CN113043155B - 一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置 - Google Patents

Abstract

一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置，包括自上而下依次串联并同步旋转的超声振动部、连接器和钻扩孔刀具；超声振动部包括换能器和变幅杆，换能器同轴线设置在变幅杆上端部，变幅杆包括一体结构的上圆锥段和下圆柱段，上圆锥段外圆设有与旋转动力机构连接的法兰盘，下圆柱段上设有珩磨组件，连接器与下圆锥段之间设有用于调节珩磨组件珩磨外径大小的调节机构。本发明主要用于箱体高精度内孔的加工与制造，此装置属于复合加工，省去了在孔加工过程中更换刀具和装置的时间，并且能够用于不同孔径的加工，是一种操作简单方便、加工效率高、精度高的内孔钻扩珩磨装置。

Description

一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置。

背景技术

孔是各种零件最基本的特征之一，任何一种机器的装配、连接和各种油路都离不开孔，孔加工是机械加工领域最常见的一种加工方式，麻花钻是孔加工中最常用的刀具之一，其可以在实体上加工出一定尺寸的孔，孔的精度相对较低，扩孔钻可以进一步使孔的尺寸达到理想尺寸，并且提高孔的表面粗糙度，铰孔时利用铰刀从工件孔壁上切除微量金属层，能够提高孔的尺寸精度和表面质量，珩磨是对孔的内表面进行精磨加工的方法，其能够提高工件的疲劳使用寿命。传统的钻扩绞刀具是一种非常成熟的孔加工复合刀具，但是其切削力大，刀具磨损严重，刀具寿命低，并且只适用于单一孔径的加工，在对不同孔径进行加工时，其加工效率相对较低，生产成本高。随着人们对许多未知世界探索的不断深入，越来越多的机器被用到更加恶劣的使用环境中，尤其在船舶、航空航天等领域，需要用到许多不同直径的孔，并且对零件的加工质量和使用寿命提出了更加苛刻的要求，因此本发明提出一种可以加工不同直径的箱体高精度内孔的装置对提高机器的使用性能具有重要的实际意义。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构紧凑、操作方便、可提高内孔加工精度、延长刀具使用寿命的超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置，包括自上而下依次串联并同步旋转的超声振动部、连接器和钻扩孔刀具；

超声振动部包括换能器和变幅杆，换能器同轴线设置在变幅杆上端部，变幅杆包括一体结构的上圆锥段和下圆柱段，上圆锥段外圆设有与旋转动力机构连接的法兰盘，下圆柱段上设有珩磨组件，连接器与下圆锥段之间设有用于调节珩磨组件珩磨外径大小的调节机构。

珩磨组件包括四条珩磨座、四块油石和两条环形拉簧，变幅杆的下圆柱段内部同轴线开设有底部敞口的盲孔，变幅杆的下圆柱段沿圆周方向开设有四条均匀布置的导槽孔，每条导槽孔的长度方向均平行于变幅杆的中心线，四条珩磨座分别设置在一条导槽孔内，油石安装在珩磨座的外侧面，四条珩磨座的上部沿变幅杆的圆周方向开设有等高、等径的上圆弧槽，四条珩磨座的下部沿变幅杆的圆周方向开设有等高、等径的下圆弧槽，两条环形拉簧分别套设在上圆弧槽和下圆弧槽内，油石外侧面为圆弧面。

连接器包括一体结构的上连接盘和下连接柱，上连接盘上表面与下圆柱段下端面接触并通过连接螺栓固定连接，下连接柱外圆设有外螺纹，下连接柱内部开设有下端敞口的锥形槽。

调节机构包括锥形推柱、复位弹簧和调节螺栓，盲孔上底部开设有直径小于盲孔的定位槽，复位弹簧上部设置在定位槽内，锥形推柱为上细下粗的圆锥体结构，锥形推柱的下端最大外径等于盲孔的直径，锥形推柱设置在盲孔内，上连接盘的中心处竖向开设有与锥形槽连通的螺纹孔，调节螺栓螺纹连接在螺纹孔内，调节螺栓上端与锥形推柱下端面顶压接触，复位弹簧下端与锥形推柱下端顶压接触，四条珩磨座的内侧为圆锥面结构，在两条环形拉簧的作用下，四条珩磨座伸入到盲孔内且内侧的圆锥面结构与锥形推柱的外圆锥面压接配合，调节螺栓上螺纹连接有与锥形槽上底部压接的锁紧螺母。

钻扩孔刀具包括钻杆，钻杆上端部同轴向一体设有刀柄，刀柄通过弹簧夹头同轴向连接在下连接柱下端部，弹簧夹头与连接柱的外螺纹连接并与锥形槽对应装配，钻杆自上而下依次设有扩孔刀头、断屑阶梯带和麻花钻孔刀头。

采用上述技术方案，本发明中的变幅杆为的圆柱圆锥复合型变幅杆，在变幅杆的下圆柱段内部开有下端敞口且有一定深度和直径的盲孔，在盲孔底部开有定位槽，用于复位弹簧的安装，沿变幅杆的下圆柱段周向均匀设有四条导槽孔，用于安装条形珩磨座，变幅杆的下圆柱段底部通过八个连接螺栓与连接器的上连接盘连接。变幅杆的导槽孔固定珩磨座轴向位置，锥形推柱和环形拉簧固定四条珩磨座径向位置。连接器用于超声振动部和钻扩孔刀具的连接，钻扩孔刀具通过弹簧夹头连接到连接器上。

本发明中的珩磨组件的珩磨外径可以通过手动操作调节机构进行调节，先拧松锁紧螺母，拧动调节螺栓，调节螺栓向上顶压锥形推柱，锥形推柱向上移动进一步压缩复位弹簧，锥形推柱同时驱动四条珩磨座沿径向方向向外移动，这样就使珩磨外径增大，调节完毕后拧紧锁紧螺母。若锥形推柱向下移动，则使珩磨外径减小。通过调节珩磨组件的油石回转直径，再配以相应直径的钻扩孔刀具，可以实现对箱体不同直径的内孔的加工制造，能够大大提高生产效率。

本发明中的钻扩孔刀具通过弹簧夹头连接到连接器上，其安装与拆卸都十分的简单方便，当钻扩孔刀具磨损后，可以快速更换一把新的钻扩孔刀具，钻扩孔刀具中的断屑阶梯带使切屑断裂成易于清理的切屑，保证钻扩孔刀具的连续正常工作。

本发明在使用时，法兰盘固定到钻床的竖向主轴上，钻床驱动整个装置高速旋转并向下移动，麻花钻孔刀头先对箱体进行钻孔，接着扩孔刀头对钻孔进行扩孔，扩孔刀头对已加工孔进一步修整，降低内孔表面粗糙度，最后油石对钻孔进行珩磨，在钻孔、扩孔和珩磨过程中，超声发生器为换能器提供超声波，换能器通过变幅杆对装置提供超声振动。

综上所述，本发明工作过程中，通过施加高频超声振动，能够大幅降低钻削力和磨削力，同时切削热也会相应减小，因此刀具的使用寿命会有很大的提高，其加工效率和被加工内孔的精度也会有很大的提高；通过调节珩磨组件中的调节螺栓，并配以相应尺寸的钻扩孔刀具，能够实现对不同直径内孔的加工，达到一种珩磨装置加工多种孔径的目的，进一步提高了工作效率，充分利用现有资源。本发明主要用于箱体高精度内孔的加工与制造，此装置属于复合加工，省去了在孔加工过程中更换刀具和装置的时间，并且能够用于不同孔径的加工，是一种操作简单方便、加工效率高、精度高的内孔钻扩珩磨装置。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中珩磨组件的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4中图1中变幅杆的放大图；

图5是图4的俯视图；

图6是钻扩孔刀具结构示意图；

图7是图6的仰视图。

具体实施方式

如图1-图7所示，本发明的一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置，包括自上而下依次串联并同步旋转的超声振动部、连接器1和钻扩孔刀具。

超声振动部包括换能器2和变幅杆3，换能器2同轴线设置在变幅杆3上端部，变幅杆3包括一体结构的上圆锥段4和下圆柱段5，上圆锥段4外圆设有与旋转动力机构连接的法兰盘6，下圆柱段5上设有珩磨组件，连接器1与下圆锥段4之间设有用于调节珩磨组件珩磨外径大小的调节机构。

珩磨组件包括四条珩磨座9、四块油石10和两条环形拉簧11，变幅杆3的下圆柱段5内部同轴线开设有底部敞口的盲孔12，变幅杆3的下圆柱段5沿圆周方向开设有四条均匀布置的导槽孔13，每条导槽孔13的长度方向均平行于变幅杆3的中心线，四条珩磨座9分别设置在一条导槽孔13内，油石10安装在珩磨座9的外侧面，四条珩磨座9的上部沿变幅杆3的圆周方向开设有等高、等径的上圆弧槽14，四条珩磨座9的下部沿变幅杆3的圆周方向开设有等高、等径的下圆弧槽15，两条环形拉簧11分别套设在上圆弧槽14和下圆弧槽15内，油石10外侧面为圆弧面。

连接器1包括一体结构的上连接盘16和下连接柱17，上连接盘16上表面与下圆柱段5下端面接触并通过连接螺栓18固定连接，下连接柱17外圆设有外螺纹，下连接柱17内部开设有下端敞口的锥形槽19。

调节机构包括锥形推柱20、复位弹簧21和调节螺栓22，盲孔12上底部开设有直径小于盲孔12的定位槽23，复位弹簧21上部设置在定位槽23内，锥形推柱20为上细下粗的圆锥体结构，锥形推柱20的下端最大外径等于盲孔12的直径，锥形推柱20设置在盲孔12内，上连接盘16的中心处竖向开设有与锥形槽19连通的螺纹孔，调节螺栓22螺纹连接在螺纹孔内，调节螺栓22上端与锥形推柱20下端面顶压接触，复位弹簧21下端与锥形推柱20下端顶压接触，四条珩磨座9的内侧为圆锥面结构，在两条环形拉簧11的作用下，四条珩磨座9伸入到盲孔12内且内侧的圆锥面结构与锥形推柱20的外圆锥面压接配合，调节螺栓22上螺纹连接有与锥形槽19上底部压接的锁紧螺母24。

钻扩孔刀具包括钻杆25，钻杆25上端部同轴向一体设有刀柄26，刀柄26通过弹簧夹头27同轴向连接在下连接柱17下端部，弹簧夹头27与连接柱的外螺纹连接并与锥形槽19对应装配，钻杆25自上而下依次设有扩孔刀头28、断屑阶梯带29和麻花钻孔刀头30。

本发明中的变幅杆3为的圆柱圆锥复合型变幅杆3，在变幅杆3的下圆柱段5内部开有下端敞口且有一定深度和直径的盲孔12，在盲孔12底部开有定位槽23，用于复位弹簧21的安装，沿变幅杆3的下圆柱段5周向均匀设有四条导槽孔13，用于安装条形珩磨座，变幅杆3的下圆柱段5底部通过八个连接螺栓18与连接器1的上连接盘16连接。变幅杆3的导槽孔13固定珩磨座轴向位置，锥形推柱20和环形拉簧11固定四条珩磨座9径向位置。连接器1用于超声振动部和钻扩孔刀具的连接，钻扩孔刀具通过弹簧夹头27连接到连接器1上。

本发明中的珩磨组件的珩磨外径可以通过手动操作调节机构进行调节，先拧松锁紧螺母24，拧动调节螺栓22，调节螺栓22向上顶压锥形推柱20，锥形推柱20向上移动进一步压缩复位弹簧21，锥形推柱20同时驱动四条珩磨座9沿径向方向向外移动，这样就使珩磨外径增大，调节完毕后拧紧锁紧螺母24。若锥形推柱20向下移动，则使珩磨外径减小。通过调节珩磨组件的油石10回转直径，再配以相应直径的钻扩孔刀具，可以实现对箱体不同直径的内孔的加工制造，能够大大提高生产效率。

本发明中的钻扩孔刀具通过弹簧夹头27连接到连接器1上，其安装与拆卸都十分的简单方便，当钻扩孔刀具磨损后，可以快速更换一把新的钻扩孔刀具，钻扩孔刀具中的断屑阶梯带29使切屑断裂成易于清理的切屑，保证钻扩孔刀具的连续正常工作。

本发明在使用时，法兰盘6固定到钻床的竖向主轴（旋转动力机构）上，钻床驱动整个装置高速旋转并向下移动，麻花钻孔刀头30先对箱体进行钻孔，接着扩孔刀头28对钻孔进行扩孔，扩孔刀头28对已加工孔进一步修整，降低内孔表面粗糙度，最后油石10对钻孔进行珩磨，在钻孔、扩孔和珩磨过程中，超声发生器为换能器2提供超声波，换能器2通过变幅杆3对装置提供超声振动。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置，其特征在于：包括自上而下依次串联并同步旋转的超声振动部、连接器和钻扩孔刀具；

超声振动部包括换能器和变幅杆，换能器同轴线设置在变幅杆上端部，变幅杆包括一体结构的上圆锥段和下圆柱段，上圆锥段外圆设有与旋转动力机构连接的法兰盘，下圆柱段上设有珩磨组件，连接器与下圆锥段之间设有用于调节珩磨组件珩磨外径大小的调节机构；

珩磨组件包括四条珩磨座、四块油石和两条环形拉簧，变幅杆的下圆柱段内部同轴线开设有底部敞口的盲孔，变幅杆的下圆柱段沿圆周方向开设有四条均匀布置的导槽孔，每条导槽孔的长度方向均平行于变幅杆的中心线，四条珩磨座分别设置在一条导槽孔内，油石安装在珩磨座的外侧面，四条珩磨座的上部沿变幅杆的圆周方向开设有等高、等径的上圆弧槽，四条珩磨座的下部沿变幅杆的圆周方向开设有等高、等径的下圆弧槽，两条环形拉簧分别套设在上圆弧槽和下圆弧槽内，油石外侧面为圆弧面；

连接器包括一体结构的上连接盘和下连接柱，上连接盘上表面与下圆柱段下端面接触并通过连接螺栓固定连接，下连接柱外圆设有外螺纹，下连接柱内部开设有下端敞口的锥形槽；

调节机构包括锥形推柱、复位弹簧和调节螺栓，盲孔上底部开设有直径小于盲孔的定位槽，复位弹簧上部设置在定位槽内，锥形推柱为上细下粗的圆锥体结构，锥形推柱的下端最大外径等于盲孔的直径，锥形推柱设置在盲孔内，上连接盘的中心处竖向开设有与锥形槽连通的螺纹孔，调节螺栓螺纹连接在螺纹孔内，调节螺栓上端与锥形推柱下端面顶压接触，复位弹簧下端与锥形推柱下端顶压接触，四条珩磨座的内侧为圆锥面结构，在两条环形拉簧的作用下，四条珩磨座伸入到盲孔内且内侧的圆锥面结构与锥形推柱的外圆锥面压接配合，调节螺栓上螺纹连接有与锥形槽上底部压接的锁紧螺母。

2.根据权利要求1所述的一种超声振动辅助钻扩珩磨箱体高精度内孔的装置，其特征在于：钻扩孔刀具包括钻杆，钻杆上端部同轴向一体设有刀柄，刀柄通过弹簧夹头同轴向连接在下连接柱下端部，弹簧夹头与连接柱的外螺纹连接并与锥形槽对应装配，钻杆自上而下依次设有扩孔刀头、断屑阶梯带和麻花钻孔刀头。

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