零件内腔多角度盲孔的加工装置的制造方法
零件内腔多角度盲孔的加工装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机床加工装置，尤其涉及一种零件内腔多角度盲孔的加工装置。
【背景技术】
[0002]机床工具行业是国民经济的基础装备产业，是装备制造业发展的重中之重。随着国民经济持续、快速、稳定增长，我国机床工具行业已取得了长足的发展与进步。
[0003]在内腔空间受限的零件的内腔进行加工，如在尺寸较小的内球面上加工各种角度的盲孔，又如在无油轴承内腔加工存储润滑剂的孔。一般的，这些孔的特点是都在零件内表面，加工精度要求不高，加工材料多为铜等有色金属，所需切削力较小。
[0004]在尺寸较小的内球面上加工各种角度的孔，传统的加工装置无法进行这一加工；在无油轴承内腔加工存储润滑剂的孔，需要采用专用机床或改造机床。滑动轴承具有三种不同类型的油槽:圆环油槽、螺旋八字油槽、圆环一螺旋八字油槽。按传统工艺方案，圆环油槽可以在普通车床上加工，螺旋八字油槽在专用机床上加工，圆环一螺旋八字油槽先后分两道工序加工。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，结构简单、使用便捷，可以加工内球面上多个角度的盲孔，也可以加工内表面垂直或水平方向槽。
[0006]本发明的方法是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明包括刀具转头机构、传动驱动机构、角度调节机构、进给机构和箱体；传动驱动机构包括主轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮和软轴；主轴通过第一深沟球轴承、第二深沟球轴承竖直安装在箱体上，位于箱体内的主轴底部同轴连接有主动锥齿轮，软轴通过第十二深沟球轴承和第十三深沟球轴承水平安装箱体内的支架上，软轴一端同轴连接从动锥齿轮，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，软轴一端同轴连接从动锥齿轮另一端连接刀具转头机构，箱体的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构和进给机构。
[0008]所述的软轴靠近端部处设有凸缘，软轴的凸缘卡在推力轴承和第三深沟球轴承之间实现软轴与内套筒的轴向定位。
[0009]所述的刀具转头机构包括刀具、内套筒、外套筒、直齿圆柱齿轮、双联齿轮和推力轴承，内套筒同轴安装在外套筒内，软轴另一端通过推力轴承、第三深沟球轴承和第四深沟球轴承套在内套筒中，软轴伸出内套筒的端面上安装有用于加工的刀具；外套筒一侧外壁固定有沿径向的支撑轴，支撑轴同轴安装有直齿圆柱齿轮，支撑轴通过第七深沟球轴承连接箱体，直齿圆柱齿轮与角度调节机构连接；外套筒的另一侧外侧壁固定有径向的支撑圆台，支撑圆台中心开有通孔，支撑圆台通过第五深沟球轴侧套在支撑板中，支撑板连接到箱体上，与支撑圆台通孔同一侧的内套筒侧壁沿轴向方向设有一条形块，条形块开有沿轴向的条形槽，条形槽的底部为齿条结构，双联齿轮的中部轴通过第六深沟球轴承装在外套筒的通孔中，双联齿轮的中部轴外端部通过第九深沟球轴承连接箱体，双联齿轮一侧的内齿轮安装于内套筒的条形槽并与其底部的齿条啮合，双联齿轮另一侧的外齿轮伸出外套筒外与进给机构连接。
[0010]所述的进给机构包括进给螺杆、进给齿条、进给旋转手柄和进给分度盘，进给螺杆经第十深沟球轴承和第十一深沟球轴承套装在箱体上，进给螺杆的一端伸出箱体和进给分度盘后与进给旋转手柄同轴连接，进给分度盘固定安装在箱体上，进给旋转手柄上开有条形槽，进给固定销穿过条形槽连接到进给分度盘，进给齿条螺纹套在进给螺杆另一端的螺纹丝杠上，进给齿条与双联齿轮另一侧的外齿轮啮合。
[0011]所述的角度调节机构包括角度调节螺杆、角度调节齿条、角度调节旋转手柄和角度调节分度盘，角度调节螺杆经第七深沟球轴承和第八深沟球轴承套装在箱体上，角度调节螺杆的一端伸出箱体和角度调节分度盘后与角度调节旋转手柄同轴连接，角度调节分度盘固定在箱体上，角度调节旋转手柄上开有条形槽，角度调节固定销穿过条形槽连接到角度调节分度盘，角度调节齿条螺纹套在角度调节螺杆另一端的螺纹丝杠上，角度调节齿条与直齿圆柱齿轮啮合。
[0012]所述装置用于安装到立式机床的立柱上对工件进行加工，工件由万能分度头的三爪卡盘夹持。
[0013]本发明可应用于立式机床，对立式机床(如立式铣床)进行应性改造，将本发明的装置的箱体装在机床立柱上，实现多角度盲孔的加工。
[0014]工作台移动使本发明装置伸入到工件内腔，由所需刀具的角度和角度调节机构的传动比，计算出角度调节机构的旋转手柄需要旋转的圈数，然后旋转手柄旋转相应圈数，使刀具到达所需角度，然后将角度调节机构的固定销插下，锁住角度调节机构。若刀具角度是水平或者竖直，可选择工作台移动来达到进给运动，此时的进给机构的固定销应该将进给机构锁住。若是其他角度，可旋转进给机构的旋转手柄来进给，由所需的进给量和进给机构的传动比，计算出旋转手柄所需的旋转圈数，然后旋转手柄旋转相应圈数，实现进给运动。
[0015]本发明具有的有益效果是:
[0016]1、与其他的加工装置相比，本发明不但可以加工小尺寸内腔水平和竖直方向的孔和槽，还可以加工内球面上多个角度的孔，再配合上万能分度头三爪卡盘夹持工件旋转，该装置可以加工半球面内的多角度的孔。
[0017]2、本发明在加工不同角度孔或槽时，不需要重新装夹工件，减少工件的装夹次数，从而减少了多次装夹带来的误差。
[0018]3、本发明的角度调节机构是齿轮齿条一螺杆螺母机构，它十分节约空间，适合小尺寸内腔加工，由于涡轮模数的限制以及蜗轮蜗杆传动的特点，本发明的该套机构能比涡轮蜗杆尺寸更小，而且涡轮加工成本和有色金属材料的成本，导致涡轮蜗杆传动比本发明中该套机构成本高很多。
【附图说明】
[0019]图1是本发明整体结构的原理图。
[0020]图2是刀具转头机构的结构原理图。
[0021]图3是刀具转头机构的爆炸图。
[0022]图4是角度调节机构的结构原理图。
[0023]图5是进给机构的结构原理图。
[0024]图6是进给齿条或者角度调节齿条的结构原理图。
[0025]图7是外套筒的结构原理图。
[0026]图8是内套筒的结构原理图。
[0027]图9是刀具转头机构中安装软轴和刀具的示意图。
[0028]图10是外套筒和内套筒安装配合的结构示意图。
[0029]图11是刀具转头机构连接进给机构一侧的示意图。
[0030]图中:1:箱体；2:主轴；3:第一深沟球轴承，4:第二深沟球轴承；5:主动锥齿轮；6:从动锥齿轮；7:工件；8:软轴；9:刀具转头机构；9a:双联齿轮；9b:外套筒；9c:推力轴承；9d:第三深沟球轴承；9e:第四深沟球轴承；9f:直齿圆柱齿轮；9g:内套筒；9h:第五深沟球轴承；9j:第六深沟球轴承；10:第七深沟球轴承；11:刀具；12:角度调节机构；12a:角度调节旋转手柄；12b:角度调节分度盘；12c:角度调节螺杆；12d:角度调节齿条；12e:第八深沟球轴承；12f:角度调节固定销；13:进给机构；13a:第九深沟球轴承；13b:进给齿条；13c:第十深沟球轴承；13d:进给螺杆；13e:进给固定销；13f:进给旋转手柄；13g:进给分度盘；13h:第^^一深沟球轴承；14:第十二深沟球轴承；15:第十三深沟球轴承。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0032]如图1所示，本发明包括刀具转头机构9、传动驱动机构、角度调节机构12、进给机构13和箱体I ;传动驱动机构包括主轴2、主动锥齿轮5、从动锥齿轮6和软轴8 ;主轴2通过第一深沟球轴承3、第二深沟球轴承4竖直安装在箱体I上，位于箱体I内的主轴2底部同轴连接有主动锥齿轮5，软轴8通过第十二深沟球轴承14和第十三深沟球轴承15水平安装箱体I内的支架上，软轴8 一端同轴连接从动锥齿轮6，从动锥齿轮6与主动锥齿轮5啮合，软轴8 —端同轴连接从动锥齿轮6另一端连接刀具转头机构9，箱体I的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构12和进给机构13。
[0033]本发明能实现刀具在竖直平面内多个角度的传动，再配合万能分度头的三爪卡盘夹持工件在水平面内的旋转，就可达到内球面上的多个角度的加工。
[0034]如图9所示，软轴8靠近端部处设有凸缘，软轴8的凸缘卡在推力轴承9c和第三深沟球轴承9d之间实现软轴8与内套筒9g的轴向定位。
[0035]如图2、图3和图9所示，刀具转头机构包括刀具11、内套筒9g、外套筒9b、直齿圆柱齿轮9f、双联齿轮9a、推力轴承9c、第三深沟球轴承9d、第四深沟球轴承9e、第五深沟球轴承9h和第六深沟球轴承9j，内套筒9g同轴安装在外套筒9b内，如图10所示，软轴8另一端通过推力轴承9c、第三深沟球轴承9d和第四深沟球轴承9e套在内套筒9g中，软轴8伸出内套筒9g的端面上安装有用于加工的刀具11 ;外套筒9b—侧外壁固定有沿径向的支撑轴，支撑轴同轴安装有直齿圆柱齿轮9f，支撑轴通过第七深沟球轴承10连接箱体I，直齿圆柱齿轮9f与角度调节机构12连接；外套筒9b的另一侧外侧壁固定有径向的支撑圆台，支撑圆台中心开有通孔，支撑圆台通过第五深沟球轴侧9h套在支撑板中，支撑板连接到箱体I上，与支撑圆台通孔同一侧的内套筒9g侧壁沿轴向方向设有一条形块，条形块开有沿轴向的条形槽，条形槽的底部为齿条结构，双联齿轮9a的中部轴通过第六深沟球轴承9 j装在外套筒9b的通孔中，双联齿轮9a的中部轴外端部通过第九深沟球轴承13a连接箱体1，双联齿轮9a —侧的内齿轮安装于内套筒9g的条形槽并与其底部的齿条啮合，双联齿轮9a另一侧的外齿轮伸出外套筒9b外与进给机构13连接。
[0036]本发明的内套筒9g与外套筒9b分别如图8和图7所示，内套筒9g与外套筒9b之 间可以沿轴线方向滑动，如同活塞和缸体的关系。
[0037]如图5所示，进给机构13包括进给螺杆13d、进给齿条13b、进给旋转手柄13f和进给分度盘13g，进给螺杆13d经第十深沟球轴承13c和第十一深沟球轴承13h套装在箱体I上，进给螺杆13d的一端伸出箱体I和进给分度盘13g后与进给旋转手柄13f同轴连接，进给分度盘13g固定安装在箱体I上，进给旋转手柄13f上开有条形槽，进给固定销13e穿过条形槽连接到进给分度盘13g，进给齿条13b螺纹套在进给螺杆13d另一端的螺纹丝杠上，进给齿条13b与双联齿轮9a另一侧的外齿轮啮合，如图11所示。
[0038]如图4所示，角度调节机构12包括角度调节螺杆12c、角度调节齿条12d、角度调节旋转手柄12a和角度调节分度盘12b，角度调节螺杆12c经第七深沟球轴承10和第八深沟球轴承12e套装在箱体I上，角度调节螺杆12c的一端伸出箱体I和角度调节分度盘12b后与角度调节旋转手柄12a同轴连接，角度调节分度盘12b固定在箱体I上，角度调节旋转手柄12a上开有条形槽，角度调节固定销12f穿过条形槽连接到角度调节分度盘12b，角度调节齿条12d螺纹套在角度调节螺杆12c另一端的螺纹丝杠上，角度调节齿条12d与直齿圆柱齿轮9f啮合。当调节到某一需要角度后，插上角度调节固定销12f，即可固定该工位和刀具的角度。
[0039]角度调节螺杆12c与进给螺杆13d平行安装。进给齿条或者角度调节齿条结构相同，均如图4所示。
[0040]下面说明本发明利用钢丝软轴传动的可行性:查阅《机械设计手册》(第三版)第三卷第六章(19-38页)，“软轴安装简单、结构紧凑、工作适应性较强。实用与高转速、小转矩的场合。”由本发明所加工零件的特殊性，即内表面通常为铜等有色金属，质软切削力不大；查阅《机械设计手册》(第5版)第三卷第六章(12-44页)，“按照用途不同，软轴又分功率型(G型)和控制型(K型)两种。软轴传递功率范围一般不超过5.5kW，转速可达20000r/min” ；查阅《机械设计手册》(第5版)第三卷第六章(12-45页)，表12.6-3以及表12.6-9，以功率为常用额定功率为3.75kff的立铣床以及加工铜质材料的油孔为例，可选择公称直径为8mm的软轴，它的最大转矩为30N.m、最高转速为10000r/min。
[0041]本发明通过选取合适的传动比，就可达到常用分度头的常用定数40，如直齿圆柱齿轮Zl = 20、螺杆头数采用单头、螺距采用齿轮节距的2倍就可以达到40的定数，从而可以采用通用的分度盘。
[0042]本发明齿轮齿条一螺杆螺母传动比涡轮蜗杆传动更适合小尺寸传动且成本更低。如图6所示，为齿条结构示意图，它的上方是齿条，它的两端下侧分别有两个螺纹通孔，如同螺母一样。
[0043]本发明的具体工作过程如下:
[0044]将本发明的箱体I安装到立式机床的立柱上，工件由万能分度头的三爪卡盘夹持。工作台移动使装置伸入到工件内腔，由所需刀具的角度和角度调节机构的传动比，计算出角度调节机构的旋转手柄12a需要旋转的圈数，然后旋转手柄旋转相应圈数，使刀具到达所需角度，
[0045]角度调节螺杆12c转动带动角度调节齿条12d移动，进而带动直齿圆柱齿轮9f转动，从而带动外套筒9b在竖直平面内转动，外套筒9b带动内套筒9g转动进而带动刀具11转动，从而实现角度调节螺杆12c旋转控制刀具角度。然后将角度调节机构的角度调节固定销12f插下，锁住角度调节机构。
[0046]由于待加工孔的精度不高以及工件质软，可使工作台缓慢移动与人工辨别来进行对刀，若刀具角度是水平或者竖直，可选择工作台移动来达到进给运动，此时的进给机构的进给固定销13e应该将进给机构锁住。若是其他角度，可旋转进给机构的进给旋转手柄13f来进给，由所需的进给量和进给机构的传动比，计算出进给旋转手柄13f所需的旋转圈数，然后进给旋转手柄13f旋转相应圈数，实现进给运动。
[0047]进给螺杆13d转动带动进给齿条13b移动，进而带动双联齿轮9a转动，双联齿轮9a又通过内套筒9g侧部的齿条带动内套筒9g在外套筒9b内轴向移动，刀具11则随内套筒9g在轴线方向移动，从而实现刀具11的进给运动。另外，在加工水平和竖直角度孔时，进给运动也可由工件7运动来提供，此时需将进给进给固定销13e插上。
[0048]本发明实现加工小尺寸内腔水平和竖直方向的孔和槽以及内球面上多个角度的孔，不需要重新装夹工件，减少了装夹带来的误差，节约空间，成本低，适合小尺寸内腔加工，具有突出显著的技术效果。
【主权项】
1.一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:包括刀具转头机构(9)、传动驱动机构、角度调节机构(12)、进给机构(13)和箱体(I);传动驱动机构包括主轴(2)、主动锥齿轮(5)、从动锥齿轮(6)和软轴(8);主轴(2)通过第一深沟球轴承(3)、第二深沟球轴承(4)竖直安装在箱体(I)上，位于箱体(I)内的主轴(2 )底部同轴连接有主动锥齿轮(5 )，软轴(8)通过第十二深沟球轴承(14)和第十三深沟球轴承(15)水平安装箱体(I)内的支架上，软轴(8)—端同轴连接从动锥齿轮(6)，从动锥齿轮(6)与主动锥齿轮(5)啮合，软轴(8)一端同轴连接从动锥齿轮(6)另一端连接刀具转头机构(9)，箱体(I)的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构(12 )和进给机构(13 )。2.根据权利要求1所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的软轴(8)靠近端部处设有凸缘，软轴(8)的凸缘卡在推力轴承(9c)和第三深沟球轴承(9d)之间实现软轴(8)与内套筒(9g)的轴向定位。3.根据权利要求1所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的刀具转头机构包括刀具(11)、内套筒(9g)、外套筒(％)、直齿圆柱齿轮(9f)、双联齿轮(9a)和推力轴承(9c)，内套筒(9g)同轴安装在外套筒(9b)内，软轴(8)另一端通过推力轴承(9c)、第三深沟球轴承(9d)和第四深沟球轴承(9e)套在内套筒(9g)中，软轴(8)伸出内套筒(9g)的端面上安装有用于加工的刀具(11);外套筒(9b) —侧外壁固定有沿径向的支撑轴，支撑轴同轴安装有直齿圆柱齿轮(9f)，支撑轴通过第七深沟球轴承(10)连接箱体(I )，直齿圆柱齿轮(9f)与角度调节机构(12)连接；外套筒(9b)的另一侧外侧壁固定有径向的支撑圆台，支撑圆台中心开有通孔，支撑圆台通过第五深沟球轴侧(9h)套在支撑板中，支撑板连接到箱体(I)上，与支撑圆台通孔同一侧的内套筒(9g)侧壁沿轴向方向设有一条形块，条形块开有沿轴向的条形槽，条形槽的底部为齿条结构，双联齿轮(9a)的中部轴通过第六深沟球轴承(9j)装在外套筒(9b)的通孔中，双联齿轮(9a)的中部轴外端部通过第九深沟球轴承(13a)连接箱体(1)，双联齿轮(9a)—侧的内齿轮安装于内套筒(9g)的条形槽并与其底部的齿条啮合，双联齿轮(9a)另一侧的外齿轮伸出外套筒(9b)外与进给机构(13)连接。4.根据权利要求1或3任一所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的进给机构(13)包括进给螺杆(13d)、进给齿条(13b)、进给旋转手柄(13f)和进给分度盘(13g)，进给螺杆(13d)经第十深沟球轴承(13c)和第十一深沟球轴承(13h)套装在箱体(I)上，进给螺杆(13d)的一端伸出箱体(I)和进给分度盘(13g)后与进给旋转手柄(13f)同轴连接，进给分度盘(13g)固定安装在箱体(I)上，进给旋转手柄(13f)上开有条形槽，进给固定销(13e)穿过条形槽连接到进给分度盘(13g)，进给齿条(13b)螺纹套在进给螺杆(13d)另一端的螺纹丝杠上，进给齿条(13b)与双联齿轮(9a)另一侧的外齿轮啮合。5.根据权利要求1或3任一所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的角度调节机构(12)包括角度调节螺杆(12c)、角度调节齿条(12d)、角度调节旋转手柄(12a)和角度调节分度盘(12b)，角度调节螺杆(12c)经第七深沟球轴承(10)和第八深沟球轴承(12e)套装在箱体(I)上，角度调节螺杆(12c)的一端伸出箱体(I)和角度调节分度盘(12b)后与角度调节旋转手柄(12a)同轴连接，角度调节分度盘(12b)固定在箱体(I)上，角度调节旋转手柄(12a)上开有条形槽，角度调节固定销(12f)穿过条形槽连接到角度调节分度盘(12b)，角度调节齿条(12d)螺纹套在角度调节螺杆(12c)另一端的螺纹丝杠上，角度调节齿条(12d)与直齿圆柱齿轮(9f)啮合。6.根据权利要求1所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述装置用于安装到立式机床的立柱上对工件(7)进行加工，工件(7)由万能分度头的三爪卡盘夹持。
【专利摘要】本发明公开了一种零件内腔多角度盲孔的加工装置。主轴通过深沟球轴承竖直安装在箱体上，位于箱体内的主轴底部同轴连接有主动锥齿轮，软轴通过深沟球轴承水平安装箱体内的支架上，软轴一端同轴连接从动锥齿轮，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，软轴一端同轴连接从动锥齿轮另一端连接刀具转头机构，箱体的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构和进给机构。本发明可加工小尺寸内腔多方向和多个角度的孔，再配合上万能分度头可加工半球面内的多角度的孔；加工时并不需要重新装夹工件，减少工件的装夹次数，从而减少了多次装夹带来的误差；节约空间，适合小尺寸内腔加工，成本低。
【IPC分类】B23B43/00
【公开号】CN104889449
【申请号】CN201510243209
【发明人】郑勇
【申请人】浙江永力达数控机床有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月13日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机床加工装置，尤其涉及一种零件内腔多角度盲孔的加工装置。
【背景技术】
[0002]机床工具行业是国民经济的基础装备产业，是装备制造业发展的重中之重。随着国民经济持续、快速、稳定增长，我国机床工具行业已取得了长足的发展与进步。
[0003]在内腔空间受限的零件的内腔进行加工，如在尺寸较小的内球面上加工各种角度的盲孔，又如在无油轴承内腔加工存储润滑剂的孔。一般的，这些孔的特点是都在零件内表面，加工精度要求不高，加工材料多为铜等有色金属，所需切削力较小。
[0004]在尺寸较小的内球面上加工各种角度的孔，传统的加工装置无法进行这一加工；在无油轴承内腔加工存储润滑剂的孔，需要采用专用机床或改造机床。滑动轴承具有三种不同类型的油槽:圆环油槽、螺旋八字油槽、圆环一螺旋八字油槽。按传统工艺方案，圆环油槽可以在普通车床上加工，螺旋八字油槽在专用机床上加工，圆环一螺旋八字油槽先后分两道工序加工。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，结构简单、使用便捷，可以加工内球面上多个角度的盲孔，也可以加工内表面垂直或水平方向槽。
[0006]本发明的方法是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明包括刀具转头机构、传动驱动机构、角度调节机构、进给机构和箱体；传动驱动机构包括主轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮和软轴；主轴通过第一深沟球轴承、第二深沟球轴承竖直安装在箱体上，位于箱体内的主轴底部同轴连接有主动锥齿轮，软轴通过第十二深沟球轴承和第十三深沟球轴承水平安装箱体内的支架上，软轴一端同轴连接从动锥齿轮，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，软轴一端同轴连接从动锥齿轮另一端连接刀具转头机构，箱体的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构和进给机构。
[0008]所述的软轴靠近端部处设有凸缘，软轴的凸缘卡在推力轴承和第三深沟球轴承之间实现软轴与内套筒的轴向定位。
[0009]所述的刀具转头机构包括刀具、内套筒、外套筒、直齿圆柱齿轮、双联齿轮和推力轴承，内套筒同轴安装在外套筒内，软轴另一端通过推力轴承、第三深沟球轴承和第四深沟球轴承套在内套筒中，软轴伸出内套筒的端面上安装有用于加工的刀具；外套筒一侧外壁固定有沿径向的支撑轴，支撑轴同轴安装有直齿圆柱齿轮，支撑轴通过第七深沟球轴承连接箱体，直齿圆柱齿轮与角度调节机构连接；外套筒的另一侧外侧壁固定有径向的支撑圆台，支撑圆台中心开有通孔，支撑圆台通过第五深沟球轴侧套在支撑板中，支撑板连接到箱体上，与支撑圆台通孔同一侧的内套筒侧壁沿轴向方向设有一条形块，条形块开有沿轴向的条形槽，条形槽的底部为齿条结构，双联齿轮的中部轴通过第六深沟球轴承装在外套筒的通孔中，双联齿轮的中部轴外端部通过第九深沟球轴承连接箱体，双联齿轮一侧的内齿轮安装于内套筒的条形槽并与其底部的齿条啮合，双联齿轮另一侧的外齿轮伸出外套筒外与进给机构连接。
[0010]所述的进给机构包括进给螺杆、进给齿条、进给旋转手柄和进给分度盘，进给螺杆经第十深沟球轴承和第十一深沟球轴承套装在箱体上，进给螺杆的一端伸出箱体和进给分度盘后与进给旋转手柄同轴连接，进给分度盘固定安装在箱体上，进给旋转手柄上开有条形槽，进给固定销穿过条形槽连接到进给分度盘，进给齿条螺纹套在进给螺杆另一端的螺纹丝杠上，进给齿条与双联齿轮另一侧的外齿轮啮合。
[0011]所述的角度调节机构包括角度调节螺杆、角度调节齿条、角度调节旋转手柄和角度调节分度盘，角度调节螺杆经第七深沟球轴承和第八深沟球轴承套装在箱体上，角度调节螺杆的一端伸出箱体和角度调节分度盘后与角度调节旋转手柄同轴连接，角度调节分度盘固定在箱体上，角度调节旋转手柄上开有条形槽，角度调节固定销穿过条形槽连接到角度调节分度盘，角度调节齿条螺纹套在角度调节螺杆另一端的螺纹丝杠上，角度调节齿条与直齿圆柱齿轮啮合。
[0012]所述装置用于安装到立式机床的立柱上对工件进行加工，工件由万能分度头的三爪卡盘夹持。
[0013]本发明可应用于立式机床，对立式机床(如立式铣床)进行应性改造，将本发明的装置的箱体装在机床立柱上，实现多角度盲孔的加工。
[0014]工作台移动使本发明装置伸入到工件内腔，由所需刀具的角度和角度调节机构的传动比，计算出角度调节机构的旋转手柄需要旋转的圈数，然后旋转手柄旋转相应圈数，使刀具到达所需角度，然后将角度调节机构的固定销插下，锁住角度调节机构。若刀具角度是水平或者竖直，可选择工作台移动来达到进给运动，此时的进给机构的固定销应该将进给机构锁住。若是其他角度，可旋转进给机构的旋转手柄来进给，由所需的进给量和进给机构的传动比，计算出旋转手柄所需的旋转圈数，然后旋转手柄旋转相应圈数，实现进给运动。
[0015]本发明具有的有益效果是:
[0016]1、与其他的加工装置相比，本发明不但可以加工小尺寸内腔水平和竖直方向的孔和槽，还可以加工内球面上多个角度的孔，再配合上万能分度头三爪卡盘夹持工件旋转，该装置可以加工半球面内的多角度的孔。
[0017]2、本发明在加工不同角度孔或槽时，不需要重新装夹工件，减少工件的装夹次数，从而减少了多次装夹带来的误差。
[0018]3、本发明的角度调节机构是齿轮齿条一螺杆螺母机构，它十分节约空间，适合小尺寸内腔加工，由于涡轮模数的限制以及蜗轮蜗杆传动的特点，本发明的该套机构能比涡轮蜗杆尺寸更小，而且涡轮加工成本和有色金属材料的成本，导致涡轮蜗杆传动比本发明中该套机构成本高很多。
【附图说明】
[0019]图1是本发明整体结构的原理图。
[0020]图2是刀具转头机构的结构原理图。
[0021]图3是刀具转头机构的爆炸图。
[0022]图4是角度调节机构的结构原理图。
[0023]图5是进给机构的结构原理图。
[0024]图6是进给齿条或者角度调节齿条的结构原理图。
[0025]图7是外套筒的结构原理图。
[0026]图8是内套筒的结构原理图。
[0027]图9是刀具转头机构中安装软轴和刀具的示意图。
[0028]图10是外套筒和内套筒安装配合的结构示意图。
[0029]图11是刀具转头机构连接进给机构一侧的示意图。
[0030]图中:1:箱体；2:主轴；3:第一深沟球轴承，4:第二深沟球轴承；5:主动锥齿轮；6:从动锥齿轮；7:工件；8:软轴；9:刀具转头机构；9a:双联齿轮；9b:外套筒；9c:推力轴承；9d:第三深沟球轴承；9e:第四深沟球轴承；9f:直齿圆柱齿轮；9g:内套筒；9h:第五深沟球轴承；9j:第六深沟球轴承；10:第七深沟球轴承；11:刀具；12:角度调节机构；12a:角度调节旋转手柄；12b:角度调节分度盘；12c:角度调节螺杆；12d:角度调节齿条；12e:第八深沟球轴承；12f:角度调节固定销；13:进给机构；13a:第九深沟球轴承；13b:进给齿条；13c:第十深沟球轴承；13d:进给螺杆；13e:进给固定销；13f:进给旋转手柄；13g:进给分度盘；13h:第^^一深沟球轴承；14:第十二深沟球轴承；15:第十三深沟球轴承。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0032]如图1所示，本发明包括刀具转头机构9、传动驱动机构、角度调节机构12、进给机构13和箱体I ;传动驱动机构包括主轴2、主动锥齿轮5、从动锥齿轮6和软轴8 ;主轴2通过第一深沟球轴承3、第二深沟球轴承4竖直安装在箱体I上，位于箱体I内的主轴2底部同轴连接有主动锥齿轮5，软轴8通过第十二深沟球轴承14和第十三深沟球轴承15水平安装箱体I内的支架上，软轴8 一端同轴连接从动锥齿轮6，从动锥齿轮6与主动锥齿轮5啮合，软轴8 —端同轴连接从动锥齿轮6另一端连接刀具转头机构9，箱体I的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构12和进给机构13。
[0033]本发明能实现刀具在竖直平面内多个角度的传动，再配合万能分度头的三爪卡盘夹持工件在水平面内的旋转，就可达到内球面上的多个角度的加工。
[0034]如图9所示，软轴8靠近端部处设有凸缘，软轴8的凸缘卡在推力轴承9c和第三深沟球轴承9d之间实现软轴8与内套筒9g的轴向定位。
[0035]如图2、图3和图9所示，刀具转头机构包括刀具11、内套筒9g、外套筒9b、直齿圆柱齿轮9f、双联齿轮9a、推力轴承9c、第三深沟球轴承9d、第四深沟球轴承9e、第五深沟球轴承9h和第六深沟球轴承9j，内套筒9g同轴安装在外套筒9b内，如图10所示，软轴8另一端通过推力轴承9c、第三深沟球轴承9d和第四深沟球轴承9e套在内套筒9g中，软轴8伸出内套筒9g的端面上安装有用于加工的刀具11 ;外套筒9b—侧外壁固定有沿径向的支撑轴，支撑轴同轴安装有直齿圆柱齿轮9f，支撑轴通过第七深沟球轴承10连接箱体I，直齿圆柱齿轮9f与角度调节机构12连接；外套筒9b的另一侧外侧壁固定有径向的支撑圆台，支撑圆台中心开有通孔，支撑圆台通过第五深沟球轴侧9h套在支撑板中，支撑板连接到箱体I上，与支撑圆台通孔同一侧的内套筒9g侧壁沿轴向方向设有一条形块，条形块开有沿轴向的条形槽，条形槽的底部为齿条结构，双联齿轮9a的中部轴通过第六深沟球轴承9 j装在外套筒9b的通孔中，双联齿轮9a的中部轴外端部通过第九深沟球轴承13a连接箱体1，双联齿轮9a —侧的内齿轮安装于内套筒9g的条形槽并与其底部的齿条啮合，双联齿轮9a另一侧的外齿轮伸出外套筒9b外与进给机构13连接。
[0036]本发明的内套筒9g与外套筒9b分别如图8和图7所示，内套筒9g与外套筒9b之 间可以沿轴线方向滑动，如同活塞和缸体的关系。
[0037]如图5所示，进给机构13包括进给螺杆13d、进给齿条13b、进给旋转手柄13f和进给分度盘13g，进给螺杆13d经第十深沟球轴承13c和第十一深沟球轴承13h套装在箱体I上，进给螺杆13d的一端伸出箱体I和进给分度盘13g后与进给旋转手柄13f同轴连接，进给分度盘13g固定安装在箱体I上，进给旋转手柄13f上开有条形槽，进给固定销13e穿过条形槽连接到进给分度盘13g，进给齿条13b螺纹套在进给螺杆13d另一端的螺纹丝杠上，进给齿条13b与双联齿轮9a另一侧的外齿轮啮合，如图11所示。
[0038]如图4所示，角度调节机构12包括角度调节螺杆12c、角度调节齿条12d、角度调节旋转手柄12a和角度调节分度盘12b，角度调节螺杆12c经第七深沟球轴承10和第八深沟球轴承12e套装在箱体I上，角度调节螺杆12c的一端伸出箱体I和角度调节分度盘12b后与角度调节旋转手柄12a同轴连接，角度调节分度盘12b固定在箱体I上，角度调节旋转手柄12a上开有条形槽，角度调节固定销12f穿过条形槽连接到角度调节分度盘12b，角度调节齿条12d螺纹套在角度调节螺杆12c另一端的螺纹丝杠上，角度调节齿条12d与直齿圆柱齿轮9f啮合。当调节到某一需要角度后，插上角度调节固定销12f，即可固定该工位和刀具的角度。
[0039]角度调节螺杆12c与进给螺杆13d平行安装。进给齿条或者角度调节齿条结构相同，均如图4所示。
[0040]下面说明本发明利用钢丝软轴传动的可行性:查阅《机械设计手册》(第三版)第三卷第六章(19-38页)，“软轴安装简单、结构紧凑、工作适应性较强。实用与高转速、小转矩的场合。”由本发明所加工零件的特殊性，即内表面通常为铜等有色金属，质软切削力不大；查阅《机械设计手册》(第5版)第三卷第六章(12-44页)，“按照用途不同，软轴又分功率型(G型)和控制型(K型)两种。软轴传递功率范围一般不超过5.5kW，转速可达20000r/min” ；查阅《机械设计手册》(第5版)第三卷第六章(12-45页)，表12.6-3以及表12.6-9，以功率为常用额定功率为3.75kff的立铣床以及加工铜质材料的油孔为例，可选择公称直径为8mm的软轴，它的最大转矩为30N.m、最高转速为10000r/min。
[0041]本发明通过选取合适的传动比，就可达到常用分度头的常用定数40，如直齿圆柱齿轮Zl = 20、螺杆头数采用单头、螺距采用齿轮节距的2倍就可以达到40的定数，从而可以采用通用的分度盘。
[0042]本发明齿轮齿条一螺杆螺母传动比涡轮蜗杆传动更适合小尺寸传动且成本更低。如图6所示，为齿条结构示意图，它的上方是齿条，它的两端下侧分别有两个螺纹通孔，如同螺母一样。
[0043]本发明的具体工作过程如下:
[0044]将本发明的箱体I安装到立式机床的立柱上，工件由万能分度头的三爪卡盘夹持。工作台移动使装置伸入到工件内腔，由所需刀具的角度和角度调节机构的传动比，计算出角度调节机构的旋转手柄12a需要旋转的圈数，然后旋转手柄旋转相应圈数，使刀具到达所需角度，
[0045]角度调节螺杆12c转动带动角度调节齿条12d移动，进而带动直齿圆柱齿轮9f转动，从而带动外套筒9b在竖直平面内转动，外套筒9b带动内套筒9g转动进而带动刀具11转动，从而实现角度调节螺杆12c旋转控制刀具角度。然后将角度调节机构的角度调节固定销12f插下，锁住角度调节机构。
[0046]由于待加工孔的精度不高以及工件质软，可使工作台缓慢移动与人工辨别来进行对刀，若刀具角度是水平或者竖直，可选择工作台移动来达到进给运动，此时的进给机构的进给固定销13e应该将进给机构锁住。若是其他角度，可旋转进给机构的进给旋转手柄13f来进给，由所需的进给量和进给机构的传动比，计算出进给旋转手柄13f所需的旋转圈数，然后进给旋转手柄13f旋转相应圈数，实现进给运动。
[0047]进给螺杆13d转动带动进给齿条13b移动，进而带动双联齿轮9a转动，双联齿轮9a又通过内套筒9g侧部的齿条带动内套筒9g在外套筒9b内轴向移动，刀具11则随内套筒9g在轴线方向移动，从而实现刀具11的进给运动。另外，在加工水平和竖直角度孔时，进给运动也可由工件7运动来提供，此时需将进给进给固定销13e插上。
[0048]本发明实现加工小尺寸内腔水平和竖直方向的孔和槽以及内球面上多个角度的孔，不需要重新装夹工件，减少了装夹带来的误差，节约空间，成本低，适合小尺寸内腔加工，具有突出显著的技术效果。
【主权项】
1.一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:包括刀具转头机构(9)、传动驱动机构、角度调节机构(12)、进给机构(13)和箱体(I);传动驱动机构包括主轴(2)、主动锥齿轮(5)、从动锥齿轮(6)和软轴(8);主轴(2)通过第一深沟球轴承(3)、第二深沟球轴承(4)竖直安装在箱体(I)上，位于箱体(I)内的主轴(2 )底部同轴连接有主动锥齿轮(5 )，软轴(8)通过第十二深沟球轴承(14)和第十三深沟球轴承(15)水平安装箱体(I)内的支架上，软轴(8)—端同轴连接从动锥齿轮(6)，从动锥齿轮(6)与主动锥齿轮(5)啮合，软轴(8)一端同轴连接从动锥齿轮(6)另一端连接刀具转头机构(9)，箱体(I)的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构(12 )和进给机构(13 )。2.根据权利要求1所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的软轴(8)靠近端部处设有凸缘，软轴(8)的凸缘卡在推力轴承(9c)和第三深沟球轴承(9d)之间实现软轴(8)与内套筒(9g)的轴向定位。3.根据权利要求1所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的刀具转头机构包括刀具(11)、内套筒(9g)、外套筒(％)、直齿圆柱齿轮(9f)、双联齿轮(9a)和推力轴承(9c)，内套筒(9g)同轴安装在外套筒(9b)内，软轴(8)另一端通过推力轴承(9c)、第三深沟球轴承(9d)和第四深沟球轴承(9e)套在内套筒(9g)中，软轴(8)伸出内套筒(9g)的端面上安装有用于加工的刀具(11);外套筒(9b) —侧外壁固定有沿径向的支撑轴，支撑轴同轴安装有直齿圆柱齿轮(9f)，支撑轴通过第七深沟球轴承(10)连接箱体(I )，直齿圆柱齿轮(9f)与角度调节机构(12)连接；外套筒(9b)的另一侧外侧壁固定有径向的支撑圆台，支撑圆台中心开有通孔，支撑圆台通过第五深沟球轴侧(9h)套在支撑板中，支撑板连接到箱体(I)上，与支撑圆台通孔同一侧的内套筒(9g)侧壁沿轴向方向设有一条形块，条形块开有沿轴向的条形槽，条形槽的底部为齿条结构，双联齿轮(9a)的中部轴通过第六深沟球轴承(9j)装在外套筒(9b)的通孔中，双联齿轮(9a)的中部轴外端部通过第九深沟球轴承(13a)连接箱体(1)，双联齿轮(9a)—侧的内齿轮安装于内套筒(9g)的条形槽并与其底部的齿条啮合，双联齿轮(9a)另一侧的外齿轮伸出外套筒(9b)外与进给机构(13)连接。4.根据权利要求1或3任一所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的进给机构(13)包括进给螺杆(13d)、进给齿条(13b)、进给旋转手柄(13f)和进给分度盘(13g)，进给螺杆(13d)经第十深沟球轴承(13c)和第十一深沟球轴承(13h)套装在箱体(I)上，进给螺杆(13d)的一端伸出箱体(I)和进给分度盘(13g)后与进给旋转手柄(13f)同轴连接，进给分度盘(13g)固定安装在箱体(I)上，进给旋转手柄(13f)上开有条形槽，进给固定销(13e)穿过条形槽连接到进给分度盘(13g)，进给齿条(13b)螺纹套在进给螺杆(13d)另一端的螺纹丝杠上，进给齿条(13b)与双联齿轮(9a)另一侧的外齿轮啮合。5.根据权利要求1或3任一所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述的角度调节机构(12)包括角度调节螺杆(12c)、角度调节齿条(12d)、角度调节旋转手柄(12a)和角度调节分度盘(12b)，角度调节螺杆(12c)经第七深沟球轴承(10)和第八深沟球轴承(12e)套装在箱体(I)上，角度调节螺杆(12c)的一端伸出箱体(I)和角度调节分度盘(12b)后与角度调节旋转手柄(12a)同轴连接，角度调节分度盘(12b)固定在箱体(I)上，角度调节旋转手柄(12a)上开有条形槽，角度调节固定销(12f)穿过条形槽连接到角度调节分度盘(12b)，角度调节齿条(12d)螺纹套在角度调节螺杆(12c)另一端的螺纹丝杠上，角度调节齿条(12d)与直齿圆柱齿轮(9f)啮合。6.根据权利要求1所述的一种零件内腔多角度盲孔的加工装置，其特征在于:所述装置用于安装到立式机床的立柱上对工件(7)进行加工，工件(7)由万能分度头的三爪卡盘夹持。
【专利摘要】本发明公开了一种零件内腔多角度盲孔的加工装置。主轴通过深沟球轴承竖直安装在箱体上，位于箱体内的主轴底部同轴连接有主动锥齿轮，软轴通过深沟球轴承水平安装箱体内的支架上，软轴一端同轴连接从动锥齿轮，从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合，软轴一端同轴连接从动锥齿轮另一端连接刀具转头机构，箱体的两侧平行安装有结构相同的角度调节机构和进给机构。本发明可加工小尺寸内腔多方向和多个角度的孔，再配合上万能分度头可加工半球面内的多角度的孔；加工时并不需要重新装夹工件，减少工件的装夹次数，从而减少了多次装夹带来的误差；节约空间，适合小尺寸内腔加工，成本低。
【IPC分类】B23B43/00
【公开号】CN104889449
【申请号】CN201510243209
【发明人】郑勇
【申请人】浙江永力达数控机床有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月13日
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