[发明专利]一种可调幅低频轴向振动钻削装置

说明书

一种可调幅低频轴向振动钻削装置，包括调幅圆筒，调幅圆筒将位于其两端的输入轴与输出轴通过圆锥滚子轴承、第一、第二滚珠保持架及分隔圆环等连接；第一、第二滚珠保持架及分割圆环与输出轴连接部位以花键间隙配合，构成花键副，保证其能够跟随输出轴旋转并沿输出轴轴向移动；在调幅圆筒内第一凸台与输出轴接触面分别设有第一正弦曲面及第二正弦曲面，调幅圆筒过盈配合于圆锥滚子轴承外圈上，与输出轴之间形成类似于定子与转子关系；第二正弦曲面与分割圆环始终保持固定的振幅，在调幅时，通过转动调幅圆筒，使得第一、第二正弦曲面之间形成不同的相位，实现振幅的调整；本发明具有结构合理、振动幅度精确稳定、振幅可调及适用范围广的优点。

技术领域

本发明属于一种钻孔设备，特别涉及一种可调幅低频轴向振动钻削装置。

背景技术

金属切削加工中，孔加工是最重要的工序之一。由于在传统钻削过程中，通常伴随着钻削力大、钻削温度高以及排屑困难等问题，特别是在难加工材料中，这些问题更为突出，尤其是大长径比的小深孔，孔精度不易保证、刀具寿命低等，常常导致钻削加工效率低下、加工成本增高，随着对孔加工质量和效率不断提出新要求，传统的钻削工艺已显示出极大的局限性。

近年来迅速发展的振动钻削技术，在加工小深孔和难加工材料时均展示了良好的工艺效果，得到了普通钻削难以达到的效果，如切削力减小、切削温度降低、加工精度提高、刀具寿命延长、能形成规律可控的单元化切屑等；但目前，振动钻削技术还未在孔加工领域得到广泛应用；当前，国内在低频振动钻削装置领域也开展了一些研究，例如专利号为CN1476949A的“一种用于钻孔的振动装置”可以将钻床主轴输入的回转运动转换成振动主轴的回转运动和轴向振动的复合运动，但从机床主轴到该装置主轴具有较长的尺寸链，一定程度上限制了主轴的回转精度，此外该装置采用双面圆柱凸轮，无法实现振幅的快捷调整；专利号为CN107570739B的“一种低频振动钻削辅助加工装置”采用圆环形激振子端面上的正弦曲线与滚珠的配合，通过主轴旋转带动输出轴产生回转运动和低频轴向振动传递给刀具，但该装置只能实现刀具的轴向振动，也无法实现振幅的调整。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可调幅低频轴向振动钻削装置，能够直接安装在机床主轴上，利用主轴的旋转实现输出轴在高速旋转时产生低频轴向振动，有效地解决了大长径比的小深孔加工或者难加工材料的加工精度差、散热效果不佳等问题；具有结构合理、振幅稳定可调、加工精度高、散热效果好及适用范围广的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可调幅低频轴向振动钻削装置，包括调幅圆筒6，所述调幅圆筒6中段设有第一凸台9，第一凸台9的一侧与圆锥滚子轴承5的一侧紧贴，圆锥滚子轴承5的另一侧设置有轴套2及第一圆形端盖4，第一螺钉3将第一圆形端盖4螺纹固定于调幅圆筒6一端；输入轴1的底端穿过轴套2内圈、圆锥滚子轴承5内圈及第一凸台9，并与轴套2内圈、圆锥滚子轴承5内圈过盈配合，圆锥滚子轴承5外圈与调幅圆筒6内侧壁过盈配合；

在调幅圆筒6内，第一凸台9的另一侧，输入轴1的底端插设于输出轴16顶端轴心并通过弹簧垫片17和螺栓18螺纹固定连接，复位弹簧13内置于输出轴16顶端的圆形键槽中，并压缩于输入轴1和输出轴16中间；输出轴16外周近顶端设有第二凸台11，所述第一凸台9与第二凸台11相向的一面分别设有第一正弦曲面22及第二正弦曲面23，在第一凸台9及第二凸台11之间，第一滚珠保持架10、分割圆环7及第二滚珠保持架12依次套设于输出轴16顶端外周；在第二凸台11另一侧，推力球轴承8套设于输出轴16的外周，第二圆形端盖15通过第二螺钉14螺纹固定于调幅圆筒6另一端；钻头21通过螺母19和卡簧20固定在输出轴16上。

所述第一正弦曲面22具有M个周期，第二正弦曲面23具有N个周期，工作时振幅均为：0.05mm-0.1mm。