CN115178775A - 一种筒体零件内壁制孔装置及制孔方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种筒体零件内壁制孔装置及制孔方法，装置包括底座组件，底座组件内分别活动设置有传动组件和输出组件，传动组件的一端连接有动力组件，传动组件用于带动输出组件转动，输出组件的一端活动伸出底座组件顶部并连接有夹持组件，夹持组件用于夹持筒体零件，还包括刀具，刀具用于伸入筒体零件内并对筒体零件的内壁制孔，本申请具有可实现对筒体零件内壁的自动制孔、降低了制孔难度、提高了锥度孔制孔效率和质量的优点。

Description

一种筒体零件内壁制孔装置及制孔方法

技术领域

本申请涉及筒体零件制孔技术领域，尤其涉及一种筒体零件内壁制孔装置及制孔方法。

背景技术

在航空、航天、船舶等领域中有大量高精度的筒体内壁制孔零件，且尺寸较大，内壁结构上有高精度的复合孔系。如图1所示，150个φ6H8高精度内孔，筒体内壁需要制锥度孔100°，筒体壁厚薄，孔位角度公差高。由于内壁锥度孔的精度高，数量大，劳动强度大，零件薄易变形，而目前加工工艺针对这类零件的加工质量和效率均比较低。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种筒体零件内壁制孔装置及制孔方法，旨在解决现有针对筒体零件内壁锥度孔的制孔质量和效率均比较低的技术问题。

为实现上述目的，本申请提供一种筒体零件内壁制孔装置，包括底座组件，底座组件内分别活动设置有传动组件和输出组件，传动组件的一端连接有动力组件，传动组件用于带动输出组件转动，输出组件的一端活动伸出底座组件顶部并连接有夹持组件，夹持组件用于夹持筒体零件，还包括刀具，刀具用于伸入筒体零件内并对筒体零件的内壁制孔。

可选地，传动组件包括活动连接于底座组件内的蜗杆轴，蜗杆轴两端均活动贯穿底座组件侧壁，蜗杆轴的一端连接动力组件，输出组件包括与蜗杆轴啮合连接的涡轮轴套，涡轮轴套活动连接于底座组件内，涡轮轴套连接有伸出底座组件顶部的输出轴套，输出轴套用于连接夹持组件。

可选地，夹持组件包括可拆卸连接于输出轴套顶部的夹持套，筒体零件被夹持于夹持套内，夹持套内壁开设有多个避让孔。

可选地，夹持套外壁设置有一圈内螺纹盖，内螺纹盖螺纹套设于输出轴套顶部。

可选地，夹持套的材质为弹塑性材料，夹持套位于内螺纹盖上方的一段的为收紧部，收紧部的外径从下到上递减，收紧部包括多个夹持板，夹持板呈环形阵列地连接于内螺纹盖顶部，相邻夹持板之间具有间距，收紧部上套设有收紧机构，收紧机构用于缩小夹持板之间的间距。

可选地，收紧机构包括从下到上依次螺纹套设于收紧部外壁的下端锁紧螺母、下端制动螺母、上端锁紧螺母和上端制动螺母。

可选地，底座组件包括第一箱体，第一箱体顶部开口，第一箱体侧壁设置有第二箱体，第一箱体和第二箱体内部相通，蜗杆轴活动连接于第二箱体内，涡轮轴套活动连接于第一箱体内。

可选地，底座组件还包括上盖板以及多个连接螺钉，上盖板通过连接螺钉连接于第一箱体顶部，输出轴套活动伸出上盖板。

可选地，输出组件还包括套设于涡轮轴套上的上轴承和下轴承，涡轮轴套通过上轴承和下轴承活动连接于第一箱体内部。

可选地，第二箱体两侧壁均开设有锥孔，锥孔处均设置有与蜗杆轴配合的锥轴承，锥孔处均还设置有位于锥轴承外侧的挡圈以及套设在挡圈上的支撑圈，蜗杆轴活动穿过挡圈，第二箱体内设置有贯穿支撑圈和挡圈的止动销。

可选地，还包括工作台，第一箱体底部设置有定位销，第一箱体通过定位销固定于工作台上。

可选地，动力组件包括设置于工作台上的动力箱，动力箱连接有夹持盘，动力箱用于带动夹持盘转动，夹持盘用于夹持蜗杆轴一端。

一种制孔方法，采用上述的一种筒体零件内壁制孔装置，包括以下步骤：

将待加工的筒体零件安装于夹持组件内；

将刀具伸入筒体零件内并进行调试；

启动动力组件，使传动组件带动输出组件转动，以带动夹持组件和筒体零件整体转动对应角度；

通过刀具对筒体零件内壁进行制孔加工；

通过动力组件再次将筒体零件转动对应角度，并再次通过刀具对转动后的筒体零件内壁进行制孔，直到完成对筒体零件内壁不同角度的制孔。

本申请所能实现的有益效果如下：

本申请通过传动组件与输出组件的传动配合，可将动力组件的旋转传递给夹持组件，从而使夹持有筒体零件的夹持组件整体转动，转动到对应角度时，再通过刀具对筒体零件内壁相应位置进行制孔加工，然后再次转动筒体零件，通过刀具再次对转动后的筒体零件内壁进行制孔加工，直到完成对筒体零件内壁不同角度的制孔，这个过程刀具无需转动，从而降低了制孔难度，实现了对筒体零件内壁的自动化旋转定位制孔，提高了筒体类零件内壁锥度孔的制孔效率和质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请的实施例中筒体零件制孔加工的结构示意图；

图2为本申请的实施例中一种筒体零件内壁制孔装置的结构示意图；

图3为本申请的实施例中一种筒体零件内壁制孔装置的爆炸结构示意图(省略动力组件和工作台)；

图4为本申请的实施例中夹持筒体零件时的结构示意图；

图5为本申请的实施例中传动组件与第二箱体的连接结构示意图；

图6为本申请的实施例中夹持组件的结构示意图。

附图标记：

110-底座组件，111-第一箱体，112-第二箱体，113-上盖板，114-连接螺钉，115-定位销，120-传动组件，121-蜗杆轴，122-锥轴承，123-挡圈，124-支撑圈，125-止动销，130-输出组件，131-涡轮轴套，132-输出轴套，133-上轴承，134-下轴承，135-销子，140-动力组件，141-动力箱，142-夹持盘，150-夹持组件，151-夹持套，1511-避让孔，152-内螺纹盖，153-下端锁紧螺母，154-下端制动螺母，155-上端锁紧螺母，156-上端制动螺母，160-刀具，170-工作台，180-筒体零件。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本申请中的具体含义。

另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1

参照图1-图6，本实施例提供一种筒体零件内壁制孔装置，包括底座组件110，底座组件110内分别活动设置有传动组件120和输出组件130，传动组件120的一端连接有动力组件140，传动组件120用于带动输出组件130转动，输出组件130的一端活动伸出底座组件110顶部并连接有夹持组件150，夹持组件150用于夹持筒体零件180，还包括刀具160，刀具160用于伸入筒体零件180内并对筒体零件180的内壁制孔。

目前针对薄壁筒体零件内壁锥度孔的制孔工艺一般采用采用先制孔，再使用手工反拉锥度孔的方式，此过程中，存在以下诸多制约筒体零件内壁制孔加工的困难和问题：

(1)采用先制孔，再使用手工反拉锥度，二次定位，复位困难，无法保证先制孔与锥度孔的同心问题，零件易超差；

(2)反拉制锥度孔，锥度孔深度无法控制，产品的加工质量很大程度上依赖于工人的经验，对工人的技术水平要求极高，产品质量稳定性差；

(3)零件150个孔位，再次制锥度孔，需要手动反复安装锥孔刀；圆周分布孔系，每完成轴向一排孔需要专用夹具更换角度，反复调整刀具和夹具，且加工时间长，工人劳动强度大；

(4)若将刀具实现三轴位置移动和旋转的功能，其动作路径复杂，又需要对加工机床提出更高的要求，其实现结构过于复杂，导致设备成本过高。

因此，在本实施例中，通过传动组件120与输出组件130的传动配合，可将动力组件140的旋转传递给夹持组件150，从而使夹持有筒体零件180的夹持组件150整体转动，转动到对应角度时，再通过刀具160对筒体零件180内壁相应位置进行制孔加工，然后再次转动筒体零件180，通过刀具160再次对转动后的筒体零件180内壁进行制孔加工，直到完成对筒体零件180内壁不同角度的制孔，这个过程刀具160无需转动，仅需上下移动和水平移动即可，简化了刀具160的动作路径，且无需反复调整刀具160和夹具，从而降低了制孔难度，提高了制孔效率，并降低了设备成本，实现了对筒体零件180内壁的自动化旋转定位制孔，避免人为误差，保证了尺寸精度，从而提高了筒体类零件内壁锥度孔质量，采用本装置制孔时无须人工干预。实现了过程可控，降低了工人劳动强度，更具有良好的通用性。

需要说明的是，这里刀具160采用加工机床(图中未画出)上的刀具即可，动力组件140可为机床自带的旋转主轴，旋转主轴前端带动夹持端，以夹持住传动组件120，制孔时，将本装置装配在加工机床上即可。

作为一种可选的实施方式，传动组件120包括活动连接于底座组件110内的蜗杆轴121，蜗杆轴121两端均活动贯穿底座组件110侧壁，蜗杆轴121的一端连接动力组件140，输出组件130包括与蜗杆轴121啮合连接的涡轮轴套131，涡轮轴套131活动连接于底座组件110内，涡轮轴套131连接有伸出底座组件110顶部的输出轴套132，输出轴套132用于连接夹持组件150。

由于对筒体零件180制孔时，机床上的刀具160一般处于垂直状态，因此夹持组件150将筒体零件180固定呈竖直状态，便于刀具160竖直伸入筒体零件180进行制孔加工，而动力组件140为输出端为水平旋转，则需要将动力组件140的水平旋转运动转化为夹持组件150的竖直旋转运动，因此在本实施方式中，通过蜗杆轴121和涡轮轴套131的配合，动力组件140带动蜗杆轴121转动时，蜗杆轴121带动涡轮轴套131转动，从而使输出轴套132带动夹持组件150绕竖直轴心线旋转，结构紧凑合理。这里涡轮轴套131为套筒外壁加一圈涡轮齿圈的结构，同时涡轮轴套131和输出轴套132均为轴套中空结构的形式，使得筒体零件180下段部分可伸入输出轴套132和涡轮轴套13内，夹持组件150夹持筒体零件180上段部分即可，减小对空间的占用，夹持安装结构更加紧凑合理，制孔时更有利于和刀具160进行配合。

作为一种可选的实施方式，夹持组件150包括可拆卸连接于输出轴套132顶部的夹持套151，筒体零件180被夹持于夹持套151内，夹持套151内壁开设有多个避让孔1511。

在本实施方式中，将筒体零件180安装于夹持套151内，即从筒体零件180外部将其固定住，保证筒体零件180内部空间无障碍，同时夹持套151内壁的避让孔1511可与筒体零件180待加工孔位进行配合，起到加工时留出预留空间的作用。

作为一种可选的实施方式，夹持套151外壁设置有一圈内螺纹盖152，内螺纹盖152螺纹套设于输出轴套132顶部。

在本实施方式中，夹持套151可通过内螺纹盖152与输出轴套132顶部螺纹配合连接进行快速安装，便于组装和拆卸，操作方便快捷。

作为一种可选的实施方式，夹持套151的材质为弹塑性材料，夹持套151位于内螺纹盖152上方的一段的为收紧部，收紧部的外径从下到上递减，收紧部包括多个夹持板，夹持板呈环形阵列地连接于内螺纹盖152顶部，相邻夹持板之间具有间距，收紧部上套设有收紧机构，收紧机构用于缩小夹持板之间的间距。

在本实施方式中，由于夹持套151的材质为弹塑性材料，且由多个具有间距的夹持板组成，将筒体零件180安装于夹持套151内后，在夹持套151外部套上收紧机构，从而将多个夹持板压紧靠拢贴合在筒体零件180外壁，操作方便快捷，收紧部的外径从下到上递减，可方便在收紧部外部不同位置进行收紧，可满足多规格筒体零件180的夹持固定，结构简单、通用，避免了专用夹具，且降低了夹具制造的成本，提高了通用性。

作为一种可选的实施方式，收紧机构包括从下到上依次螺纹套设于收紧部外壁的下端锁紧螺母153、下端制动螺母154、上端锁紧螺母155和上端制动螺母156。

在本实施方式中，固定时，先使用下端锁紧螺母153锁紧，下端制动螺母154制动，再使用上端锁紧螺母155锁紧，上端制动螺母156制动，实现稳固加持和定位的目的，且采用的螺纹连接和锁紧结构，具有安装拆卸简单、可操作性强、可维修性好的优点。

需要说明的是，这里下端锁紧螺母153、下端制动螺母154、上端锁紧螺母155和上端制动螺母156内壁也应当为与收紧部外壁配合的锥形。

作为一种可选的实施方式，底座组件110包括第一箱体111，第一箱体111顶部开口，第一箱体111侧壁设置有第二箱体112，第一箱体111和第二箱体112内部相通，蜗杆轴121活动连接于第二箱体112内，涡轮轴套131活动连接于第一箱体111内。

在本实施方式中，第一箱体111可采用圆筒形，第二箱体112可采用方形，结构紧凑，第二箱体112侧壁可设置一个可拆卸的检修盖板，便于打开检修盖板对其内部零件进行检修维护。

作为一种可选的实施方式，底座组件110还包括上盖板113以及多个连接螺钉114，上盖板113通过连接螺钉114连接于第一箱体111顶部，输出轴套132活动伸出上盖板113。

在本实施方式中，底座组件110形成相对密封的结构，可减小运行传动组件120与输出组件130产生的噪音，且通过上盖板113将输出组件130压入第一箱体111内，并使用连接螺钉114将输出轴对上盖板113固定，又不影响输出轴套132的转动，导向性好，可防止在加工过程中输出轴套132发生移动而影响筒体内壁制孔的位置精度，进而影响零件加工效果，提高了制孔质量。

作为一种可选的实施方式，输出组件130还包括套设于涡轮轴套131上的上轴承133和下轴承134，涡轮轴套131通过上轴承133和下轴承134活动连接于第一箱体111内部。

在本实施方式中，上轴承133和下轴承134起到与涡轮轴套131的支承作用，同时配合涡轮轴套131旋转运动，实现涡轮轴套131在第一箱体111内的活动连接。

需要说明的是，这里涡轮轴套131与输出轴套132之间可通过销子135固定连接，可同步转动，同时便于拆卸和组装，降低制造难度。

作为一种可选的实施方式，第二箱体112两侧壁均开设有锥孔，锥孔处均设置有与蜗杆轴121配合的锥轴承122，锥孔处均还设置有位于锥轴承122外侧的挡圈123以及套设在挡圈123上的支撑圈124，蜗杆轴121活动穿过挡圈123，第二箱体112内设置有贯穿支撑圈124和挡圈123的止动销125。

在本实施方式中，锥轴承122用于配合蜗杆轴121两端轴的旋转运动，通过止动销125可将支撑圈124和挡圈123锁死在第二箱体112之上，防止在加工过程中蜗杆轴121发生移动和转动而影响内壁制孔的旋转精度，进而影响零件加工效果，保证加工精度。

作为一种可选的实施方式，还包括工作台170，第一箱体111底部设置有定位销115，第一箱体111通过定位销115固定于工作台170上。这里工作台170即加工机床工作台，这里定位销11可限制第一箱体111与机床工作台的相对位置，防止运行震动产生的偏移。

作为一种可选的实施方式，动力组件140包括设置于工作台170上的动力箱141，动力箱141连接有夹持盘142，动力箱141用于带动夹持盘142转动，夹持盘142用于夹持蜗杆轴121一端。这里动力箱141可为独立的电机驱动装置，也可为机床主轴，夹持盘142可采用三爪或四爪卡盘，可自动夹持蜗杆轴121一端。

实施例2

参照图1-图6，本实施例提供一种制孔方法，采用实施例1中所述的一种筒体零件180内壁制孔装置，包括以下步骤：

将待加工的筒体零件180安装于夹持组件150内；

将刀具160伸入筒体零件180内并进行调试；

启动动力组件140，使传动组件120带动输出组件130转动，以带动夹持组件150和筒体零件180整体转动对应角度；

通过刀具160对筒体零件180内壁进行制孔加工；

通过动力组件140再次将筒体零件180转动对应角度，并再次通过刀具160对转动后的筒体零件180内壁进行制孔，直到完成对筒体零件180内壁不同角度的制孔。

在本实施例中，进行制孔加工时，每次仅需将筒体零件180转动对应角度即可，这个过程刀具160无需转动，仅需上下移动和水平移动即可，简化了刀具160的动作路径，因此无需反复调整刀具160和夹具，从而降低了制孔难度，提高了制孔效率，并降低了机床设备成本。

以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，包括底座组件，所述底座组件内分别活动设置有传动组件和输出组件，所述传动组件的一端连接有动力组件，所述传动组件用于带动所述输出组件转动，所述输出组件的一端活动伸出所述底座组件顶部并连接有夹持组件，所述夹持组件用于夹持筒体零件，还包括刀具，所述刀具用于伸入所述筒体零件内并对所述筒体零件的内壁制孔。

2.如权利要求1所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述传动组件包括活动连接于所述底座组件内的蜗杆轴，所述蜗杆轴两端均活动贯穿所述底座组件侧壁，所述蜗杆轴的一端连接所述动力组件，所述输出组件包括与所述蜗杆轴啮合连接的涡轮轴套，所述涡轮轴套活动连接于所述底座组件内，所述涡轮轴套连接有伸出所述底座组件顶部的输出轴套，所述输出轴套用于连接所述夹持组件。

3.如权利要求2所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述夹持组件包括可拆卸连接于所述输出轴套顶部的夹持套，所述筒体零件被夹持于所述夹持套内，所述夹持套内壁开设有多个避让孔。

4.如权利要求3所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述夹持套外壁设置有一圈内螺纹盖，所述内螺纹盖螺纹套设于所述输出轴套顶部。

5.如权利要求4所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述夹持套的材质为弹塑性材料，所述夹持套位于所述内螺纹盖上方的一段的为收紧部，所述收紧部的外径从下到上递减，所述收紧部包括多个夹持板，所述夹持板呈环形阵列地连接于所述内螺纹盖顶部，相邻所述夹持板之间具有间距，所述收紧部上套设有收紧机构，所述收紧机构用于缩小所述夹持板之间的间距。

6.如权利要求5所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述收紧机构包括从下到上依次螺纹套设于所述收紧部外壁的下端锁紧螺母、下端制动螺母、上端锁紧螺母和上端制动螺母。

7.如权利要求2所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述底座组件包括第一箱体，所述第一箱体顶部开口，所述第一箱体侧壁设置有第二箱体，所述第一箱体和所述第二箱体内部相通，所述蜗杆轴活动连接于所述第二箱体内，所述涡轮轴套活动连接于所述第一箱体内。

8.如权利要求7所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述底座组件还包括上盖板以及多个连接螺钉，所述上盖板通过所述连接螺钉连接于所述第一箱体顶部，所述输出轴套活动伸出所述上盖板。

9.如权利要求7所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述输出组件还包括套设于所述涡轮轴套上的上轴承和下轴承，所述涡轮轴套通过所述上轴承和所述下轴承活动连接于所述第一箱体内部。

10.如权利要求7所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述第二箱体两侧壁均开设有锥孔，所述锥孔处均设置有与所述蜗杆轴配合的锥轴承，所述锥孔处均还设置有位于所述锥轴承外侧的挡圈以及套设在所述挡圈上的支撑圈，所述蜗杆轴活动穿过所述挡圈，所述第二箱体内设置有贯穿所述支撑圈和所述挡圈的止动销。

11.如权利要求7所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，还包括工作台，所述第一箱体底部设置有定位销，所述第一箱体通过所述定位销固定于所述工作台上。

12.如权利要求11所述的一种筒体零件内壁制孔装置，其特征在于，所述动力组件包括设置于所述工作台上的动力箱，所述动力箱连接有夹持盘，所述动力箱用于带动所述夹持盘转动，所述夹持盘用于夹持所述蜗杆轴一端。

13.一种制孔方法，其特征在于，采用如权利要求2-12中任一项所述的一种筒体零件内壁制孔装置，包括以下步骤：

将待加工的筒体零件安装于所述夹持组件内；

将所述刀具伸入所述筒体零件内并进行调试；

启动所述动力组件，使所述传动组件带动所述输出组件转动，以带动所述夹持组件和所述筒体零件整体转动对应角度；

通过所述刀具对所述筒体零件内壁进行制孔加工；

通过所述动力组件再次将所述筒体零件转动对应角度，并再次通过所述刀具对转动后的所述筒体零件内壁进行制孔，直到完成对所述筒体零件内壁不同角度的制孔。

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