专利名称：一种步进式振动钻削装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械设计与制造技术领域，涉及一种振动钻削装置，具 体涉及一种步进式振动钻削装置。
技术背景振动钻削工艺始于二十世纪五十年代，振动钻削具有切削力小、刀具寿 命长、加工质量好、切屑长度易于控制等优点。采用振动钻削加工超深孔， 尤其针对各种难加工材料，振动钻削工艺具有明显的优势，如加工表面质量 好、易断屑等，因此近年来利用振动钻削加工超深孔应用越来越广泛。现有技术的振动钻削采用的是往复式振动钻削工艺，即在切削过程中， 钻头沿进给方向做往复振动。这种钻削工艺需要钻头做强制性的往复振动， 由于刀具的回摆，增加了刀具与已加工表面的摩擦，使刀具的使用寿命受到 影响，而且还需要加设刀具回摆机构，使得机构复杂。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种步进式轴向振动钻削装置，省去了刀具 的回摆机构，减少了与已加工表面的摩擦，因此其刀具使用寿命更长。本实用新型所采用的技术方案是，步进式振动钻削装置，包括底座，底 座上设置有箱体，箱体内设置一由电机驱动的激振轴，激振轴上固定一偏心 凸轮，偏心凸轮与激振轴组成双偏心机构，箱体内，与激振轴的轴线相垂直 还设置有振动轴，振动轴的两端分别与箱体之间设置有第一滑动轴承和第二 滑动轴承，振动轴的一端通过滚轮与偏心凸轮相接触，另一端固定有设置于
箱体外的钻头夹具，钻头夹具上固定有钻头。 本实用新型的特点还在于，振动轴与钻头夹具连接一端的箱体内还设置一端盖，振动轴通过滑动键A和滑动键B与端盖相固定。本实用新型与传统的往复式振动切削机构相比具有突出优势(1) 结构紧凑，不需要钻头的回摆机构；(2) 钻头具有振动切削的冲击效果，可使切削力下降，同时可以断屑， 达到控制切屑长度的目的；(3) 由于没有刀具回摆，钻头的磨损小于往复式振动切削，提高了钻 头的使用寿命。本实用新型可以作为车床的一个功能部件，不破坏现有机床结构，可进 行卧式步进式振动钻削加工，使用方便。
图1为往复式振动钻削刀具轨迹图；图2为本实用新型步进式振动钻削刀具轨迹图；图3为本实用新型步进式振动钻削装置一个实施例的结构示意图； 图4为本实用新型中深孔钻夹具结构示意图；图5为双偏心结构调整偏心量的示意图，其中，a为最大偏心位置，b 为中间偏心位置，c为最小偏心位置(偏心为零)。图中1电机，2皮带，3箱体，4偏心凸轮，5激振轴，6轴承，7滚轮， 8第一滑动轴承，9振动轴，IO第二滑动轴承，ll端盖，12键A， 13键B， 14钻头夹具，15钻头，16工件，17夹盘，18底座，19进油或排屑装置， 20锁紧螺母，21深孔钻。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行详细说明。 往复式振动钻削需要钻头做强制性的往复振动，从图1的刀刃轨迹图可以看出，刀具除了具有向前的冲击运动外，还有回摆运动，因此刀刃的轨迹是往复式。本实用新型的步进式振动钻削装置采用的切削机理与一般的往复式振动钻削不同，只需要钻头向一个方向做强制性移动。其刀具轨迹见图2，可 以看出，刀具只有向前的冲击运动，没有回摆运动。图3是本实用新型的一种实施例，箱体3内，激振轴5通过两对轴承6 支承在箱体3上，激振轴5由电机1驱动，激振轴5上固定一偏心凸轮4， 偏心凸轮4与激振轴5组成双偏心机构，通过激振轴上的偏心量和偏心凸轮 4的偏心量联合调节，可实现激振轴的凸轮偏心量的连续调整(双偏心调节)。 箱体3内，与激振轴5的轴线相垂直还设置有振动轴9，振动轴9的两端分 别与箱体3之间设置有第一滑动轴承8和第二滑动轴承10，振动轴9的一端 通过滚轮7与偏心凸轮4在切削力作用下相接触，另一端固定有设置于箱体 3外的钻头夹具14，钻头夹具14上固定钻头15。振动轴9与钻头夹具14 连接一端的箱体3内还设置一端盖ll，振动轴9通过滑动键A 12和滑动键 B 13与端盖11相固定。整个装置固定在底座18上。电机1通过皮带2将运动传给激振轴5，电机1可以是异步电机变频调 速，也可以是直流调速电机，也可以是步进电机，皮带2可以是齿形带传动， 也可以是楔形带传动。激振轴5通过其上的偏心凸轮4使振动轴9做强制移 动，振动轴9通过固定在箱体3上的第一滑动轴承8和第二滑动轴承10支 撑和导向，也可以采用一个长的滑动轴承进行支承导向，振动轴9一端的滚
轮7与偏心凸轮4在切削力作用下相接触，通过偏心凸轮4的运动，振动轴 9带动钻头15对夹盘17夹紧的工件16做步进式振动钻削。振动轴9所受的 切削扭矩通过滑动键A 12、滑动键B 13依靠端盖11来承受。底座18安装 在车床的横向拖板上，在刀具进给的过程中，可实现车刀的步进式振动钻削。 钻头的强制移动量(幅值)通过激振轴5上的双偏心机构调节，钻头的强制 移动频率通过调节电机速度来获得。所采用的刀具可以是麻花钻、抛物线钻、枪钻等。振动轴9所受的切削扭矩通过其上的键或花键传递到箱体3上，这里的 滑动键可以是单键，也可以是多个键，也可以是花键；也可以通过振动轴上 的突起物(如销、小轴等元件)约束于箱体或端盖上，从而可以防止振动轴 旋转。振动轴的左端固定有钻头夹具14，通过钻头夹具14固定钻头15，这里 可以是钻夹头、弹簧夹头等固定钻头的夹具。图4是提供的一个安装在振动 轴9端部的深孔钻夹具19，该钻夹具一方面用来固定深孔钻21，另一方面， 其设置的由锁紧螺母20来固定的进油或排屑钻杆；对于外排屑方式来说， 深孔钻夹具19下端是进压力油的装置，对于内排屑方式来说，深孔钻夹具 19下端是出压力油的装置(排屑装置)。步进式冲击移动的频率通过电机速度调节，步进式冲击移动的位移量通 过双偏心机构调节；图5为双偏心结构调整偏心量的示意图，a为最大偏心 位置，b为中间偏心位置，c为最小偏心位置，即偏心为零状态。O为激振 轴的回转中心，即偏心凸轮的实际回转中心，O,为激振轴上安装偏心凸轮处 的几何中心，同时也是偏心凸轮的偏心，02为偏心凸轮的几何中心。当偏心 凸轮相对激振轴旋转时，偏心凸轮几何中心02相对于激振轴的回转中心O
之间的距离发生变化，达到调整偏心的目的，调整范围为P=0 2a，其中 a为偏心量。本实用新型作为车床的一个功能部件，在难加工材料、深孔加工等作业 中发挥重要作用。
权利要求1. 一种步进式振动钻削装置，包括底座(18)，其特征在于，所述底座(18)上设置有箱体(3)，箱体(3)内设置一由电机(1)驱动的激振轴(5)，激振轴(5)上固定一偏心凸轮(4)，偏心凸轮(4)与激振轴(5)组成双偏心机构，箱体(3)内，与激振轴(5)的轴线相垂直还设置有振动轴(9)，振动轴(9)的两端分别与箱体(3)之间设置有第一滑动轴承(8)和第二滑动轴承(10)，振动轴(9)的一端通过滚轮(7)与偏心凸轮(4)相接触，另一端固定有设置于箱体(3)外的钻头夹具(14)，钻头夹具(14)上固定钻头(15)。
2. 根据权利要求1所述的步进式振动钻削装置，其特征在于，所述振动 轴(9)与钻头夹具(14)连接一端的箱体(3)内还设置一端盖(11)，振 动轴(9)通过滑动键A (12)和滑动键B (13)与端盖(11)相固定。
专利摘要本实用新型公开的一种步进式振动钻削装置，包括底座上设置的箱体，箱体内设置一由电机驱动的激振轴，激振轴上固定一偏心凸轮，偏心凸轮与激振轴组成双偏心机构，箱体内，与激振轴的轴线相垂直还设置有振动轴，振动轴的两端分别与箱体之间设置有第一滑动轴承和第二滑动轴承，振动轴的一端通过滚轮与偏心凸轮相接触，另一端固定有设置于箱体外的钻头夹具，钻头夹具上固定钻头。本实用新型的装置，通过使钻头向一个方向做强制性移动来实现振动钻削，其结构紧凑，并作为车床的一个功能部件使用，不仅可以控制切屑长度，实现断屑，提高加工精度，而且可以大大减少切削力、提高了刀具使用寿命。
文档编号B23B35/00GK201079847SQ200720032380
公开日2008年7月2日 申请日期2007年7月31日 优先权日2007年7月31日
发明者张家鑫, 张广鹏, 峰 薛 申请人:西安理工大学