CN109570622B - 一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构及加工方法、用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构及加工方法、用途，能够适应工件内部可能出现的由加工公差引起的尺寸跳动，给导向体施加沿刀头径向方向的推力，保证在工件内部出现缺陷或者凸起时，导向体能自我调节并贴合工件内孔，从而稳定的通过此段区域。本发明实现了深孔沟槽加工过程中保持与工件内壁的贴合、保证刀具体与工件内孔同心，减少由于加工产生的振动、延长刀具寿命、提升加工质量的目的。

Description

一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构及加工方法、用途

技术领域

本发明涉及机加工领域，具体涉及一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构及加工方法、用途。

背景技术

深孔拉削一直属于技术机械加工行业的难点与重点，而深孔螺旋拉削的技术难度则更大，面临的技术问题也更多。传统的加工设备加工过程中，刀具体在工件内无导向，刀具体在工件内运动过程中受加工阻力及工件材料性质的影响，极易导致刀具体在径向方向跳动，造成刀具使用寿命降低，加工过程不稳定，同时加工质量受到影响；同时针对深孔加工，当工件加工长度达到一定程度时，刀具体需要长时间，长距离的进行工作，这将对刀杆产生过量负载，长时间使用后易出现刀杆弯曲的现象，刀杆使用寿命严重下降，需通过更换刀杆才能保证加工精度，成本高。现有技术中出现了用于深孔沟槽加中的导向装置，然而该类导向装置为固定机构，当遇到工件内壁尺寸出现公差范围内变动时，刀具会在工件内振动，反而严重影响工件加工质量；同时当工件尺寸在误差范围内变化时，刀具体在工件内部会偏心，以致于加工的沟槽不对称，深浅不一致。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构及加工方法、用途，以解决现有技术中由于工件内壁尺寸不平整导致刀具振动、偏心，影响沟槽加工质量的问题，实现保持与工件内壁的贴合、保证刀具体与工件内孔同心，减少由于加工产生的振动、延长刀具寿命、提升加工质量的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，包括刀头，所述刀头外表面连接若干导向体，所述导向体与刀头之间设置弹性件，还包括用于限制所述弹性件复位的压紧件，所述弹性件向导向体施加朝向刀头径向方向的作用力。

针对现有技术中当遇到工件内壁尺寸出现公差范围内变动时，刀具会在工件内振动，反而严重影响工件加工质量；当工件尺寸在误差范围内变化时，刀具体在工件内部会偏心，导致加工的沟槽不对称、深浅不一致的问题，本发明提出一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，本机构在刀头外表面连接若干导向体，导向体用于与工件内壁相接触，导向体与刀头之间设置弹性件，由压紧件使得弹性件在非工作状态下也始终保持变形状态，从而为导向体提供弹性复位力，该弹性复位力朝向刀头径向方向。本机构在使用时，刀具进入被加工工件内部，导向体进一步压缩弹性件，弹性件的复位力推动导向体贴在工件内壁，从而确保各导向体都始终与工件内壁相接触，从而起到避免偏心，保证同心度的效果。并且由于弹性体的作用，使得各导向体与工件内壁之间不具有间隙，因此即使工件内壁尺寸出现变化，也能够通过弹性件的形变进行补偿，刀头不会产生振动。退一步讲，即使刀头产生振动，也能够通过弹性体起到减振效果，因此本发明能够适应工件内部可能出现的由加工公差引起的尺寸跳动，给导向体施加沿刀头径向方向的推力，保证在工件内部出现缺陷或者凸起时，导向体能自我调节并贴合工件内孔，从而稳定的通过此段区域。本发明实现了保持与工件内壁的贴合、保证刀具体与工件内孔同心，减少由于加工产生的振动、延长刀具寿命、提升加工质量的目的。需要注意的是，当刀头进入工件内部时，若某个导向体无法与工件内壁接触，则表面压紧件过于压紧了弹性件，此时应该对该压紧件的压紧程度进行调整，适当放松弹性件。

所述导向体为平行于刀头轴线的条形件，若干导向体沿刀头周向均匀分布，每个导向体上均沿刀头的轴线方向均匀分布若干个弹性件，每个弹性件都具有一个相匹配的压紧件。条形的导向体外壁光滑，能保证刀体在工件内部自由运动。若干导向体沿刀头周向均匀分布，从而确保沿周向的多个方向上都能够有导向体与工件内壁运动，以此确保本发明对现有技术中偏心现象的改善效果，提高本发明的使用效果。每个导向体上均沿刀头的轴线方向均匀分布若干个弹性件，确保在轴向上对刀头的整体居中。

进一步的，所述导向体与刀头可拆卸连接。便于通过更换不同尺寸的导向体，使得同一把刀头可适应多种尺寸的工件加工任务，增加了本发明的通用性和便携性。

所述导向体的外表面设置第一凹槽，压紧件位于第一凹槽内，压紧件与导向体保持相对固定，还包括位于压紧件与刀头之间的隔离件，所述隔离件的一端与压紧件相接触、另一端与刀头相接触；所述弹性件套设在隔离件外。隔离件能够为弹性件提供进一步的的限制，同时有效传递刀头与压紧件之间的相互作用力。

所述导向体的内表面设置第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽之间由通孔连通，所述隔离件位于通孔内，所述弹性件位于第二凹槽内。第二凹槽本身即可对弹性件进行限位，使得弹性件的复位力直接作用于导向体。通孔的设置便于隔离件安装。

优选的，导向体与刀头之间通过依次穿过第一凹槽、通孔、第二凹槽的螺钉连接，所述隔离件为套在螺钉外的隔圈，所述弹性件为套在隔圈外的碟簧。

所述压紧件为与所述螺钉相匹配的螺帽。

一种用于深孔沟槽加工的浮动导向加工方法，包括以下步骤：

(a)在刀头上安装弹性件、导向体、压紧件，通过压紧件保持弹性件处于压缩状态，使弹性件具有朝向刀头径向方向的预警力；

(b)将刀头连接至刀杆，通过动力装置驱动刀杆，使刀头在工件外部进行无负载的基本加工运动，检查刀头上的刀具运行状态，直至刀具运动状态正常；

(c)卸下刀头上的刀具，通过动力装置驱动刀杆，控制刀头在待加工工件内部进行多次完整加工流程运动，监测刀具体状态；

(d)若刀头在待加工工件内部运行平稳，则在刀头上装回刀具，进行拉削作业；若刀头在待加工工件内部运行不平稳，则调整弹性件的预警力，直到不带刀具的刀头在待加工工件内部运行平稳，再在刀头上装回刀具，进行拉削作业。其中弹性件预警力的调整由调整压紧件的压紧程度来实现。刀头在待加工工件内部运行是否平稳，可在刀杆上安装振动传感器等设备来实现。

本方法相较于现有技术提供了充分的试运行以及实时调整空间，从而保证加工过程的一次顺利完成，极大的降低了废品率。

优选的，步骤(b)中所述基本加工运动包括直线运动、旋转运动。

本申请中的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构用于深孔螺旋拉削加工。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构及加工方法、用途，由于弹性体的作用，使得各导向体与工件内壁之间不具有间隙，因此即使工件内壁尺寸出现变化，也能够通过弹性件的形变进行补偿，刀头不会产生振动。

2、本发明能够适应工件内部可能出现的由加工公差引起的尺寸跳动，给导向体施加沿刀头径向方向的推力，保证在工件内部出现缺陷或者凸起时，导向体能自我调节并贴合工件内孔，从而稳定的通过此段区域。本发明实现了深孔沟槽加工过程中保持与工件内壁的贴合、保证刀具体与工件内孔同心，减少由于加工产生的振动、延长刀具寿命、提升加工质量的目的。

3、本发明通过更换不同尺寸的导向体，使得同一把刀头可适应多种尺寸的工件加工任务，增加了本发明的通用性和便携性，减少加工制造的成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图；

图2为本发明具体实施例工作时刀头横截面的剖视图；

图3为图2中A处的局部放大示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-刀头，2-导向体，3-弹性件，4-压紧件，5-第一凹槽，6-隔离件，7-第二凹槽，8-通孔，9-螺钉，10-刀杆，11-待加工工件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1至图3所示的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，包括刀头1，所述刀头1外表面连接若干导向体2，所述导向体2与刀头1之间设置弹性件3，还包括用于限制所述弹性件3复位的压紧件4，所述弹性件3向导向体2施加朝向刀头1径向方向的作用力。

实施例2：

如图1至图3所示，在实施例1的基础上，所述导向体2为平行于刀头1轴线的条形件，若干导向体2沿刀头1周向均匀分布，每个导向体2上均沿刀头1的轴线方向均匀分布若干个弹性件3，每个弹性件3都具有一个相匹配的压紧件4。所述导向体2与刀头1可拆卸连接。所述导向体2的外表面设置第一凹槽5，压紧件4位于第一凹槽5内，压紧件4与导向体2保持相对固定，还包括位于压紧件4与刀头1之间的隔离件6，所述隔离件6的一端与压紧件4相接触、另一端与刀头1相接触；所述弹性件3套设在隔离件6外。所述导向体2的内表面设置第二凹槽7，第一凹槽5与第二凹槽7之间由通孔8连通，所述隔离件6位于通孔8内，所述弹性件3位于第二凹槽7内。导向体2与刀头1之间通过依次穿过第一凹槽5、通孔8、第二凹槽7的螺钉9连接，所述隔离件6为套在螺钉9外的隔圈，所述弹性件3为套在隔圈外的碟簧。

优选的，所述压紧件4为与所述螺钉9相匹配的螺帽。

使用本实施例用于深孔螺旋拉削加工，其使用步骤为：(a)在刀头1上安装弹性件3、导向体2、压紧件4，通过压紧件4保持弹性件3处于压缩状态，使弹性件3具有朝向刀头1径向方向的预警力；(b)将刀头1连接至刀杆10，通过动力装置驱动刀杆10，使刀头1在工件外部进行无负载的基本加工运动，检查刀头1上的刀具运行状态，直至刀具运动状态正常；(c)卸下刀头1上的刀具，通过动力装置驱动刀杆10，控制刀头1在待加工工件11内部进行多次完整加工流程运动，监测刀具体状态；(d)若刀头1在待加工工件11内部运行平稳，则在刀头1上装回刀具，进行拉削作业；若刀头1在待加工工件11内部运行不平稳，则调整弹性件3的预警力，直到不带刀具的刀头1在待加工工件11内部运行平稳，再在刀头1上装回刀具，进行拉削作业。所述步骤b中所述基本加工运动包括直线运动、旋转运动。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，包括刀头（1），其特征在于，所述刀头（1）外表面连接若干导向体（2），所述导向体（2）与刀头（1）之间设置弹性件（3），还包括用于限制所述弹性件（3）复位的压紧件（4），所述弹性件（3）向导向体（2）施加朝向刀头（1）径向方向的作用力；所述导向体（2）的外表面设置第一凹槽（5），压紧件（4）位于第一凹槽（5）内，压紧件（4）与导向体（2）保持相对固定，还包括位于压紧件（4）与刀头（1）之间的隔离件（6），所述隔离件（6）的一端与压紧件（4）相接触、另一端与刀头（1）相接触；所述弹性件（3）套设在隔离件（6）外。

2.根据权利要求1所述的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，其特征在于，所述导向体（2）为平行于刀头（1）轴线的条形件，若干导向体（2）沿刀头（1）周向均匀分布，每个导向体（2）上均沿刀头（1）的轴线方向均匀分布若干个弹性件（3），每个弹性件（3）都具有一个相匹配的压紧件（4）。

3.根据权利要求1所述的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，其特征在于，所述导向体（2）与刀头（1）可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，其特征在于，所述导向体（2）的内表面设置第二凹槽（7），第一凹槽（5）与第二凹槽（7）之间由通孔（8）连通，所述隔离件（6）位于通孔（8）内，所述弹性件（3）位于第二凹槽（7）内。

5.根据权利要求4所述的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，其特征在于，导向体（2）与刀头（1）之间通过依次穿过第一凹槽（5）、通孔（8）、第二凹槽（7）的螺钉（9）连接，所述隔离件（6）为套在螺钉（9）外的隔圈，所述弹性件（3）为套在隔圈外的碟簧。

6.根据权利要求5所述的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构，其特征在于，所述压紧件（4）为与所述螺钉（9）相匹配的螺帽。

7.一种用于深孔沟槽加工的浮动导向加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）在刀头（1）上安装弹性件（3）、导向体（2）、压紧件（4），通过压紧件（4）保持弹性件（3）处于压缩状态，使弹性件（3）具有朝向刀头（1）径向方向的预警力；

（b）将刀头（1）连接至刀杆（10），通过动力装置驱动刀杆（10），使刀头（1）在工件外部进行无负载的基本加工运动，检查刀头（1）上的刀具运行状态，直至刀具运动状态正常；

（c）卸下刀头（1）上的刀具，通过动力装置驱动刀杆（10），控制刀头（1）在待加工工件（11）内部进行多次完整加工流程运动，监测刀具体状态；

（d）若刀头（1）在待加工工件（11）内部运行平稳，则在刀头（1）上装回刀具，进行拉削作业；若刀头（1）在待加工工件（11）内部运行不平稳，则调整弹性件（3）的预警力，直到不带刀具的刀头（1）在待加工工件（11）内部运行平稳，再在刀头（1）上装回刀具，进行拉削作业。

8.根据权利要求7所述的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向加工方法，其特征在于，步骤（b）中所述基本加工运动包括直线运动、旋转运动。

9.基于权利要求1至6中任一所述的一种用于深孔沟槽加工的浮动导向机构的用途，其特征在于，用于深孔螺旋拉削加工。

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