[发明专利]基于数控机床上的螺旋铣孔装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于数控机床上的螺旋铣孔装置及方法，属于螺旋铣孔加工技术领域。

背景技术

数控机床，是现代机器制造业的主流设备，被视为一国国民经济发展的基础。数控机床及由数控机床组成的柔性化制造系统是改造传统机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础,它的发展一直备受人们关注。数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵活而多样化的功能引起世人瞩目。它开创了机械产品向机电一体化发展的先河,因此数控技术成为先进制造技术中的一项核心技术。通过持续地开发研究以及对信息技术的深化应用,促进了数控机床性能和质量的进一步提升,使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。

如何提高数控机床的加工质量成为了人们日益重视的一个问题，本专利针对铣孔这一操作对数控机床进行了一些改进。。

美国专利US0143049公开了一种用于螺旋铣孔的手动工具，专利名称：Hand Tool Apparatus For Orbital Drilling.该装置包括刀具的自转系统、公转系统、轴向进给系统以及径向偏心调整机构。工作时，偏心调整机构利用螺纹传动将刀具相对孔的轴线进行径向偏心调整，为了实现螺旋铣孔功能，刀具的自转系统、公转系统、轴向进给系统被分别配置了一个气动驱动装置，刀具的公转运动是采用一级齿轮传动，该齿轮承担周向转动与轴向滑动的双重运动功能。

此外，美国专利PCT/SE2008/050719也公开了一种螺旋钻孔单元，专利名称：An Orbital Drilling Tool Unit.该装置主要包括刀具自转系统、自动偏心调整机构。工作时，其偏心调整是通过在线控制伺服电机经一个齿轮减速器与一级带传动驱动具有内孔外圆偏心的刀具自转系统支撑壳体来实现的。

同时，中国申请(专利)号：200910068518.8，名称：螺旋铣孔方法及装置，该装置也是由刀具的自转系统、旋转驱动系统、轴向进给系统、径向偏移机构四部分组成。刀具的径向偏移是采用一个外为椭圆、内为圆孔的内壳体与一蜗轮蜗杆传动副实现了刀具自转系统的偏心调整。刀具的旋转速度是由旋转驱动系统的驱动装置带动一级齿轮传动来控制，而刀具沿轴向的进给量是由带有进排气量的阀体来控

制。

美国专利An Orbital Drilling Tool Unit与本专利最为接近，但是由于其采用带轮控制偏心，偏心调整好之后不具有自锁的功能，同时引入伺服电机控制结构比较复杂。其他的专利对于偏心调节有所改进，但是都作为一种独立的铣孔装置，不能很好的与数控机床结合，这就大大限制了它们的应用范围。而数控机床的螺旋铣孔是通过主轴的向下进给与周向圆弧的插补这两方面同时进行完成的。由于插补的操作，必不可免的就有残差的存在，影响到制孔的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种避免插补误差、提高制孔精度的基于数控机床上的螺旋铣孔装置及方法。

一种基于数控机床上的螺旋铣孔装置，其特征在于：包括气动主轴固定机构、气动主轴及其供气机构、径向偏移机构、加工刀具；其中气动主轴固定机构包括外筒、内筒、下端盖、下轴承、上端盖、上轴承、刀柄；其中下端盖与外筒下端固定，上端盖与外筒上端固定，内筒上端通过上轴承安装于上端盖上，内筒下端通过下轴承安装于下端盖上；刀柄一端与下端盖固定另一端与数控加工中心相连；其中气动主轴及其供气机构包括固定于下端盖上的环形挡块Ⅰ和环形挡块Ⅱ，以及嵌于上述两挡块之间的可与其相对滑动的环形T型块，上述两挡块和环形T型块与下端盖形成一个供气腔；上述气动主轴及其供气机构还包括固定于内筒内的偏心安装的气动主轴、一端连接气动主轴另一端连接供气腔的内气管、一端连接供气腔另一端连接气源的外气管；上述气动主轴伸出上端盖并与加工刀具连接；其中径向偏移机构由一个固定且套装于内筒外侧的蜗轮和一个通过轴承安装于外筒上的与该蜗轮配合的蜗杆组成。

利用上述基于数控机床上的螺旋铣孔装置的螺旋铣孔方法，其特征在于包括以下过程：（a）、利用刀柄将螺旋铣孔装置集成到数控机床上，由数控机床的主轴提供公转与进给两方向上的运动；（b）、由气动主轴带动刀具自转；（c）、由蜗轮蜗杆的转动调节内筒相对外筒的偏心量，即调节了刀具相对于刀柄的偏心量。