CN2504018Y - 高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置 - Google Patents

Abstract

一种用于大型普通卧式车床上,加工大型深盲孔的高刚度抗振镗磨装置。它是在车床的大溜板上装有高强度镗杆底座、镗杆和预备磨头前短节。镗杆由可换前短节和后短节组成。后短节上装有内予紧外拉伸结构及高稠度阻尼介质,可换前短节上装有径、轴向释振器和注有高稠度阻尼材料的阻尼室。具有镗杆综合刚度高和消振抗振作用,保证镗杆在无支撑作用下稳定进行内孔镗削,当需要磨削时,可换上磨头前短节。适用于加工大型高精度深盲孔。

Description

高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于大型普通卧式车床，加工高精度大型深盲孔的高刚度镗磨装置。该抗振镗磨装置是目前机械加工领域，无支撑悬臂加工高精度大型深盲孔的特种装备。

背景技术

目前还没有一种手段可以加工长度3000mm，孔径Φ424H7，孔径柱度0.10，粗糙度0.8M，而且盲孔底平面度0.10的高精度大型深盲孔的精度。国内已有的大型镗床和深孔专用机床，都是用来加工普通透孔的机床，近几年国内外已有的数控铣镗床，也只能加工内孔长度不大的通孔，更解决不了镗杆要悬臂伸至孔底，无支承加工大型高精度深盲孔，特别是大型低刚度高奥氏体钢的薄壁深盲孔。综上所述无论是传统的深孔加工设备，还是已有的数控铣镗床，都不能解决在大型高精度深盲孔镗杆无支承加工中的抗振防振作用，也即不能进行稳定的深盲孔加工。

发明内容

本实用新型的目的在于解决目前国内外机械加工领域大型高精度深盲孔无支承加工的质量和效率问题，为此解决我国核工业发展中，核乏燃料储运容器制造技术中的关键问题，即核容器高强度Q铁筒体和0Cr18Ni9高奥氏体不锈钢薄壁大型高精度深盲孔的制造技术提供一种高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置。

高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置的构成是：包括安装在普通卧式车床大溜板上的镗磨杆座、镗杆和刀夹，其特征是：高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置由镗杆底座和组成内空心外圆锥形镗杆的带有内予紧外拉伸结构的后短节、可换前短节，可换前短节前端的刀夹及预备磨头前短节所组成。镗杆座内设有可提高镗杆座强度的双十字形加强筋，组成镗杆座底部的溜板为增加摩擦系数而加大了宽度的大滑板，联接固定镗杆后短节和传递动力的传动轴，通过联轴节联接电机。组成镗杆后短节的内予紧外拉伸结构是由镗杆后短节内孔装有可使其左端作用在空心镗杆左端内端面上的顶管，顶管的右端装有固定在镗杆底座前壁上的特种螺套，螺套上装有予紧顶管和拉伸空心镗杆的特种螺母所组成，顶管外圆与镗杆后短节主体内孔之间注有高稠度阻尼介质，后短节外圆周围设有由纵向锥形加强筋板和横向环形加强筋板的网状加强筋构成的隔振器。可换前短节的前后两端分别装有径向释振器和轴向释振器，在径向释振器和轴向释振器之间设有注入了高稠度阻尼介质的阻尼材料室。安装在镗杆后短节上的可换前短节位置处的预备磨头前短节是在磨头主轴两端用两双精密轴承及轴承架支承，磨头轴拔槽与传动轴联接，左端装有杯式砂轮的砂轮法兰。构成后短节外圆周上的网状加强筋的纵向锥形加强筋板为8块，横向环形加强筋板为32块。

本实用新型的工作原理：集中的体现了本装置的综合刚度和强度这一特点。由于在深盲孔加工中，要产生较大的切削力，镗杆要伸出3000mm在无支承情况下还要承受780-960Kg的切削力，这就要求镗杆具有足够的抗拉抗弯强度，因此镗杆均设计为内空心、外圆锥形，这样既起到了减轻镗具自身重量，降低悬臂镗杆绕度，又起到了增强整体强度的作用。在后短节外圆圆周上设计由8块梯形纵向筋板和横向环形32块筋板，组成网状加强筋，这种结构将Φ200mm的短节体相当于Φ245外径镗杆的高度，同时减轻了137Kg的镗杆重量，提高了后短节的整体刚度。由于网状加强筋在后短节上构成了40个不同容积的槽，这一个个不同容积的槽实质上就是一个个隔振器，在切削过程中起着隔振消振的作用。当镗刀在切削时，受到的正压力P而产生受迫振动，这种振动是水平振动，由于镗杆后短节隔振槽的作用，不仅起到了振动的阻尼效果，实际上是加长了振源与受迫振动系统主体的距离。因此在受迫振动外力不变的情况下，距离的加长(网状加强筋表面积增大)振幅逐渐削弱，直至消失。在镗杆的后短节上，装有内予紧外拉伸结构，在空心镗杆的中心装有一根传动轴(联接电机至磨头的轴)，在传动轴外圆上套一根无缝钢管(顶管)，左端装一法兰，直接作用在镗杆后短节的左端内端面上，无缝钢管右端由一个螺纹法兰支承在镗杆座上，当对螺纹予紧时，便压紧了无缝管，无缝管顶在镗杆左端内端面上，这样也就相当于拉伸了空心镗杆，因此：顶紧力拉伸力是一个顶紧力与拉伸力大小相同作用相反的予紧力，施力大小可由下式求得：

P＝QS    式中P＝极限压紧力    S＝顶管的截面积

         Q＝在压紧力作用下产生的允许拉应力

由于镗刀切削时，切削力垂直作用在镗杆上，若假定镗杆为完全弹性体则变形，不计予紧力时，变形量使镗杆轴线偏移中心线与水平轴线成一夹角，此时：Px＝PQ+PK式中：Px-轴向拉伸力  PQ-切削产生的垂直压力768Kg  PK-镗杆弹性模量引起的抵抗力。由于予紧力P近似等于PQ，且作用相反，那么此时Px＝PQ＝768Kg，因此由于予紧力P的存在作用相反，也即Px的存在，大大降低了在一定长度上和切削力不变的情况下镗杆的变形量。本实用新型的悬臂镗杆的可换前短节上装有径向释振器和轴向释振器，并注入了高稠度的阻尼材料，以消除和抵抗切削过程中产生的振动。

大型深盲孔无支承悬臂加工是国内外机械加工中的关键课题。本高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置，是根据镗杆在悬臂无支承加工中，所产生的几种振动形式，所采取的提高镗杆综合刚度和切削过程中镗杆的自激振动和受迫振动单自由度和多自由度的激振，对切削的影响，而采取的几种防振、抗振如上结构所提到的几种措施，这些措施从根本上解决了镗杆在无支承加工中的不稳定因素，保证了悬臂镗杆伸至盲孔底3米稳定的进行镗削和磨削，这是迄今为止还没有一种形式可以如此悬臂进行大型精密深盲孔的加工。本实用新型与已有技术比较具有以下优点：

1、本实用新型是加工大型深盲孔的特种装备，它可以加工长径比7.5比1以下的大型高精度深盲孔。就此结束了我国不能制造核容器的历史。

2、解决了大型深盲孔的磨削问题，提高大型深孔乃至深盲孔的加工，尺寸精度H7和表面粗糙度0.8的高精度深盲孔。

3、它是一种高刚度深孔镗具，又是一种高刚度深孔磨具，(卸下可换前短节3换上磨头前短节5)具有操作简单、使用方便的特点。

4、这种装置，它具有镗削和磨削孔底及端面的特点，因此可以加工各类精度要求较高的大型深盲孔底面和精度要求较高的内孔端面。

附图说明图1为高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置的整体结构简图。图2为磨头前短节(5)简图。

具体实施方式

以下以本实用新型的一种BQH-20型为例详细叙述如下：

高强度镗磨座(1)，尺寸为长×宽×高(以下均以毫米mm为单位)1150×900×750，材质为HT200，铸件内部为双十字形加强筋，镗杆座(1)四周墙厚为40，以提高镗杆座(1)的综合强度，镗杆座(1)用螺钉(1-10)(6-M20 60)固定在特制大滑板(1-9)上，与车床的溜板箱上的横溜板结合，横向滑动，这种特制大滑板(1-9)以增大接触面积和摩擦系数防止因大滑板与横溜板接触面积小，强度不够而造成的振动。镗杆座(1)后边装有磨头驱动电机(1-1)(Y13ZS-4，功率为3KW)，通过连轴器(1-2)联接传动轴(2-8)，传动轴(2-8)安装在镗杆座(1)的中心，通过安装在镗杆座(1)加强筋上的轴承座(1-3)和轴承(1-4)、(1-6)(单列向心球轴承208)支承，并通过联轴节(1-5)联接传动轴(2-8)，这样就保证了在高速旋转时传动轴(2-8)的弯曲和动平衡以保证磨头转动的平稳性，在镗杆座(1)前端装有特种螺套(1-8)和特种螺母(1-7)。

镗杆后短节(2)是一根Φ200×30×1600，材质45#的无缝厚薄钢管，周围焊有8块厚度20，长度1600，大端宽度75，纵向锥形加强筋板(2-3)，与32块横向环形加强筋板(2-4)焊接在一起，并通过镗杆固定螺钉(2-1)(8-M24×80)固定在镗杆座(1)上，表面经焊接后的筋板形成多个外表面网状加强筋板，在整体上起到了增加镗杆刚度减轻镗杆重量和消振的作用，在后短节(2)的左端装有顶管座(2-6)，在顶管座(2-6)上装有支承传动轴(2-8)的轴承(2-5)(单列向心球轴承208)，在顶管座(2-6)上装有顶管(2-7)(厚薄无缝管Φ70×8×1700)，顶管(2-7)外圆与镗杆后短节(2)主体内孔之间注入高稠度阻尼介质(2-2)，在顶管中心装有联接磨头前短节磨头主轴(5-2)的预备传动轴(2-8)(Φ48×1800)，轴前端为一拨动扁以便与磨头前短节(5)的磨头主轴(5-2)右端开口槽对接，在顶管(2-7)的尾端装有与前面所说镗杆座(1)上装有特种螺套(1-8)和用于予紧顶管(2-7)的特种螺母(1-7)，当予紧螺母(1-7)时即压紧顶管(2-7)，也即相当于拉伸了后短节(2)，这样就形成予紧力的大小和拉伸力相等，方向相反的镗杆后短节(2)上的内予紧、外拉伸结构，这种结构极大的提高了镗杆的综合刚度和整体强度。可换前短节(3)，是一内孔Φ120外面八棱锥体，材质45#，长度1200，大端尺寸为210钢件，用螺钉(3-1)(8-M16×50)，联接固定在后短节(2)上，在可换前短节(3)上依次装有轴向释振器(3-2)(由轴向压缩弹簧8×140×450和可调弹簧座组成)，阻尼材料室(3-3)注入高稠度阻尼介质(2-2)和径向释振器(3-4)(在圆周上，每45度位置有一压缩弹簧4-3×25×150)及调整弹簧座组成，以此来克服和消除镗刀在切削过程中产生的受迫振动与自激振动和单自由度及多自由度引起的系统共振。刀夹(4)是用40Cr经热处理调质处理的铬钢件，用螺钉(4-1)(5-M16×60)固定在可换前短节(3)上，在刀夹(4)上装有紧固镗刀螺钉(4-2)(3-M12×40)；如附图上1、2、3、4构成一长度为3000，可镗孔直经Φ400～500的高刚度抗振镗削装置。磨头前短节(5)材质45#内空心外八棱锥体，大端尺寸为180，由螺钉(3-1)联接在一起，两端装有L＝100的两双Φ120轴承架(5-1)，并装有精密轴承(5-3)(4-C16310，单列向心推力球轴承)，内装有Φ58×1300磨头主轴(5-2)，磨头主轴(5-2)前端为Φ41，1∶5锥度，在1∶5锥度上装有砂轮法兰(5-4)，在砂轮法兰(5-4)上装有杯式砂轮(5-5)(Φ250×100×150，GB46Z8A.A)，磨头中间段内孔直经为Φ140以减轻磨头自身重量；当需要内孔磨削时，即可卸下镗杆可换前短节(3)换上磨头前短节(5)，起动电机(1-1)带动传动轴(2-8)，拨动磨头主轴(5-2)，即可进行深盲孔的磨削了；这样由1、2、5构成一整体长度3000、磨削直经Φ400～500的大型高刚度深盲孔抗振磨削装置。

Claims (2)

1、一种高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置，包括安装在普通卧式车床大溜板上的镗杆座(1)、镗杆、刀夹(4)，其特征在于：

a、高刚度大型深盲孔抗振镗磨装置由镗杆底座(1)和组成内空心外圆锥形镗杆的带有内予紧外拉伸结构的后短节(2)，可换前短节(3)前端的刀夹(4)及预备磨头前短节(5)所组成；

b、镗杆座(1)内设有可提高镗杆座(1)的强度的双十字形加强筋，组成镗杆座(1)底部的溜板为增加磨擦系数而加大了宽度的大溜板(1-9)， 连接固定镗杆后短节(2)和传递动力的传动轴(2-8)，通过联轴节(1-5)连接电机(1-1)；

c、组成镗杆后短节(2)的内予紧外拉伸结构是由镗杆后短节(2)内孔装有可使其左端作用在空心镗杆左端内端面上的顶管(2-7)，顶管(2-7)的右端装有固定在镗杆底座(1)前壁上的特种螺套(1-8)，螺套(1-8)上装有予紧顶管(2-7)和拉伸空心镗杆的特种螺母(1-7)所组成，顶管(2-7)外圆与镗杆后短节(2)主体内孔之间注有高稠度阻尼介质(2-2)，后短节(2)外圆周围设有由纵向锥形加强筋板(2-3)和横向环形加强筋板(2-4)的网状加强筋板构成的隔振器；

d、可换前短节(3)的前后两端分别装有径向释振器(3-4)和轴向释振器(3-2)，在径向释振器(34)和轴向释振器(3-2)之间设有注入了高稠度阻尼介质(2-2)的阻尼材料室(3-3)；

e、安装在镗杆后短节(2)上的可换前短节(3)位置处的预备磨头前短节(5)是在磨头主轴(5-2)两端用两双精密轴承(5-3)及轴承架(5-1)支撑，磨头主轴(5-2)拨槽与传动轴(2-8)联接，左端装有杯式砂轮(5-5)的砂轮法兰(5-4)。

2、如权利要求1所述的镗磨装置，其特征在于构成后短节(2)外圆周上的网状加强筋的纵向梯形筋板(2-3)为8块，横向环形筋板(2-4)为32块。

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