CN114570965A - 振动钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种振动钻孔装置，其包括机体、钻孔机构、振动机构和拨动机构；其中，钻孔机构包括转动设于机体上的转轴，以及转动设于机体上的能够装夹钻头/铰刀的钻轴组件，钻轴组件通过传动组件与转轴传动相连；振动机构包括设于机体上的能够绕一中心轴线偏心转动的偏心轴组件，以及与偏心轴组件传动相连的振动组件，振动组件被配置为能够承接偏心轴组件的偏心转动动作而于机体上沿转轴轴向往复导向滑动。拨动机构包括依次套设于传动组件上的轴承组件和拨动部，以及设于拨动部上的与振动组件相连的连接部。本发明所述的振动钻孔装置，能够实现轴向振动及扭转振动复合而成的振动钻削作业，而且振幅可调，进而有效提高了钻孔作业的加工效果。

Description

振动钻孔装置

技术领域

本发明涉及难加工材料加工技术领域，特别涉及一种振动钻孔装置。

背景技术

随着航空、航天、石油化工、冶金、兵器、船舶及原子能等工业的蓬勃发展，对在这些行业中所使用的零部件的要求也越来越高，比如该零部件必须能够工作在高温、高压、氧化和燃气腐蚀等条件下，并能够在承受复杂应力的工况下长期可靠地工作。因此，大量的先进材料应运而生，且应用日益广泛，如高强度钢、钛合金、不锈钢、高温合金和复合材料等各种难加工材料。

由于上述的难加工材料普遍存在强度及硬度高、加工硬化倾向严重、导热性差等特点，导致加工过程中存在多种问题，如：1、因切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、切屑难处理等问题，使得刀具磨损快，极易发生崩刃、破损甚至折断等情况，降低了刀具的使用寿命；2、因加工精度低，导致待加工材料表面粗糙度高、平整度差；3、存在加工效率低或无法加工等情况。

目前，为了解决在难加工材料上加工孔的难题，通过采用电火花、激光、电子束、离子束和电解等特种加工方法。其中，采用电火花加工方法时，由于存在放电间隙及电极的损耗，孔的圆度和孔径精度都较差，且由于加工间隙很小，导致排屑困难。采用激光加工方法时，激光打孔的几何精度和形位精度都不高，而且表面粗糙度较差。

同时，采用电子束或离子束加工方法时，由于需要一整套复杂的电子束或离子束产生设备，其价格昂贵，而且仍然存在着生产率低、加工过程不易控制，以及溅射的工件残渣在已加工材料表面产生堆积等问题。而采用电解加工方法时，存在加工精度难以严格控制、电解液对设备污染严重，以及电解后产物有污染与产物处理困难的问题。

此外，采用电火花、激光、电子束、离子束等加工方法都会在难加工材料的孔壁上形成再铸层和微观裂纹，而降低零件的疲劳寿命，且随着再铸层厚度的增加，难加工材料的疲劳寿命会下降。故，难加工材料上的孔的主要加工方法依然是以钻孔和铰孔为主。

振动切削加工方法是一种非传统的新型加工方法，其能够有效降低切削力和切削温度，使切削液的作用充分发挥，进而提高刀具使用寿命和切削加工质量，从而取得良好的加工效果。振动切削根据频率分为低频振动切削和高频振动切削两大类。机械式低频振动切削装置由于振动器功率大、运动控制容易及成本低等特点，在难加工材料的孔的加工作业中具有显著的优势。

现有的低频振动钻孔装置，其主要的作业方式是在钻头/铰刀匀速转动的基础上，叠加一个轴向的振动，使得在加工过程中，钻头/铰刀的后刀面能够周期性地与已加工表面分离，并在一定参数范围内，切削刃和前刀面也能够与切屑分离，使得切削液能够进入到切削区，降低切削温度，以提高钻头/铰刀的使用寿命。

但是现有技术中的低频轴向振动钻孔装置在作业时，当钻头在沿轴向进给的反方向回退过程中，其切削刃和前刀面有一段时间与切屑是不分离的，特别是当轴向振动振幅相对较小时，这种接触始终存在，阻碍了切削液的进入，进而影响了钻孔作业的加工效果。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种振动钻孔装置，以可实现轴向振动及扭转振动复合而成的振动钻削作业，进而提高钻孔作业的加工效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种振动钻孔装置，包括：

机体，所述机体上设有能够用于与进给装置相连的安装部；

钻孔机构，包括转动设于所述机体上的转轴，设于所述机体上的用于驱动所述转轴转动的第一驱动机构，以及转动设于所述机体上的能够装夹钻头/铰刀的钻轴组件，所述钻轴组件通过传动组件与所述转轴传动相连，且所述传动组件和所述转轴之间螺旋传动配合；

振动机构，包括设于所述机体上的能够绕一中心轴线偏心转动的偏心轴组件，设于所述机体上的用于驱动所述偏心轴组件转动的第二驱动机构，以及与所述偏心轴组件传动相连的振动组件，所述振动组件被配置为能够承接所述偏心轴组件的偏心转动动作而于所述机体上沿所述转轴轴向往复导向滑动；

拨动机构，包括依次套设于所述传动组件上的轴承组件和拨动部，以及设于所述拨动部上的与所述振动组件相连的连接部，且所述传动组件因所述轴承组件的支撑而可相对于拨动部转动；

所述振动组件在所述偏心轴组件的作用下沿所述转轴轴向往复导向滑动时，所述传动组件因所述振动组件带动所述拨动部动作而沿所述转轴轴向往复运动，以构成所述钻轴组件在所述转轴轴向上的轴向振动，并因与所述转轴的在螺旋传动配合作用下绕所述转轴轴向往复回转运动，以构成所述钻轴组件绕所述转轴轴向的扭转振动，而可构成所述钻轴组件在所述转轴轴向上的轴向振动及扭转振动的复合振动。

进一步的，传动组件包括与所述转轴上的螺旋部螺旋传动配合的旋转件，以及套设于所述旋转件上的传动套筒，所述传动套筒与所述钻轴组件相连。

进一步的，所述钻轴组件包括转动设于所述机体上的一端与所述传动套筒相连的空心钻轴，所述空心钻轴的另一端连接有用于安装所述钻头或所述铰刀的刀柄，且所述转轴的延伸至所述空心钻轴内的部分通过转轴密珠轴承与所述空心钻轴相连。

进一步的，所述轴承组件设于所述传动套筒上，并包括沿所述转轴轴向分设于拨动部两端的两个推力球轴承，以及设于所述拨动部内供所述传动套筒穿设的套筒滑动轴承。

进一步的，所述偏心轴组件包括绕所述中心轴线轴向转动地设于所述机体上的偏心轴，以及套设于所述偏心轴上的偏心套筒，且所述偏心套筒能够绕所述偏心轴轴线转动不同角度，以使该偏心套筒和所述偏心轴的偏心部分的轴线相对于所述中心轴线的偏心距离可调，而使所述钻轴组件的轴向振动及扭转振动的复合振动振幅可调。

进一步的，所述偏心套筒上设有沿所述中心轴线轴向间隔布置的多个定位孔，并于所述偏心轴上设有沿所述中心轴线轴向间隔布置的多个定位配合部，且各所述定位配合部包括绕所述中心轴线间隔均布的多个定位配合孔，各所述定位孔的其一和各所述定位配合孔的其一通过紧固件相连，而构成所述偏心套筒和所述偏心轴之间的固连；和/或，所述偏心套筒的轴线和所述偏心轴的轴线平行。

进一步的，各所述定位配合部的各所述定位配合孔在绕所述中心轴线的轴向上错位布置；和/或，所述偏心轴及所述偏心套筒的轴线和所述转轴的轴线相互垂直。

进一步的，振动组件包括套设于所述偏心轴组件上的振动部，以及与所述振动部相连的滑动部，所述滑动部沿所述转轴轴向往复导向滑动。

进一步的，所述振动部包括套设于所述偏心轴组件上的滑动轴承件，以及套设于所述滑动轴承件上的与所述滑动部相连的振动块，所述滑动轴承件被配置为能够在与所述转轴轴向和所述偏心轴组件轴向均垂直的方向上往复滑动于所述振动块内；和/或，所述滑动部包括沿所述转轴轴向设于所述机体上的导向件，以及滑动设于所述导向件上的与所述振动部相连的导向块。

进一步的，还包括转轴支撑组件，所述转轴支撑组件包括设于所述机体上的转轴支撑套筒，设于所述转轴支撑套筒内的沿所述转轴轴线间隔布置的两个转轴支撑轴承，以及设于两所述转轴支撑轴承之间的定位件，所述转轴穿设于所述两所述转轴支撑轴承的轴承孔中；和/或，还包括钻轴支撑组件，所述钻轴支撑组件包括设于所述机体上的钻轴支撑套筒，以及设于所述钻轴支撑套筒内的供所述钻轴组件穿设的钻轴密珠轴承。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的振动钻孔装置，通过钻孔机构、振动机构和拨动机构的配合使用，可实现轴向振动及扭转振动复合而成的振动钻削作业，以实现在切削作业过程中钻头/铰刀与待加工材料表面及切屑之间的周期性分离，进而利于切削液进入切削区域，从而提高钻孔作业效率、加工质量，以及钻头/铰刀的使用寿命。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的振动钻孔装置的其一视角的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的振动钻孔装置的另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例所述的振动钻孔装置的部分结构示意图；

图4为本发明实施例所述的振动钻孔装置的内部结构示意图；

图5为本发明实施例所述的钻孔机构的部分剖视图；

图6为本发明实施例所述的传动组件和空心钻轴装配时的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的旋转件和空心钻轴装配时的结构示意图；

图8为本发明实施例所述的转轴的结构示意图；

图9为本发明实施例所述的拨动机构的结构示意图；

图10为本发明实施例所述的振动机构的其一视角的结构示意图；

图11为本发明实施例所述的振动机构的另一视角的结构示意图；

图12为本发明实施例所述的振动部和偏心轴组件装配时的结构示意图；

图13为本发明实施例所述的滑动轴承件和偏心轴组件装配时的结构示意图；

图14为本发明实施例所述的偏心轴组件的结构示意图；

图15为本发明实施例所述的偏心轴的结构示意图；

图16为本发明实施例所述的振动部的其一视角的结构示意图；

图17为本发明实施例所述的振动部的其一视角的结构示意图。

附图标记说明：

1、机体；101、箱体；102、箱体盖板；103、安装部；

2、转轴；201、螺旋部；

3、第一驱动机构；301、第一驱动电机；302、第一联轴器；303、第一安装座；

4、空心钻轴；401、第一通孔；402、第二通孔；403、钻轴安装凸台；404、安装槽；

5、刀柄；501、连接销；

6、传动组件；601、旋转件；602、传动套筒；6021、套筒安装法兰；

7、偏心轴组件；701、偏心轴；7011、定位配合孔；702、偏心套筒；7021、定位孔；703、偏心轴轴承套筒；704、偏心轴支撑轴承；

8、第二驱动机构；801、第二驱动电机；802、第二联轴器；803、第二安装座；

9、振动组件；901、振动部；9011、滑动轴承件；9012、振动块；90121、U型块；90122、挡板；9013、限位件；90131、限位凸起；9014、装配部；902、滑动部；9021、导向件；9022、导向块；9023、导向直线轴承；903、连接板；

10、轴承组件； 1001、推力球轴承； 1002、套筒滑动轴承；

11、拨动部； 1101、连接部；

12、转轴支撑组件；1201、转轴支撑套筒；1202、转轴支撑轴承；1203、定位件；

13、钻轴支撑组件；1301、钻轴支撑套筒；1302、钻轴密珠轴承；

14、导向件盖板；15、偏心轴油封盖板；16、空心钻轴油封盖板；17、轴承压环；18、轴承压板；19、压紧螺母；20、压紧垫片；21、转轴密珠轴承；22、轴承垫圈。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，其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。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明涉及一种振动钻孔装置，在整体结构上，其包括机体1、钻孔机构、振动机构和拨动机构。其中，机体1上设有能够用于与进给装置相连的安装部103。钻孔机构包括转动设于机体1上的转轴2，设于机体1上的用于驱动转轴2转动的第一驱动机构3，以及转动设于机体1上的能够装夹钻头/铰刀的钻轴组件，钻轴组件通过传动组件6与转轴2传动相连，且传动组件6和转轴2之间螺旋传动配合。

振动机构包括设于机体1上的能够绕一中心轴线偏心转动的偏心轴组件7，设于机体1上的用于驱动偏心轴组件7转动的第二驱动机构8，以及与偏心轴组件7传动相连的振动组件9，振动组件9被配置为能够承接偏心轴组件7的偏心转动动作而于机体1上沿转轴2轴向往复导向滑动。

拨动机构包括依次套设于传动组件6上的轴承组件10和拨动部11，以及设于拨动部11上的与振动组件9相连的连接部1101，且传动组件6因轴承组件10的支撑而可相对于拨动部11转动。

振动组件9在偏心轴组件7的作用下沿转轴2轴向往复导向滑动时，传动组件6因振动组件9带动拨动部11动作而沿转轴2轴向往复运动，以构成钻轴组件在转轴2轴向上的轴向振动，并因与转轴2在螺旋传动配合作用下绕转轴2轴向往复回转运动，以构成钻轴组件绕转轴2轴向的扭转振动，而可构成钻轴组件在转轴2轴向上的轴向振动及扭转振动的复合振动。

需要说明的是，本实施例的机体1，在具体实施时如图1所示的，其优选设置为包括位于右侧的长方体状的箱体101，以及封盖该箱体101左侧开口的箱体盖板102，当然，本实施例的机体1除了为长方体状的箱体101结构外，也能够根据实际的各个零部件的安装及布置需求进行相应的调整与设定，只需确保该振动钻孔装置整体结构布置合理便可，如将箱体101设置为由在其长度方向上的两个轮廓尺寸不同的箱体101结构所组成的。

同时，本实施例中所述及的进给装置的各结构，可参照现有技术中的常见的具有进给功能的机床产品，如数控机床，在此不再进行赘述。而本实施例中机体1上的安装部103在结构设计时并不限于图1中所示出的带有安装孔的安装座，只需确保该安装部103能够与进给装置进行装配便可。

此外，本实施例中的中心轴线是指偏心轴组件7在偏心转动过程中所绕的轴线，在实际应用时，优选设置为偏心轴组件7在箱体101上的两个安装点之间的连线，也即偏心轴组件7的偏心转动是围绕该两个安装点之间的连线进行的。

基于上述的整体介绍，本实施例中，作为一种优选的实施方式，如图5及图8所示，传动组件6包括与转轴2上的螺旋部201螺旋传动配合的旋转件601，以及套设于旋转件601上的传动套筒602，传动套筒602与钻轴组件相连。

此处值得一提的是，作为优选的，上述的旋转件601和转轴2上的螺旋部201之间螺旋传动配合形式采用滚珠丝杠传动的结构形式，也即在旋转件601内部设有内螺纹槽，内螺纹槽和螺旋部201的螺旋槽之间设有多个滚珠，且在具体实施时，该旋转件601可优选采用带有法兰结构的螺母。当然，旋转件601和转轴2上之间的螺旋传动配合形式除了采用滚珠丝杠传动的结构形式外，也可采用常规的螺纹传动的结构形式，只需能够满足在构成旋转件601沿转轴2轴向往复运动的工况下，同时构成旋转件601绕转轴2轴向做往复回转运动便可。

本实施例的钻轴组件包括转动设于机体1上的一端与传动套筒602相连的空心钻轴4，空心钻轴4的另一端连接有用于安装钻头或铰刀的刀柄5，且转轴2的延伸至空心钻轴4内的部分通过转轴密珠轴承21与空心钻轴4相连。

结合图5及图6所示，上述的空心钻轴4内沿转轴2轴向自上而下依次形成有第一通孔401和第二通孔402，且第一通孔401的内径大于第二通孔402的内径设置，而上述转轴2延伸至空心转轴2内的部分位于第一通孔401内，并在第一通孔401的底部与转轴2之间设置有轴承垫圈22，以便于必要时更换转轴密珠轴承21。

此处的刀柄5和钻头/铰刀，以及刀柄5上用于装夹钻头/铰刀的安装结构均可参照现有技术中的常见结构，且在实际应用时，刀柄5部分插装于第二通孔402内，并与空心钻轴4之间通过连接销501连接。

上述的旋转件601如图7所示，在自身外周壁的底端设有法兰结构。为实现旋转件601、传动套筒602和空心钻轴4之间的装配，结合图6所示，在空心钻轴4的顶部设有钻轴安装凸台403，在传动套筒602外周壁的底端上设有套筒安装法兰6021，钻轴安装凸台403和套筒安装法兰6021适配设置，旋转件601和传动套筒602之间，以及空心钻轴4和传动套筒602之间，通过多个螺栓进行连接；

此时，再结合图7所示，旋转件601的法兰结构在左右两侧去料设置并构成其两侧平行，在钻轴安装凸台403上设置有供该旋转件601的法兰结构装配的安装槽404，此处需注意的是，旋转件601先穿设于传动套筒602内并经由法兰结构和传动套筒602相连，随后在传动套筒602与空心钻轴4装配时，该旋转件601的法兰结构安装至安装槽404内。

本实施例的轴承组件10设于传动套筒602上，并包括沿转轴2轴向分设于拨动部11两端的两个推力球轴承1001，以及设于拨动部11内供传动套筒602穿设的套筒滑动轴承1002。

此处，结合图4和图5所示，沿转轴2轴向自下而上，在传动套筒602的套筒安装法兰6021上方依次叠置有套装在传动套筒602上的推力球轴承1001、内置有套筒滑动轴承1002的拨动部11和推力球轴承1001，而为实现轴承组件10在传动套筒602上的装配，在位于上方的推力球轴承1001的顶部设置有轴承压环17，该轴承压环17与传动套筒602经由绕转轴2轴向间隔布置的多个螺钉相连，以构成两个推力球轴承1001、套筒滑动轴承1002和拨动部11在转轴2轴向上的限位。

另外，本实施例的拨动部11在整体结构上呈块状，结合图4、图5及图9所示，其上设有套装于套筒滑动轴承1002上的套筒装配孔，而在其一侧设有杆状的连接部1101，且连接部1101上设有用于与振动组件9螺接相连的连接孔。

本实施例中，如图10至图14所示，偏心轴组件7包括绕中心轴线轴向转动地设于机体1上的偏心轴701，以及套设于偏心轴701上的偏心套筒702，且偏心套筒702能够绕偏心轴701轴线转动不同角度，以使该偏心套筒702和偏心轴701的偏心部分的轴线相对于中心轴线的偏心距离可调，而使钻轴组件的轴向振动及扭转振动的复合振动振幅可调。

在实际应用时，上述的中心轴线为偏心轴701在机体1上的两个安装点的连线，而偏心轴701与偏心套筒702配合的偏心部分(也即偏心套筒702和偏心轴701配合的圆柱部分)的轴线与中心轴线存在一定的偏心距离，并将偏心套筒702设置为其内孔轴线和外圆柱面轴线之间存在一定的偏心距离(也即将偏心套筒702设置为不规则状，如将其套筒本体的侧壁沿周向设置为不同厚度，以使偏心套筒702的周壁外侧轮廓的轴线与偏心轴701的轴线之间存在一定的间距)，而使偏心组件在偏心转动时促使下文述及的滑动轴承件9011绕中心轴线跳动，进而促使振动组件9沿转轴2轴向做往复导向滑动动作。

具体实施时，作为进一步的设置，如图14及图15所示，在上述的偏心套筒702上设有沿中心轴线轴向间隔布置的多个定位孔7021，并于偏心轴701上设有沿中心轴线轴向间隔布置的多个定位配合部，且各定位配合部包括绕中心轴线间隔均布的多个定位配合孔7011，各定位孔7021的其一和各定位配合孔7011的其一通过紧固件相连，而构成偏心套筒702和偏心轴701之间的固连。

同时，作为优选的，本实施例中，将各定位配合部的各定位配合孔7011在绕中心轴线的轴向上错位布置，此处为便于描述，仍结合图14和图15所示，将各定位孔7021从左至右依次命名为第一定位孔、第二定位孔和第三定位孔，并将各定位配合部也从左至右依次命名为第一定位配合部、第二定位配合部和第三定位配合部；

在具体设计时，各定位配合部中的定位配合孔7011具有相同的结构设计和相同的数量设定，而错位布置是指第一定位配合部和第二定位配合部之间、第二定位配合部和第三定位配合部之间的两两相对应的各定位配合孔7011之间在中心轴线的轴向投影上错位布置(此时两两相对应的各定位配合孔7011之间的连线和中心轴线之间交叉)，且作为进一步的设置，将两两相对应的各定位配合孔7011之间优选设置为均匀且间隔地错位布置。

在实际使用时，上述的紧固件优选采用螺钉，而通过螺钉来分别实现各定位孔7021和对应的定位配合部中的不同定位配合孔7011之间的固连(例如第一定位孔和第一定位配合部中的各个定位配合孔7011的固连、第二定位孔和第二定位配合部中的各个定位配合孔7011的固连、以及第三定位孔和第三定位配合部中的各个定位配合孔7011的固连等)，便可实现偏心套筒702和偏心轴701之间的偏心距离的调节，并使偏心组件7与下文述及的滑动轴承件9011配合部分的轴线与中心轴线形成不同的偏心距离，进而实现振动组件9沿转轴2轴向的轴向振动振幅的调节，从而实现钻轴组件的轴向振动及扭转振动的复合振动振幅的调节。

此处的定位配合部的具体设计，能够实现偏心套筒702和偏心轴701之间的偏心距离的微调节，进而能够提高振动钻孔装置工艺参数的柔性化，使得该装置能够适用于多种工况作业，扩大了该装置的应用范围。

此外，在具体实施时，作为优选的，将上述的偏心套筒702的轴线和偏心轴701的轴线平行设置，利于偏心轴701和偏心套筒702之间偏心量的调节，以及整个振动机构的稳定性。结合图3、图10及图11所示，为实现振动组件9在转轴2轴向上的往复导向滑动，在本实施例中，将中心轴线和转轴2的轴线相互垂直，以利于偏心轴组件7在绕中心轴线偏心转动时对振动组件9产生在转轴2轴向上的往复运动的作用力。当然，除了将中心轴线和转轴2的轴线相互垂直设置外，也可采用将偏心轴701及偏心套筒702的轴线和转轴2的轴线相互垂直设置的形式，以达到相同的技术效果。

另外，结合图4、图10及图11所示，本实施例中的振动组件9包括套设于偏心轴组件7上的振动部901，以及与振动部901相连的滑动部902，滑动部902沿转轴2轴向往复导向滑动。

具体实施时，上述的振动部901和滑动部902通过连接板903相连。上述的振动部901包括套设于偏心轴组件7上的滑动轴承件9011，以及套设于滑动轴承件9011上的与滑动部902相连的振动块9012，滑动轴承件9011被配置为能够在与转轴2轴向和中心轴线轴向均垂直的方向上往复滑动于振动块9012内。

上述的滑动轴承件9011的外部轮廓设置成长方体状，参照图16所示状态，滑动轴承件9011和振动块9012之间在宽度方向上间距设置，而在滑动轴承件9011的上下两侧和振动块9012之间通过滑动机构相连，而构成滑动轴承件9011在左右方向上于振动块9012内的滑动，以利于滑动轴承件9011在承接偏心轴组件7偏心转动带来的作用力后，将该作用力转换成对振动块9012沿转轴2轴向往复运动的作用力。

此处的滑动机构采用常规的滑动机构便可，如在滑动轴承件9011上设置滑块，在振动块9012上设置导向滑槽，并使滑块滑动于导向槽内。在此结合图16及图17所示，上述的振动块9012包括U型块90121，以及设于U型块90121的开口上的挡板90122，滑动轴承件9011安装于U型块90121和挡板90122所围构的区域内。

在挡板90122上螺接设有限位件9013，沿中心轴线方向，该限位件9013的两端设有限位板，限位板上还设有用于限位滑动轴承件9011在中心轴线上动作的限位凸起90131。此外，在图16所示状态下，U型块90121的左侧底部还设有用于与连接板903连接的装配部9014。

同时，上述的滑动部902具体结构设置为包括沿转轴2轴向设于机体1上的导向件9021，以及滑动设于导向件9021上的与振动部901相连的导向块9022。仍结合图10所示，导向件9021优选设置为两个平行设置的导向杆，导向杆和导向块9022之间通过导向直线轴承9023传动相连，且导向块9022与连接板903通过螺栓连接。

本实施例中，参照图1及图2中所示，对应上述的导向件9021的两端，在机体1上分别设有导向件盖板14。对应偏心轴701的两个安装点，在机体1上设有偏心轴轴承套筒703和偏心轴油封盖板15，并在偏心轴轴承套筒703内设有供偏心轴701穿设的偏心轴支撑轴承704。

作为一种优选的实施方式，仍结合图3至图5所示，本实施例的振动钻孔装置还包括转轴支撑组件12和钻轴支撑组件13，其中，转轴支撑组件12包括设于机体1上的转轴支撑套筒1201，设于转轴支撑套筒1201内的沿转轴2轴线间隔布置的两个转轴支撑轴承1202，以及设于两转轴支撑轴承1202之间的定位件1203，转轴2穿设于两转轴支撑轴承1202的轴承孔中。

在具体实施时，上述的定位件1203优选采用套筒件便可。而为实现两个转轴支撑轴承1202和定位件1203在转轴支撑套筒1201内的定位安装，首先在转轴支撑套筒1201底部的内侧壁沿转轴2的径向凸起成型有限位内翻边，沿转轴2轴向，位于下方的转轴支撑轴承1202抵接在限位内翻边上，其次，在转轴支撑套筒1201的顶部设置有轴承压板18以压紧位于上方的转轴支撑轴承1202，此处，还在转轴2上设置有两个压紧螺母19以在此压紧位于上方的转轴支撑轴承1202的靠近中心的位置，且在两个压紧螺母19和位于上方的转轴支撑轴承1202之间还设置有压紧垫片20。

而本实施例中的钻轴支撑组件13包括设于机体1上的钻轴支撑套筒1301，以及设于钻轴支撑套筒1301内的供钻轴组件穿设的钻轴密珠轴承1302。在实际应用时，在钻轴支撑套筒1301的远离机体1的一端还设有空心钻轴油封盖板16。

本实施例中，结合图1及图2所示，本实施例的第一驱动机构3包括设于机体1上的第一安装座303，以及设于第一安装座303上的第一驱动电机301，第一驱动电机301和转轴2之间通过第一联轴器302相连，同理，第二驱动机构8设于机体1上的第二安装座803，以及设于第二安装座803上的第二驱动电机801，第二驱动电机801和偏心轴701之间通过第二联轴器802相连。此处的第一驱动电机301和第二驱动电机801优选采用伺服电机。

本实施例所述的振动钻孔装置在使用时，先启动第一驱动机构3以驱使钻孔机构运转，此时，启动第二驱动机构8，由于在偏心轴701和偏心套筒702的偏心作用下，偏心套筒702的周壁外侧轮廓的轴线，与偏心轴701两端的安装点的连线(也即中心轴线)形成一定的偏心距离，所以，当偏心轴组件7偏心转动时，滑动轴承件9011会形成绕中心轴线的跳动。

此时，滑动轴承件9011在承接偏心轴组件7偏心转动带来的作用力后，将该作用力转换成对振动块9012沿转轴2轴向往复运动的作用力，此时，振动块9012通过拨动机构带动传动套筒602上下振动，传动套筒602带动空心钻轴4上下振动，也即形成空心钻轴4在转轴2轴向上的轴向振动。

此外，传动套筒602还会带动旋转件601在转轴2轴向上的轴向振动，而旋转件601与转轴2之间为螺旋传动，在图8所示状态下，按照由上向下的方向来看，由于转轴2上螺旋部201的螺旋槽为右旋方向，当旋转件601向下运动时，在螺旋槽和旋转件601内的滚珠的作用下，旋转件601会产生顺时针的旋转，同理，旋转件601向上运动时，会产生逆时针的旋转。

因此，通过螺旋部201的螺旋槽和旋转件601内的滚珠的作用，能够将偏心轴701和偏心套筒702所产生的振动块9012沿转轴2轴向的轴向振动，转换成旋转件601在转轴2轴向上的轴向振动和绕转轴2轴线的扭转振动的复合振动。该复合振动通过传动套筒602传递给空心钻轴4，并由空心钻轴4传递给刀柄5，最终传递给刀柄5内安装的钻头/铰刀。

由于第一驱动机构3与第二驱动机构8同步运动，第一驱动机构3驱动转轴2连续转动，其方向同样为由上向下方向来看的顺时针方向，钻头/铰刀的运动就成为了连续转动和轴向振动及扭转振动的复合振动的综合运动，该振动钻孔装置再经由进给装置提供进给运动，便能够完成低频的轴向振动及扭转振动的复合振动的钻孔作业。

另外，上述的拨动机构带动传动套筒602上下振动的过程大致为：拨动部11与传动套筒602之间安装有套筒滑动轴承1002，并在拨动部11上下两端均安装有推力球轴承1001，因而，当拨动部11带动传动套筒602上下振动时，能够带动与传动套筒602固连的旋转件601的上下振动，且不影响转轴2带动旋转件601和传动套筒602转动。

本实施例所述的振动钻孔装置，通过钻孔机构、振动机构和拨动机构的配合使用，可实现轴向振动及扭转振动复合而成的振动钻削作业，以实现在切削作业过程中钻头/铰刀与待加工材料表面及切屑之间的周期性分离，进而利于切削液进入切削区域，从而提高钻削作业效率，以及钻头/铰刀的使用寿命。同时，通过偏心轴组件实现了振幅可调，提高了振动钻孔装置工艺参数的柔性化，扩大了该装置的应用范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种振动钻孔装置，其特征在于，包括：

机体(1)，所述机体(1)上设有能够用于与进给装置相连的安装部(103)；

钻孔机构，包括转动设于所述机体(1)上的转轴(2)，设于所述机体(1)上的用于驱动所述转轴(2)转动的第一驱动机构(3)，以及转动设于所述机体(1)上的能够装夹钻头/铰刀的钻轴组件，所述钻轴组件通过传动组件(6)与所述转轴(2)传动相连，且所述传动组件(6)和所述转轴(2)之间螺旋传动配合；

振动机构，包括设于所述机体(1)上的能够绕一中心轴线偏心转动的偏心轴组件(7)，设于所述机体(1)上的用于驱动所述偏心轴组件(7)转动的第二驱动机构(8)，以及与所述偏心轴组件(7)传动相连的振动组件(9)，所述振动组件(9)被配置为能够承接所述偏心轴组件(7)的偏心转动动作而于所述机体(1)上沿所述转轴(2)轴向往复导向滑动；

拨动机构，包括依次套设于所述传动组件(6)上的轴承组件(10)和拨动部(11)，以及设于所述拨动部(11)上的与所述振动组件(9)相连的连接部(1101)，且所述传动组件(6)因所述轴承组件(10)的支撑而可相对于拨动部(11)转动；

所述振动组件(9)在所述偏心轴组件(7)的作用下沿所述转轴(2)轴向往复导向滑动时，所述传动组件(6)因所述振动组件(9)带动所述拨动部(11)动作而沿所述转轴(2)轴向往复运动，以构成所述钻轴组件在所述转轴(2)轴向上的轴向振动，并因与所述转轴(2)在螺旋传动配合作用下绕所述转轴(2)轴向往复回转运动，以构成所述钻轴组件绕所述转轴(2)轴向的扭转振动，而可构成所述钻轴组件在所述转轴(2)轴向上的轴向振动及扭转振动的复合振动。

2.根据权利要求1所述的振动钻孔装置，其特征在于：

传动组件(6)包括与所述转轴(2)上的螺旋部(201)螺旋传动配合的旋转件(601)，以及套设于所述旋转件(601)上的传动套筒(602)，所述传动套筒(602)与所述钻轴组件相连。

3.根据权利要求2所述的振动钻孔装置，其特征在于：

所述钻轴组件包括转动设于所述机体(1)上的一端与所述传动套筒(602)相连的空心钻轴(4)，所述空心钻轴(4)的另一端连接有用于安装所述钻头或所述铰刀的刀柄(5)，且所述转轴(2)的延伸至所述空心钻轴(4)内的部分通过转轴密珠轴承(21)与所述空心钻轴(4)相连。

4.根据权利要求2所述的振动钻孔装置，其特征在于：

所述轴承组件(10)设于所述传动套筒(602)上，并包括沿所述转轴(2)轴向分设于拨动部(11)两端的两个推力球轴承(1001)，以及设于所述拨动部(11)内供所述传动套筒(602)穿设的套筒滑动轴承(1002)。

5.根据权利要求1所述的振动钻孔装置，其特征在于：

所述偏心轴组件(7)包括绕所述中心轴线轴向转动地设于所述机体(1)上的偏心轴(701)，以及套设于所述偏心轴(701)上的偏心套筒(702)，且所述偏心套筒(702)能够绕所述偏心轴(701)轴线转动不同角度，以使该偏心套筒(702)和所述偏心轴(701)的偏心部分的轴线相对于所述中心轴线的偏心距离可调，而使所述钻轴组件的轴向振动及扭转振动的复合振动振幅可调。

6.根据权利要求5所述的振动钻孔装置，其特征在于：

所述偏心套筒(702)上设有沿所述中心轴线轴向间隔布置的多个定位孔(7021)，并于所述偏心轴(701)上设有沿所述中心轴线轴向间隔布置的多个定位配合部，且各所述定位配合部包括绕所述中心轴线间隔均布的多个定位配合孔(7011)，各所述定位孔(7021)的其一和各所述定位配合孔(7011)的其一通过紧固件相连，而构成所述偏心套筒(702)和所述偏心轴(701)之间的固连；

和/或，所述偏心套筒(702)的轴线和所述偏心轴(701)的轴线平行。

7.根据权利要求6所述的振动钻孔装置，其特征在于：

各所述定位配合部的各所述定位配合孔(7011)在绕所述中心轴线的轴向上错位布置；

和/或，所述偏心轴(701)及所述偏心套筒(702)的轴线和所述转轴(2)的轴线相互垂直。

8.根据权利要求1所述的振动钻孔装置，其特征在于：

振动组件(9)包括套设于所述偏心轴组件(7)上的振动部(901)，以及与所述振动部(901)相连的滑动部(902)，所述滑动部(902)沿所述转轴(2)轴向往复导向滑动。

9.根据权利要求8所述的振动钻孔装置，其特征在于：

所述振动部(901)包括套设于所述偏心轴组件(7)上的滑动轴承件(9011)，以及套设于所述滑动轴承件(9011)上的与所述滑动部(902)相连的振动块(9012)，所述滑动轴承件(9011)被配置为能够在与所述转轴(2)轴向和所述偏心轴组件(7)轴向均垂直的方向上往复滑动于所述振动块(9012)内；

和/或，所述滑动部(902)包括沿所述转轴(2)轴向设于所述机体(1)上的导向件(9021)，以及滑动设于所述导向件(9021)上的与所述振动部(901)相连的导向块(9022)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的振动钻孔装置，其特征在于：

还包括转轴支撑组件(12)，所述转轴支撑组件(12)包括设于所述机体(1)上的转轴支撑组件(1201)，设于所述转轴支撑组件(1201)内的沿所述转轴(2)轴线间隔布置的两个转轴支撑轴承(1202)，以及设于两所述转轴支撑轴承(1202)之间的定位件(1203)，所述转轴(2)穿设于所述两所述转轴支撑轴承(1202)的轴承孔中；

和/或，还包括钻轴支撑组件(13)，所述钻轴支撑组件(13)包括设于所述机体(1)上的钻轴支撑套筒(1301)，以及设于所述钻轴支撑套筒(1301)内的供所述钻轴组件穿设的钻轴密珠轴承(1302)。

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