CN107571409B - 石英玻璃管的深孔加工装置及其深孔加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石英玻璃管的深孔加工装置，石英玻璃管贯穿钻具传动装置并通过夹头固定在钻具传动装置上，在钻具上设置有保证钻具与石英玻璃管同轴度的支撑架，所述的钻具呈长筒型且内部设置有轴向贯穿钻具的芯棒通孔，在钻具的一端与钻具固定座固定连接，另一端的端口处设置有呈环形的齿锯，所述的支撑架包括包括多个滚轴支撑机构，所述的滚轴支撑机构包括支撑滚轴和支撑气缸，支撑滚轴与支撑气缸之间通过气缸杆固定连接，支撑架上设置有能使支撑架在机架上行走的支撑架传动装置。本发明提高钻具了有效使用长度、且具有效率高、节约材料和加工精度高的优点。

Description

石英玻璃管的深孔加工装置及其深孔加工方法

技术领域

本发明涉及一种光纤通信材料深孔加工装置及其深孔加工方法，尤其涉及石英玻璃管的深孔加工装置及深孔加工方法。

背景技术

光纤预制棒生产中的主要材料为石英玻璃管，其成型中对于其深孔的加工时一项高难度的加工技术，就现在传统的加工方式都为先将石英玻璃先制成有预制孔的空心料碇，然后再通过扩孔的方法热加工成型，而针对材料硬度在莫氏7级以上的纯石英玻璃管的深孔扩孔切削，其存在加工技术要求高、效率低和材料浪费和精度难以保证的问题，其在深孔加工中，一般采用加长的刀杆，并在刀杆上面焊接或采用机夹的方式固定一只刀头，这种结构的切削刀具虽然具有结构上简单的优点，但是，由于刀杆的长度较长，造成刀杆的刚度与强度下降，同时，由于刀头在切削时产生的偏载作用力的影响，造成刀杆容易振动，所加工的零件质量以及精度较差，甚至会造成零件的报废，此外，由于受刀杆振动的影响，刀头还会发生崩刀的后果。同时，在石英玻璃管的深孔加工中，一般都是选择刀具进行运动走位加工，而长形的刀具本身就存在偏振的问题，如果同时刀具进行走位那么其偏振就会扩大，进而进一步的影响加工的精度，而且就现在一些特别长的石英玻璃管的超深孔加工，其机床的长度是有限的，需要特制或者加长型的机床，故在加工怎么有效的利用刀具的长度且不影响加工精度是现阶段需要解决的重要问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种针对石英玻璃管（300）的深孔进行加工并具有精度高、对石英玻璃材料浪费量少且能够最大化利用刀具本身长度的深孔加工装置及其对应的加工方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种石英玻璃管的深孔加工装置，其特征在于，包括机架（500）、钻具（400）、钻具固定座（200）、带动钻具（400）旋转的钻具（400）传动装置、夹头、夹头固定座和带动夹头固定座在机架（500）上行走的夹头固定座传动装置，石英玻璃管（300）贯穿钻具（400）传动装置并通过夹头固定在钻具（400）传动装置上，在钻具（400）上设置有保证钻具（400）与石英玻璃管（300）同轴度的支撑架（600），

所述的钻具（400）呈长筒型且内部设置有轴向贯穿钻具（400）的芯棒通孔（403），在钻具（400）的一端与钻具固定座（200）固定连接，另一端的端口处设置有呈环形的齿锯（401），所述的芯棒通孔（403）内设置有多个导流槽（402），所述的钻具（400）与钻具固定座（200）固定的一端设置连接有切削液输送管（202），切削液通过所述的导流槽（402）输送致石英玻璃管（300）内；

所述的支撑架（600）包括多个滚轴支撑机构，所述的滚轴支撑机构包括支撑滚轴（603）和支撑气缸（601），支撑滚轴（603）与支撑气缸（601）之间通过气缸杆固定连接，在支撑架（600）上连接有支撑架（600）传动装置，支撑架（600）上设置有能使支撑架（600）在机架（500）上行走的支撑架（600）传动装置。

作为优选：所述的支撑架（600）上设置有三组滚轴支撑机构且呈三角布置，且支撑架（600）上设置有与机架（500）可滑动连接的固定杆（604），在支撑气缸（601）上设置有调节支撑滚轴（603）行距的调距旋钮（602）。在机架（500）上设置有限位感应器（800）和控制柜（203），限位感应器（800）与所述的支撑气缸（601）与控制柜（203）电连接，所述的限位感应器（800）当感应到夹具固定座（100）到预定位置后通过控制柜（203）控制支撑气缸（601）关闭，，所述的夹具（101）上设置有带动夹具（101）旋转的旋转电机。

作为优选：所述石英玻璃管的尾端固定有一终止块，在靠近终止指令块处设置有撞击感应器（700），且所述的撞击感应器（700）通过固定连接杆（701）固定在夹具固定座（100）上并与控制柜（203）电连接。

作为优选：所述的钻具固定座（200）上开设有与石英玻璃管（300）的芯棒通孔（403）连通的切削液进口（201），所述的切削液输送管（202）通过切削液进口（201）与石英玻璃管（300）的芯棒通孔（403）连通。所述的机架（500）上设置有供夹具固定座（100）与支撑架（600）滑动的导轨，所述支撑架（600）的固定杆（604）与导轨连接处设置有导轮。

同时，本发明提供一种适合上述石英玻璃管（300）深孔加工装置的加工方法，其具有加工流程简单且效率高和加工精度高的优点。

一种适用于上述石英玻璃管的深孔加工装置的深孔加工方法，其特征在于，其步骤如下：

（1）、固定与调试：把未加工的石英玻璃管（300）固定在夹具（101）上，同时，固定钻具（400）后通过支撑架（600）来调整钻具（400）与石英玻璃管（300）的同轴度；

（2）、圆周切割：通过钻具（400）末端上的齿锯（401）随着钻具（400）的高速旋转对石英玻璃管（300）进行圆周切割，切削液通过芯棒通孔（403）的导流槽（402）进入石英玻璃管（300）内，随着夹具固定座（100）的行走成圆柱形的芯料进入钻具（400）的芯棒通孔（403）内；

（3）、切断:当钻具（400）进入石英玻璃管（300）底部后，限位感应器（800）感应夹具固定座（100）的位置后通过控制柜（203）关闭支撑气缸（601），再由钻具（400）贯穿石英玻璃管（300）；

（4）、关闭：当钻具（400）贯穿石英玻璃管（300）后置于石英玻璃管（300）末端的终止块弹出并撞击致撞击感应器（700），再由撞击感应器（700）向控制柜（203）发出关闭夹具固定座（100）传动装置和钻具（400）传动装置，此时并完成深孔加工。

本发明的有益效果是：通过特制长筒型状的钻具（400）来实现对石英玻璃管（300）进行深孔加工，通过齿锯（401）来实现圆周切削，通过切削下来的芯棒（301）进入钻具（400）的芯棒通孔（403）内，在切削过程中由于齿锯（401）与石英玻璃管（300）摩擦中产生的粉末通过钻具（400）的导流槽（402）导入切削液方便切削的同时排出来降低粉末对石英玻璃切削的影响；同时，由于长筒型状的钻具（400）的长度过长，通过支撑架（600）来避免在钻具（400）高速旋转时产生的偏振，且通过支撑气缸（601）配合控制柜（203）来实现深孔加工中针对夹具固定座（100）的行走位置来自动化的操作来最大化的实现钻具（400）长度的最大化利用来降低机床的长度限制，在设计中为了保证提高加工精度，考虑到钻具（400）的长度及高速旋转，如果在其走位的话就影响加工精度，在设计中，钻具（400）旋转切割，而夹具固定座（100）带着石英玻璃管（300）来进行切割走位，这样就能够降低其加工误差来提高加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明石英玻璃管的深孔加工装置的原理结构示意图；

图2为本发明石英玻璃管的深孔加工装置结合支撑架的工作原理示意图；

图3为本发明石英玻璃管的深孔加工装置切削状体的结构示意图；

图4为本发明中支撑架原始状态的结构示意图；

图5为本发明中支撑架进行限位支撑状态的结构示意图；

图6为本发明中钻具的结构示意图

图7为本发明中石英玻璃管的切削中的结构状态示意图。

注释：100-夹具固定座，101-夹具，200-钻具固定座，201-切削液进口，202-切削液输送管，203-控制柜，300-石英玻璃管，301-芯棒，400-钻具，401-齿锯，402-导流槽，403-芯棒通孔，500-机架，600-支撑架，601-支撑气缸，602-调距旋钮，603-支撑滚轴，604-固定杆，605-滚轮，700-撞击感应器，701-固定连接杆，800-限位感应器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的传动装置可以根据机械需要选择气缸式传动，或者涡轮蜗杆式的电机传动。其选择方式不限本发明的保护范围。

如图1—图3所示，本发明公开了一种石英玻璃管的深孔加工装置，包括机架500、钻具400、钻具固定座200、带动钻具400旋转的钻具400传动装置、夹头、夹头固定座和带动夹头固定座在机架500上行走的夹头固定座传动装置，石英玻璃管300贯穿钻具400传动装置并通过夹头固定在钻具400传动装置上，在钻具400上设置有保证钻具400与石英玻璃管300同轴度的支撑架600，在设计中为了保证提高加工精度，考虑到钻具400的长度及高速旋转，如果在其走位的话就影响加工精度，在设计中，钻具400旋转切割，而夹具固定座100通过夹头固定座传动装置带着石英玻璃管300来进行切割走位，保证两个运动单元分别进行各自的运动，钻具400负责旋转，夹具固定座100负责水平运动，这样就能够降低其加工误差来提高加工精度。

参考图6，所述的钻具400呈长筒型且内部设置有轴向贯穿钻具400的芯棒通孔403，在钻具400的一端与钻具固定座200固定连接，另一端的端口处设置有呈环形的齿锯401，由于石英材料为高强度高硬度的材料故齿锯401采用金刚石制成，所述的芯棒通孔403内设置有多个导流槽402，所述的钻具400与钻具固定座200固定的一端设置连接有切削液输送管202，切削液通过所述的导流槽402输送致石英玻璃管300内。在加工中，通过特制长筒型状的钻具400来实现对石英玻璃管300进行深孔加工，通过齿锯401来实现圆周切削，通过切削下来的芯棒301进入钻具400的芯棒通孔403内，在切削过程中由于齿锯401与石英玻璃管300摩擦中产生的粉末通过钻具400的导流槽402导入切削液方便切削的同时排出来降低粉末对石英玻璃切削的影响。

再参考图4：所述的支撑架600包括多个滚轴支撑机构，所述的滚轴支撑机构包括支撑滚轴603和支撑气缸601，支撑滚轴603与支撑气缸601之间通过气缸杆固定连接，支撑架600上设置有能使支撑架600在机架500上行走的支撑架600传动装置，所述的支撑架600上设置有三组滚轴支撑机构且呈三角布置，且支撑架600上设置有与机架500可滑动连接的固定杆604，在支撑气缸601上设置有调节支撑滚轴603行距的调距旋钮602。在石英玻璃管300固定在钻具固定座200后，参考图5，通过支撑气缸601开启并通过三个支撑滚轴603呈类等边三角形来顶住石英玻璃管300，同时，当钻具400与石英玻璃管300的同轴度存在误差时，通过调距旋钮602来进行微调直至钻具400与石英玻璃管300同轴为止，在机架500上设置有限位感应器800和控制柜203，限位感应器800与所述的支撑气缸601与控制柜203电连接，所述的限位感应器800当感应到夹具固定座100到预定位置后通过控制柜203控制支撑气缸601关闭，所述的夹具101上设置有带动夹具101旋转的旋转电机。由于长筒型状的钻具400的长度过长，通过支撑架600来避免在钻具400高速旋转时产生的偏振，且通过支撑气缸601配合控制柜203来实现深孔加工中针对夹具固定座100的行走位置来自动化的操作来最大化的实现钻具400长度的最大化利用来降低机床的长度限制。

在设计中，由于钻具400是只负责旋转，不负责水平走位。那么在设计支撑架600的位置就进行设计，如果支撑架600的位置太靠近钻具固定座200的话就很难起到保证钻具400与石英玻璃管300的同轴度，且相对支撑架600钻具400还存在很长的部分是悬空的，这样在钻具400高速旋转时还会产生偏振。反之，支撑架600的位置靠近石英玻璃管300处，则会影响夹具固定座100的走位，且会对钻孔产生影响，综合考虑上述的问题，在设计中，采用动态的支撑架600，让支撑架600上设置支撑架600传动装置图中未视。且在传动过程中，使支撑架600的运动与夹头固定座的运动相对一致，这样就使夹头固定座在走位时支撑架600也能跟着走位。进而能够使钻具400与石英玻璃管300始终保持同轴度。

而在工作中，如果其支撑架600会影响钻具400的有效长度，为了最大化的提高钻具400的有效使用长度，在设计中，通过在机架500上设计限位感应器800，当夹具固定座100走位至预定的位置后，限位感应器800感应后向控制柜203发送信息，此时，石英玻璃管300与钻具固定座200之间的距离存在有限的距离，此时同轴度能够保证的情况下，通过控制柜203关闭支撑气缸601，并能使夹具固定座100通过，进而对钻具400的长度进行充分利用。

作为优选：所述的钻具固定座200上开设有与石英玻璃管300的芯棒通孔403连通的切削液进口201，为了方便切削液的导入，在切削液输送管202通过切削液进口201与石英玻璃管300的芯棒通孔403连通。所述的机架500上设置有供夹具固定座100与支撑架600滑动的导轨图中未视，所述支撑架600的固定杆604与导轨连接处设置有滚轮605。

同时，考虑到当切削完成时，能够自动的停止钻具400的工作，并使钻具400退出石英玻璃管300，所述石英玻璃管的尾端固定有一终止块，在靠近终止指令块处设置有撞击感应器700，且所述的撞击感应器700通过固定连接杆701固定在夹具固定座100上并与控制柜203电连接，此时通过控制柜203来控制钻具400传动装置停止，且由夹头固定座传动装置进行反向运动直至复位致原来位置，再进行人工下料。

同时，本发明提供一种适合上述石英玻璃管深孔加工装置的加工方法，其具有加工流程简单且效率高和加工精度高的优点。

一种适用于上述石英玻璃管的深孔加工装置的深孔加工方法，其步骤如下：

1、固定与调试：把未加工的石英玻璃管300固定在夹具101上，同时，固定钻具400后通过支撑架600来调整钻具400与石英玻璃管300的同轴度；

2、圆周切割：通过钻具400末端上的齿锯401随着钻具400的高速旋转对石英玻璃管300进行圆周切割，切削液通过芯棒通孔403的导流槽402进入石英玻璃管300内，随着夹具固定座100的行走成圆柱形的芯料进入钻具400的芯棒通孔403内；

3、切断:当钻具400进入石英玻璃管300底部后，限位感应器800感应夹具固定座100的位置后通过控制柜203关闭支撑气缸601，再由钻具400贯穿石英玻璃管300；

4、关闭：当钻具400贯穿石英玻璃管300后置于石英玻璃管300末端的终止块弹出并撞击致撞击感应器700，再由撞击感应器700向控制柜203发出关闭夹具固定座100传动装置和钻具400传动装置，此时并完成深孔加工。

在加工中，由于钻具400的特殊结构，参考图7，钻具400在切削时，随着夹具固定座100的走位，切割出来的芯棒301进入钻具400的芯棒通孔403中，在随着钻具400的退出一起带出，而此芯棒301可以作为另外石英产品的坯料。进而实现了省料的效果，钻具400只是需要圆周的切割，相对传统的镗刀式的切割，且减少了切割的面进而减少了切割摩擦和提高了切削精度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种石英玻璃管的深孔加工装置，其特征在于，包括机架（500）、钻具（400）、钻具固定座（200）、带动钻具（400）旋转的钻具（400）传动装置、夹具（101）、夹具固定座（100）和带动夹具固定座（100）在机架（500）上行走的夹具固定座（100）传动装置，石英玻璃管（300）贯穿夹具固定座（100）并通过夹具（101）固定在夹具固定座（100）上，在钻具（400）上设置有保证钻具（400）与石英玻璃管（300）同轴度的支撑架（600），

所述的钻具（400）呈长筒型且内部设置有轴向贯穿钻具（400）的芯棒通孔（403），在钻具（400）的一端与钻具固定座（200）固定连接，另一端的端口处设置有呈环形的齿锯（401），所述的芯棒通孔（403）内设置有多个导流槽（402），所述的钻具（400）与钻具固定座（200）固定的一端设置连接有切削液输送管（202），切削液通过所述的导流槽（402）输送致石英玻璃管（300）内；

所述的支撑架（600）包括多个滚轴支撑机构，所述的滚轴支撑机构包括支撑滚轴（603）和支撑气缸（601），支撑滚轴（603）与支撑气缸（601）之间通过气缸杆固定连接，支撑架（600）上设置有能使支撑架（600）在机架（500）上行走的支撑架（600）传动装置；

所述的支撑架 （600）上设置有三组滚轴支撑机构且呈三角布置，且支撑架（600）上设置有与机架（500）可 滑动连接的固定杆（604），在支撑架（600）上连接有支撑架（600）传动装置，在支撑气缸 （601）上设置有调节支撑滚轴（603）间距的调距旋钮（602）；

在机架（500）上设 置有限位感应器（800）和控制柜（203），限位感应器（800）与所述的支撑气缸（601）与控制柜 （203）电连接，所述的限位感应器（800）当感应到夹具固定座（100）到预定位置后通过控制 柜（203）控制支撑气缸（601）关闭；

所述石英玻璃管的尾端固定有一终止块，在靠近终止块处设置有撞击感应器（700），且所述的撞击感应 器（700）通过固定连接杆（701）固定在夹具固定座（100）上并与控制柜（203）电连接。

2.根据权利要求1所述的石英玻璃管的深孔加工装置，其特征在于，所述的夹具（101）上设置有带动夹具（101）旋转的旋转电机。

3.根据权利要求1所述的石英玻璃管的深孔加工装置，其特征在于，所述的钻具固定座（200）上开设有与钻具（400）的芯棒通孔（403）连通的切削液进口（201），所述的切削 液输送管（202）通过切削液进口（201）与钻具（400）的芯棒通孔（403）连通。

4.根据权利要求1所述的石英玻璃管的深孔加工装置，其特征在于，所述的机架（500）上设置有供夹具固定座（100）与支撑架（600）滑动的导轨，所述支撑架（600）的固定杆（604）与导轨连接处设置有导轮。

5.根据权利要求1所述的石英玻璃管的深孔加工装置，其特征在于，所述的夹具固定座（100）传动装置和钻具（400）传动装置与控制柜（203）电连接。

6.一种适用于权利要求1所述的石英玻璃管的深孔加工装置的深孔加工方法，其特征在于，其步骤如下：

（1）、固定与调试：把未加工的石英玻璃管（300）固定在夹具（101）上，同时，固定钻具（400）后通过支撑架（600）来调整钻具（400）与石英玻璃管（300）的同轴度；

（2）、圆周切割：通过钻具（400）末端上的齿锯（401）随着钻具（400）的高速旋转对石英玻璃管（300）进行圆周切割，切削液通过芯棒通孔（403）的导流槽（402）进入石英玻璃管（300）内，随着夹具固定座（100）的行走成圆柱形的芯料进入钻具（400）的芯棒通孔（403）内；

（3）、切断:当钻具（400）进入石英玻璃管（300）底部后，限位感应器（800）感应夹具固定座（100）的位置后通过控制柜（203）关闭支撑气缸（601），再由钻具（400）贯穿石英玻璃管（300）；

（4）、关闭：当钻具（400）贯穿石英玻璃管（300）后置于石英玻璃管（300）末端的终止块弹出并撞击致撞击感应器（700），再由撞击感应器（700）向控制柜（203）发出关闭夹具固定座（100）传动装置和钻具（400）传动装置，此时并完成深孔加工。

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