专利名称：一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种加工装置及其加工方法，具体地，涉及一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置及其方法，适用于对管径小于20mm、深度超过IOOmm的管型工件的内圆槽加工。
背景技术：
对于一些润滑零件和模具零件经常会遇到一些小孔径大深度的内圆弧工艺圆槽及润滑弧槽。一般来说对于管径小于20mm，深度超过IOOmm的管型进行内圆弧加工时被称为小孔径大深度的内圆槽加工，通常对于诸如管口卡簧工艺槽来说，由于工艺槽离管口较近，加工内圆槽时相对比较容易，可以在车床上使用特别磨削的刀具进行切削，刀具伸进管 口进行管内槽加工。但是对于上述小孔径大深度的内圆弧加工时，由于小孔径大深度的原因，切削刀具刀把(或称刀杆)必须加长，同时刀把直径又要小于被加工件的孔径，所以在刀把深入加工时，刀把屈服强度失衡，刀具刀尖在碰到被加工件表面的同时刀把受力变形，无法正常切削。对于上述不足，目前对一些类似加工需求进行对接式加工，如图I所示，在第一被加工件和第二被加工件的一端各自加工半槽，合并后焊接为一体，类似加工方式还有其他形式的方法，但是这些方法的不足是对接的强度不如一体件牢固，其次是对接的对中度没有一体件更有使用保障。所以目前在此类加工领域还有待于研究和探讨。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置及其方法，所述加工装置及其方法在保证工件对中度和牢固度的前提下，一体式加工小孔径大深度的工件内圆槽(如内圆弧形工艺槽及润滑槽)的加工装置和方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，所述加工装置包括车床，所述车床床头与三爪卡盘连接，车床尾架与尾架顶针连接，所述车床尾架与车床导轨连接，所述尾架顶针与滚柱轴承内瓦连接，所述滚柱轴承外瓦与四爪卡盘连接，其特征在于所述四爪卡盘一侧与组合件连接，所述组合件与刀架连接。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，采用的是，所述组合件由转杆和套杆组成，所述套杆套接于转杆。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，采用的是，所述四爪卡盘上设置有调节孔，所述调节孔的数量为4，所述四爪卡盘内侧设置有夹持件，所述四爪卡盘通过夹持件与工件连接。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，采用的是，所述组合件通过套杆与刀架连接，所述刀架上设置有固定件，所述套杆通过固定件固定在刀架上。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，采用的是，所述转杆与调节孔连接。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，采用的是，所述四爪卡盘通过调节孔与调节杆连接，所述调节杆与组合件对称设置。同时，本发明还提供一种利用所述小孔径大深度工件内圆槽加工装置进行小孔径大深度工件内圆槽加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤(SI)、将工件与四爪卡盘内侧的夹持件连接，将刀具与刀杆连接，将刀杆一端与三爪卡盘连接，刀杆另一端从工件内侧伸出工件并与与尾架顶针连接；(S2)、锁紧固定件，使四爪卡盘和工件保持静止，开启车床，三爪卡盘带动刀杆旋转，进而带动尾架顶针旋转；(S3)、通过旋转调节杆，进而旋转与调节杆连接的调节孔，每次使调节孔旋转四分 之一圆周或半圆周，旋松固定件，进而旋松刀架，相应地，旋松转杆四分之一圆周或半圆周，进而使夹持件带动工件向刀具移动；(S4)、重复步骤(S3)，直至刀架退至所需加工工件的内圆槽的深度；(S5)、旋松四爪卡盘，单独旋转工件一周，最终在工件内壁形成内圆槽。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法，采用的是，所述刀杆与尾架顶针连接一端设置有定心孔，所述刀杆通过定心孔与尾架顶针连接。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法，采用的是，所述刀杆中部设置有开孔，所述刀具通过开孔与刀杆连接，所述刀杆在设置开孔后经淬火处理。根据本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法，采用的是，所述工件内圆直径小于尾架顶针的直径。本发明的有益效果在于I)、通过对刀杆的淬火处理，提高了刀杆轴向屈服弯曲强度；2)、通过设置四爪卡盘和滚柱轴承，使得工件可沿轴向移动，从而保证了工件的对中度；3)、通过设置刀架和组合件，使得四爪卡盘在径向上作上下移动，通过刀架和组合件的移动，通过四爪卡盘带动工件上下运动，进而控制所需加工的内圆槽的深度，从而保证了工件的牢固度；4)、通过设置尾架顶针，实现对刀杆的固定作用，从而使得刀杆在旋转过程中保持稳定，不会出现因刀杆较长，受自身重力的影响发生跳动，无法加工的现象。
图I为对接式加工示意图。图2为刀具和刀杆的连接示意图。图3为图2的俯视图。图4为刀杆、工件和尾架顶针的结构示意图。图5为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置对工件进行加工时的结构示意图。图6为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置中的组合件中转杆的结构示意图。
图7为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置中的组合件中套杆的结构示意图。图8为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置中的组合件的结构示意图。图9为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置中刀架与组合件的结构示意图。图10为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置中调节杆、四爪卡盘、组合件、刀架的连接示意图。图11为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法中弧槽成型的结构示意图。
图12为本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法中工件内圆槽成型的结构示意图。图中，I、车床床头，2、三爪卡盘，3、刀杆，301、开孔，302、定心孔，4、工件，5、刀具，6、四爪卡盘，601、调节孔，602、夹持件，7滚柱轴承，8、尾架顶针，9、车床尾架，10、组合件，101、转杆，102、套杆，11、刀架，1101、固定件，12、调节杆，13、车床导轨。
具体实施例方式下面结合附图对本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置及其方法作进一步的解释说明。本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置的连接关系如下如图5所示，车床床头I与三爪卡盘2连接，车床尾架9与尾架顶针8连接，所述车床尾架9与车床导轨13连接，所述尾架顶针8与滚柱轴承7内瓦连接，所述滚柱轴承7外瓦与四爪卡盘6连接，所述四爪卡盘6—侧与组合件10连接，所述组合件10与刀架11连接，如图6、图7和图8所示，所述组合件10由转杆101和套杆102组成，所述套杆102套接于转杆101，如图10所示，所述四爪卡盘6上设置有调节孔601，所述调节孔601的数量为4，其中，所述四爪卡盘6圆周上，每隔90°设置一个调节孔601，所述四爪卡盘6内侧设置有夹持件602，所述四爪卡盘6通过夹持件602与工件4连接。所述组合件10通过套杆102与刀架11连接，所述刀架11上设置有固定件1101，所述套杆102通过固定件1101固定在刀架11上，所述转杆101与调节孔601连接，所述四爪卡盘6通过调节孔601与调节杆12连接，所述调节杆12与组合件10对称设置。其中，滚柱轴承7外瓦与四爪卡盘6中空部标配固定，保证四爪卡盘6与滚柱轴承7外瓦间以过盈安装的牢固度。滚柱轴承7内瓦与尾架顶针8露出车床尾架9的部位配合安装，保证滚柱轴承7内瓦与尾架顶针8之间以过盈安装的牢固度。合并带四爪卡盘6的滚柱轴承7外瓦和带尾架顶针8的滚柱轴承7内瓦，从而保持滚柱轴承7的轴向滑动和径向游隙。其中，滚柱轴承7由内瓦(又叫内钢瓦)和外瓦(又叫外钢瓦)两部分组成，内瓦和外瓦可相对移动。由于滚柱轴承7内瓦的内径略小于尾架顶针8的外径，因此滚柱轴承7内瓦与尾架顶针8连接时，还需要在两者间隙之间插入固定装置以固定。本发明所提供的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法，包括如下步骤(SI)、将工件4与四爪卡盘6内侧的夹持件602连接，将刀具5与刀杆3连接，将刀杆3 —端与三爪卡盘2连接，刀杆3另一端从工件4内侧伸出工件并与与尾架顶针8连接；(S2 )、锁紧固定件1101，使四爪卡盘6和工件4保持静止，开启车床，三爪卡盘2带动刀杆3旋转,进而带动尾架顶针8旋转；(S3)、通过旋转调节杆12，进而旋转与调节杆12连接的调节孔601，每次使调节孔601旋转四分之一圆周或半圆周，旋松固定件1101，相应地，旋松转杆101四分之一圆周或半圆周进而旋松刀架11，进而使夹持件602带动工件4向刀具5移动；(S4)、重复步骤(S3)，直至刀架11退至所需加工工件4的内圆槽的深度；(S5)、旋松四爪卡盘6，单独旋转工件4 一周，最终在工件4内壁形成内圆槽。其中，四爪卡盘6通过其内侧设置的夹持件602将工件4固定，所述夹持件602对 工件4外部施加的夹持力是通过调节孔601的旋转而形成的，故步骤(S3)中旋转调节杆12时，与调节杆12连接的调节孔601通过旋转(顺时针旋转，参见图10)，对夹持件602产生挤压力，使得夹持件602向工件4方向水平移动(即向图10所示的右侧移动)，进而带动工件4向刀具5方向移动，同时，由于弹性形变的缘故，相应的通过旋松固定件1101，进而旋松刀架11 (即，使得刀架11向图10的水平右侧移动)，并相应旋松转杆101四分之一圆周或半圆周(相应旋转，即，若与调节杆12相连的调节孔601旋转四分之一圆周，转杆101亦旋转四分之一圆周)，转杆101的旋松，使得与转杆101连接的调节孔601对其同侧的夹持件602施加的挤压力减小，使得夹持件602向右侧移动(即向图10的水平右侧移动)，最终，使得工件4整体向右移动，进而使得工件4内壁与刀具5接触，刀具5对工件4内壁进行切割，重复步骤(S3)，直至刀架11退至工件4所需加工深度位置(如图11所示)，此时，刀具5已深入工件4内壁，至工件4所需加工深度，然后，旋松四爪卡盘6，即使得夹持件602不再夹持工件4，而单独旋转工件4，由于此时刀具5已深入工件4内壁至所需加工深度，故，只需但须旋转工件4 一周，即可加工完成工件4所需内圆槽(如图12所示)。步骤(S3)的加工原理即为利用工件4水平两端受力不均，使得工件4向受力小的一侧移动(本发明中，即向刀具5 —侧移动)，最终使得刀具5嵌入工件4内壁。其中，旋紧与调节杆12相连的调节孔601，即加大工件4在调节杆12—侧的受力，旋松刀架11以及旋松转杆101，即减小工件4在转杆101 —侧的受力，从而使得工件4向转杆101 —侧水平移动,而刀架11所退位置可用来决定工件4内圆槽所需加工的深度，当刀架11退至所需加工内圆槽深度时，停止重复步骤(S3)。刀架11和组合件10的作用在于控制四爪卡盘6的径向移动，从而控制刀具5在工件4内壁形成的弧槽的深度。四爪卡盘6在滚柱轴承7的作用下，可带动工件4作轴向移动，从而可使刀具5在工件4内加工出多个内圆槽。其中，所述刀杆3与尾架顶针8连接一端设置有定心孔302，所述刀杆3通过定心孔302与尾架顶针8连接，尾架顶针8可通过车床到位13带动车床尾架9，进而带动尾架顶针8轴向移动。所述刀杆3中部设置有开孔301，所述刀具5通过开孔301与刀杆3连接，所述刀杆3在设置开孔301后经淬火处理。所述工件4内圆直径小于尾架顶针8的直径，故工件4夹持部位至尾架顶针8顶尖进入工件4管心部即可且不与工件4接触，同时，通过尾架顶针8和三爪卡盘2两端对刀杆3的夹持，使得刀杆3在旋转过程中保持稳定，不会出现因刀杆3长度较长，受自身重力的影响出现跳动，无法加工的现象。
权利要求
1.一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，所述加工装置包括车床，所述车床床头(1)与三爪卡盘(2)连接，车床尾架(9 )与尾架顶针(8 )连接，所述车床尾架(9 )与车床导轨(13)连接，所述尾架顶针(8)与滚柱轴承(7)内瓦连接，所述滚柱轴承(7)外瓦与四爪卡盘(6)连接，其特征在于所述四爪卡盘(6)—侧与组合件(10)连接，所述组合件(10)与刀架(11)连接。
2.根据权利要求I所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，其特征在于所述组合件(10)由转杆(101)和套杆(102)组成，所述套杆(102)套接于转杆(101)。
3.根据权利要求I所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，其特征在于所述四爪卡盘(6)上设置有调节孔(601)，所述调节孔(601)的数量为4，所述四爪卡盘(6)内侧设置有夹持件(602)，所述四爪卡盘(6)通过夹持件(602)与工件(4)连接。
4.根据权利要求I或2所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，其特征在于所述组合件(10)通过套杆(102)与刀架(11)连接，所述刀架(11)上设置有固定件(1101)，所述套杆(102)通过固定件(1101)固定在刀架(11)上。
5.根据权利要求2或3所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，其特征在于所述转杆(101)与调节孔(601)连接。
6.根据权利要求5所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，其特征在于所述四爪卡盘(6)通过调节孔(601)与调节杆(12)连接，所述调节杆(12)与组合件(10)对称设置。
7.一种利用如权利要求I所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置进行小孔径大深度工件内圆槽加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤 (51)、将工件(4)与四爪卡盘(6)内侧的夹持件(602)连接，将刀具(5)与刀杆(3)连接，将刀杆(3 ) —端与三爪卡盘(2 )连接，刀杆(3 )另一端从工件(4)内侧伸出工件并与与尾架顶针(8)连接； (52)、锁紧固定件(1101)，使四爪卡盘(6)和工件(4)保持静止，开启车床，三爪卡盘(2)带动刀杆(3)旋转,进而带动尾架顶针(8)旋转； (53)、通过旋转调节杆(12)，进而旋转与调节杆(12)连接的调节孔(601)，每次使调节孔(601)旋转四分之一圆周或半圆周，旋松固定件(1101)，进而旋松刀架(11)，相应地，旋松转杆(101)四分之一圆周或半圆周，进而使夹持件(602)带动工件(4)向刀具(5)移动； (54)、重复步骤(S3)，直至刀架(11)退至所需加工工件(4)的内圆槽的深度； (55)、旋松四爪卡盘(6)，单独旋转工件(4)一周，最终在工件(4)内壁形成内圆槽。
8.根据权利要求7所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法，其特征在于所述刀杆(3)与尾架顶针(8)连接一端设置有定心孔(302)，所述刀杆(3)通过定心孔(302)与尾架顶针(8)连接。
9.根据权利要求7所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法，其特征在于所述刀杆(3)中部设置有开孔(301)，所述刀具(5)通过开孔(301)与刀杆(3)连接，所述刀杆(3)在设置开孔(301)后经淬火处理。
10.根据权利要求7所述的一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法，其特征在于所述工件(4)内圆直径小于尾架顶针(8)的直径。
全文摘要
本发明涉及一种小孔径大深度工件内圆槽加工装置，所述加工装置包括车床，所述车床床头(1)与三爪卡盘(2)连接，车床尾架(9)与尾架顶针(8)连接，所述车床尾架(9)与车床导轨(13)连接，所述尾架顶针(8)与滚柱轴承(7)内瓦连接，所述滚柱轴承(7)外瓦与四爪卡盘(6)连接，其特征在于所述四爪卡盘(6)一侧与组合件(10)连接，所述组合件(10)与刀架(11)连接。同时，本发明还提供一种小孔径大深度工件内圆槽加工方法。所述加工装置及其方法在保证工件对中度和牢固度的前提下，一体式加工小孔径大深度的工件内圆槽(如内圆弧形工艺槽及润滑槽)的加工装置和方法。
文档编号B23Q3/00GK102784929SQ20121022032
公开日2012年11月21日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者丁海绍, 刘向捷, 卢江海, 孔利明 申请人:宝钢不锈钢有限公司