条并列错位设置且同时和用于实现刀具径向进给传动的刀具径向进给传动齿轮啮合。

这样，设置两个传动齿条同时和刀具径向进给传动齿轮啮合，可以靠两个传动齿条的错位设置，使其两个传动齿条中错位相邻的两个轮齿分别贴合到刀具径向进给传动齿轮一个齿槽的前后两侧；这样就消除了采用齿轮啮合传动容易存在的啮合间隙，在较小啮合间隙导致的传动误差的同时极大地降低了对齿轮制造精度的要求。

进一步地，刀具安装槽前侧内壁倾斜设置且前侧内壁中和刀具径向进给方向一致的该端往靠近刀具的方向倾斜，该刀具安装槽前侧内壁和刀具前侧外壁之间配合设置有一块斜铁，斜铁和刀具安装槽前侧内壁相贴一侧为斜面，斜铁和刀具相贴一侧为和刀具进给方向一致的直面；这样能够更好地消除刀具安装产生的轴向间隙且方便刀具安装。

进一步地，斜铁较大一端被固定于靠近刀具安装槽前侧内壁的刀柄外表面的限位螺钉限位固定；这样结构简单且方便斜铁的限位固定。

再进一步地，第一传动齿条和第二传动齿条靠并列相接一侧对应设置的凹凸配合结构实现嵌接配合，所述凹凸配合结构中具有倾斜于相接侧面的一个斜向滑动配合面；这样，在装配时，先将第一传动齿条和第二传动齿条并列排布好，并使得二者相接一侧的凹凸配合结构先沿斜向滑动配合面相贴插入完成部分嵌入配合，将刀具径向进给传动齿轮安装到位，再将斜铁的较小一端从斜铁安装空间的较大一端插入，斜铁插入时依靠和刀具安装槽前侧的倾斜内壁的滑动配合挤压两块传动齿条相互并拢，两块传动齿条相互并拢过程中依靠二者之间凹凸配合结构中的斜向滑动配合面的配合带动两块传动齿条沿自身传动方向错位移动，直至刀具径向进给传动齿轮一个齿槽的两侧同时被两块传动齿条的一个轮齿相贴抵紧；此时斜铁无法再行插入，将斜铁保持位置固定完毕后完成装配。这样的装配过程直接依靠斜铁的插入配合就消除了齿轮传动导致的配合间隙的同时也一起消除了刀具安装的轴向间隙；而且极大地提高了装配效率，保证装配可靠性。

再进一步地，可以在斜铁和刀具相贴一侧沿垂直于刀具径向进给方向设置多个滚柱槽，所述多个滚柱槽沿刀具径向进给方向均匀间隔排布，所述滚柱槽内安装有空心滚柱且空心滚柱外表面露出于滚柱槽并用于和刀具前侧面相贴合。这样空心滚柱将装配过程和后续刀具径向进给过程中的滑动摩擦转化为滚动摩擦，提高刀具装配和进给调整的顺畅性，同时依靠空心滚柱的弹性，可以更好地消除间隙并起到减震效果。

再进一步地，还可以在刀具安装槽的外侧侧面上沿垂直于刀具径向进给方向设置多个第二滚柱槽，所述多个第二滚柱槽沿刀具径向进给方向均匀间隔排布，第二滚柱槽内安装有第二空心滚柱且第二空心滚柱外表面露出于第二滚柱槽并用于和刀具外侧面相贴合。这样，能够进一步更好地提高刀具装配和进给调整的顺畅性，并提高减震效果。

进一步地空心滚柱采用60Si2Mn的弹簧钢材料，以更好地产生弹性提高减震效果。

综上所述，本发明具有结构简单，能够方便实现进给传动，提高装配效率，能够消除装配间隙以提高加工稳定性等优点。

附图说明

图1为一种采用了本发明结构的深孔镗削单轴电动机械臂的整体结构示意图。

图2为图1中刀具位置的A-A剖视图。

图3为图1中刀具位置的D向的结构示意图。

具体实施方式

下面结合一种采用了本发明结构的深孔镗削单轴电动机械臂及其附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1-3所示，一种深孔镗削单轴电动机械臂，包括整体呈圆柱状的刀柄1和刀具，刀具安装在刀柄1前端的切削段内，其特点在于，所述刀柄1上还设置有电动进刀装置，以及用于实现在被加工孔内支撑的刀具稳定支撑装置。

这样，上述机械臂装置使用时，将刀柄后端安装固定到机床上，具体实施时刀柄后端部侧边上设置有连接件并能够靠连接件固定到机床Z轴进给箱输出端上，被加工对象安装到机床上并靠机床主轴带动旋转提供主切削运动，靠电动进刀装置电动进刀实现刀具径向进给调节，靠机床带动刀柄实现轴向进给，进而能够实现电动进刀，实现各种内孔结构镗削。同时设置的刀具稳定支撑装置能够提高加工稳定性，实现深孔镗削加工，提高加工精度。

其中，所述切削段包括一个位于刀柄前部位置设置的刀具安装槽，刀具安装槽用于安装刀具，刀具包括用于形成切削刃的刀头部分2和用于实现安装和刀具径向进给传动的安装柄部分3，刀头部分2的切削刃位置外露出刀具安装槽，刀头部分2和安装柄部分3分体式设计且采用螺栓固定连接为一体，安装柄部分3的内侧面上设置有传动齿条用于实现刀具径向进给传动。

这样，刀具采用刀头和安装柄两部分结构实现，靠刀头部分形成切削刃，这样，可以针对切削和安装不同的要求各自采用不同的材料，以提高切削刃加工强度的同时降低成本。同时将刀具分为两个部分，方便安装柄部分上设置传动结构实现刀具径向进给传动。该传动结构采用传动齿条，可以方便和传动输入齿轮啮合实现刀具进给进给传动，结构简单且利于传动比精确控制。

其中，所述刀具安装槽和对应刀具有两套且绕刀柄轴心线反向对称设置。这样，可以提高刀具受力平衡性，提高加工稳定性并提高加工精度。

其中，刀头部分2采用硬质合金材料制得，安装柄部分3采用45号钢制得。这样能够满足两部分各自功能要求，较低了成本。

其中，所述传动齿条包括第一传动齿条4和第二传动齿条5，第一传动齿条4和第二传动齿条5并列错位设置且同时和用于实现刀具径向进给传动的刀具径向进给传动齿轮11啮合。

这样，设置两个传动齿条同时和刀具径向进给传动齿轮啮合，可以靠两个传动齿条的错位设置，使其两个传动齿条中错位相邻的两个轮齿分别贴合到刀具径向进给传动齿轮一个齿槽的前后两侧；这样就消除了采用齿轮啮合传动容易存在的啮合间隙，在较小啮合间隙导致的传动误差的同时极大地降低了对齿轮制造精度的要求。

其中，刀具安装槽前侧内壁倾斜设置且前侧内壁中和刀具径向进给方向一致的该端往靠近刀具的方向倾斜，该刀具安装槽前侧内壁和刀具前侧外壁之间配合设置有一块斜铁6，斜铁6和刀具安装槽前侧内壁相贴一侧为斜面，斜铁和刀具相贴一侧为和刀具进给方向一致的直面；这样能够更好地消除刀具安装产生的轴向间隙且方便刀具安装。

其中，斜铁较大一端被固定于靠近刀具安装槽前侧内壁的刀柄外表面的限位螺钉限位固定8；这样结构简单且方便斜铁的限位固定。

其中，第一传动齿条4和第二传动齿条5靠并列相接一侧对应设置的凹凸配合结构7实现嵌接配合，所述凹凸配合结构7中具有倾斜于相接侧面的一个斜向滑动配合面；这样，在装配时，先将第一传动齿条和第二传动齿条并列排布好，并使得二者相接一侧的凹凸配合结构先沿斜向滑动配合面相贴插入完成部分嵌入配合，将刀具径向进给传动齿轮安装到位，再将斜铁的较小一端从斜铁安装空间的较大一端插入，斜铁插入时依靠和刀具安装槽前侧的倾斜内壁的滑动配合挤压两块传动齿条相互并拢，两块传动齿条相互并拢过程中依靠二者之间凹凸配合结构中的斜向滑动配合面的配合带动两块传动齿条沿自身传动方向错位移动，直至刀具径向进给传动齿轮一个齿槽的两侧同时被两块传动齿条的一个轮齿相贴抵紧；此时斜铁无法再行插入，将斜铁保持位置固定完毕后完成装配。这样的装配过程直接依靠斜铁的插入配合就消除了齿轮传动导致的配合间隙的同时也一起消除了刀具安装的轴向间隙；而且极大地提高了装配效率，保证装配可靠性。

实施时，还可以在斜铁6和刀具相贴一侧沿垂直于刀具径向进给方向设置多个滚柱槽，所述多个滚柱槽沿刀具径向进给方向均匀间隔排布，所述滚柱槽内安装有空心滚柱9且空心滚柱9外表面露出于滚柱槽并用于和刀具前侧面相贴合。这样空心滚柱将装配过程和后续刀具径向进给过程中的滑动摩擦转化为滚动摩擦，提高刀具装配和进给调整的顺畅性，同时依靠空心滚柱的弹性，可以更好地消除间隙并起到减震效果。

再进一步地，还可以在刀具安装槽的外侧侧面上沿垂直于刀具径向进给方向设置多个第二滚柱槽，所述多个第二滚柱槽沿刀具径向进给方向均匀间隔排布，第二滚柱槽内安装有第二空心滚柱且第二空心滚柱外表面露出于第二滚柱槽并用于和刀具外侧面相贴合。这样，能够进一步更好地提高刀具装配和进给调整的顺畅性，并提高减震效果。

进一步地空心滚柱采用60Si2Mn的弹簧钢材料，以更好地产生弹性提高减震效果。

本实施方式中，电动进刀装置包括一根同轴可转动地安装于刀柄内部安装腔中的传动轴10，传动轴10前端固定设置有刀具径向进给传动齿轮11，刀具径向进给传动齿轮11和刀具的安装柄部分中的传动齿条啮合并实现刀具径向进给传动，传动轴10后端靠联轴器12和一个固定在刀柄后端的电动机13的输出轴固定连接。这样，采用电动机实现刀具径向进给传动，结构简单且传动精确且能够利用电动机的自锁功能实现反向锁止，保证刀具进给和工作过程中的可靠性。

其中，刀具稳定支撑装置包括形成于刀柄外表面的一段小直径的外撑机构安装段，外撑机构安装段上沿周向均匀安装有多组外撑机构，外撑机构包括能够被控制沿径向向外伸出的支撑件15。这样方便实现对刀柄自身在被加工孔内的支撑。实施时作为优选，外撑机构安装段可以设置在传动轴所在位置的刀柄外表面，该位置能够起到更好地支撑稳定刀柄的效果。

所述外撑机构为连杆式外撑机构，所述连杆式外撑机构包括沿轴向设置的液压缸16和二连杆结构，二连杆结构包括第一连杆17、第二连杆18和支撑件15，第一连杆17的一端铰接在液压缸伸缩臂前方的外撑机构安装段上，第二连杆18的一端铰接在液压缸伸缩臂前端位置，第一连杆17和第二连杆18的另一端均共同铰接在支撑件15内侧同一铰轴上使得液压缸伸缩臂向外伸出时能够带动第一连杆17和第二连杆18较远端相对移动并将支撑件沿径向向外顶起。这样具有结构简单，控制方便等优点，同时二连杆结构可以进一步地使得将支撑件撑出顶紧在被加工孔内壁后连杆尽量呈现接近径向方向顶紧，这样产生自锁效果，液压缸不用承担较大的抵紧反作用力，保证支撑效果稳定可靠。进一步地，所述液压缸16为双杆液压缸，所述二连杆结构对称布置于液压缸两端的伸缩臂前。这样，实现前后两处支撑点更好地提高支撑稳定性。作为优化，液压缸伸缩臂前端连接有一个同轴套设在外撑机构安装段上的同步套环19，第二连杆18铰接在同步套环19上。这样能够更好地保证各组外撑机构一致性。

再进一步地，所述支撑件15整体呈矩形块状且外表面为外凸的弧形面，这样可以更好地利于支撑件外表面和待加工孔内壁贴合实现支撑。更进一步地所述支撑件15外表面具有一层弹性材料层。这样，当代加工孔内径变化导致支撑件外表面弧形不一致时可以靠弹性变形实现贴合，提高支撑强度。

Claims (8)

1.一种镗削机械臂镗削刀具结构，包括一个位于刀柄前部位置设置的刀具安装槽，刀具安装槽用于安装刀具，刀具包括用于形成切削刃的刀头部分和用于实现安装和刀具径向进给传动的安装柄部分，刀头部分的切削刃位置外露出刀具安装槽，其特征在于，刀具安装柄部分的内侧面上设置有传动齿条用于实现刀具径向进给传动；

所述传动齿条包括第一传动齿条和第二传动齿条，第一传动齿条和第二传动齿条并列错位设置使两个传动齿条中错位相邻的两个轮齿分别贴合到刀具径向进给传动齿轮一个齿槽的前后两侧，且同时和用于实现刀具径向进给传动的刀具径向进给传动齿轮啮合；

刀具安装槽前侧内壁倾斜设置且前侧内壁中和刀具径向进给方向一致的该端往靠近刀具的方向倾斜，该刀具安装槽前侧内壁和刀具前侧外壁之间配合设置有一块斜铁，斜铁和刀具安装槽前侧内壁相贴一侧为斜面，斜铁和刀具相贴一侧为和刀具进给方向一致的直面。

2.如权利要求1所述的镗削机械臂镗削刀具结构，其特征在于，所述刀具安装槽和对应刀具有两套且绕刀柄轴心线反向对称设置。

3.如权利要求2所述的镗削机械臂镗削刀具结构，其特征在于，所述刀头部分和安装柄部分分体式设计且采用螺栓固定连接，刀头部分采用硬质合金材料制得，安装柄部分采用45号钢制得。

4.如权利要求1所述的镗削机械臂镗削刀具结构，其特征在于，斜铁较大一端被固定于靠近刀具安装槽前侧内壁的刀柄外表面的限位螺钉限位固定。

5.如权利要求1所述的镗削机械臂镗削刀具结构，其特征在于，第一传动齿条和第二传动齿条靠并列相接一侧对应设置的凹凸配合结构实现嵌接配合，所述凹凸配合结构中具有倾斜于相接侧面的一个斜向滑动配合面。

6.如权利要求1所述的镗削机械臂镗削刀具结构，其特征在于，在斜铁和刀具相贴一侧沿垂直于刀具径向进给方向设置多个滚柱槽，所述多个滚柱槽沿刀具径向进给方向均匀间隔排布，所述滚柱槽内安装有空心滚柱且空心滚柱外表面露出于滚柱槽并用于和刀具前侧面相贴合。

7.如权利要求6所述的镗削机械臂镗削刀具结构，其特征在于，在刀具安装槽的外侧侧面上沿垂直于刀具径向进给方向设置多个第二滚柱槽，所述多个第二滚柱槽沿刀具径向进给方向均匀间隔排布，第二滚柱槽内安装有第二空心滚柱且第二空心滚柱外表面露出于第二滚柱槽并用于和刀具外侧面相贴合。

8.如权利要求6所述的镗削机械臂镗削刀具结构，其特征在于，空心滚柱采用60Si2Mn的弹簧钢材料。