CN112809389A - 高效活塞钻镗孔一体机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高效活塞钻镗孔一体机，其包括定位单元、钻孔单元及镗孔单元。定位单元包括活塞治具、两气缸、压板及压块；两气缸位于定位座的前后侧，压板位于定位座的上方且受两气缸驱动而升降，压块设置在压板的下方且正对定位座。钻孔单元包括支架及钻孔机，支架固定在压板上，钻孔机固定在支架上，压板作为钻孔单元的钻模板。镗孔单元分布在定位座的左侧，其包括第一水平进给机构、镗孔机及镗刀，镗孔机安装在第一水平进给机构的进给台上，复合镗刀安装在镗孔机的主轴中。本发明实现了钻孔机与镗孔机的整合，实现一次装夹完成钻孔与镗孔，提高了加工效率。

Description

高效活塞钻镗孔一体机
技术领域
本发明涉及活塞加工设备领域，具体涉及一种高效活塞钻镗孔一体机。
背景技术
如图1所示的是申请人研发的一种无油空压机活塞，其在活塞顶部设有若干进气孔51’，且各进气孔51’与气环槽52’相贯，并在相贯面上使气环槽52’的底部轮廓穿过进气孔51’的截面轮廓，如此，无论如何，进气孔51’都会气环与气环槽52’的安装工艺间隙相通。当压缩空气时，活塞推动气环上行，气环的下端面顶紧在气环槽52’的下槽壁上，辅助阻止漏气，提升密封效果；当需要进气时，活塞拉动气环下行，气环的上端面顶紧在气环槽52’的上槽壁上，此时，由气环与气环槽52’的安装工艺间隙中(即由气环下端面与气环槽52’的下槽壁之间以及气环内圆周面与气环槽52’槽底之间)进气。
在传统工艺中，该活塞需分别进行钻孔及镗孔工序，而镗孔又分成粗镗、精镗及铰孔，申请人拟提出一种高效活塞钻镗孔一体机，一次装夹完成钻孔及镗孔工序。
发明内容
本发明的目的在于提供一种一次装夹完成活塞加工的高效活塞钻镗孔一体机。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
高效活塞钻镗孔一体机，包括：
定位单元，其包括活塞治具、两气缸、压板及压块；所述两气缸位于所述活塞治具的前后侧，所述压板位于所述活塞治具的上方且受所述两气缸驱动而升降，所述压块设置在所述压板的下方且正对所述活塞治具；
钻孔单元，其包括支架及钻孔机，所述支架固定在所述压板上，所述钻孔机固定在所述支架上，所述压板作为所述钻孔单元的钻模板；
镗孔单元，其分布在所述活塞治具的左侧，其包括第一水平进给机构、镗孔机及复合镗刀，所述镗孔机安装在所述第一水平进给机构的进给台上，所述复合镗刀安装在所述镗孔机的主轴中。
优选地，还包括顶尖单元，所述顶尖单元分布在所述定位座的右侧，其包括第二水平进给机构、可旋顶尖座及可伸缩顶尖，所述可旋顶尖座安装在所述第二水平进给机构的进给台上，所述可伸缩顶尖安装在所述可旋顶尖座中；所述复合镗刀的刀杆前端具有一顶尖孔。
优选地，所述可伸缩顶尖包括顶尖套、夹持杆、弹簧及卡销，所述顶尖套的后端形成轴孔，所述弹簧放置于所述轴孔中，所述夹持杆的前端滑动插设在所述轴孔中，所述顶尖套的径向设有卡销孔，所述卡销紧配合插设在所述卡销孔中，所述夹持杆上设有供所述卡销轴向动作的让位孔。
优选地，所述复合镗刀包括第一切削刃、第二切削刃及第三切削刃；所述第二切削刃位于所述第一切削刃的后端，二者沿径向对称分布，所述第二切削刃的刃尖高度高于所述第一切削刃的刃尖高度；所述第三切削刃位于所述第二切削刃的后端，且其周向位置与所述第二切削刃的周向位置相同，其刃尖高度不低于所述第二切削刃的刃尖高度。
优选地，所述第一切削刃及第二切削刃为菱形刃。
优选地，所述刀杆在所述第二切削刃之后设有第三刃位，所述第三刃位为朝刀杆径向开设的方形盲孔，所述第三切削刃具有与所述方形盲孔截面适配的刀柄；所述方形盲孔的孔底设有第一螺纹通孔以旋接调节螺钉，所述刀杆上设有垂直所述方形盲孔的第二螺纹通孔，以旋接紧定螺钉。
优选地，所述活塞治具包括：定位座，所述定位座包括定位台及削边块，所述定位台的周向轮廓与待加工活塞的内径轮廓相适应，所述削边块位于所述定位台上，其削边与待加工活塞的销孔座内壁相适应；所述定位台上圆周分布有3个进气通孔；底座，所述底座用于承载所述定位座，所述底座的上端面圆周分布有3个气槽，各气槽通过第一密封圈与所述定位座的下端面密封形成气腔，各气腔与各所述进气通孔一一相贯；所述气槽的槽底设有进气盲孔，所述底座的圆周面上圆周分布有3个与所述进气盲孔相贯的进气孔；3个进气测压器，所述3个进气测压器分别与所述三个进气孔一一连接。
优选地，所述削边块的顶面下凹有一集屑槽，沿销孔轴线，所述定位台的两侧设有与所述集屑槽相贯的排屑槽；所述集屑槽的中心设有一出液孔，所述底座的中心设有与所述出液孔衔接的进液盲孔，第二密封圈密封二者衔接面，所述底座的圆周面设有与所述进液盲孔相贯的进液孔。
优选地，还包括螺杆及出液阀片，所述螺杆旋接在所述进液盲孔的孔底，所述螺杆的杆径小于所述进液盲孔及所述出液孔的内径以形成进液腔，所述出液阀片套设在所述螺杆上且封闭所述进液腔；所述削边块的两削边面上设有若干出液支孔，各出液支孔与所述进液腔相贯通。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
1、本发明高效活塞钻镗孔一体机实现了钻孔机与镗孔机的整合，通过在定位单元上设置压板，通过压板带动连接在其上的压块以压紧活塞，同时，在压板上设置支架以安装钻孔机，并巧妙利用压板作为钻孔机的钻模板，实现一次装夹完成钻孔与镗孔；
2、本发明高效活塞钻镗孔一体机设计了顶尖单元，使得复合镗刀(具备粗复合镗刀、精复合镗刀及铰刀的功能)的应用成为现实，通过顶尖单元的顶紧，有效控制复合镗刀浮动端的偏摆，提高加工精度；
3、本发明高效活塞钻镗孔一体机采用弹性顶尖，对第二水平进给机构的进给形成保护，提高设备可靠性；
4、本发明高效活塞钻镗孔一体机设计了复合镗刀，通过对第一切削刃、第二切削刃及第三切削刃的位置优化，使得第二切削刃及第三切削刃产生的切削力可以大幅抵消第一切削刃产生的切削力，使得复合镗刀刀杆受力均衡；
5、本发明高效活塞钻镗孔一体机对易于损耗的第一切削刃及第二切削刃，采用菱形刀刃，方便快速换刀，对切削量极小的第三切削刃采用杆式刀具，同时进行相应设计，便于其固定及调整。
6、由于本发明高效活塞钻镗孔一体机中，粗镗、精镗及铰孔一次完成，如活塞定位发生偏差，活塞将再无加工余量供纠正，活塞将直接报废，因此本发明通过进气测压器监测活塞内径端面是否与定位台完全贴合，其原理为3点确定一个平面；同时，本发明活塞治具通过分体式设计，利用气腔的转接功能，能够适应不同型号的活塞定位检测需求；
7、本发明活塞治具通过设计集屑槽及排屑槽，同时通过出液孔将切削液导入内部，防止铝屑内部堆集，通过其与集屑槽及排屑槽的配合，促进镗孔时内部铝屑的高效定向排出，减少了作业人员的排屑动作，提高了效率；
8、本发明活塞治具通过出液阀片、螺杆及出液支孔的配合，镗削活塞时，由于出液支孔被活塞内径孔壁遮堵，切削液只能从出液孔顶开出液阀片排出，出液阀片有效阻挡铝屑，避免其堵塞出液孔；而当镗削活塞结束时，活塞被取下，此时由于出液阀门的封闭作用，切削液主要从各出液支孔排出，自动清洗定位台，避免铝屑积留。
附图说明
图1为待加工活塞示意图；
图2为本发明高效活塞钻镗孔一体机结构示意图；
图3为图2中A-A处剖视图；
图4为本发明复合镗刀示意图；
图5为本发明复合镗刀又一示意图；
图6为本发明复合镗刀又一示意图；
图7为本发明可伸缩顶尖示意图。
图8为本发明活塞治具示意图；
图9为本发明活塞治具拆解示意图；
图10为本发明活塞治具又一拆解示意图。
附图标记说明：
定位单元1、定位座11、定位台111、进气通孔1111、排屑槽1112、削边块112、集屑槽1121、出液孔1122、削边面1123、出液支孔1124、底座12、气槽121、密封槽1211、进气盲孔1212、进气孔1213、进液盲孔1214、进液孔1215；第一密封圈13、第二密封圈14、螺杆15、出液阀片16、气缸17、压板18、压块19；
镗孔单元2、第一水平进给机构21、镗孔机22、主轴221、复合镗刀23、第一切削刃231、第二切削刃232、第三切削刃233；第三刃位24、第一螺纹通孔241、调节螺钉242、第二螺纹通孔243、紧定螺钉244、顶尖孔245；
钻孔单元3、支架31、钻孔机32、主轴头321；
顶尖单元4、第二水平进给机构41、可旋顶尖座42、可伸缩顶尖43、顶尖套431、轴孔4311、夹持杆432、让位孔433、弹簧434、卡销435、卡销孔4351；
活塞5、进气孔51、气环槽52。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
请参考图2及图3所示，发明人涉及了一种高效活塞钻镗孔一体机，包括定位单元1、镗孔单元2、钻孔单元3及顶尖单元4。为便于表述，本申请以图2视角定义前后左右关系，定义背向图面的为前侧，指向图面的为后侧。
镗孔单元2相对于活塞销轴孔分布在定位单元1的左侧，其包括第一水平进给机构21、镗孔机22及复合镗刀23。镗孔机22安装在第一水平进给机构21的进给台上，以朝定位单元1进给。复合镗刀23安装在镗孔机22的主轴221(卡盘夹持)中。
请参考图4、图5及图6所示，复合镗刀23包括第一切削刃231、第二切削刃232及第三切削刃233。第二切削刃232位于第一切削刃231的后端，二者沿径向对称分布，第二切削刃232的刃尖高度高于第一切削刃231的刃尖高度。第三切削刃233位于第二切削刃232的后端，且其周向位置与第二切削刃232的周向位置相同，其刃尖高度不低于第二切削刃232的刃尖高度。即，本实施例中，第一切削刃231用作粗镗刀，第二切削刃232用作精镗刀，第三切削刃233用作铰刀。
具体地，第一切削刃231及第二切削刃232为菱形刃。刀杆在第二切削刃232之后设有第三刃位24，第三刃位24为朝刀杆径向开设的方形盲孔，第三切削刃233具有与方形盲孔截面适配的刀柄；方形盲孔的孔底设有第一螺纹通孔241以旋接调节螺钉242，通过调节螺钉242调整加工孔的孔径。刀杆上设有垂直方形盲孔的第二螺纹通孔243，以旋接紧定螺钉244紧固第三刀刃。复合镗刀23的刀杆前端形成一顶尖孔245。
请参考图2所示，顶尖单元4相对于活塞销轴孔分布在定位单元1的右侧，其包括第二水平进给机构41、可旋顶尖座42及可伸缩顶尖43。可旋顶尖座42安装在第二水平进给机构41的进给台上，以朝定位单元1方向进给。可伸缩顶尖43安装在可旋顶尖座42中。
具体地，请参考图7所示，可伸缩顶尖43包括顶尖套431、夹持杆432、弹簧434及卡销435。顶尖套431的后端形成轴孔4311，弹簧434放置于轴孔4311中，夹持杆432的前端滑动插设在轴孔4311中，顶尖套431的径向设有卡销孔4351，卡销435紧配合插设在卡销孔4351中，夹持杆432上设有供卡销轴向动作的让位孔433，如此，即实现可伸缩顶尖43的装配。
请参考图2及图3所示，定位单元1包括活塞治具、两气缸17、压板18及压块19。活塞治具用于对待加工活塞5进行定位。两气缸17位于活塞治具的前后侧，其伸缩端向下。压板18位于活塞治具的上方且受两气缸17驱动而升降，压块19设置在压板18的下方且正对活塞治具。钻孔单元3包括支架31及钻孔机32。支架31固定在压板18上，钻孔机32固定在支架31上，压板18作为钻孔单元3的钻模板。钻孔机32的主轴头321可根据需要更换，形成不同轴数。
工作原理：
将活塞5在活塞治具上定位后，气缸17驱动压板18下压，此时，钻孔机31驱动其主轴下降，其钻头经压板18的钻模导向作用从压块19穿出，对活塞5的头部进行钻孔，完成进气孔51的钻削；
其后，钻孔机31退回，顶尖单元4动作，第二水平进给机构41驱动可旋顶尖座42朝定位单元1所在侧进给，直至其顶尖顶紧在复合镗刀23的顶尖孔245上；镗孔单元2动作，第一水平进给机构21驱动其进给台朝定位单元1前进，第二水平进给机构41同步驱动可旋顶尖座42后退，复合镗刀23逐步进入销轴孔，完成镗孔；完成镗孔后，第一水平进给机构21驱动其进给座退回；此后，气缸17动作，压块19松开活塞5，取下已加工活塞5，准备下一轮工作。
活塞加工过程一般包括车内径、镗孔、钻孔、车外径、铣头部等，其中，活塞内径是极其重要的一环，其作为后续工艺的定位面，直接影响活塞的加工精度。本发明中，由于为一次装夹完成粗镗、精镗及铰孔，若定位台的铝屑未清理干净，或活塞内径加工本身存在不良，或装夹失误，将导致活塞再无加工余量，活塞直接报废。因此，本发明应采用能监测定位精度的活塞治具。为此，本发明利用气压检测来检测活塞内径端面是否与定位台完全贴合，其原理为三点确定一个平面，通过在定位台上加工进气通孔，利用3个进气测压器朝进气通孔加气并测压，通过压力值即可判定是否存在漏气，以免发生不良品的流出。
然而，由于不同型号活塞，其内径端面不一样，现有活塞治具不能通用，造成治具繁多，投入大，对此，本发明提出一种分体设计的活塞治具。
具体地，请参考图8-图10所示，本发明的活塞治具包括定位座11、底座12及3个进气测压器(图中未示出)。定位座11包括定位台111及削边块112。定位台111的周向轮廓与待加工活塞的内径轮廓相适应，削边块112位于定位台11上，其削边与待加工活塞的销孔座内壁相适应。定位台111上圆周分布有3个进气通孔1111。底座12用于承载定位座11。底座12的上端面圆周分布有3个气槽121，各气槽121设有密封槽1211，第一密封圈13套设在密封槽1211中并与定位座11的下端面密封形成气腔，各气腔与各进气通孔1111一一相贯。气槽121的槽底设有进气盲孔1212。底座12的圆周面上圆周分布有3个与进气盲孔1212相贯的进气孔1213，3个进气测压器分别与三个进气孔1213一一连接。
如此，当活塞在定位台11上定位且被压块19压紧时，各进气测压器分别通过各进气孔1213加气，气体经进气盲孔1212至气腔，再经气腔至进气通孔1111，由于进气通孔1111被活塞内壁台阶面封堵，此时，各进气测压器测得气压值。若气压值低于预设值，可以判断发生漏气，此时，控制系统控制气缸17驱动压块19松开活塞，作业员拆下活塞，重新装夹。
同时，现有活塞治具不能实现镗孔过程的铝屑导流与自清洁，作业员需用气枪频繁清理，若定位台111上有铝屑积留，将无法通过活塞治具的气密检测，降低了作业效率。因此，本发明活塞治具的削边块112的顶面下凹有一集屑槽1121，沿销孔轴线，定位台111的两侧设有与集屑槽1121相贯的排屑槽1112。集屑槽1121的中心设有一出液孔1122，底座12的中心设有与出液孔1122衔接的进液盲孔1214，第二密封圈14密封二者衔接面，底座12的圆周面设有与进液盲孔1214相贯的进液孔1215，如此，即可通过进液孔1215导入切削液，提供内部冷却条件，提高成孔质量。同时，通过切削液的洗刷作用，铝屑从排屑槽1112排出，避免在内部积累。
此外，还包括螺杆15及出液阀片16。螺杆15旋接在进液盲孔1214中的孔底，螺杆15的杆径小于进液盲孔1214及出液孔1122的内径以形成环形腔。出液阀片16套设在螺杆15上且封闭环形腔，出液阀片16为塑料或橡胶薄片。削边块112的两削边面1123上设有若干出液支孔1124，各出液支孔1124与环形腔相贯通。如此，加工时，由于出液支孔1124被活塞内径孔壁遮堵，切削液只能从出液孔1122顶开出液阀片16排出，出液阀片16有效阻挡铝屑，避免其堵塞出液孔1122；而当镗削活塞结束时，活塞被取下，此时由于出液阀片16的封闭作用，切削液主要从各出液支孔1124排出，加强了冲刷效果，铝屑基本无积留。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于，包括：
定位单元，其包括活塞治具、两气缸、压板及压块；所述两气缸位于所述活塞治具的前后侧，所述压板位于所述活塞治具的上方且受所述两气缸驱动而升降，所述压块设置在所述压板的下方且正对所述活塞治具；
钻孔单元，其包括支架及钻孔机，所述支架固定在所述压板上，所述钻孔机固定在所述支架上，所述压板作为所述钻孔单元的钻模板；
镗孔单元，其分布在所述活塞治具的左侧，其包括第一水平进给机构、镗孔机及复合镗刀，所述镗孔机安装在所述第一水平进给机构的进给台上，所述复合镗刀安装在所述镗孔机的主轴中。
2.如权利要求1所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于：还包括顶尖单元，所述顶尖单元分布在所述定位座的右侧，其包括第二水平进给机构、可旋顶尖座及可伸缩顶尖，所述可旋顶尖座安装在所述第二水平进给机构的进给台上，所述可伸缩顶尖安装在所述可旋顶尖座中；所述复合镗刀的刀杆前端具有一顶尖孔。
3.如权利要求2所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于：所述可伸缩顶尖包括顶尖套、夹持杆、弹簧及卡销，所述顶尖套的后端形成轴孔，所述弹簧放置于所述轴孔中，所述夹持杆的前端滑动插设在所述轴孔中，所述顶尖套的径向设有卡销孔，所述卡销紧配合插设在所述卡销孔中，所述夹持杆上设有供所述卡销轴向动作的让位孔。
4.如权利要求1所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于：所述复合镗刀包括第一切削刃、第二切削刃及第三切削刃；所述第二切削刃位于所述第一切削刃的后端，二者沿径向对称分布，所述第二切削刃的刃尖高度高于所述第一切削刃的刃尖高度；所述第三切削刃位于所述第二切削刃的后端，且其周向位置与所述第二切削刃的周向位置相同，其刃尖高度不低于所述第二切削刃的刃尖高度。
5.如权利要求4所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于：所述第一切削刃及第二切削刃为菱形刃。
6.如权利要求4所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于：所述刀杆在所述第二切削刃之后设有第三刃位，所述第三刃位为朝刀杆径向开设的方形盲孔，所述第三切削刃具有与所述方形盲孔截面适配的刀柄；所述方形盲孔的孔底设有第一螺纹通孔以旋接调节螺钉，所述刀杆上设有垂直所述方形盲孔的第二螺纹通孔，以旋接紧定螺钉。
7.如权利要求1-6任一项所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于，所述活塞治具包括：
定位座，所述定位座包括定位台及削边块，所述定位台的周向轮廓与待加工活塞的内径轮廓相适应，所述削边块位于所述定位台上，其削边与待加工活塞的销孔座内壁相适应；所述定位台上圆周分布有3个进气通孔；
底座，所述底座用于承载所述定位座，所述底座的上端面圆周分布有3个气槽，各气槽通过第一密封圈与所述定位座的下端面密封形成气腔，各气腔与各所述进气通孔一一相贯；所述气槽的槽底设有进气盲孔，所述底座的圆周面上圆周分布有3个与所述进气盲孔相贯的进气孔；
3个进气测压器，所述3个进气测压器分别与所述三个进气孔一一连接。
8.如权利要求7所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于：所述削边块的顶面下凹有一集屑槽，沿销孔轴线，所述定位台的两侧设有与所述集屑槽相贯的排屑槽；所述集屑槽的中心设有一出液孔，所述底座的中心设有与所述出液孔衔接的进液盲孔，第二密封圈密封二者衔接面，所述底座的圆周面设有与所述进液盲孔相贯的进液孔。
9.如权利要求8所述的高效活塞钻镗孔一体机，其特征在于：还包括螺杆及出液阀片，所述螺杆旋接在所述进液盲孔的孔底，所述螺杆的杆径小于所述进液盲孔及所述出液孔的内径以形成进液腔，所述出液阀片套设在所述螺杆上且封闭所述进液腔；所述削边块的两削边面上设有若干出液支孔，各出液支孔与所述进液腔相贯通。
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