具有活塞-液壓缸單元的壓力介質控制的擴孔裝置的製作方法

2023-07-31 01:24:21 2

專利名稱：具有活塞-液壓缸單元的壓力介質控制的擴孔裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1主題名稱部分的具有活塞-液壓缸單元的壓力介質控制的擴孔裝置。
背景技術：
根據屬於同一申請人的DE 102009012996A1可以獲知一種活塞自由的壓力介質控制的擴孔裝置。通過所述記載在DE 102009012996A1中的活塞自由的壓力介質控制的擴孔裝置，刀具通過轉動著的擴孔裝置的離心力而旋轉而出，並且該離心力使得刀具在其旋轉而出的位置上保持穩定，與此同時壓力介質引起了定向為內部的使刀具進入非切削的消極位置的旋轉運動。優選為冷卻劑的壓力介質直接流動在刀具的流入區域之上從而使得刀具同樣旋入刀具殼體結構之內的消極的非切削位置。根據DE 102009012996A1的壓力介質控制擴孔裝置已經充分地自證有效。然而卻表現出較小的旋入力以及尤其依賴於例如冷卻劑的壓力介質的壓力，因此不能總是確保刀具能夠有規律地迴旋。然而這種已知的壓力介質控制的擴孔裝置因其獨有的簡易性和工序安全性而頗為值得稱道。為此，本發明的目的在於進一步開發根據DE 102009012996A1的主題所述的壓力
介質控制的擴孔裝置，使得其由於能夠在旋出刀具上獲得較高的回縮力從而在工序安全性上提供進一步的改進。

發明內容
為了解決該問題，本發明特徵在於權利要求1中的技術教導。本發明的一個重要特徵在於刀具不再由壓力介質的流入而直接致動，而是由本身由壓力介質致動的活塞來間接地居間致動，其中活塞的移位藉助於一個或多個方向控制銷或是其他致動件作用於刀具的自由樞軸旋轉端。因此涉及了一個或多個刀具由至少一個活塞-液壓缸單元的間接致動，所述至少一個活塞-液壓缸單元包括活塞以及由活塞致動的方向控制銷。還可以使用其他致動件來代替銷狀的方向控制銷，例如控制盤，其形狀類似具有相應的斷流器(cutout)的凸輪盤並且其外部圓周直接抵靠地支撐著刀具的自由樞軸旋轉端從而傳遞負荷。本發明的顯著之處在於刀具的旋入的間接致動由活塞來完成，其可通過與其相抵靠著的壓力介質的流動而發生移位。因此將活塞布置在液壓缸腔室中，活塞可移位地安裝在此處，其中活塞的回縮力通過彈簧或是其他的蓄能裝置來產生。
在本發明一個尤為簡單的實施方式中，所提供的彈簧被設計為壓縮彈簧並且被安裝在方向控制銷上。其在一側上將自身支撐抵靠著固定在殼體上的限度阻件並且始終將方向控制銷彈力負荷地保持在回縮位置以抵靠活塞，其類似地在與流入的壓力介質相對的方向上進行預負荷。然而在本發明另一個實施方式中，壓縮彈簧沒有圍繞方向控制銷放置也沒有包圍方向控制銷，而是將該彈簧設計為分離的組件例如扭力彈簧、螺旋型壓縮彈簧或是彈性緩衝件，其抵靠著活塞的前沿而作用。蓄能裝置確保活塞始終保持在其回縮位置。在較早的專利申請DE 102009012996A1的範圍內公開了冷卻劑流直接對著刀具的自由樞軸旋轉端流動，從而使得刀具依此旋入刀具殼體。因此實質上由離心力導致刀具的旋出。本發明並不限於此，原因在於本發明進行了改進使得抵靠地承載著刀具的自由樞軸旋轉端的方向控制銷或是其他致動件的前方自由端不再鬆散地依靠在自由樞軸旋轉端上，而是鉸接式且積極地與刀具相耦合。這種積極的耦合可以通過靈活的接頭(球形接頭)或通過齒輪齒條上的齒接來實現。方向控制銷的前方自由端被設計為齒輪齒條，其輪齒與同樣具有輪齒的刀具的後部相接合，因此刀具可以通過方向控制銷的動作而旋轉進入旋出位置以及旋轉進入回縮位置。因此涉及到刀具的旋轉運動的連動控制，刀具由方向控制銷致動在旋出位置以及回縮位置並且始終非消極且積極地與方向控制銷相連接。在優選的實施方式中，本發明描述了處於蓄能裝置的彈力負荷之下的活塞的回縮，雖然本發明並不限於此。在本發明另一個實施方式中，還可以使得活塞的回縮由冷卻劑的作用而產生。為此目的，有必要在冷卻劑饋送導管或是壓力介質導管處安置閥門，其作用在活塞不同以及相對的表面上。為此目的，有必要一方面使得冷卻劑導管在第一活塞表面上施加壓力，其在活塞的活躍移位位置的方向上將活塞向前推，然而當閥門逆轉時冷卻劑導管進行轉向從而朝向與第一活塞表面相對的第二活塞表面(例如，活塞的後部)的冷卻劑流使得活塞返回至其回縮休止位置。因此可以看出本發明並不限於布置蓄能裝置來使得活塞回縮，通過對可轉向的壓力介質進行轉向的動作同樣可以將活塞回縮至其休止位置。本發明的優勢在於通過經由布置活塞而對刀具產生間接旋轉致動，存在著壓力介質朝向其流動的活塞致動表面，該活塞致動表面在刀具之上施加明顯較大的致動力。致動力的量不再取決於壓力介質的壓力，而是由活塞表面的尺寸而明確地確定。相較於壓力介質朝向其直接流動的刀具而言，前述刀具的致動力由此可以增加20倍。通過設計抵靠著壓力介質而動作的活塞表面使得接觸力或是致動力在很大的範圍上發生變化。由此產生的優勢不僅僅在於刀具/多個刀具的安全旋轉致動，還在於提供了這樣一種可能性，即刀具/多個刀具不僅迴旋進入休止位置，其還可以旋出刀具腔室而進入活躍位置。如果壓力介質直接朝著刀具/多個刀具而流動，則在兩個方向上都存在旋轉動作較難實現。當在包含著活塞的液壓缸腔室中存在旁路流量時則更加具有優勢。如此一來，在先技術的優勢，即對於擴孔裝置以及首當其衝地對於刀具殼體的連續衝刷與根據本發明的優勢相結合，原因是本發明同樣提供對於擴孔裝置以及特別地對於刀具殼體的衝刷，伴隨著刀具/多個刀具的顯著增大的致動力。在第一個實施方式中，活塞被非密封地安置在液壓缸腔室中。因此液壓缸腔室的尺寸較之於活塞的降低的直徑而言為大，這就在活塞貫穿液壓缸腔室的縱軸方向上沿著活塞的外部圓周產生了需要的壓力介質的旁路流量。類似地，可以安排有一側為開放且在液壓缸腔室的內側上縱向延伸的凹槽，這有助於產生希望的旁路流量。在另一個實施方式中，活塞可以在其外部圓周上具有一系列在縱軸方向上對齊的旁路鑽孔，因此壓力介質進入流量不會對抗相對於液壓缸腔室而言非密封的活塞。一部分的壓力介質通過旁路鑽孔而流過活塞。還可以類似地使得即使當活塞被安排為密封(或是非密封)的從而可以在液壓缸腔室中移位，但是所述活塞具有一個或多個穿透活塞並且產生了通過活塞的壓力介質的旁路流量的縱向孔。在兩個實施方式中，壓力介質的這種旁路流量流入安排在擴孔裝置縱向方向上的旁路鑽孔中並在刀具腔室的方向上流向前端。因此即使活塞因為壓力介質的壓力而進行運動，刀具腔室通過旁路鑽孔也能得以衝刷。在上述實施方式中，液壓缸腔室中的活塞的有意洩露帶來的優勢在於冷卻劑所可能攜帶的切削屑不會導致活塞的咬粘，因為這些切削屑將會由經過活塞的旁路鑽孔(或是在活塞和液壓缸壁之間提供的徑向遊間)而被衝刷進入結構中的旁路鑽孔且被饋送進入刀具腔室，並從刀具腔室再次離開擴孔裝置。另一方面，液壓缸腔室中的活塞的有意洩露還具有的優勢在於使用穩定的冷卻劑流來衝刷刀具殼體。這將以低磨損來確保活塞的長的使用壽命，因為活塞不會由於冷卻劑所可能攜帶的任何切削屑而咬粘液壓缸腔室。有力的衝刷始終存在。本發明的主題不僅僅來自各個權利要求的主題，而是還來自於一個或其他權利要求的組合。在包括摘要尤其包括附圖所代表的空間配置的文件中所公開的所有細節和特徵，都對於本發明至為重要，重要性在於其相較於現有技術而言各個或是組合後皆為新的。


以下通過僅僅說明了實現本發明的一個方式的附圖來對本發明進行詳盡的解釋。在此實例下，從附圖和其描述中顯見對本發明重要的進一步的特徵和優勢。附圖中:圖1:貫穿壓力介質控制的擴孔裝置的截面圖2:在圖1中箭頭II的方向上的面上水平投影圖3:刀具的透視圖示
圖4:根據圖1的具有回縮的刀具的擴孔裝置圖5:具有延伸的刀具的與圖4相同的圖示圖6:操作中冷卻劑饋送與刀具的旋轉運動的相關比較附圖標記:I擴孔裝置2 結構3刀具殼體4固定螺絲5刀具腔室6刀具開口7 端面8 刀具9切削延10軸承螺栓11箭頭方向12箭頭方向13縱向孔14壓力介質15饋送鑽孔16箭頭方向17 鑽孔18控制表面19旁路鑽孔20控制表面21旋轉方向22箭頭方向23 位置24 位置25 位置26 位置27 位置28 位置29 位置30分支曲線31 位置32 位置33分支曲線34 位置35分支曲線
36分支曲線49活塞50液壓缸腔室51旁路導管52液壓缸腔室53活塞基54(55的)帽狀件55方向控制銷56(55 的)銷端57壓縮彈簧58限度阻件59位置

60箭頭方向61位置62停止螺絲63限度阻件
具體實施例方式圖1表示了擴孔裝置I的簡單形式，其尤其包括了液壓缸結構2，所述液壓缸結構2在其縱向中心線方向上被驅動從而在例如所示的實施方式中在箭頭21的方向上旋轉。在此上下文中，在結構2內針對壓力介質安排了饋送鑽孔15。為了簡化起見，在以下的描述中假定這種壓力介質為冷卻劑，其用於控制刀具8的壓力介質並且同時對刀具腔室5和刀具開口 6進行冷卻和衝刷。藉助於固定螺絲4，在結構的前端還安排了近似圓柱形的刀具殼體3，在刀具殼體3內以控制導管13的形式延伸有縱向孔。該附圖顯示壓力介質14在箭頭16的方向上流入該控制導管13。在刀具殼體3的前端，安排有刀具腔室5，在其上方區域安排有軸承螺栓10，在軸承螺栓10上定位有刀具8，因此其在單一方向上進行旋轉。刀具窗6將刀具腔室向後延伸，並且刀具腔室5的較上方邊界由刀具殼體3的端面7形成。在其延伸工作位置時，根據圖1的刀具8位於其反向切削程序中，因此較低的切削延9抵靠地承載著鑽孔(未示出細節)的邊延用於切削和切屑移除。根據圖1，刀具因此在箭頭12的方向上旋入其工作位置，而在箭頭11的方向上其旋入休止位置，因此至少切削延9將旋入刀具腔室5並且刀具由此設置進入消極的非切削位置。從圖1中可以看出，壓力介質14在箭頭16的方向上通過饋送鑽孔15流入液壓缸腔室50，其中在壓縮彈簧57的彈力負荷下自由地且可移位地將活塞49保持在特定的位置上。活塞49的回縮位置是由於抵靠著停止螺絲62的接觸而導致的結果，所述停止螺絲62橫向地螺紋固接進結構2中，其前方自由端抵靠著活塞49的限度阻件63而進行承載。
一旦壓力介質14作用在活塞49的前方自由面，所述活塞抵靠著壓縮彈簧57的彈簧力向右運動，其中壓縮彈簧57的一端抵靠著在帽狀件54的後部上的方向控制銷55而進行承載，而壓縮彈簧57另一端抵靠著固定在殼體中的限度阻件58而進行承載。通過將活塞49向右移位，因此有壓力施加在帽狀件54上，因此通過克服壓縮彈簧57的彈簧力，方向控制銷55向右偏移，其中其自由銷端56抵靠著刀具8的樞軸轉動端而進行承載並對其進行旋轉。在方向控制銷55向右移動期間，刀具8在箭頭11的方向上被旋入刀具腔室5並且因此進入消極位置。同時可以從圖1中看出，在缺乏壓力介質14的情況下，壓縮彈簧57鬆弛並且活塞49將再次向左偏移。當缺乏壓力介質14時，活塞49因此相反於箭頭16的方向而進行位移，在離心力的作用下，其使能刀具從而使其圍繞軸承螺栓10而進行旋轉從而在箭頭12的方向上進入其活躍位置。在說明書的前敘部分已經指出，為了解決問題，銷端56沒有必要僅僅鬆散地抵靠著所分配的控制表面18、20 (參見圖3)而進行承載。在另一個實施方式中，其在附圖中沒有示出，實際上可以通過接頭來使得銷端56與刀具8的自由樞軸旋轉端直接連接，從而確保刀具旋入切削位置以及活躍地旋出。由此，在兩個方向上確保了方向控制銷55與刀具8的自由樞軸旋轉端積極連接。另一方面，僅有部分的壓力介質流量將會通過旁路鑽孔19直接進入刀具腔室5以衝刷刀具腔室5並且同時在鑽孔的所分配延上對切削延9的切削加工表面進行冷卻。這樣一來，在切屑移除過程中，利用壓力介質14對刀具腔室5以及刀具開口 6進行衝刷。在此實例中，假設在液壓缸腔室50、52的區域中可以獲得在縱向方向上延伸的一系列旁路導管51，其防止活塞49被安裝在液壓缸腔室50、52中從而形成了密封，因此壓力介質還可以流經活塞49從而利用壓力介質來填充液壓缸腔室52，壓力介質接著通過之前所提及的旁路鑽孔19而流入刀具腔室5。取代旁路導管的是，可以簡單地使得液壓缸腔室50、52中的活塞尺寸較小，從而所述活塞以較小的尺寸安裝在液壓缸腔室50、52中，以便確保移位留下一些遊間同時確保壓力介質14也可以流經活塞49而進入液壓缸腔室52中，以便從該處流入旁路鑽孔19。同時，壓力介質14還將進入縱向孔13，在所述縱向孔13中可移位地安裝方向控制銷55。由此，方向控制銷55將被潤滑並衝刷。壓力介質14還通過方向控制銷55上的銷端56被引導到刀具8上的控制表面18、20並對這些流經的地方進行衝刷。圖2示出了整個結構的正視圖，從中可以看出刀具8在其工作位置上從刀具腔室5旋出。圖3顯示了刀具8的透視圖示，從中可以看出切削延9被安排在切削表面的區域中並且總共有兩個與方向控制銷55的銷端56接觸的控制表面18、20。此外，從圖3中可以看出，在根據圖1的實施方式的視圖中，其中方向控制銷55的銷端56僅僅抵靠著刀具8的自由樞軸旋轉端而進行承載，因此在刀具8的旋轉過程中該銷端56在箭頭11、12的方向上行進了從位置59到位置61的路徑。因此發生在箭頭60方向上的從位置59到位置61的銷端56的移動。
通過設計控制表面20使得其近似為弓形或是拱形，刀具8的旋轉特性以及回縮行為可以在較寬的範圍上發生改變。可以將控制表面20設計為或多或少為拱形的，其還可以具有凹面的中間區域或是凸面的高架區域，這視情況而定可以產生刀具8的旋入特性上的變化。出於此目的，控制表面18優選地設計為水平面。然而其還可以被設計為拱形或是凹面形或是凸面形。取代方向控制銷55的帽狀件54鬆散接觸在活塞49的前活塞基53上的是，還可以在這裡安排接頭，從而以這種方式獲得帽狀件54和活塞49之間的連接。取代接頭的是，還可以提供例如螺栓連接的剛性連接。在另一個實施方式中，可以將銷端設計為具有與刀具8上的所分配的輪齒進行接合的外部輪齒的齒輪齒條。同樣可以利用相同的材料來將活塞49與方向控制銷55進行整體連接並且因此形成單一的連續工件。圖4以及圖5示出了方向控制銷55的螺栓的前端56分別作用在間隔安排的控制表面18、20上，從而或是在圖4所示的箭頭11方向上將刀具回縮進入刀具腔室5或是將刀具保持在如圖5所示的位置上,此時刀具8由於離心力而延伸。然而，如果在根據圖4和圖5的銷端56和刀具8的自由樞軸旋轉部分之間存在靈活連接或是輪齒或密緊連接，就有可能通過活塞-液壓缸單元的方向控制銷55的動作而在箭頭11的方向上將刀具8旋入刀具腔室5並且也可以在箭頭12的方向上將其從刀具腔室5中旋出並且置於圖5中所示的位置。圖6以流程圖的形式示出了在刀具8致動期間內典型的運動序列。在坐標上向上描繪出冷卻劑壓力，而在坐標上向下描繪出刀具的旋轉路徑。在圖6中，向下指的旋轉路徑代表了刀具的回縮位置，而向上指的旋轉路徑(旋轉路徑的正值)代表了刀具的延伸位置。從位置23開始，首先假設既不存在冷卻劑壓力並且刀具處於未定義的中間位置。在位置23和24之間的分支曲線上，壓力介質開始流動並且此時壓力介質在箭頭16的方向上作用在壓力表面18上，因此在23和25之間的分支曲線的範圍內刀具回縮並且在位置25處達到其全回縮位置。在位置25和位置26之間的過渡上，刀具接著行進通過鑽孔，其中在位置24和位置27之間保持冷卻劑壓力。從位置28開始，處於其回縮位置的刀具8行進出鑽孔並且到達鑽孔的後延。出於此原因，冷卻劑在位置27處關閉並且當到達位置32時完全失去了其所有壓力。由於在刀具8上不再有任何壓力負載，在位置29，當擴孔裝置的轉動致動件開動時，刀具由於離心力而旋出並且由於該離心力而接著行進出刀具腔室5，因此此時在分支曲線30的位置32處刀具開始其旋出路徑，此處的值為正值。所述旋出一直持續到位置31處，其中關鍵的是在該位置處冷卻劑壓力不再存在從而達到完整的旋出。在位置31處，刀具8接觸到未詳細示出的用於切削的工件，並且在分支曲線33之上，冷卻劑壓力到位置34處達到其最大值，因此在切削開始後能夠獲得完全的冷卻劑饋送。刀具的實際工作位置發生在34、35和36之間的位置，其中所述刀具將與未詳細示出的用於切削的工件接觸。在切削處理完成之後，刀具8將以相同的方式旋轉回去進入刀具腔室5。因此在位置31處冷卻劑壓力應當儘可能低，從而使得刀具進入穩定的旋出的位置。在完成了切削操作之後，相反地進行整個過程，S卩，接著首先移除冷卻劑，接著刀具不再接觸用於切削的工件，接著擴孔裝置的轉動致動件停止，之後冷卻劑開始流動並且刀具摺疊進入刀具開口 6並且之後帶有旋入刀具殼體3內的刀具8的擴孔裝置回縮並再次通過通孔。
權利要求
1.一種壓力介質控制的擴孔裝置(1)，其具有一個或多個用於切削的刀具(8)，通過提供壓力介質(14)可以在所述刀具的旋轉位置對其進行致動，其特徵在於對於至少一個刀具(8)的致動通過由壓力介質(14)致動的至少一個活塞-液壓缸單元(49，55)來完成。
2.根據權利要求1所述的擴孔裝置(1)，其特徵在於所述壓力介質(14)通過對活塞-液壓缸單元(49，55 )進行致動來控制刀具(8 )的旋轉運動(11，12 )，並且通過安排在擴孔裝置縱向方向上的至少一個旁路鑽孔(19)來確保對刀具(8)進行衝刷和冷卻。
3.根據權利要求1或2所述的擴孔裝置(I)，其特徵在於所述擴孔裝置(I)包括單一樞軸轉動的刀具，其被偏心地支撐在刀具殼體前端上的刀具開口(6)中的軸承螺栓(10)上從而使得其能夠被旋轉。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的擴孔裝置(I)，其特徵在於所述擴孔裝置(I)包括多個刀具，所述多個刀具或是並排安排或是彼此相疊地安排並且由所分配的活塞-液壓缸單元(49，55)來驅動，從而使得其可以分別地旋出(12)和旋入(11)。
5.根據權利要求1到4中任一項所述的擴孔裝置，其特徵在於所述刀具(8)在其回縮休止位置和/或其延伸工作位置上保持有彈力負荷。
6.根據權利要求1到5中任一項所述的擴孔裝置，其特徵在於所述彈簧被設計為壓縮彈簧(57)，其將彈力負荷施加在方向控制銷(55)上以保持其在回縮位置上抵靠著活塞(49),結果是抵靠著流入的壓力介質(14)而進行預負荷。
7.根據權利要求1到6中任一項所述的擴孔裝置，其特徵在於所述刀具(8)利用離心力和/或彈簧力旋出(12)並且所述刀具(8)通過活塞-液壓缸單元(49，55)而旋入(11)。
8.根據權利要求1到7中任一項所述的擴孔裝置，其特徵在於所述刀具(8)通過活塞-液壓缸單元(49，55 )的致動而旋入並且旋出(12 )。
9.根據權利要求1到8中任一項所述的擴孔裝置，其特徵在於所述壓力介質(14)可以通過轉向閥在第一控制導管和第二控制導管之間切換，從而在兩個方向上致動活塞-液壓缸單元(49，55)並且視需要而回縮(11)或是延伸(12)所述刀具。
10.根據權利要求1到9中任一項所述的擴孔裝置，其特徵在於所述活塞(49)尺寸較小並且可移位著移動地安裝在液壓缸腔室(50)中，結果是壓力介質(14)的旁路流量流經活塞(49 )的圓周上從而衝刷縱向孔(13 )，其中方向控制銷(55 )可移位地安裝。
全文摘要
一種壓力介質控制的擴孔裝置，其具有一個或多個用於切削的刀具，通過提供壓力介質可以在所述刀具的旋轉位置對其進行致動，其中對於至少一個刀具的致動通過由壓力介質致動的至少一個活塞-液壓缸單元來完成。
文檔編號B23B39/10GK103084610SQ201210437769
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月5日 優先權日2011年11月3日
發明者哈裡·斯圖德 申請人:伍爾夫·赫尤裡