CN106514316A - 一种钻杆支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械制造深孔加工技术领域，具体涉及一种钻杆支撑装置。在加工时工件1做高速旋转，刀杆4做低速旋转同时刀具做进给运动，加工时控制刀杆4的转速，由于导轨8的导向作用移动支撑组件5、支撑连接套6、螺母部分9会随刀杆4一起做进给运动，使得刀杆4的进给速度是移动支撑组件5的进给速度的两倍，这样移动支撑组件5始终保持在被加工深孔的轴线长度中部，使刀杆4的轴线与被加工深孔的轴线保持重合。固定支撑组件3位于刀头2与移动支撑组件5之间，固定支撑组件3使刀头2的中心保持在深孔轴线位置。

Description

一种钻杆支撑装置
技术领域
本发明属于机械制造孔加工技术领域，具体涉及一种钻杆支撑装置。
背景技术
深孔加工主要方式有：第一，刀具旋转，工件进给；第二，工件旋转，刀具进给；第三，刀具和工件都旋转，同时刀具相对工件进给。钻头按排屑方式主要分为：内排屑深孔钻和外排屑深孔钻。深孔加工基本原理见于王峻《现代深孔加工技术》和王世清主编的《深孔加工技术》。
深孔加工过程中难以观察加工部位和刀具状况，刀杆长度大，容易发生偏斜，造成工件报废，因此深孔加工是机械加工的难点。防止与纠正钻头、镗刀及刀杆偏斜，确保加工精度，是需要解决的重大课题，也是远未解决的世界性技术难题。
现有深孔加工机床、现有深孔加工BTA刀具是本发明重要的技术背景之一。
目前所用的内排屑深孔钻钻杆外部为圆柱体。于大国等针对深孔刀具和刀杆申请了多项专利，包括一种纠偏钻杆、自纠偏深孔加工系统、一种带有凸起的切削工具、一种斜面结构后置的深孔加工刀具、自纠偏深孔加工刀具系统，取得了良好的效果，但是技术无止境，还可以继续进行新的研究。
深孔加工过程中造成刀具偏斜的主要原因有两点：第一，由于被加工材料的不均匀使刀头偏斜造成深孔加工偏斜；第二，由于刀杆的长度较长再加上刀具进给轴向力的作用使得刀杆弯曲，造成深孔偏斜。
发明内容
本发明的目的：针对深孔加工过程中刀具容易偏离理想位置这一技术难题，提出相关解决方案，防止刀具的偏斜，使刀具尽可能处于正确位置，提高深孔加工成品率及加工精度。
本发明借鉴了滚珠丝杠的设计原理。滚珠丝杠广泛应用于机床的进给传动装置中，一种钻杆支撑装置利用刀杆的旋转带动支撑连接装置上螺母沿导轨的轴向移动，两者具有相似之处，饶振钢和王勇卫撰写了著作《滚珠丝杠副及自锁装置》，1990年在国防工业出版社出版，中图分类号：TH132，该书共252页，该书的超星网址为：
http：//www.sslibrary.com/book/card？cnFenlei＝TH132&ssid＝10191539&d＝c98d0739095a1d08f3a1f37a7b939dd3&dxid＝000000244614&isFromBW＝false&isjgptjs＝false
该著作在25页提出：丝杠传动可以把旋转运动变为直线运动，丝杠传动即可以传递能量或动力，也可以用来传递运动或调整零件的相互位置，因此，在机床、起重设备、锻压机械、测量仪器、船舶、飞机及火炮、火箭发射装置等传动机构中都引用了丝杠副。滚珠丝杠相对于滑动丝杠用滚动摩擦代替了滑动摩擦具有以下特点：
(1)摩擦损失小、传动效率高：其传动效率可以达到90％-96％，约为滑动螺旋机构的2-3倍。
(2)磨损小、寿命长：滚动摩擦的磨损很小，具有良好的耐磨性，工作寿命长。
(3)轴向刚度刚高：可以完全的消除传动间隙，而不影响丝杠运动的灵活性。
(4)摩擦阻力小、运动平稳：由于是滚动摩擦，动、静摩擦系数相差极小，期摩擦阻力几乎跟速度无关，而且静止摩擦力极小，启动力矩与运动力矩近乎相等。因而灵敏度高，运动较平稳，启动时无颤动，低速时无爬行现象。
本发明采用如下的技术方案实现：
一种钻杆支撑装置，如图1所示，其特征在于包括刀头2、固定支撑组件3、刀杆4、移动支撑组件5、支撑连接套6、螺母部分9，刀头2位于工件1内，刀头2与刀杆4固定连接，固定支撑组件5上有固定支撑，移动支撑组件上有移动支撑，固定支撑组件3和刀4杆固定连接，固定支撑和移动支撑与工件内孔壁接触。刀杆4内部有通孔，切削液从输油器7的进油口10被压入，沿着支撑连接套6与工件1之间的间隙流向刀头，切削液流过移动支撑组件5的移动支撑和固定支撑组件3的固定支撑之间的间隙，然后在刀头位置携带切屑从刀杆4的通孔流出同时起到润滑和降温的作用。
所述的一种钻杆支撑装置，如图1所示，其特征在于固定支撑组件3位于刀头2与移动支撑组件5之间。深孔加工造成偏斜的主要原因之一就是由于材料的质地、密度、硬度的不均匀造成刀头2导向条发生偏移，使切削刃的受力不平衡导致刀头2发生偏斜，固定支撑组件3可以弥补导向条容易造成偏斜的缺点，当位于刀头2发生偏斜时，固定支撑组件3可以提支撑力使刀头2的中心保持在深孔轴线位置。
所述的一种钻杆支撑装置，如图1所示，其特征在于移动支撑组件5、支撑连接套6、螺母部分9套在刀杆4上能够相对于刀杆旋转和轴向位移，刀杆4的远离刀头2的一半长度加工有螺纹，螺纹与螺母部分9以及中间的滚珠配合构成滚珠丝杠结构；刀杆4的接近刀头2的一半长度没有螺纹，移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分与刀杆紧密接触起到密封的作用使切削液不会从刀杆4和支撑连接套6之间流出；移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分与刀杆紧密配合，增加了刀杆的强度，增加了刀杆4的抗弯曲能力。如图2所示，开始加工时移动支撑组件和固定支撑组件接触。如图3所示，加工结束时动支撑组件到达刀杆的中部，螺母部分位于刀杆的右端。
所述的一种钻杆支撑装置，如图1所示，其特征在于输油器7固定于机架，导轨8安装于输油器7上，导轨穿过螺母部分9上设置的导向孔，导轨穿过导向孔使移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分只能沿导轨8做轴向移动。在加工时工件1做高速旋转，刀杆4做低速旋转同时刀杆做进给运动，加工时控制刀杆4的转速，使移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分有与刀杆进给速度V1方向相反的速度V2，V2的大小是V1的一半，两个速度叠加使刀杆4的相对于地面进给速度是移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分的相对于地面进给速度的两倍，方向由刀杆指向刀头，这样移动支撑组件5始终保持在被加工深孔轴线长度的中部。因为深孔加工造成偏斜的主要原因之一是由于轴向进给力的作用刀杆4容易发生弯曲，在刀杆4的中点位置弯曲程度最大，移动支撑组件5在深孔加工过程中始终位于被加工深孔轴向长度的中部，使刀杆4的轴线与被加工深孔的轴线保持重合。
所述的一种钻杆支撑装置，其特征在于固定支撑和移动支撑顶端都安装有圆珠，圆珠镶嵌在支撑组件的内部，圆珠可以自由转动。圆珠与被加工深孔内壁接触并且为滚动摩擦，加工过程中因为有切削液圆珠和被加工深孔内壁的之间会产生油膜，形成弹性流体动力润滑，降低了摩擦阻力，还可以起到散热、减小接触应力、吸收震动、防止腐蚀等作用，具体参见邱宣怀主编的《机械设计》第四版，高等教育出版社，396页。如图4所示，固定支撑和移动支撑的个数为三个或三个以上。
综上所述，本发明具有以下创新性：
1.一种钻杆支撑装置，包括刀头(2)，固定支撑组件(3)、刀杆(4)、移动支撑组件(5)、支撑连接套(6)、螺母部分(9)，其特征在于刀杆位于工件(1)内，刀头与刀杆固定连接，固定支撑组件(3)上面有固定支撑，移动支撑组件(5)上面有移动支撑，固定支撑组件(3)和刀杆固定连接，固定支撑和移动支撑与工件内孔孔壁接触，刀杆内部有通孔；切削液从输油器(7)的进油口(10)被压入，沿着支撑连接套与工件之间的间隙流向刀头，切削液流过移动支撑组件(5)处的间隙和固定支撑组件(3)处的间隙，然后在刀头位置携带切屑从刀杆的通孔流出；移动支撑组件(5)、支撑连接套(6)、螺母部分(9)套在刀杆(4)上，刀杆(4)前端没有螺纹，刀杆后端有螺纹，移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分能够相对于刀杆旋转和轴向位移，螺母部分(9)与导轨(8)能够相对移动；在加工时工件(1)做高速旋转，刀杆(4)做低速旋转同时做进给运动，移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分随刀杆一起做进给运动；导轨(8)安装于输油器(7)上，导轨穿过螺母部分(9)上设置的导向孔，刀杆的进给速度是移动支撑组件(5)进给速度的两倍，移动支撑组件(5)在深孔加工过程中始终位于被加工深孔轴向长度的中部。
2.一种钻杆支撑装置，固定支撑组件(3)位于刀头(2)与移动支撑组件(5)之间，固定支撑和移动支撑的个数可以为三个或三个以上，固定支撑组件和移动支撑组件上设置滚动体，滚动体为圆珠或圆柱体。
本发明的有益效果：
第一、在加工时工件1做高速旋转，刀杆4做低速旋转同时刀杆做进给运动，加工时控制刀杆4的转速，由于导轨8的导向作用移动支撑组件5、支撑连接套6、螺母部分9会随刀杆4一起做进给运动，使得刀杆4的进给速度是移动支撑组件5的进给速度的两倍，这样移动支撑组件5始终保持在被加工深孔轴线长度的中部。因为深孔加工造成偏斜的主要原因之一是由于轴向进给力的作用刀杆4容易发生弯曲，在刀杆4的中点位置弯曲程度最大，移动支撑组件5在深孔加工过程中始终位于被加工深孔轴向长度中部，使刀杆4的轴线与被加工深孔的轴线保持重合。
第二、固定支撑组件3位于与刀头2与移动支撑组件5之间，深孔加工造成偏斜的主要原因之一是由于材料的质地、密度、硬度的不均匀造成刀头2导向条发生偏移，使切削刃的受力不平衡导致刀头2发生偏斜，固定支撑组件3可以弥补导向条容易造成偏斜的缺点，当位于刀头2上的导向条发生偏斜时，固定支撑组件3可以使刀头2的中心保持在深孔轴线位置。
第三、刀杆4的远离刀头2的一半长度加工有螺纹，螺纹与螺母部分9以及中间的滚珠配合构成滚珠丝杠结构；刀杆4的接近刀头2的一半长度没有螺纹，刀杆与支撑连接套紧密配合但可以相对运动，起到密封的作用使得切削液不会从刀杆4和支撑连接套6之间流出；刀杆4与支撑连接套6紧密配合，增加了刀杆的强度，增加了刀杆4的抗弯曲能力。
附图说明
图1为一种钻杆支撑装置总装配图，图2为一种钻杆支撑装置开始加工位置图，图3为一种钻杆支撑装置加工结束位置图，图4为移动支撑组件截面图，。图中：1-工件，2-刀头，3-固定支撑组件，4-刀杆，5-移动支撑组件，6-支撑连接套，7-输油器，8-导轨，9-螺母部分，10-进油口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施方式作进一步说明，具体实施方式不对本发明做任何限制。
实施方式一：在采用本发明时，固定支撑组件3与移动支撑组件5顶端都安装有圆珠。
实施方式二：在采用本发明时，固定支撑组件3与移动支撑组件5顶端都安装有圆柱体。
实施方式三：在采用本发明时，固定支撑组件3与移动支撑组件5支撑的个数可以为三个或三个以上。

Claims (2)

1.一种钻杆支撑装置，包括刀头(2)，固定支撑组件(3)、刀杆(4)、移动支撑组件(5)、支撑连接套(6)、螺母部分(9)，其特征在于刀杆位于工件(1)内，刀头与刀杆固定连接，固定支撑组件(3)上面有固定支撑，移动支撑组件(5)上面有移动支撑，固定支撑组件(3)和刀杆固定连接，固定支撑和移动支撑与工件内孔孔壁接触，刀杆内部有通孔；切削液从输油器(7)的进油口(10)被压入，沿着支撑连接套与工件之间的间隙流向刀头，切削液流过移动支撑组件(5)处的间隙和固定支撑组件(3)处的间隙，然后在刀头位置携带切屑从刀杆的通孔流出；移动支撑组件(5)、支撑连接套(6)、螺母部分(9)套在刀杆(4)上，刀杆(4)前端没有螺纹，刀杆后端有螺纹，刀杆相对于移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分能够旋转和轴向位移，螺母部分(9)与导轨(8)能够相对移动；在加工时工件(1)做高速旋转，刀杆(4)做低速旋转同时做进给运动，移动支撑组件、支撑连接套、螺母部分随刀杆一起做进给运动；导轨(8)安装于输油器(7)上，导轨穿过螺母部分(9)上设置的导向孔，刀杆的进给速度是移动支撑组件(5)进给速度的两倍，移动支撑组件(5)在深孔加工过程中始终位于被加工深孔轴向长度的中部。
2.根据权利要求1所述的一种钻杆支撑装置，固定支撑组件(3)位于刀头(2)与移动支撑组件(5)之间，固定支撑和移动支撑的个数可以为三个或三个以上，固定支撑组件和移动支撑组件上设置滚动体，滚动体为圆珠或圆柱体。
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