專利名稱：高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于大型普通臥式車床，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(jī)械加工領(lǐng)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(shù)：
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(nèi)已有的大型鏜床和深孔專用機(jī)床，都是用來加工普通透孔的機(jī)床，近幾年國內(nèi)外已有的數(shù)控銑鏜床，也只能加工內(nèi)孔長度不大的通孔，更解決不了鏜桿要懸臂伸至孔底，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(tǒng)的深孔加工設(shè)備，還是已有的數(shù)控銑鏜床，都不能解決在大型高精度深盲孔鏜桿無支承加工中的抗振防振作用，也即不能進(jìn)行穩(wěn)定的深盲孔加工。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于解決目前國內(nèi)外機(jī)械加工領(lǐng)域大型高精度深盲孔無支承加工的質(zhì)量和效率問題，為此解決我國核工業(yè)發(fā)展中，核乏燃料儲運容器制造技術(shù)中的關(guān)鍵問題，即核容器高強(qiáng)度Q鐵筒體和0Cr18Ni9高奧氏體不銹鋼薄壁大型高精度深盲孔的制造技術(shù)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(gòu)成是包括安裝在普通臥式車床大溜板上的鏜磨桿座、鏜桿和刀夾，其特征是高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置由鏜桿底座和組成內(nèi)空心外圓錐形鏜桿的帶有內(nèi)予緊外拉伸結(jié)構(gòu)的后短節(jié)、可換前短節(jié)，可換前短節(jié)前端的刀夾及預(yù)備磨頭前短節(jié)所組成。鏜桿座內(nèi)設(shè)有可提高鏜桿座強(qiáng)度的雙十字形加強(qiáng)筋，組成鏜桿座底部的溜板為增加摩擦系數(shù)而加大了寬度的大滑板，聯(lián)接固定鏜桿后短節(jié)和傳遞動力的傳動軸，通過聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接電機(jī)。組成鏜桿后短節(jié)的內(nèi)予緊外拉伸結(jié)構(gòu)是由鏜桿后短節(jié)內(nèi)孔裝有可使其左端作用在空心鏜桿左端內(nèi)端面上的頂管，頂管的右端裝有固定在鏜桿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桿的特種螺母所組成，頂管外圓與鏜桿后短節(jié)主體內(nèi)孔之間注有高稠度阻尼介質(zhì)，后短節(jié)外圓周圍設(shè)有由縱向錐形加強(qiáng)筋板和橫向環(huán)形加強(qiáng)筋板的網(wǎng)狀加強(qiáng)筋構(gòu)成的隔振器?？蓳Q前短節(jié)的前后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(shè)有注入了高稠度阻尼介質(zhì)的阻尼材料室。安裝在鏜桿后短節(jié)上的可換前短節(jié)位置處的預(yù)備磨頭前短節(jié)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(lián)接，左端裝有杯式砂輪的砂輪法蘭。構(gòu)成后短節(jié)外圓周上的網(wǎng)狀加強(qiáng)筋的縱向錐形加強(qiáng)筋板為8塊，橫向環(huán)形加強(qiáng)筋板為32塊。
本實用新型的工作原理集中的體現(xiàn)了本裝置的綜合剛度和強(qiáng)度這一特點。由于在深盲孔加工中，要產(chǎn)生較大的切削力，鏜桿要伸出3000mm在無支承情況下還要承受780-960Kg的切削力，這就要求鏜桿具有足夠的抗拉抗彎強(qiáng)度，因此鏜桿均設(shè)計為內(nèi)空心、外圓錐形，這樣既起到了減輕鏜具自身重量，降低懸臂鏜桿繞度，又起到了增強(qiáng)整體強(qiáng)度的作用。在后短節(jié)外圓圓周上設(shè)計由8塊梯形縱向筋板和橫向環(huán)形32塊筋板，組成網(wǎng)狀加強(qiáng)筋，這種結(jié)構(gòu)將Φ200mm的短節(jié)體相當(dāng)于Φ245外徑鏜桿的高度，同時減輕了137Kg的鏜桿重量，提高了后短節(jié)的整體剛度。由于網(wǎng)狀加強(qiáng)筋在后短節(jié)上構(gòu)成了40個不同容積的槽，這一個個不同容積的槽實質(zhì)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(dāng)鏜刀在切削時，受到的正壓力P而產(chǎn)生受迫振動，這種振動是水平振動，由于鏜桿后短節(jié)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(tǒng)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(wǎng)狀加強(qiáng)筋表面積增大)振幅逐漸削弱，直至消失。在鏜桿的后短節(jié)上，裝有內(nèi)予緊外拉伸結(jié)構(gòu)，在空心鏜桿的中心裝有一根傳動軸(聯(lián)接電機(jī)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，直接作用在鏜桿后短節(jié)的左端內(nèi)端面上，無縫鋼管右端由一個螺紋法蘭支承在鏜桿座上，當(dāng)對螺紋予緊時，便壓緊了無縫管，無縫管頂在鏜桿左端內(nèi)端面上，這樣也就相當(dāng)于拉伸了空心鏜桿，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(chǎn)生的允許拉應(yīng)力由于鏜刀切削時，切削力垂直作用在鏜桿上，若假定鏜桿為完全彈性體則變形，不計予緊力時，變形量使鏜桿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(chǎn)生的垂直壓力768Kg PK-鏜桿彈性模量引起的抵抗力。由于予緊力P近似等于PQ，且作用相反，那么此時Px＝PQ＝768Kg，因此由于予緊力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桿的變形量。本實用新型的懸臂鏜桿的可換前短節(jié)上裝有徑向釋振器和軸向釋振器，并注入了高稠度的阻尼材料，以消除和抵抗切削過程中產(chǎn)生的振動。
大型深盲孔無支承懸臂加工是國內(nèi)外機(jī)械加工中的關(guān)鍵課題。本高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置，是根據(jù)鏜桿在懸臂無支承加工中，所產(chǎn)生的幾種振動形式，所采取的提高鏜桿綜合剛度和切削過程中鏜桿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，而采取的幾種防振、抗振如上結(jié)構(gòu)所提到的幾種措施，這些措施從根本上解決了鏜桿在無支承加工中的不穩(wěn)定因素，保證了懸臂鏜桿伸至盲孔底3米穩(wěn)定的進(jìn)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(jìn)行大型精密深盲孔的加工。本實用新型與已有技術(shù)比較具有以下優(yōu)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(jié)束了我國不能制造核容器的歷史。
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(jié)3換上磨頭前短節(jié)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(nèi)孔端面。
鏜桿后短節(jié)(2)是一根Φ200×30×1600，材質(zhì)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(qiáng)筋板(2-3)，與32塊橫向環(huán)形加強(qiáng)筋板(2-4)焊接在一起，并通過鏜桿固定螺釘(2-1)(8-M24×80)固定在鏜桿座(1)上，表面經(jīng)焊接后的筋板形成多個外表面網(wǎng)狀加強(qiáng)筋板，在整體上起到了增加鏜桿剛度減輕鏜桿重量和消振的作用，在后短節(jié)(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)外圓與鏜桿后短節(jié)(2)主體內(nèi)孔之間注入高稠度阻尼介質(zhì)(2-2)，在頂管中心裝有聯(lián)接磨頭前短節(jié)磨頭主軸(5-2)的預(yù)備傳動軸(2-8)(Φ48×1800)，軸前端為一撥動扁以便與磨頭前短節(jié)(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桿座(1)上裝有特種螺套(1-8)和用于予緊頂管(2-7)的特種螺母(1-7)，當(dāng)予緊螺母(1-7)時即壓緊頂管(2-7)，也即相當(dāng)于拉伸了后短節(jié)(2)，這樣就形成予緊力的大小和拉伸力相等，方向相反的鏜桿后短節(jié)(2)上的內(nèi)予緊、外拉伸結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)極大的提高了鏜桿的綜合剛度和整體強(qiáng)度?？蓳Q前短節(jié)(3)，是一內(nèi)孔Φ120外面八棱錐體，材質(zhì)45#，長度1200，大端尺寸為210鋼件，用螺釘(3-1)(8-M16×50)，聯(lián)接固定在后短節(jié)(2)上，在可換前短節(jié)(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(diào)彈簧座組成)，阻尼材料室(3-3)注入高稠度阻尼介質(zhì)(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(diào)整彈簧座組成，以此來克服和消除鏜刀在切削過程中產(chǎn)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(tǒng)共振。刀夾(4)是用40Cr經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)處理的鉻鋼件，用螺釘(4-1)(5-M16×60)固定在可換前短節(jié)(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(gòu)成一長度為3000，可鏜孔直經(jīng)Φ400～500的高剛度抗振鏜削裝置。磨頭前短節(jié)(5)材質(zhì)45#內(nèi)空心外八棱錐體，大端尺寸為180，由螺釘(3-1)聯(lián)接在一起，兩端裝有L＝100的兩雙Φ120軸承架(5-1)，并裝有精密軸承(5-3)(4-C16310，單列向心推力球軸承)，內(nèi)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(nèi)孔直經(jīng)為Φ140以減輕磨頭自身重量；當(dāng)需要內(nèi)孔磨削時，即可卸下鏜桿可換前短節(jié)(3)換上磨頭前短節(jié)(5)，起動電機(jī)(1-1)帶動傳動軸(2-8)，撥動磨頭主軸(5-2)，即可進(jìn)行深盲孔的磨削了；這樣由1、2、5構(gòu)成一整體長度3000、磨削直經(jīng)Φ400～500的大型高剛度深盲孔抗振磨削裝置。
權(quán)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桿座(1)、鏜桿、刀夾(4)，其特征在于a、高剛度大型深盲孔抗振鏜磨裝置由鏜桿底座(1)和組成內(nèi)空心外圓錐形鏜桿的帶有內(nèi)予緊外拉伸結(jié)構(gòu)的后短節(jié)(2)，可換前短節(jié)(3)前端的刀夾(4)及預(yù)備磨頭前短節(jié)(5)所組成；b、鏜桿座(1)內(nèi)設(shè)有可提高鏜桿座(1)的強(qiáng)度的雙十字形加強(qiáng)筋，組成鏜桿座(1)底部的溜板為增加磨擦系數(shù)而加大了寬度的大溜板(1-9)， 連接固定鏜桿后短節(jié)(2)和傳遞動力的傳動軸(2-8)，通過聯(lián)軸節(jié)(1-5)連接電機(jī)(1-1)；c、組成鏜桿后短節(jié)(2)的內(nèi)予緊外拉伸結(jié)構(gòu)是由鏜桿后短節(jié)(2)內(nèi)孔裝有可使其左端作用在空心鏜桿左端內(nèi)端面上的頂管(2-7)，頂管(2-7)的右端裝有固定在鏜桿底座(1)前壁上的特種螺套(1-8)，螺套(1-8)上裝有予緊頂管(2-7)和拉伸空心鏜桿的特種螺母(1-7)所組成，頂管(2-7)外圓與鏜桿后短節(jié)(2)主體內(nèi)孔之間注有高稠度阻尼介質(zhì)(2-2)，后短節(jié)(2)外圓周圍設(shè)有由縱向錐形加強(qiáng)筋板(2-3)和橫向環(huán)形加強(qiáng)筋板(2-4)的網(wǎng)狀加強(qiáng)筋板構(gòu)成的隔振器；d、可換前短節(jié)(3)的前后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(shè)有注入了高稠度阻尼介質(zhì)(2-2)的阻尼材料室(3-3)；e、安裝在鏜桿后短節(jié)(2)上的可換前短節(jié)(3)位置處的預(yù)備磨頭前短節(jié)(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(lián)接，左端裝有杯式砂輪(5-5)的砂輪法蘭(5-4)。
2.如權(quán)利要求1所述的鏜磨裝置，其特征在于構(gòu)成后短節(jié)(2)外圓周上的網(wǎng)狀加強(qiáng)筋的縱向梯形筋板(2-3)為8塊，橫向環(huán)形筋板(2-4)為32塊。
專利摘要一種用于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(qiáng)度鏜桿底座、鏜桿和預(yù)備磨頭前短節(jié)。鏜桿由可換前短節(jié)和后短節(jié)組成。后短節(jié)上裝有內(nèi)予緊外拉伸結(jié)構(gòu)及高稠度阻尼介質(zhì),可換前短節(jié)上裝有徑、軸向釋振器和注有高稠度阻尼材料的阻尼室。具有鏜桿綜合剛度高和消振抗振作用,保證鏜桿在無支撐作用下穩(wěn)定進(jìn)行內(nèi)孔鏜削,當(dāng)需要磨削時,可換上磨頭前短節(jié)。適用于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(yōu)先權(quán)日2001年11月11日
發(fā)明者滕欣榮 申請人:滕欣榮