CN107824804A - 一种规则异形孔车削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种规则异形孔车削装置，包括固设在机床托板上的固定架和固设在三爪卡盘侧部的连接块，连接块的中心开设有椭圆长通孔；固定架的左端面上的内安装孔中装设有装置外壳，装置外壳的右端为内齿圈，其侧部固设有连杆；固定架的内安装孔中固设有主架，主架上安装有齿轮轴，齿轮轴的右端与内齿圈相啮合，齿轮轴的左端固设有模环，模环的左端面上开设有曲线凹槽，凹槽内活动设有连接轴，连接轴右端的第四轴承外圈与凹槽曲线相切并随模环的转动回转；连接轴的左端固定有连接座，连接座上固设有移动刀杆，移动刀杆的左端开设有方孔，刀头倾斜固定在方孔中。本发明可实现不同规则形状、不同规格尺寸异形孔的快速车削，适用于通孔和盲孔加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种加工规则异形孔的车削装置，可实现不同规则形状、不同规格尺寸异形孔的快速车削，适用于通孔加工、盲孔加工。
背景技术
当前加工规格异形孔普遍采用冲压和机加工两种方式。但是，(一)冲压异形孔，需要开模具、做冲头，并根据产品特点、材质、尺寸选择红冲或冷冲工艺，其缺点是：孔光洁度低，有鱼鳞纹，并且会受材料、尺寸限制，生产噪音大，同时操作冲床具有一定危险性，不适用精密零件加工；(二)机加工异形孔，目前普遍采用线切割通孔加工和电火花盲孔加工工艺，采用线切割工艺仅能加工是通孔的异型孔，盲孔不适用，而电火花能加工盲孔的异型孔，但都表现为效率低，往往依靠大量铺设线切割设备或电火花设备来提高效率，以致造成投入成本高；(三)也有采用插削或旋转拉刀加工一定尺寸范围内的简单方孔、键槽等，但往往受尺寸限制，插削无法满足过小尺寸异形孔加工，而旋转拉刀无法满足过大尺寸异形孔加工，适用范围窄，粗糙度差。(四)而在电力、航空等精密加工行业，要求工件异形孔尺寸公差小，光洁度好，往往采用加工中心加工，刀架上设置动力刀座，与夹持工件插补出异形孔，其投入成本太高，无法普遍推广使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种异形孔车削装置，采用普通车刀配套普通车床、数控车床均可完成车削异形孔动作，效率高，光洁度好，适用范围广。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种规则异形孔车削装置，其安装在机床的机床托板和三爪卡盘上；所述车削装置包括固设在机床托板上且与三爪卡盘相对设置的固定架和固设在三爪卡盘侧部的连接块，并且连接块的中心开设有椭圆长通孔；所述固定架的左端面上开设有内安装孔，内安装孔中通过轴承支撑回转装设有筒状的装置外壳，并且装置外壳的右端为内齿圈；所述装置外壳的侧部固设有可随着机床托板进给并插入椭圆长通孔中的连杆；所述固定架的内安装孔中心固设有主架，主架上通过两个轴承支撑回转安装有齿轮轴，并且齿轮轴的右端与内齿圈相互啮合，齿轮轴的左端固设有模环，模环的左端面上开设有环状的曲线凹槽，曲线凹槽内活动设置有连接轴，连接轴的右端套设有第四轴承，并且第四轴承的外圈与凹槽曲线相切并随曲线变化在模环的转动下而回转；所述连接轴的左端固定有连接座，连接座上固设有移动刀杆，移动刀杆的左端开设有与轴线相交20°-50°的方孔，方形的刀头倾斜固定在方孔中。
进一步的，所述固定架底部设有导向轴，导向轴插在机床托板上的轴孔中，并且固定架上且位于导向轴的外围开设有多个螺栓孔，采用螺栓将固定架固定在机床托板上。
进一步的，所述内安装孔的外侧固设有防止内齿圈轴向窜动的挡圈。
进一步的，所述模环与齿轮轴的安装结构为对扁的孔和轴，并且模环通过第三螺钉与齿轮轴的轴向固定。
进一步的，所述连接轴与连接座通过对扁结构固定连接：连接轴上设置有凸出的对扁，连接座上相应的设置有对扁凹槽。
进一步的，所述工件具有六方孔结构，所述内齿圈与齿轮轴减速比为：。
进一步的，所述模环的凹槽曲线为对称非线性凹槽线，凹槽线上各点到自身中心的距离差等于六方孔面上各点到自身中心的距离差，凹槽最低点到自身中心的距离与最高点到自身中心的距离之差等于六方孔角到自身中心的距离与边中心线到自身中心的距离之差。
进一步的，所述连接轴的轴线中心为通孔结构，并且连接轴左端设有黄油嘴。
进一步的，所述移动刀杆的底部固设有一对线轨，主架上相应的固设有分别与两个线轨滑动配合的两个滑块。
进一步的，所述内齿圈左端外侧通过第一螺钉固设有端盖。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明公开了一种加工规则异形孔的车削装置，可实现不同规则形状、不同规格尺寸异形孔的快速车削，具备加工效率高、光洁度好和加工成本低等优点。(2)利用本发明的车削装置车削各种异形孔，一把车刀即可完成，无需更换刀具，因此降低了劳动强度，缩短了非加工时间。(3)本发明的车削装置既适用普通机床加工，也适用数控机床加工，具有适用范围广、投入成本低的优点。(4)本发明的车削装置通过更换具有不同非线性凹槽曲线的模环，并改变内齿圈与齿轮轴的啮合减速比，即可加工同种形状、不同规格的规则异形孔。(5)本发明加工的异形孔既适用通孔加工，也适用盲孔加工。
附图说明
图1是车床安装本发明异形孔车削装置加工示意图；
图2是本发明异形孔车削装置主视图；
图3是本发明异形孔车削装置俯视图；
图4是本发明异形孔车削装置左视图；
图5(1)-5(12)是车削六方孔示意图；
图中：1、机床，2、三爪卡盘，3、连接块，4、工件，5、连杆，6、装置外壳，7、机床托板，8、刀头，9、移动刀杆，10、端盖，11、第一螺钉，12、第二螺钉，13、内齿圈，14、挡圈，15、第一轴承，16、固定架，17、螺栓孔，18、第二轴承，19、齿轮轴，20、第三轴承，21、第四轴承，22、第三螺钉，23、连接座，24、锁母，25、连接轴，26、黄油嘴，27、第四螺钉，28、第五螺钉，29、滑块，30、线轨，31、第六螺钉，32、盖板，33、导向轴，34、主架，36、模环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-4所示，本发明公开了一种规则异形孔车削装置，其安装在机床1的机床托板7和三爪卡盘2上；机床1可以为普通机床，也可以为数控机床。所述车削装置包括固设在机床托板7上且与三爪卡盘2相对设置的固定架16和固设在三爪卡盘2侧部的连接块3，并且连接块3的中心开设有椭圆长通孔；所述固定架16的左端面上开设有内安装孔，内安装孔中通过第一轴承15支撑回转装设有筒状的装置外壳6，并且装置外壳6的右端为内齿圈13，实现内齿圈13在第一轴承15的支撑下绕轴线回转；所述装置外壳6的侧部固设有可随着机床托板7进给并插入椭圆长通孔中的连杆5；所述固定架16的内安装孔中心通过螺栓固设有主架34，主架34上通过左右两个轴承即第二轴承18和第三轴承20支撑回转安装有齿轮轴19，并且齿轮轴19的右端与内齿圈13相互啮合；齿轮轴19的左端固设有模环36，模环36的左端面上开设有环状的曲线凹槽，曲线凹槽内活动设置有连接轴25，连接轴25的右端套设有第四轴承21，并且第四轴承21的外圈与凹槽曲线相切并随曲线变化在模环36的转动下而回转；所述连接轴25的左端通过锁母24固定有连接座23，连接座23上通过第二螺钉12固设有移动刀杆9，移动刀杆9的左端开设有与轴线相交20°-50°的方孔，方形的刀头8通过第四螺钉27倾斜固定安装在方孔中，既可实现刀头8与工件4内孔相交又能承受切削反扭矩。通过齿轮轴19回转动作转换为移动刀杆9的来回摆动。
固定架16底部设有导向轴33，导向轴33插在机床托板7上的轴孔中，并且固定架16上且位于导向轴33的外围开设有多个螺栓孔17，采用螺栓将固定架16固定在机床托板7上。内安装孔的外侧固设有防止内齿圈13轴向窜动的挡圈14。模环36与齿轮轴19的安装结构为对扁的孔和轴，并且模环36通过第三螺钉22与齿轮轴19的轴向固定，从而实现将齿轮轴19输出扭矩和转速传递给模环36。连接轴25与连接座23通过对扁结构固定连接并传递扭矩：具体为：连接轴25上设置有凸出的对扁，连接座23上相应的设置有对扁凹槽。
连接轴25的轴线中心为通孔结构，并且连接轴25左端设有黄油嘴26，黄油枪通过黄油嘴26以及连接轴25的中心孔向连接轴25和第四轴承21的配合面注油润滑。移动刀杆9的底部通过第六螺钉31固设有一对线轨30，主架34上相应的通过第五螺钉28和盖板32固设有分别与两个线轨30滑动配合的两个滑块29。线轨30以及滑块29设置在移动刀杆9的两端，而连接座23设置在两线轨30的内部，从而实现连接座23、移动刀杆9和线轨30在滑块29的槽内来回移动的平衡和顺畅。内齿圈13左端外侧通过第一螺钉11固设有端盖10，可实现对装置外壳6内部结构的防尘与保护。
装置外壳6上设置有通过螺栓固定的连杆5，连杆5可随着机床托板7以及与其固定的装置一起进给并插入连接块3的椭圆长通孔中，椭圆长通孔的作用具体表现为：连杆5既可在进给作用下沿椭圆长通孔的轴向移动，又可实现在机床托板7的带动下，随着刀头8车削直径的变化，连杆5沿椭圆长通孔的径向移动。随着三爪卡盘2夹持工件4回转，与三爪卡盘2固定的连接块3随之回转并带动插入到连接块3椭圆长通孔内的连杆5以及与连杆5固定的装置外壳6一起回转。装置外壳6内部结构采用齿轮啮合传动以及连杆摆动原理设计，即通过内齿圈13与齿轮轴19的啮合传动转换为齿轮轴19上安装的非线性模环回转，连接轴25通过第四轴承21绕模环非线性曲线槽生成来回移动轨迹。
待加工的工件4具有N方孔结构，内齿圈13与齿轮轴19减速比为1：N，N＝4、6、8，即内齿圈13在与其固定的连杆5的回转动作下转动1圈，齿轮轴19转动N圈。所述模环36的凹槽曲线为对称非线性凹槽线，凹槽线上各点到自身中心的距离差等于N方孔面上各点到自身中心的距离差，凹槽最低点到自身中心的距离与最高点到自身中心的距离之差等于N方孔角到自身中心的距离与边中心线到自身中心的距离之差。即在模环36的转动带动下，凹槽中的连接轴25通过第四轴承21绕非线性凹槽回转实现来回移动，进而实现N方孔的面上各点到自身中心设定的距离，各点连起来成为一条线，随着装置外壳6在机床托板7的进给下由线形成N方孔的面。
通过改变内齿圈13与齿轮轴19的减速比，可改变异形孔形成等分数量，比如设定减速比为1：6，异形孔为六等分；设定减速比为1：4，异形孔为四等分；设定减速比为1：8，异形孔为八等份，依此类推。通过改变模环内凹槽非线性曲线，可以生成四方孔、六方孔、八方孔等，比如通过测量六方孔一个面上各点到自身中心的距离差形成的模环的内凹槽曲线，通过与该曲线的相切回转可形成六方孔。同理，设定减速比为1：4，通过测量四方孔一个面上各点到自身中心的距离差形成的模环的内凹槽曲线，通过与该曲线的相切回转可形成四方孔，依此类推。
以车削六方孔为例，本发明车削装置加工过程为：三爪卡盘2上夹持待加工的工件4回转同时带动连接块3和连杆5回转，连杆5带动与之固定连接的内齿圈13回转并通过转速比1：6实现齿轮轴19减速转动，齿轮轴19转动带动模环36回转，并进一步转换为通过模环36内的非线性凹槽形成连接轴25的来回移动动作，并传递给与连接轴25固定的连接座23和移动刀杆9，从而最终实现固定在移动刀杆9上的刀头8来回移动与回转的工件4插补形成六方形，并在机床托板7的进给运动下形成六方孔。
如图5(1)-5(12)所示为本发明车削装置加工六方孔示意图。运动轨迹为第四轴承21所在模环的位置与上图模环标示位置相对，即第四轴承21设定在模环最低点位置对应六方孔的最高点也就是六方孔的角，第四轴承21设定在模环最高点位置对应六方孔的最低点也就是六方孔的面的中点。即内齿圈转动一圈，六方孔工件转动一圈，而模环转动6圈。
以上举例异形孔的各边为直线，当异形孔各边不是直线而是曲线时，比如梅花形、椭圆形、菱形等对称曲线异形孔，同样适用以上原理，根据异形孔等分数确定减速比，测量曲线各点到自身中心距离差为模环内凹槽曲线，都可形成所需的异形孔。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种规则异形孔车削装置，其安装在机床(1)的机床托板(7)和三爪卡盘(2)上；其特征在于：所述车削装置包括固设在机床托板(7)上且与三爪卡盘(2)相对设置的固定架(16)和固设在三爪卡盘(2)侧部的连接块(3)，并且连接块(3)的中心开设有椭圆长通孔；所述固定架(16)的左端面上开设有内安装孔，内安装孔中通过轴承支撑回转装设有筒状的装置外壳(6)，并且装置外壳(6)的右端为内齿圈(13)；所述装置外壳(6)的侧部固设有可随着机床托板(7)进给并插入椭圆长通孔中的连杆(5)；所述固定架(16)的内安装孔中心固设有主架(34)，主架(34)上通过两个轴承支撑回转安装有齿轮轴(19)，并且齿轮轴(19)的右端与内齿圈(13)相互啮合，齿轮轴(19)的左端固设有模环(36)，模环(36)的左端面上开设有环状的曲线凹槽，曲线凹槽内活动设置有连接轴(25)，连接轴(25)的右端套设有第四轴承(21)，并且第四轴承(21)的外圈与凹槽曲线相切并随曲线变化在模环(36)的转动下而回转；所述连接轴(25)的左端固定有连接座(23)，连接座(23)上固有移动刀杆(9)，移动刀杆(9)的左端开设有与轴线相交20°-50°的方孔，方形的刀头(8)倾斜固定在方孔中。
2.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述固定架(16)底部设有导向轴(33)，导向轴(33)插在机床托板(7)上的轴孔中，并且固定架(16)上且位于导向轴(33)的外围开设有多个螺栓孔(17)，采用螺栓将固定架(16)固定在机床托板(7)上。
3.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述内安装孔的外侧固设有防止内齿圈(13)轴向窜动的挡圈(14)。
4.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述模环(36)与齿轮轴(19)的安装结构为对扁的孔和轴，并且模环(36)通过第三螺钉(22)与齿轮轴(19)的轴向固定。
5.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述连接轴(25)与连接座(23)通过对扁结构固定连接：连接轴(25)上设置有凸出的对扁，连接座(23)上相应的设置有对扁凹槽。
6.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述工件(4)具有N方孔结构，所述内齿圈(13)与齿轮轴(19)减速比为1：N；N＝4、6、8。
7.根据权利要求6所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述模环(36)的凹槽曲线为对称非线性凹槽线，凹槽线上各点到自身中心的距离差等于N方孔面上各点到自身中心的距离差，凹槽最低点到自身中心的距离与最高点到自身中心的距离之差等于N方孔角到自身中心的距离与边中心线到自身中心的距离之差。
8.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述连接轴(25)的轴线中心为通孔结构，并且连接轴(25)左端设有黄油嘴(26)。
9.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述移动刀杆(9)的底部固设有一对线轨(30)，主架(34)上相应的固设有分别与两个线轨(30)滑动配合的两个滑块(29)。
10.根据权利要求1所述的规则异形孔车削装置，其特征在于：所述内齿圈(13)左端外侧通过第一螺钉(11)固设有端盖(10)。
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