高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置的製作方法

2023-04-23 00:39:41 1

專利名稱：高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用於大型普通臥式車床，加工高精度大型深盲孔的高剛度鏜磨裝置。該抗振鏜磨裝置是目前機械加工領域，無支撐懸臂加工高精度大型深盲孔的特種裝備。
背景技術：
目前還沒有一種手段可以加工長度3000mm，孔徑Φ424H7，孔徑柱度0.10，粗糙度0.8M，而且盲孔底平面度0.10的高精度大型深盲孔的精度。國內已有的大型鏜床和深孔專用工具機，都是用來加工普通透孔的工具機，近幾年國內外已有的數控銑鏜床，也只能加工內孔長度不大的通孔，更解決不了鏜杆要懸臂伸至孔底，無支承加工大型高精度深盲孔，特別是大型低剛度高奧氏體鋼的薄壁深盲孔。綜上所述無論是傳統的深孔加工設備，還是已有的數控銑鏜床，都不能解決在大型高精度深盲孔鏜杆無支承加工中的抗振防振作用，也即不能進行穩定的深盲孔加工。

發明內容
本實用新型的目的在於解決目前國內外機械加工領域大型高精度深盲孔無支承加工的質量和效率問題，為此解決我國核工業發展中，核乏燃料儲運容器製造技術中的關鍵問題，即核容器高強度Q鐵筒體和0Cr18Ni9高奧氏體不鏽鋼薄壁大型高精度深盲孔的製造技術提供一種高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置。
高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置的構成是包括安裝在普通臥式車床大溜板上的鏜磨杆座、鏜杆和刀夾，其特徵是高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置由鏜杆底座和組成內空心外圓錐形鏜杆的帶有內予緊外拉伸結構的後短節、可換前短節，可換前短節前端的刀夾及預備磨頭前短節所組成。鏜杆座內設有可提高鏜杆座強度的雙十字形加強筋，組成鏜杆座底部的溜板為增加摩擦係數而加大了寬度的大滑板，聯接固定鏜杆後短節和傳遞動力的傳動軸，通過聯軸節聯接電機。組成鏜杆後短節的內予緊外拉伸結構是由鏜杆後短節內孔裝有可使其左端作用在空心鏜杆左端內端面上的頂管，頂管的右端裝有固定在鏜杆底座前壁上的特種螺套，螺套上裝有予緊頂管和拉伸空心鏜杆的特種螺母所組成，頂管外圓與鏜杆後短節主體內孔之間注有高稠度阻尼介質，後短節外圓周圍設有由縱向錐形加強筋板和橫向環形加強筋板的網狀加強筋構成的隔振器。可換前短節的前後兩端分別裝有徑向釋振器和軸向釋振器，在徑向釋振器和軸向釋振器之間設有注入了高稠度阻尼介質的阻尼材料室。安裝在鏜杆後短節上的可換前短節位置處的預備磨頭前短節是在磨頭主軸兩端用兩雙精密軸承及軸承架支承，磨頭軸拔槽與傳動軸聯接，左端裝有杯式砂輪的砂輪法蘭。構成後短節外圓周上的網狀加強筋的縱向錐形加強筋板為8塊，橫向環形加強筋板為32塊。
本實用新型的工作原理集中的體現了本裝置的綜合剛度和強度這一特點。由於在深盲孔加工中，要產生較大的切削力，鏜杆要伸出3000mm在無支承情況下還要承受780-960Kg的切削力，這就要求鏜杆具有足夠的抗拉抗彎強度，因此鏜杆均設計為內空心、外圓錐形，這樣既起到了減輕鏜具自身重量，降低懸臂鏜杆繞度，又起到了增強整體強度的作用。在後短節外圓圓周上設計由8塊梯形縱向筋板和橫向環形32塊筋板，組成網狀加強筋，這種結構將Φ200mm的短節體相當於Φ245外徑鏜杆的高度，同時減輕了137Kg的鏜杆重量，提高了後短節的整體剛度。由於網狀加強筋在後短節上構成了40個不同容積的槽，這一個個不同容積的槽實質上就是一個個隔振器，在切削過程中起著隔振消振的作用。當鏜刀在切削時，受到的正壓力P而產生受迫振動，這種振動是水平振動，由於鏜杆後短節隔振槽的作用，不僅起到了振動的阻尼效果，實際上是加長了振源與受迫振動系統主體的距離。因此在受迫振動外力不變的情況下，距離的加長(網狀加強筋表面積增大)振幅逐漸削弱，直至消失。在鏜杆的後短節上，裝有內予緊外拉伸結構，在空心鏜杆的中心裝有一根傳動軸(聯接電機至磨頭的軸)，在傳動軸外圓上套一根無縫鋼管(頂管)，左端裝一法蘭，直接作用在鏜杆後短節的左端內端面上，無縫鋼管右端由一個螺紋法蘭支承在鏜杆座上，當對螺紋予緊時，便壓緊了無縫管，無縫管頂在鏜杆左端內端面上，這樣也就相當於拉伸了空心鏜杆，因此頂緊力拉伸力是一個頂緊力與拉伸力大小相同作用相反的予緊力，施力大小可由下式求得P＝QS式中P＝極限壓緊力S＝頂管的截面積Q＝在壓緊力作用下產生的允許拉應力由於鏜刀切削時，切削力垂直作用在鏜杆上，若假定鏜杆為完全彈性體則變形，不計予緊力時，變形量使鏜杆軸線偏移中心線與水平軸線成一夾角，此時Px＝PQ+PK式中Px-軸向拉伸力 PQ-切削產生的垂直壓力768Kg PK-鏜杆彈性模量引起的抵抗力。由於予緊力P近似等於PQ，且作用相反，那麼此時Px＝PQ＝768Kg，因此由於予緊力P的存在作用相反，也即Px的存在，大大降低了在一定長度上和切削力不變的情況下鏜杆的變形量。本實用新型的懸臂鏜杆的可換前短節上裝有徑向釋振器和軸向釋振器，並注入了高稠度的阻尼材料，以消除和抵抗切削過程中產生的振動。
大型深盲孔無支承懸臂加工是國內外機械加工中的關鍵課題。本高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置，是根據鏜杆在懸臂無支承加工中，所產生的幾種振動形式，所採取的提高鏜杆綜合剛度和切削過程中鏜杆的自激振動和受迫振動單自由度和多自由度的激振，對切削的影響，而採取的幾種防振、抗振如上結構所提到的幾種措施，這些措施從根本上解決了鏜杆在無支承加工中的不穩定因素，保證了懸臂鏜杆伸至盲孔底3米穩定的進行鏜削和磨削，這是迄今為止還沒有一種形式可以如此懸臂進行大型精密深盲孔的加工。本實用新型與已有技術比較具有以下優點1、本實用新型是加工大型深盲孔的特種裝備，它可以加工長徑比7.5比1以下的大型高精度深盲孔。就此結束了我國不能製造核容器的歷史。
2、解決了大型深盲孔的磨削問題，提高大型深孔乃至深盲孔的加工，尺寸精度H7和表面粗糙度0.8的高精度深盲孔。
3、它是一種高剛度深孔鏜具，又是一種高剛度深孔磨具，(卸下可換前短節3換上磨頭前短節5)具有操作簡單、使用方便的特點。
4、這種裝置，它具有鏜削和磨削孔底及端面的特點，因此可以加工各類精度要求較高的大型深盲孔底面和精度要求較高的內孔端面。
鏜杆後短節(2)是一根Φ200×30×1600，材質45#的無縫厚薄鋼管，周圍焊有8塊厚度20，長度1600，大端寬度75，縱向錐形加強筋板(2-3)，與32塊橫向環形加強筋板(2-4)焊接在一起，並通過鏜杆固定螺釘(2-1)(8-M24×80)固定在鏜杆座(1)上，表面經焊接後的筋板形成多個外表面網狀加強筋板，在整體上起到了增加鏜杆剛度減輕鏜杆重量和消振的作用，在後短節(2)的左端裝有頂管座(2-6)，在頂管座(2-6)上裝有支承傳動軸(2-8)的軸承(2-5)(單列向心球軸承208)，在頂管座(2-6)上裝有頂管(2-7)(厚薄無縫管Φ70×8×1700)，頂管(2-7)外圓與鏜杆後短節(2)主體內孔之間注入高稠度阻尼介質(2-2)，在頂管中心裝有聯接磨頭前短節磨頭主軸(5-2)的預備傳動軸(2-8)(Φ48×1800)，軸前端為一撥動扁以便與磨頭前短節(5)的磨頭主軸(5-2)右端開口槽對接，在頂管(2-7)的尾端裝有與前面所說鏜杆座(1)上裝有特種螺套(1-8)和用於予緊頂管(2-7)的特種螺母(1-7)，當予緊螺母(1-7)時即壓緊頂管(2-7)，也即相當於拉伸了後短節(2)，這樣就形成予緊力的大小和拉伸力相等，方向相反的鏜杆後短節(2)上的內予緊、外拉伸結構，這種結構極大的提高了鏜杆的綜合剛度和整體強度。可換前短節(3)，是一內孔Φ120外面八稜錐體，材質45#，長度1200，大端尺寸為210鋼件，用螺釘(3-1)(8-M16×50)，聯接固定在後短節(2)上，在可換前短節(3)上依次裝有軸向釋振器(3-2)(由軸向壓縮彈簧8×140×450和可調彈簧座組成)，阻尼材料室(3-3)注入高稠度阻尼介質(2-2)和徑向釋振器(3-4)(在圓周上，每45度位置有一壓縮彈簧4-3×25×150)及調整彈簧座組成，以此來克服和消除鏜刀在切削過程中產生的受迫振動與自激振動和單自由度及多自由度引起的系統共振。刀夾(4)是用40Cr經熱處理調質處理的鉻鋼件，用螺釘(4-1)(5-M16×60)固定在可換前短節(3)上，在刀夾(4)上裝有緊固鏜刀螺釘(4-2)(3-M12×40)；如附圖
上1、2、3、4構成一長度為3000，可鏜孔直經Φ400～500的高剛度抗振鏜削裝置。磨頭前短節(5)材質45#內空心外八稜錐體，大端尺寸為180，由螺釘(3-1)聯接在一起，兩端裝有L＝100的兩雙Φ120軸承架(5-1)，並裝有精密軸承(5-3)(4-C16310，單列向心推力球軸承)，內裝有Φ58×1300磨頭主軸(5-2)，磨頭主軸(5-2)前端為Φ41，1∶5錐度，在1∶5錐度上裝有砂輪法蘭(5-4)，在砂輪法蘭(5-4)上裝有杯式砂輪(5-5)(Φ250×100×150，GB46Z8A.A)，磨頭中間段內孔直經為Φ140以減輕磨頭自身重量；當需要內孔磨削時，即可卸下鏜杆可換前短節(3)換上磨頭前短節(5)，起動電機(1-1)帶動傳動軸(2-8)，撥動磨頭主軸(5-2)，即可進行深盲孔的磨削了；這樣由1、2、5構成一整體長度3000、磨削直經Φ400～500的大型高剛度深盲孔抗振磨削裝置。
權利要求1.一種高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置，包括安裝在普通臥式車床大溜板上的鏜杆座(1)、鏜杆、刀夾(4)，其特徵在於a、高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置由鏜杆底座(1)和組成內空心外圓錐形鏜杆的帶有內予緊外拉伸結構的後短節(2)，可換前短節(3)前端的刀夾(4)及預備磨頭前短節(5)所組成；b、鏜杆座(1)內設有可提高鏜杆座(1)的強度的雙十字形加強筋，組成鏜杆座(1)底部的溜板為增加磨擦係數而加大了寬度的大溜板(1-9)， 連接固定鏜杆後短節(2)和傳遞動力的傳動軸(2-8)，通過聯軸節(1-5)連接電機(1-1)；c、組成鏜杆後短節(2)的內予緊外拉伸結構是由鏜杆後短節(2)內孔裝有可使其左端作用在空心鏜杆左端內端面上的頂管(2-7)，頂管(2-7)的右端裝有固定在鏜杆底座(1)前壁上的特種螺套(1-8)，螺套(1-8)上裝有予緊頂管(2-7)和拉伸空心鏜杆的特種螺母(1-7)所組成，頂管(2-7)外圓與鏜杆後短節(2)主體內孔之間注有高稠度阻尼介質(2-2)，後短節(2)外圓周圍設有由縱向錐形加強筋板(2-3)和橫向環形加強筋板(2-4)的網狀加強筋板構成的隔振器；d、可換前短節(3)的前後兩端分別裝有徑向釋振器(3-4)和軸向釋振器(3-2)，在徑向釋振器(34)和軸向釋振器(3-2)之間設有注入了高稠度阻尼介質(2-2)的阻尼材料室(3-3)；e、安裝在鏜杆後短節(2)上的可換前短節(3)位置處的預備磨頭前短節(5)是在磨頭主軸(5-2)兩端用兩雙精密軸承(5-3)及軸承架(5-1)支撐，磨頭主軸(5-2)撥槽與傳動軸(2-8)聯接，左端裝有杯式砂輪(5-5)的砂輪法蘭(5-4)。
2.如權利要求1所述的鏜磨裝置，其特徵在於構成後短節(2)外圓周上的網狀加強筋的縱向梯形筋板(2-3)為8塊，橫向環形筋板(2-4)為32塊。
專利摘要一種用於大型普通臥式車床上,加工大型深盲孔的高剛度抗振鏜磨裝置。它是在車床的大溜板上裝有高強度鏜杆底座、鏜杆和預備磨頭前短節。鏜杆由可換前短節和後短節組成。後短節上裝有內予緊外拉伸結構及高稠度阻尼介質,可換前短節上裝有徑、軸向釋振器和注有高稠度阻尼材料的阻尼室。具有鏜杆綜合剛度高和消振抗振作用,保證鏜杆在無支撐作用下穩定進行內孔鏜削,當需要磨削時,可換上磨頭前短節。適用於加工大型高精度深盲孔。
文檔編號B23B43/00GK2504018SQ0127394
公開日2002年8月7日 申請日期2001年11月11日 優先權日2001年11月11日
發明者滕欣榮 申請人:滕欣榮