CN113560922B - 一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置 - Google Patents

Abstract

一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，属于等距型面细长轴加工技术领域。所述提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置包括外支承座和内支承盘，内支承盘设置于外支承座内部，并且内支承盘的回转中心与机床主轴的回转中心一致，内支承盘沿周向均匀设置有若干个支承孔，每个支承孔沿周向均匀设置有至少3个弹性支承结构，弹性支承结构的轴线沿支承孔的径向设置。所述提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置能够有效提高等距圆弧面细长轴的加工刚性和加工效率，并能够适应多轴同时加工，避免了加工时夹具的干涉。

Description

一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置

技术领域

本发明涉及等距型面细长轴加工技术领域，特别涉及一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置。

背景技术

目前石油钻杆等采用四方或六方钻杆结构传递扭矩，工作时接触应力集中，扭转刚度较低，钻杆寿命较低，采用等距圆弧面联结可提高轴的刚性，具有传递扭矩大、寿命长等优点。但是，由于等距圆弧面细长轴横截面的各圆弧中心与等距圆弧面细长轴的几何中心不同心，使得等距圆弧面的加工较为困难，对单一轴进行加工，虽然可以应用带C轴功能的车铣加工中心进行加工，但机床成本太高，而且加工效率很低。

公布号为CN108942090A的专利“一种等距圆弧面轴与加工装置”公开了在普通机床或普通数控机床上实现等距圆弧面的加工，该专利虽然可提高效率，但是，并未解决等距圆弧面细长轴加工刚性低带来的问题，可见，对于石油钻杆等长径比大、刚性低的细长轴等距圆弧面的加工，如果没有辅助支撑，是无法进行的。

目前用于细长轴车削、车铣、磨削等加工的辅助支承只适用于加工外圆中心与轴的回转中心重合的细长轴，而对于圆弧中心与轴的回转中心不重合的等距圆弧面细长轴的加工还缺乏辅助支承方法和装置，更缺乏同时实现多个等距圆弧面细长轴加工的辅助支支承。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，其能够有效提高等距圆弧面细长轴的加工刚性和加工效率，并能够适应多轴同时加工。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，包括外支承座和内支承盘；

所述内支承盘设置于所述外支承座内部，并且内支承盘的回转中心与机床主轴的回转中心一致；

所述内支承盘沿周向均匀设置有若干个支承孔，每个所述支承孔沿周向均匀设置有至少3个弹性支承结构。

进一步的，所述内支承盘设置有用于安装所述弹性支承结构的弹性支承安装孔，弹性支承安装孔的轴线沿支承孔的径向设置。

进一步的，所述弹性支承结构包括从内到外依次设置的螺母圈、支承钢球、垫片和碟形弹簧，所述螺母圈与所述弹性支承安装孔螺纹连接，所述支承钢球通过螺母圈的内锥孔突出于支承孔内。

进一步的，位于所述内支承盘回转中心处的弹性支承结构共用一个柱塞，所述柱塞分别与每个弹性支承结构的碟形弹簧接触；其余的弹性支承结构均设置有调压螺钉，所述调压螺钉位于碟形弹簧远离垫片的一侧，并与所述弹性支承安装孔螺纹连接。

进一步的，所述内支承盘的回转中心与等距圆弧面细长轴的等距圆弧中心重合。

进一步的，所述支承孔与等距圆弧面细长轴的外接圆为间隙配合。

进一步的，所述内支承盘的两侧均设置有端盖，所述端盖与外支承座固定连接。

进一步的，所述外支承座固定于机床溜板上，外支承座与刀架一起随机床溜板移动。

相对于现有技术，本发明的有益效果：

1)本发明的辅助支承装置用于在石油钻杆等传动轴具有广泛应用前景的等距圆弧面细长轴的加工，能够提高加工刚度，并避免夹具对加工造成干涉。

2)本发明能够实现多个等距圆弧面细长轴的同时高刚性加工，提高加工效率；

3)本发明工作时，细长轴和支承孔间设置有支承钢球，在辅助支承随刀架移动时减小细长轴与支承孔的摩擦力，并保证相对移动不发生卡死；

4)本发明的辅助支承装置结构紧凑，支承钢球的支承力可调整，能够适应精度较低的细长轴加工；

5)本发明的辅助支承装置可用于等距圆弧面细长轴的车削、车铣、磨削等加工工艺。

本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置的总体剖视示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是图1中B-B旋转剖视图；

图4是本发明实施例提供的一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置安装于机床的示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

1-等距圆弧面细长轴，2-辅助支承装置，3-柱塞，4-机床溜板，5-尾座顶尖，6-后安装盘，7-刀架，8-刀具，9-前安装盘，10-机床卡盘，11-内支承盘，12-外支承座，13-螺母圈，14-支承钢球，15-垫片，16-碟形弹簧，17-调压螺钉，18-端盖。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图4所示，一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置2，包括外支承座12和内支承盘11；

内支承盘11设置于外支承座12内部，并且内支承盘11的回转中心与机床主轴的回转中心一致；

内支承盘11沿周向均匀设置有若干个支承孔，每个支承孔沿周向均匀设置有至少3个弹性支承结构，弹性支承结构的轴线沿支承孔的径向设置。

本发明中，内支承盘11安装在外支承座12的孔内，内支承盘11的回转中心即为外支承座12的孔的中心，外支承座12和内支承盘11之间为滑动摩擦，可在外支承座12和内支承盘11之间设置滚动轴承。

如图1至图3所示，内支承盘11设置有用于安装弹性支承结构的弹性支承安装孔，弹性支承安装孔的轴线沿支承孔的径向设置。弹性支承结构包括从内到外依次设置的螺母圈13、支承钢球14、垫片15和碟形弹簧16，螺母圈13与弹性支承安装孔螺纹连接，支承钢球14通过螺母圈13的内锥孔突出于支承孔内，在碟形弹簧16的弹性压力作用下补偿等距圆弧面细长轴1与内支承盘11支承孔之间的间隙，并在两个辅助支承装置2随刀架7移动时减小细长轴在内支承盘11支承孔中的摩擦阻力。位于内支承盘11回转中心处的弹性支承结构共用一个柱塞3，柱塞3分别与每个弹性支承结构的碟形弹簧16接触；其余的弹性支承结构均设置有调压螺钉17，调压螺钉17位于碟形弹簧16远离垫片15的一侧，并与弹性支承安装孔螺纹连接。本实施例中，支承孔设置有四个，每个支承孔的周向均匀设置有三个弹性支承结构，内支承盘11回转中心处的4个弹性支承结构连通，共用一个柱塞3；其余的弹性支承结构均设置有调压螺钉17。

本发明中，内支承盘11的回转中心与等距圆弧面细长轴1的等距圆弧中心重合。支承孔与等距圆弧面细长轴1的外接圆为间隙配合。内支承盘11的两侧均设置有端盖18，端盖18与外支承座12固定连接，具体的，内支承盘11安装在外支承座12的孔的内部，由两侧的端盖18对其进行轴向限位。本实施例中，每个支承孔沿周向均匀设置3个弹性支承结构，在内支承盘11上，以每个支承孔的中心为中心，沿每个支承孔周向相隔120°加工3个弹性支承安装孔，用于安装3个弹性支承结构。

本发明在使用时，外支承座12用螺栓固定于机床溜板4上，外支承座12与刀架7一起随机床溜板4移动。

如图4所示，本发明一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置2的辅助支承过程：

(1)辅助支承装置2设置有两个，分别位于刀架7左右两侧，在刀具8切削时，切削力由两个辅助支承装置2承受，实现辅助支撑作用；内支承盘11设置有4个支承孔，每个支承孔设置有3个弹性支承结构；

(2)加工前，将圆杆从机床尾端插入内支承盘11的支承孔中，并由前安装盘9和后安装盘6安装在机床上；具体的，前安装盘9和后安装盘6均设置有与内支承盘11的支承孔对应的通孔，圆杆的一端设置于前安装盘9的通孔中并固定，圆杆的另一端设置于后安装盘6的通孔中并固定；前安装盘9通过机床卡盘10卡住；具体实施时：圆杆根据其长度通过后安装盘6的通孔或直接从右侧辅助支承装置2的右端插入，并通过两个辅助支承装置2内支承盘11的支承孔，左端夹紧在前安装盘9上，右端夹紧在后安装盘6上，前安装盘9由机床卡盘10夹紧，后安装盘6由机床尾座顶尖5支承；

(3)加工时，机床主轴带动机床卡盘10转动，机床卡盘10通过前安装盘9带动4根圆杆绕着内支承盘11的回转中心转动，内支承盘11随着圆杆在外支承座12的孔内回转，此时，后安装盘6也随着四个圆杆转动；机床主轴每转一圈，刀具8依次切削4根圆杆，加工出每个圆杆的一个等距圆弧面，将每根圆杆均转动90度，重复上述过程，加工出每个圆杆的另一个等距圆弧面，每次旋转90度，直到加工完所有的等距圆弧面，实现等距圆弧面细长轴1的加工。

本发明能够实现细长轴等距圆弧面的加工，并避免夹具对加工造成干涉，保证加工刚度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，其特征在于，包括外支承座和内支承盘；

所述内支承盘设置于所述外支承座内部，并且内支承盘的回转中心与机床主轴的回转中心一致；所述内支承盘设置有用于安装弹性支承结构的弹性支承安装孔；所述弹性支承结构包括从内到外依次设置的螺母圈、支承钢球、垫片和碟形弹簧，所述螺母圈与所述弹性支承安装孔螺纹连接，所述支承钢球通过螺母圈的内锥孔突出于支承孔内；

所述内支承盘沿周向均匀设置有若干个支承孔，每个所述支承孔沿周向均匀设置有至少3个弹性支承结构；位于所述内支承盘回转中心处的弹性支承结构共用一个柱塞，所述柱塞分别与每个弹性支承结构的碟形弹簧接触；其余的弹性支承结构均设置有调压螺钉，所述调压螺钉位于碟形弹簧远离垫片的一侧，并与所述弹性支承安装孔螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，其特征在于，所述内支承盘的回转中心与等距圆弧面细长轴的等距圆弧中心重合。

3.根据权利要求1所述的一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，其特征在于，所述支承孔与等距圆弧面细长轴的外接圆为间隙配合。

4.根据权利要求1所述的一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，其特征在于，所述内支承盘的两侧均设置有端盖，所述端盖与外支承座固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种提高等距圆弧面细长轴加工刚性的辅助支承装置，其特征在于，所述外支承座固定于机床溜板上，外支承座与刀架一起随机床溜板移动。

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