CN106270781A - 一种精密孔铰孔装置及方法 - Google Patents

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罗俊波
刘生民
孙林虎
陈金平
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Abstract

本发明公开了一种精密孔铰孔装置及方法，目的在于，铰孔时利用浮动的工作原理，消除了传统机床铰孔的刚性跳动误差，加工稳定性好，使孔径值精确度达到作业需要，本发明装置所采用的技术方案为：包括依次连接的外套、内套和夹头，外套与机床主轴同轴固定连接，外套开设有沿轴向的通孔，内套的上端伸入外套的通孔内，且内套的上端侧壁与外套的通孔内壁间设有间隙，内套能够在外套内沿垂直轴线方向移动，夹头开设有沿轴向的通孔，内套的下端开设有沿轴向的盲孔，所述内套的下端伸入夹头的通孔内，夹头的通孔与内套的盲孔相通，内套和夹头与铰刀同轴固定连接，铰刀的刀头伸入夹头的通孔和内套的盲孔内。

Description

一种精密孔铰孔装置及方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种精密孔铰孔装置及方法。
背景技术
某机零件的导内支承是一个薄璧环形零件，其端面和侧面有80个小孔，孔尺寸及孔径公差0.008，孔数多，公差严，按常规的镗铰孔方法保证不了直径要求，一般情况下，数控镗床的加工能力，孔径公差可以保证0.02，若想要再提高，困难重重，1)一般情况采取保守加工的方法，即将孔径加工到下差附近，甚至超差，利用机床主轴跳动的不稳定，结果使一些孔合格，对于不合格的孔，通过手工返修而达到合格，该方法加工效率低，返修风险大，孔径质量不稳定，严重影响到了生产进度。2)手工铰孔，手工铰孔常出现孔喇叭口，受工人技术水平的影响，孔质量不稳定，加工效率很低。所以，精密小孔的加工，需要进行创新攻关，找到一种加工技术，可靠高效。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种铰孔时利用浮动的工作原理，消除了传统机床铰孔的刚性跳动误差，加工稳定性好，孔径值精确度达到作业需要的精密孔铰孔装置及方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：
一种精密孔铰孔装置，包括依次连接的外套、内套和夹头，外套与机床主轴同轴固定连接，外套开设有沿轴向的通孔，内套的上端伸入外套的通孔内，且内套的上端侧壁与外套的通孔内壁间设有间隙，内套能够在外套内沿垂直轴线方向移动，夹头开设有沿轴向的通孔，内套的下端开设有沿轴向的盲孔，所述内套的下端伸入夹头的通孔内，夹头的通孔与内套的盲孔相通，内套和夹头与铰刀同轴固定连接，铰刀的刀头伸入夹头的通孔和内套的盲孔内。
所述夹头的通孔内设置有用于固定铰刀刀头的筒夹。
所述内套的上端侧壁与外套的通孔内壁间设有0.1mm的间隙。
所述内套为台阶状结构，沿径向方向的小端伸入外套的通孔内。
所述内套的上端与外套通过销轴连接。
所述销轴轴线垂直于外套的轴线。
所述内套的下端与夹头过盈配合固定连接。
所述机床主轴通过卡簧与外套固定连接。
一种精密孔铰孔方法，首先将外套与机床主轴固定连接，内套的上端伸入外套的通孔内连接，并使内套的上端侧壁与外套的内壁间留有间隙，将夹头与内套下端固定连接，将铰刀的刀头伸入夹头和内套内固定连接，保证机床主轴和外套处于同一轴线上，内套、夹头和铰刀处于同一轴线上；然后将待铰孔件固定在工作台上，操作机床通过机床主轴带动铰刀进行铰孔，正常铰孔时铰刀轴线与孔位轴线重合，若铰刀轴线与孔位轴线出现偏差，则内套在外套内沿垂直轴线方向浮动，从而带动铰刀沿垂直轴线方向浮动，使铰刀轴线与孔位轴线重合正常铰孔。
与现有技术相比，本发明装置利用外套与机床主轴同轴固定连接，内套和夹头与铰刀同轴固定连接，内套的上端伸入外套的通孔内，内套的上端侧壁与外套的通孔内壁间设有间隙，使内套能够在外套内沿垂直轴线方向移动，正常铰孔时铰刀轴线与孔位轴线重合，若铰刀轴线与孔位轴线出现偏差，则内套在外套内沿垂直轴线方向浮动，从而带动铰刀沿垂直轴线方向浮动，使铰刀轴线与孔位轴线重合进行正常铰孔，本发明利用了浮动的工作原理，消除了传统机床铰孔的刚性跳动误差，加工稳定性好，能够精确达到想要的孔径值。
进一步，利用筒夹固定铰刀刀头，使铰刀固定的更加牢靠，更加保证了铰孔时的同轴度要求，提高了本发明装置的可靠性和稳定性。
进一步，内套的上端侧壁与外套的通孔内壁间设有0.1mm的间隙，使铰刀有0.1mm的浮动距离，保证了铰孔时直径公差0.008的工艺要求，精确保证了孔径要求，提高了铰孔时的质量。
本发明的方法在正常铰孔时铰刀轴线与孔位轴线重合，若铰刀轴线与孔位轴线出现偏差，则内套在外套内沿垂直轴线方向浮动，从而带动铰刀沿垂直轴线方向浮动，使铰刀轴线与孔位轴线重合正常铰孔，利用浮动的工作原理，消除传统机床铰孔的刚性跳动误差，加工稳定性好，孔径值精确度达到作业需要。
附图说明
图1为本发明装置的结构示意图；
图2为本发明的原理图；
图3为铰刀轴线与孔位轴线出现偏差的示意图；
其中，1-夹头、2-筒夹、3-内套、4-外套。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和说明书附图对本发明作进一步的解释说明。
参见图1，本发明装置包括依次连接的外套4、内套3和夹头1，机床主轴通过卡簧与外套4同轴固定连接，外套4开设有沿轴向的通孔，内套3的上端伸入外套4的通孔内，内套3的上端与外套4通过垂直于外套4轴线的销轴连接，且内套3的上端侧壁与外套4的通孔内壁间设有间隙，优选地，内套3的上端侧壁与外套4的通孔内壁间设有0.1mm的间隙，内套3能够在外套4内沿垂直轴线方向移动，内套3为台阶状结构，沿径向方向的小端伸入外套4的通孔内，夹头1开设有沿轴向的通孔，内套3的下端开设有沿轴向的盲孔，所述内套3的下端伸入夹头1的通孔内过盈配合固定连接，夹头1的通孔与内套3的盲孔相通，内套3和夹头1与铰刀同轴固定连接，夹头1的通孔内设置有用于固定铰刀刀头的筒夹2，铰刀的刀头伸入夹头1的通孔和内套3的盲孔内。
本发明方法，首先将外套4与机床主轴固定连接，内套3的上端伸入外套4的通孔内连接，并使内套3的上端侧壁与外套4的内壁间留有间隙，将夹头1与内套3下端固定连接，将铰刀的刀头伸入夹头1和内套3内固定连接，保证机床主轴和外套4处于同一轴线上，内套3、夹头1和铰刀处于同一轴线上；然后将待铰孔件固定在工作台上，操作机床通过机床主轴带动铰刀进行铰孔，正常铰孔时铰刀轴线与孔位轴线重合，若铰刀轴线与孔位轴线出现偏差，则内套3在外套4内沿垂直轴线方向浮动，从而带动铰刀沿垂直轴线方向浮动，使铰刀轴线与孔位轴线重合正常铰孔。
某机零件的导内支承在加工中遇到了精密小孔，精密孔工序内容是端面孔和侧面孔钻镗铰孔，两组孔直径公差都是0.008，孔的特点是直径公差要求严，并且孔数量多，常规方法无法保证孔径质量。对于直径公差0.008的孔，应该经过钻孔、扩孔、镗孔、铰孔的步骤。在镗孔工步，孔的位置度已得到保证，在铰孔工步保证孔径公差，为何孔径不能精确保证，以下进行分析：
孔径误差分析：
数控镗床的铰孔精度，一般可以达到0.02，不能再提高，即使铰刀十分耐磨，铰刀直径非常准确，所加工出来的孔，孔径值差异达0.02。参见图3，原因主要有以下几点：1)铰孔时的孔位“对正”误差：铰刀与底孔位置不“正对”，正对的孔径值理想，不正对的孔径偏大，结果表现在孔径大小不一，不“正对”的原因来自于机床精度，在铰孔与镗孔两个工步之间，机床走坐标存在误差，出现孔位不“对正”；2)跳动误差：跳动误差主要来自于主轴跳动误差；刀柄与机床连接误差跳动；刀具与刀柄连接跳动误差；3)摇摆误差：由跳动误差引起的孔喇叭口。
本发明目的是消除孔位“对正”误差，消除跳动误差和摇摆误差，铰孔时采用由外套、内套和夹头构成的浮动夹头夹持铰刀，代替传统的固定式夹持刀柄。一般的镗床主轴配件，镗铰刀夹头是固定式的，以保证定位可靠，夹持稳定，浮动夹头不固定铰刀，刀体直径可以在一个微小范围内活动，活动范围为0.1mm，有了这个活动范围，就可以解决铰孔时的“对正”问题。参见图2，浮动夹头消除主轴定位误差原理图，当铰刀与底孔孔位不“对正”时，有位置偏差δ时，铰刀与外套4之间存在间隙λ，通过内套3带动铰刀的刀头引导可以将铰刀引入孔内，保证“对正”。
本发明利用浮动的工作原理，消除传统机床铰孔的刚性跳动误差，加工稳定性好，孔径值精确度达到作业需要。

Claims (9)

1.一种精密孔铰孔装置，其特征在于，包括依次连接的外套(4)、内套(3)和夹头(1)，外套(4)与机床主轴同轴固定连接，外套(4)开设有沿轴向的通孔，内套(3)的上端伸入外套(4)的通孔内，且内套(3)的上端侧壁与外套(4)的通孔内壁间设有间隙，内套(3)能够在外套(4)内沿垂直轴线方向移动，夹头(1)开设有沿轴向的通孔，内套(3)的下端开设有沿轴向的盲孔，所述内套(3)的下端伸入夹头(1)的通孔内，夹头(1)的通孔与内套(3)的盲孔相通，内套(3)和夹头(1)与铰刀同轴固定连接，铰刀的刀头伸入夹头(1)的通孔和内套(3)的盲孔内。
2.根据权利要求1所述的一种精密孔铰孔装置，其特征在于，所述夹头(1)的通孔内设置有用于固定铰刀刀头的筒夹(2)。
3.根据权利要求1所述的一种精密孔铰孔装置，其特征在于，所述内套(3)的上端侧壁与外套(4)的通孔内壁间设有0.1mm的间隙。
4.根据权利要求3所述的一种精密孔铰孔装置，其特征在于，所述内套(3)为台阶状结构，沿径向方向的小端伸入外套(4)的通孔内。
5.根据权利要求4所述的一种精密孔铰孔装置，其特征在于，所述内套(3)的上端与外套(4)通过销轴连接。
6.根据权利要求5所述的一种精密孔铰孔装置，其特征在于，所述销轴轴线垂直于外套(4)的轴线。
7.根据权利要求1所述的一种精密孔铰孔装置，其特征在于，所述内套(3)的下端与夹头(1)过盈配合固定连接。
8.根据权利要求1所述的一种精密孔铰孔装置，其特征在于，所述机床主轴通过卡簧与外套(4)固定连接。
9.一种采用权利要求1-8任一项所述精密孔铰孔装置的精密孔铰孔方法，其特征在于，首先将外套(4)与机床主轴固定连接，内套(3)的上端伸入外套(4)的通孔内连接，并使内套(3)的上端侧壁与外套(4)的内壁间留有间隙，将夹头(1)与内套(3)下端固定连接，将铰刀的刀头伸入夹头(1)和内套(3)内固定连接，保证机床主轴和外套(4)处于同一轴线上，内套(3)、夹头(1)和铰刀处于同一轴线上；然后将待铰孔件固定在工作台上，操作机床通过机床主轴带动铰刀进行铰孔，正常铰孔时铰刀轴线与孔位轴线重合，若铰刀轴线与孔位轴线出现偏差，则内套(3)在外套(4)内沿垂直轴线方向浮动，从而带动铰刀沿垂直轴线方向浮动，使铰刀轴线与孔位轴线重合正常铰孔。
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