專利名稱：一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械制造、航天領域中的特種加工，具體涉及一種利用彈性元件在內圓柱面上加工深環(huán)槽的裝置及方法。
背景技術：
工程上要求在非金屬材料小直徑的內圓柱工件表面加工深環(huán)槽，且深環(huán)槽位置距離工件軸端面較遠?，F(xiàn)有技術曾提出采用模型成形的方式來實現(xiàn)，但由于工件材料的特殊性，以及模型成形方式的局限性而無法實現(xiàn)。另外，利用機械加工方式可以加工出整個內圓柱面，但無法加工出小直徑內圓柱面上遠離軸端面的深環(huán)槽。這是因為內圓柱孔直徑過小時，刀具無法實現(xiàn)徑向進給運動，因而無法實現(xiàn)機械加工的要求。由于工程背景的特殊性，國內外目前均無相關文獻資料和現(xiàn)成技術可供參考與借鑒。目前所能采用的解決方案只能是改變產品設計、避免產品中出現(xiàn)環(huán)槽。但其結果大大影響了產品的正常功能要求和使用性能，成為設計相關產品的瓶頸，也是生產加工中亟待解決的關鍵技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置及方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案:一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，包括刀具、彈簧鋼片以及刀架座，所述彈簧鋼片卷曲在刀架座上，彈簧鋼片的一端與設置于刀架座側面的彈簧鋼片卷曲機構相連，另一端與刀具相連。`所述彈簧鋼片卷曲機構包括齒輪以及與齒輪嚙合的齒條，齒輪與彈簧鋼片相連。所述彈簧鋼片為兩個，兩個彈簧鋼片的卷曲方向相反。所述刀具為與待加工環(huán)槽寬度相同的成形刀。所述刀架座以及彈簧鋼片卷曲機構設置于鋼管內，鋼管上開設有刀具出口。一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的方法，包括以下步驟:I)通過彈簧鋼片卷曲機構使彈簧鋼片卷曲，通過卷曲彈簧鋼片將與彈簧鋼片連接的刀具收入刀架座內，然后將刀架座以及彈簧鋼片卷曲機構送入待加工的工件內；2)將刀架座定位在工件內需要加工環(huán)槽的位置后，通過彈簧鋼片卷曲機構使彈簧鋼片舒展，刀具隨彈簧鋼片的舒展伸出刀架座；3)伸出刀架座的刀具隨著工件的轉動在工件的內圓柱面加工環(huán)槽；4)環(huán)槽加工完畢后，將刀具再次收入刀架座內，然后將刀架座以及彈簧鋼片卷曲機構從工件內移出。所述彈簧鋼片卷曲機構包括齒輪以及與齒輪嚙合的齒條，通過驅動齒條使齒輪轉動，彈簧鋼片隨齒輪的轉動卷曲或舒展。所述刀架座以及彈簧鋼片卷曲機構設置于鋼管內，鋼管上開設有刀具出口，通過鋼管將刀架座以及彈簧鋼片卷曲機構送入待加工的工件內。本發(fā)明所述在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置及方法，通過彈簧鋼片卷曲機構使彈簧鋼片卷曲或舒展，進而帶動刀具收入或伸出刀架座，結構簡單，容易操作，解決了在非金屬材料小直徑的內圓柱工件表面加工深環(huán)槽的技術問題。本發(fā)明所述裝置采用了彈性元件與齒輪傳動相結合的形式，齒輪機構用于控制彈簧鋼片的卷曲與舒張，依靠彈簧鋼片的彈性伸縮，完成刀具的進給，并配合工件的轉動完成切削工藝。主要優(yōu)點有:利用齒輪機構控制彈簧鋼片的卷曲與舒張，可獲得相對較高的走刀量控制精度；兩彈簧鋼片之間具有一定空間，使刀具具有更好的散熱環(huán)境；更主要的是這種結構非常有利于切屑的排出，不至于堆積在環(huán)槽內，大大提高了易燃防爆的安全性。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖之一；圖2為本發(fā)明的結構示意圖之二；圖中:1為刀具，2為第一彈簧鋼片，3為第二彈簧鋼片，4為第一齒條，5為第一齒輪，6為鋼管,7為刀架座,8為第二齒條,9為第二齒輪。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1以及圖2，本發(fā)明所述在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，包括刀具1、彈簧鋼片以及刀架座7，所述刀具I為與待加工環(huán)槽寬度相同的成形刀，所述彈簧鋼片卷曲在刀架座7上，彈簧鋼片的一端與設置于刀架座側面的彈簧鋼片卷曲機構相連，另一端與刀具相連，所述彈簧鋼片卷曲機構包括齒輪以及與齒輪嚙合的齒條，齒輪與彈簧鋼片相連，所述彈簧鋼片為兩個，兩個彈簧鋼片的卷曲方向相反，所述刀架座7以及彈簧鋼片卷曲機構設置于鋼管內，鋼管上開設有刀具出口。使用上述裝置在內圓柱面上加工環(huán)槽的方法，包括以下步驟:I)通過彈簧鋼片卷曲機構使彈簧鋼片卷曲，通過卷曲彈簧鋼片將與彈簧鋼片連接的刀具I收入刀架座7內，然后將刀架座7以及彈簧鋼片卷曲機構送入待加工的工件內；
2)將刀架座7定位在工件內需要加工環(huán)槽的位置后，通過彈簧鋼片卷曲機構使彈簧鋼片舒展，刀具I隨彈簧鋼片的舒展伸出刀架座7 ;3)伸出刀架座7的刀具I隨著工件的轉動在工件的內圓柱面加工環(huán)槽；4)環(huán)槽加工完畢后，將刀具再次收入刀架座內，然后將刀架座以及彈簧鋼片卷曲機構從工件內移出。所述彈簧鋼片卷曲機構包括齒輪以及與齒輪嚙合的齒條，通過驅動齒條使齒輪轉動，彈簧鋼片隨齒輪的轉動卷曲或舒展；所述刀架座7以及彈簧鋼片卷曲機構設置于鋼管6內，鋼管6上開設有刀具出口，通過鋼管6將刀架座7以及彈簧鋼片卷曲機構送入待加工的工件內。實施例一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，由刀具、彈簧鋼片、齒輪、齒條、刀架座構成。刀具裝在兩個彈簧鋼片上，彈簧鋼片與齒輪相連、并從兩個方向卷曲在刀架座中，齒輪與齒條嚙合。齒條由伺服電機拖動。刀具為與環(huán)槽寬度相同的成形刀。具體介紹如下:
參照圖1-2所示，裝置主要由刀具1、第一彈簧鋼片2和第二彈簧鋼片3、第一齒條4和第二齒條8、第一齒輪5和第二齒輪9以及刀架座7等零部件構成。刀具I為與環(huán)槽寬度相同的成形刀。刀具I裝在第一彈簧鋼片2和第二彈簧鋼片3上，第一彈簧鋼片2和第二彈簧鋼片3分別與第一齒輪5和第二齒輪9對應固結，并卷曲裝在刀架座7中，第一齒條4和第二齒條8分別與第一齒輪5和第二齒輪9對應哨合,第一齒條4和第二齒條8與伺服電機相接。本裝置置于鋼管6內，由刀架座7與鋼管6相連接。第一齒輪5和第二齒輪9轉動，第一彈簧鋼片2和第二彈簧鋼片3隨之可卷緊或舒展，與之固結的刀具I則可沿工件半徑方向在刀架座7中移動。第一齒條4和第二齒條8的移動由伺服電機控制。加工前，先將一外徑小于孔徑的鋼管6放入工件孔內，鋼管6的作用是固定整個刀具裝置，鋼管6沿徑向開有孔，以便刀具I的伸出。工作時，安裝在鋼管6內的整個裝置隨鋼管6沿工件軸向移動到指定位置(定位)。第一齒條4和第二齒條8移動，使第一齒輪5和第二齒輪9轉動，刀具I相對于刀架座7移動，執(zhí)行切削環(huán)槽徑向尺寸的進給動作。周向運動(切削)通過工件的旋轉實現(xiàn)。切削進給量的控制由伺服電機控 制第一齒條4和第二齒條8的移動來實現(xiàn)。
權利要求
1.一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，其特征在于:包括刀具(I)、彈簧鋼片以及刀架座(7)，所述彈簧鋼片卷曲在刀架座(7)上，彈簧鋼片的一端與設置于刀架座側面的彈簧鋼片卷曲機構相連，另一端與刀具相連。
2.根據(jù)權利要求1所述一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，其特征在于:所述彈簧鋼片卷曲機構包括齒輪以及與齒輪嚙合的齒條，齒輪與彈簧鋼片相連。
3.根據(jù)權利要求1所述一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，其特征在于:所述彈簧鋼片為兩個，兩個彈簧鋼片的卷曲方向相反。
4.根據(jù)權利要求1所述一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，其特征在于:所述刀具(I)為與待加工環(huán)槽寬度相同的成形刀。
5.根據(jù)權利要求1所述一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置，其特征在于:所述刀架座(7)以及彈簧鋼片卷曲機構設置于鋼管內，鋼管上開設有刀具出口。
6.一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)通過彈簧鋼片卷曲機構使彈簧鋼片卷曲，通過卷曲彈簧鋼片將與彈簧鋼片連接的刀具(I)收入刀架座(7)內，然后將刀架座(7)以及彈簧鋼片卷曲機構送入待加工的工件內； 2)將刀架座(7)定位在工件內需要加工環(huán)槽的位置后，通過彈簧鋼片卷曲機構使彈簧鋼片舒展，刀具(I)隨彈簧鋼片的舒展伸出刀架座(7); 3)伸出刀架座(7)的刀具(I)隨著工件的轉動在工件的內圓柱面加工環(huán)槽； 4)環(huán)槽加工完畢后，將刀具再次收入刀架座內，然后將刀架座以及彈簧鋼片卷曲機構從工件內移出。
7.根據(jù)權利要求6所述一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的方法，其特征在于:所述彈簧鋼片卷曲機構包括齒輪以及與齒輪嚙合的齒條，通過驅動齒條使齒輪轉動，彈簧鋼片隨齒輪的轉動卷曲或舒展。
8.根據(jù)權利要求6所述一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的方法，其特征在于:所述刀架座(7)以及彈簧鋼片卷曲機構設置于鋼管(6)內，鋼管(6)上開設有刀具出口，通過鋼管(6)將刀架座(7)以及彈簧鋼片卷曲機構送入待加工的工件內。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在內圓柱面上加工環(huán)槽的裝置及方法，通過使彈簧鋼片卷曲或舒展，進而帶動刀具沿工件半徑方向移動，實現(xiàn)刀具在小直徑內圓柱內的進給和切削，結構簡單，容易操作，解決了在非金屬材料小直徑的內圓柱工件表面加工深環(huán)槽的技術問題。
文檔編號B26D3/06GK103231401SQ20131016112
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月3日 優(yōu)先權日2013年5月3日
發(fā)明者趙挺, 陳鋼 申請人:西安交通大學