本發(fā)明設(shè)計了一種應(yīng)用于難加工材料深孔加工軸向低頻回轉(zhuǎn)振動裝置，更特別的說，是一種應(yīng)用于低頻振動技術(shù)的深孔加工裝置。該裝置尤其適用于對難加工材料，尤其是鈦合金和不銹鋼進(jìn)行高效高質(zhì)量的深孔加工。

背景技術(shù)：

隨著制造工業(yè)的蓬勃發(fā)展，各種難加工材料的應(yīng)用也日益廣泛，如高強度鋼、鈦合金、不銹鋼、高溫合金等。高強度鋼、鈦合金、不銹鋼等難加工材料因其具備高強度、高剛度而質(zhì)量輕的特性，它們的應(yīng)用使得零件的可制造性趨于惡化。

振動鉆削與普通鉆削的根本區(qū)別是在鉆孔的過程中通過振動裝置使鉆頭與工件之間產(chǎn)生可控的相對運動。當(dāng)加工參數(shù)選擇合理時，能夠明顯提高鉆入定位精度、孔的表面粗糙度、尺寸精度和圓度，降低出口毛刺、切削力以及切削溫度，延長鉆頭壽命等，尤其在難加工材料的鉆孔中往往顯示出普通鉆孔無法比擬的優(yōu)越性。但是，以往的深孔振動加工裝置存在著結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，不能實現(xiàn)在鉆頭回轉(zhuǎn)進(jìn)給時同時使鉆頭相對于工件產(chǎn)生可控的低頻振動等缺點，通常都是保持鉆頭不轉(zhuǎn)動的前提下，因此限制了振動技術(shù)在深孔加工領(lǐng)域中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提高難加工材料深孔的加工質(zhì)量和加工效率，為此提供一種適用于對鈦合金和不銹鋼等難加工材料的深孔加工裝置。它克服了傳統(tǒng)低頻深孔加工不能實現(xiàn)在鉆頭回轉(zhuǎn)進(jìn)給時同時使鉆頭相對于工件產(chǎn)生可控的低頻振動的不足，可安裝于現(xiàn)有工件及鉆頭雙向旋轉(zhuǎn)的深孔加工機床主軸上，以提升普通深孔鉆床的加工能力和加工范圍，充分發(fā)揮低頻振動鉆削的優(yōu)良特性，提高深孔零件的孔質(zhì)量和加工效率。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種回轉(zhuǎn)低頻軸向振動深孔加工裝置(含內(nèi)通油通道)，前端連接刀具(槍鉆)，后端連接機床主軸。該裝置包括有低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)、連接機構(gòu)、外殼；它們之間的連接關(guān)系是：低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)和連接機構(gòu)分別從外殼兩側(cè)裝入，最后通過外殼的法蘭盤從兩側(cè)分別用6個m6的螺栓固定在外殼上。

所述低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)由振動軸、前外球套、前內(nèi)球套、后外球套、后內(nèi)球套、前外角度盤、前內(nèi)角度盤、后外角度盤、后內(nèi)角度盤、角接觸球軸承、軸承墊片、固定墊片、防松螺母、o型圈組成；它們的連接關(guān)系是前外角度盤和后外角度盤、前內(nèi)角度盤和后內(nèi)角度盤、前內(nèi)球套和后內(nèi)球套之間有錯位的3×120°的槽，可以相互緊密配合，配合關(guān)系采用過盈配合。安裝時先將兩個角接觸球軸承背靠背安裝在前內(nèi)球套和后內(nèi)球套之間，此后將前內(nèi)角度盤和后內(nèi)角度盤安裝在軸承的外圈上，確認(rèn)角度盤的相對位置后，將前外角度盤和后外角度盤安裝在內(nèi)角度盤上，此后按照順序前外球套→上述組件→后外球套→固定墊片→防松螺母分別從振動軸一側(cè)安裝，并鎖緊防松螺母上的沉頭螺栓。最后在振動軸凹槽內(nèi)安裝上o型圈，隔絕深孔鉆削的切削液進(jìn)入，保證腔體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。

在低頻振動裝置產(chǎn)生振動過程中，由于外角度盤的內(nèi)端面、內(nèi)角度盤的外端面的法線和軸線之間的夾角為0.5°，內(nèi)外角度盤的每相對旋轉(zhuǎn)一個位置，每一個配合狀態(tài)都能產(chǎn)生一個角度值，使角接觸球軸承產(chǎn)生相應(yīng)的傾角，通過前法蘭盤固定能保持角接觸球軸承在整個加工過程中穩(wěn)定的保持在一個角度。其中角接觸球軸承的傾角的滑動和支撐由球面提供。球面的球心位置距離振動軸的軸心存在偏心值，這樣便可以保證軸承內(nèi)外相對旋轉(zhuǎn)一圈時的輸出振幅，其大小取決于球心位置偏差和角接觸球軸承的傾斜角度。球面配合的位置采用合金鋼(內(nèi)球套)和耐磨銅合金(外球套)制作，保證配合的耐用度，盡量減少磨損在加工過程中的影響。

所述連接機構(gòu)由機床連接件、角接觸球軸承、軸承墊片、緊固螺栓組成；它們的連接關(guān)系是按照角接觸球軸承→軸承墊片→角接觸球軸承→防松螺母分別從機床連接件一側(cè)安裝，角接觸球軸承采用背靠背的安裝方式，最后鎖緊防松螺母上的沉頭螺栓即可。軸承墊片起到增大軸承支撐距離的作用。角接觸球軸承一是保證機床主軸的軸向精度能保持外殼和機床連接件同軸，進(jìn)而保證低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)和連接機構(gòu)同軸。二是隔離外部電機帶動的腔體和機床主軸的相對轉(zhuǎn)動，使振動產(chǎn)生機構(gòu)內(nèi)外圈分別轉(zhuǎn)動。機床連接件的內(nèi)部一側(cè)內(nèi)部嵌入銅合金的耐磨套，另一側(cè)是與振動軸配合的花鍵，保證振動軸輸出和機床主軸相同轉(zhuǎn)速的同時，也能輸出低頻振動產(chǎn)生裝置的低頻振動。

所述外殼是由前法蘭盤、后法蘭盤、空心環(huán)、外殼件、石棉墊片、油封圈擋板、緊固螺栓組成，它們的連接關(guān)系是前法蘭盤的油封圈通過4個m4的螺栓將油封圈擋板，外殼件上有h型同步帶帶齒，以通過外部電機來帶動外殼轉(zhuǎn)動，給低頻振動提供能量輸入，外殼體前端有6個m6螺紋孔，其固定的法蘭盤可保持低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)的角度保持環(huán)的外環(huán)和內(nèi)環(huán)緊密結(jié)合，并穩(wěn)定在恒定角度，此外法蘭盤上的油封圈能隔絕外界灰塵、切削液的進(jìn)入，保持腔體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。通過外殼體后端6個m6螺紋孔固定的法蘭盤，外殼件尾端與連接機構(gòu)保持穩(wěn)定裝配，保持外殼和連接機構(gòu)同軸，進(jìn)而保證低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)和連接機構(gòu)同軸。

3、本發(fā)明由于采用以上的技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明采用低頻振動的加工理念，設(shè)計的回轉(zhuǎn)低頻軸向振動深孔加工裝置，較傳統(tǒng)深孔方式，能有效提高深孔零件的直線度、表面粗糙度等加工精度及加工效率和質(zhì)量。較傳統(tǒng)振動深孔鉆削裝置，能實現(xiàn)在刀具和工件旋轉(zhuǎn)的前提下，使刀具產(chǎn)生穩(wěn)定的軸向低頻振動。

2、結(jié)構(gòu)簡單、可靠。振動部分的質(zhì)量適當(dāng)，不因附加質(zhì)量引起工藝系統(tǒng)的振動，保證了在切削過程中工藝系統(tǒng)能平穩(wěn)工作。

3、整體模塊化設(shè)計，可根據(jù)使用的深孔機床、所需要的加工材料和加工刀具更改對應(yīng)的振動軸接口，實用轉(zhuǎn)化度高。

4、振動參數(shù)(頻率和振幅)的可調(diào)范圍較大，振動頻率可以在0～100hz之間連續(xù)可調(diào)；振動振幅可在0～0.3mm之間間斷可調(diào)。且振動頻率和振幅輸出穩(wěn)定，受負(fù)載的影響小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種應(yīng)用于難加工材料深孔加工的軸向低頻回轉(zhuǎn)振動裝置的整體外觀圖。

圖2是本發(fā)明一種應(yīng)用于難加工材料深孔加工的軸向低頻回轉(zhuǎn)振動裝置剖視圖。

圖3是本發(fā)明一種應(yīng)用于難加工材料深孔加工的軸向低頻回轉(zhuǎn)振動裝置分解圖。

圖4是本發(fā)明的低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)。

圖5是本發(fā)明的連接機構(gòu)。

圖6是本發(fā)明的外殼。

1、低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)；101、后外角度盤；102、后內(nèi)角度盤；103、小防松螺母；104、固定墊片；105、后外球套；106、后內(nèi)球套；107、第一小角接觸球軸承；108、大軸承外圈墊片；109、大軸承內(nèi)圈墊片；110、第二小角接觸球軸承；111、前內(nèi)球套；112、前外球套；113、振動軸；114、前內(nèi)角度盤；115、前外角度盤2、連接機構(gòu)；201、大防松螺栓；202、第一大角接觸球軸承；203、小軸承外圈墊片；204、小軸承內(nèi)圈墊片；205、第二大角接觸球軸承；206、機床連接件；3、外殼；301、第一油封圈擋板；302、前法蘭盤；303、第一石棉墊片；304、空心環(huán)；305、外殼件；306、第二油封圈擋板；307、第二石棉墊片；308、后法蘭盤。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)的描述：

見圖1-圖3，本發(fā)明一種回轉(zhuǎn)低頻軸向振動深孔加工裝置，該裝置包括有低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)1、連接機構(gòu)2、外殼3；它們之間的連接關(guān)系是：低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)1和連接機構(gòu)2分別從外殼3兩側(cè)裝入，最后通過外殼3的前法蘭盤302和后法蘭盤308從兩側(cè)分別用6個m6的螺栓固定在外殼件305上。

如圖4所示，所述低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)1由后外角度盤101、后內(nèi)角度盤102、小防松螺母103、固定墊片104、后外球套105、后內(nèi)球套106、第一小角接觸球軸承(107)、大軸承外圈墊片108、大軸承內(nèi)圈墊片109、第二小角接觸球軸承(110)、前內(nèi)球套111、前外球套112、振動軸113、前內(nèi)角度盤114、前外角度盤115組成；它們的連接關(guān)系是前外角度盤115和后外角度盤101、前內(nèi)角度盤114和后內(nèi)角度盤102、前內(nèi)球套111和后內(nèi)球套106之間有錯位的3×120°的槽，可以相互緊密配合，配合關(guān)系采用過盈配合。安裝時先將第一小角接觸球軸承(107)和第二小角接觸球軸承(110)背靠背安裝在前內(nèi)球套111和后內(nèi)球套106之間，此后將前內(nèi)角度盤114和后內(nèi)角度盤102安裝在軸承的外圈上，確認(rèn)后外角度盤101、后內(nèi)角度盤102、前內(nèi)角度盤114、前外角度盤115的相對位置后，將前外角度盤115和后外角度盤101安裝在前內(nèi)角度盤114和后內(nèi)角度盤102上，此后按照順序前外球套112→上述組件→后外球套105→固定墊片104→小防松螺母103分別從振動軸113一側(cè)安裝，并鎖緊小防松螺母103上的沉頭螺栓。最后在振動軸113凹槽內(nèi)安裝上o型圈，隔絕深孔鉆削的切削液進(jìn)入，保證腔體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。

在低頻振動裝置產(chǎn)生振動過程中，由于前外角度盤115和后外角度盤101的內(nèi)端面、前內(nèi)角度盤114和后內(nèi)角度盤102的外端面的法線和軸線之間的夾角為0.5°，內(nèi)外角度盤的每相對旋轉(zhuǎn)一個位置，每一個配合狀態(tài)都能產(chǎn)生一個角度值，使第一小角接觸球軸承(107)和第二小角接觸球軸承(110)產(chǎn)生相應(yīng)的傾角，通過前法蘭盤302固定能保持第一小角接觸球軸承(107)和第二小角接觸球軸承(110)在整個加工過程中穩(wěn)定的保持在一個角度。其中第一小角接觸球軸承(107)和第二小角接觸球軸承(110)的傾角的滑動和支撐由球面提供。球面的球心位置距離振動軸113的軸心存在偏心值，這樣便可以保證第一小角接觸球軸承(107)和第二小角接觸球軸承(110)內(nèi)外相對旋轉(zhuǎn)一圈時的輸出振幅，其大小取決于球心位置偏差、第一小角接觸球軸承(107)和第二小角接觸球軸承(110)的傾斜角度。球面配合的位置采用合金鋼(內(nèi)球套)和耐磨銅合金(外球套)制作，保證配合的耐用度，盡量減少磨損在加工過程中的影響。

如圖5所示，所述連接機構(gòu)2由大防松螺栓201、第一大角接觸球軸承(202)、小軸承外圈墊片203、小軸承內(nèi)圈墊片204、第二大角接觸球軸承(205)、機床連接件206組成；它們的連接關(guān)系是按照第二大角接觸球軸承(205)→小軸承外圈墊片203、小軸承內(nèi)圈墊片204→第一大角接觸球軸承(202)→大防松螺母201分別從機床連接件206一側(cè)安裝，第一大角接觸球軸承(202)和第二大角接觸球軸承(205)采用背靠背的安裝方式，最后鎖緊大防松螺母201上的沉頭螺栓即可。小軸承外圈墊片203和小軸承內(nèi)圈墊片204起到增大軸承支撐距離的作用。第一大角接觸球軸承(202)和第二大角接觸球軸承(205)一是保證機床主軸的軸向精度能保持外殼3和機床連接件206同軸，進(jìn)而保證低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)1和連接機構(gòu)2同軸。二是隔離外部電機帶動的外殼3和機床主軸的相對轉(zhuǎn)動，使振動產(chǎn)生機構(gòu)內(nèi)外圈分別轉(zhuǎn)動。機床連接件206的內(nèi)部一側(cè)內(nèi)部嵌入銅合金的耐磨套，另一側(cè)是與振動軸113配合的花鍵，保證振動軸113輸出和機床主軸相同轉(zhuǎn)速的同時，也能輸出低頻振動產(chǎn)生裝置的低頻振動。

如圖6所示，所述外殼3是由第一油封圈擋板(301)、前法蘭盤302、第一石棉墊片(303)、空心環(huán)304、外殼件305、第二油封圈擋板(306)、第二石棉墊片(307)、后法蘭盤308組成，它們的連接關(guān)系是前法蘭盤302的油封圈通過4個m4的螺栓將第一油封圈擋板(301)，外殼件305上有h型同步帶帶齒，以通過外部電機來帶動外殼3轉(zhuǎn)動，給低頻振動提供能量輸入，外殼件305前端有6個m6螺紋孔，其固定的前法蘭盤302可保持低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)1的前外角度盤115和后外角度盤101、前內(nèi)角度盤114和后內(nèi)角度盤102緊密結(jié)合，并穩(wěn)定在恒定角度，此外前法蘭盤302、后法蘭盤308的油封圈能隔絕外界灰塵、切削液的進(jìn)入，保持腔體內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定。通過外殼體后端6個m6螺紋孔固定的前法蘭盤302、后法蘭盤308，外殼件305尾端與連接機構(gòu)2保持穩(wěn)定裝配，保持外殼3和連接機構(gòu)2同軸，進(jìn)而保證低頻振動產(chǎn)生機構(gòu)1和連接機構(gòu)2同軸。