CN113894861B - 一种便携式激光加热辅助切削的加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便携式激光加热辅助切削的加工装置，包括激光器、刀头、壳体、输入端板、输出端板、主轴、行星齿轮和内齿圈，输入端板和输出端板可转动的设于壳体内，所述内齿圈固定于壳体内，行星齿轮与内齿圈啮合，行星齿轮的行星架均与输入端板和输出端板连接，主轴的输入端设有与行星齿轮啮合的主齿轮，主轴的输出端可转动的安装在输出端板上，刀头与主轴的输出端连接，激光器安装于输出端板上，行星架、输入端板、输出端板构成可相对壳体和主轴转动的旋转体。本发明将主轴的传递过来的高速变成低速，主轴带着刀头高速运转进而实现对工件的切削，激光器随着输出端板进行低速运转，从而完成了激光辅助切削。

Description

一种便携式激光加热辅助切削的加工装置

技术领域

本发明涉及纤维增强复合材料钻铣复合加工工具，尤其涉及一种便携式激光加热辅助切削的加工装置。

背景技术

纤维增强复合材料在工业中的运用越来越广泛，但是其在加工过程中极易产生各种缺陷。近年来，随着对纤维增强复合材料的深入研究，发现钻铣复合加工能有效降低切削力的影响，进而减少加工缺陷，提高加工质量。钻铣复合加工包括第一步的钻孔和第二步的螺旋铣孔。其次，纤维增强复合材料中的有机纤维增强复合材料对热较为敏感，通过加热材料能使材料改性，从而降低材料切削的难度。而在众多的热源中，激光能控制加工区域，是理想的热源。但是刀头的切削为高速旋转，而激光器不能随着刀头高速旋转，因而如何进行激光器的合理安装，实现其能利用刀具的转动驱动成为难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种主轴的传递过来的高速变成低速，主轴带着刀头高速运转进而实现对工件的切削，激光器随着输出端板进行低速运转，从而完成了激光辅助切削的便携式激光加热辅助切削的加工装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种便携式激光加热辅助切削的加工装置，包括激光器、刀头、壳体、输入端板、输出端板、主轴、行星齿轮和内齿圈，所述输入端板和输出端板可转动的设于壳体内，所述内齿圈固定于壳体内，所述行星齿轮与内齿圈啮合，所述行星齿轮的行星架均与输入端板和输出端板连接，所述主轴的输入端设有与行星齿轮啮合的主齿轮，所述主轴的输出端可转动的安装在输出端板上，所述刀头与主轴的输出端连接，所述激光器安装于输出端板上，所述行星架、输入端板、输出端板构成可相对壳体和主轴转动的旋转体。

作为上述技术方案的进一步改进，所述加工装置还包括调距机构，所述调距机构包括活动座和移动模块，所述输出端板上设有安装槽，所述活动座设于安装槽内，所述移动模块用于驱动活动座在安装槽移动，所述主轴的输出端可转动的与活动座连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述移动模块包括螺杆和两个螺杆座，两个螺杆座安装在输出端板上，所述螺杆安装在两个螺杆座，所述活动座设有与螺杆的螺纹配合的螺纹部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述安装槽的槽底设有用于避让主轴输出端的避空槽，所述安装槽的侧壁设有第一凹凸部，所述活动座设有可与第一凹凸部配合的第二凹凸部。

作为上述技术方案的进一步改进，所述活动座设有可供主轴输出端穿过的通孔，所述通孔的内侧壁设有环槽，所述环槽内设有第一滚珠。

作为上述技术方案的进一步改进，所述激光器通过激光座安装在输出端板上，所述激光器在输出端板上的高度小于刀头在输出端板上的高度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主轴包括输入轴和输出轴，所述输入轴和输出轴之间通过至少一个联轴器连接，所述主齿轮设于输入轴上，所述输入轴与输入端板之间设有轴承。

作为上述技术方案的进一步改进，所述行星架包括第一行星轴和第二行星轴，所述第一行星轴的两端分别固定在输入端板和输出端板上，所述第二行星轴的两端分别固定在输入端板和输出端板上，行星齿轮设置两个，一个行星齿轮固定套于第一行星轴，另一个行星齿轮固定套于第二行星轴。

作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体为圆筒形，所述输入端板和输出端板对应设置圆形，所述输入端板和输出端板的圆周面均设半圆槽，所述壳体设有两个半圆槽，输入端板的半圆槽与壳体上的一个半圆槽之间设有第二滚珠，所述输出端板的半圆槽与壳体上的另一个半圆槽之间设有第二滚珠。

作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体一端敞口，另一端设有封板，所述输出端板设于壳体敞口的一端；所述壳体由两个半圆分体拼接形成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的便携式激光加热辅助切削的加工装置，通过行星齿轮将主轴输入端的高速转矩减速为低速转矩，再通过行星架、输入端板、输出端板构成的旋转体输出该低速转矩，使安装在输出端板上的激光器低速旋转，在主轴带着刀头高速旋转继续切削的同时激光器低速旋转对工件进行加热辅助切削，利用高能激光束对材料加热可以降低材料的强度和硬度，然后再进行加工，降低切削力，减少刀具磨损和振动，从而有效延长刀具寿命、提高加工质量，从而降低材料切削的难度。该装置的特点在于能通过一个输入实现两个具有一定速度配比的转动输出。

(2)本发明的便携式激光加热辅助切削的加工装置，还包括用来调节主轴偏心距的调距机构，将主轴设置成可调的结构，刀头的切削范围可以调节，可以加工大于刀头本身直径的孔，从而改善了传统钻孔工艺中一种直径的刀头只能加工单一孔径的问题。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的立体结构***图。

图3是本发明的主视图。

图4是本发明的剖视图。

图5是本发明的输出端端部视图。

图6是本发明的调距机构的结构示意图。

图7是本发明中壳体内部结构示意图。

图8是本发明中活动块的立体结构示意图。

图9是本发明中活动块的主视结构示意图。

图10是本发明中输出端盖的立体结构示意图。

图11是本发明中输出端盖的主视结构示意图。

图中各标号表示：

1、激光器；11、激光座；12、螺栓；2、刀头；3、壳体；31、半圆槽；32、第二滚珠；34、封板；35、连接凸缘；36、螺钉；4、输入端板；5、输出端板；51、安装槽；511、避空槽；512、第一凹凸部；6、主轴；601、主齿轮；61、输入轴；62、输出轴；63、联轴器；64、联轴器连接轴；65、轴承；7、行星齿轮；71、行星架；72、第一行星轴；73、第二行星轴；8、内齿圈；9、调距机构；91、活动座；911、螺纹部；912、第二凹凸部；913、通孔；914、环槽；915、第一滚珠；92、移动模块；921、螺杆；922、螺杆座。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图11所示，本实施例的便携式激光加热辅助切削的加工装置，包括激光器1、刀头2、壳体3、输入端板4、输出端板5、主轴6、行星齿轮7和内齿圈8，输入端板4和输出端板5可转动的设于壳体3内，内齿圈8固定于壳体3内，行星齿轮7与内齿圈8啮合，行星齿轮7的行星架71均与输入端板4和输出端板5连接，主轴6的输入端设有与行星齿轮7啮合的主齿轮601，主轴6的输出端可转动的安装在输出端板5上，刀头2与主轴6的输出端连接，激光器1安装于输出端板5上，行星架71、输入端板4、输出端板5构成可相对壳体3和主轴6转动的旋转体。输出端板5靠近壳体3的端部，激光器1位于输出端板5朝外的端面上。输入端板4设于内齿圈8与输出端板5之间，并与内齿圈8相邻。激光器1与刀头2之间具有一定间距。

当便携式钻机向主轴6输入转矩后，主轴6上的主齿轮601转动带着行星齿轮7相对内齿圈8转动，由于内齿圈8固定不动，行星齿轮7绕着内齿圈8转动带着行星架71转动，进而带着输入端板4、输出端板5相对壳体3和主轴6转动，行星齿轮7与内齿圈8将主轴6的传递过来的高速变成低速，主轴6继续保持高速旋转带着其输出端的刀头2高速运转进而实现对工件的切削，激光器1设置在输出端板5上随着输出端板5进行低速运转，激光器1发出的激光实时照射工件，从而完成了激光辅助切削的效果。

该便携式激光加热辅助切削的加工装置，通过行星齿轮7将主轴6输入端的高速转矩减速为低速转矩，再通过行星架71、输入端板4、输出端板5构成的旋转体输出该低速转矩，使安装在输出端板5上的激光器1低速旋转，在主轴6带着刀头2高速旋转继续切削的同时激光器1低速旋转对工件进行加热辅助切削，利用高能激光束对材料加热可以降低材料的强度和硬度，然后再进行加工，降低切削力，减少刀具磨损和振动，从而有效延长刀具寿命、提高加工质量，从而降低材料切削的难度。该装置的特点在于能通过一个输入实现两个具有一定速度配比的转动输出。

本实施例中，激光器1通过激光座11安装在输出端板5上，激光器1在输出端板5上的高度H1小于刀头2在输出端板5上的高度H2，避免激光器1对刀头2的切削造成干涉。激光座11通过螺栓12固定在输出端板5上。

本实施例中，加工装置还包括调距机构9，调距机构9包括活动座91和移动模块92，输出端板5上设有安装槽51，活动座91设于安装槽51内，移动模块92用于驱动活动座91在安装槽51移动，主轴6的输出端可转动的与活动座91连接。主轴6与激光器1的连线为M，活动座91的移动方向与M大致垂直，即主轴6移动的方向不朝向激光器1，这样在主轴6偏移一定距离后，不需要调节激光器1的位置，主轴6设置成可调的结构，刀头2的切削范围可以调节，可以加工大于刀头2本身直径的孔，从而改善了传统钻孔工艺中一种直径的刀头2只能加工单一孔径的问题。此外，还可以通过调距机构9调距使螺旋铣孔过程中单一切削刃不与工件加工表面持续接触，有效促进刀头的散热以及加工过程中切屑的排出，还能有效避免由于连续加工使温度累积进而导致刀头的磨损失效和加工表面被切屑破坏。

具体的，移动模块92包括螺杆921和两个螺杆座922，两个螺杆座922安装在输出端板5上，螺杆921安装在两个螺杆座922，螺杆921可以相对螺杆座922移动，活动座91设有与螺杆921的螺纹配合的螺纹部911，为了便于制作，螺纹部911为圆弧形的螺纹，优选为四分之一个圆的螺纹。当切削的孔径与刀头2直径相同时，将主轴6移动至输出端板5中心位置即可，切削时，刀头2仅自转；当切削的孔径大于刀头2直径相同时，转动螺杆921，螺杆921旋转带着螺纹部911旋转，而螺杆921只转不移动，则螺纹部911会移动，从而带着活动座91移动，偏离中心，进而刀头2偏离中心，切削时，刀头2自转的同时还需要公转，从而加工出比刀头2直径大的孔。

本实施例中，主轴6包括输入轴61和输出轴62，输入轴61和输出轴62之间通过至少一个联轴器63连接，本实施例，优选设置两个联轴器63，两个联轴器63之间通过联轴器连接轴64连接，输入轴61与一个联轴器63连接，输出轴62与另一个联轴器63连接。主齿轮601设于输入轴61上，输入轴61与输入端板4之间设有轴承65。输出轴62设在活动座91上。

本实施例中，活动座91设有可供输出轴62输出端穿过的通孔913，通孔913的内侧壁设有环槽914，环槽914内设有第一滚珠915。第一滚珠915的设置，使得输出轴62相对活动座91滚动摩擦。安装槽51的槽底设有用于避让输出轴62的避空槽511，安装槽51的侧壁设有第一凹凸部512，活动座91设有可与第一凹凸部512配合的第二凹凸部912。第一凹凸部512与第二凹凸部912配合对活动座91的移动进行导向。

本实施例中，行星架71包括第一行星轴72和第二行星轴73，第一行星轴72的两端分别固定在输入端板4和输出端板5上，第二行星轴73的两端分别固定在输入端板4和输出端板5上，行星齿轮7设置两个，一个行星齿轮7固定套于第一行星轴72，另一个行星齿轮7固定套于第二行星轴73。行星轴随行星齿轮7一起转动。第一行星轴72通过螺钉36与输入端板4和输出端板5连接。同理，第二行星轴73通过螺钉36与输入端板4和输出端板5连接

本实施例中，壳体3为圆筒形，壳体3由两个半圆分体拼接形成，半圆分体上设有连接凸缘35，两个半圆分体的连接凸缘35通过螺栓12锁紧。壳体3一端敞口，另一端设有封板34，输出端板5设于壳体3敞口的一端。输入轴61与封板34之间设有轴承65。输入端板4和输出端板5对应设置圆形，输入端板4和输出端板5的圆周面均设半圆槽31，壳体3设有两个半圆槽31，输入端板4的半圆槽31与壳体3上的一个半圆槽31之间设有第二滚珠32，输出端板5的半圆槽31与壳体3上的另一个半圆槽31之间设有第二滚珠32。第二滚珠32的设置，使得输入端板4和输出端板5相对壳体3滚动摩擦。

本实施例中，内齿圈8通过螺钉36固定在壳体3上，螺钉36设置在壳体3的圆周表面上。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种便携式激光加热辅助切削的加工装置，其特征在于：包括激光器（1）、刀头（2）、壳体（3）、输入端板（4）、输出端板（5）、主轴（6）、行星齿轮（7）和内齿圈（8），所述输入端板（4）和输出端板（5）可转动的设于壳体（3）内，所述内齿圈（8）固定于壳体（3）内，所述行星齿轮（7）与内齿圈（8）啮合，所述行星齿轮（7）的行星架（71）均与输入端板（4）和输出端板（5）连接，所述主轴（6）的输入端设有与行星齿轮（7）啮合的主齿轮（601），所述主轴（6）的输出端可转动的安装在输出端板（5）上，所述刀头（2）与主轴（6）的输出端连接，所述激光器（1）安装于输出端板（5）上，所述行星架（71）、输入端板（4）、输出端板（5）构成可相对壳体（3）和主轴（6）转动的旋转体，所述加工装置还包括调距机构（9），所述调距机构（9）包括活动座（91）和移动模块（92），所述输出端板（5）上设有安装槽（51），所述活动座（91）设于安装槽（51）内，所述移动模块（92）用于驱动活动座（91）在安装槽（51）移动，所述主轴（6）的输出端可转动的与活动座（91）连接，所述移动模块（92）包括螺杆（921）和两个螺杆座（922），两个螺杆座（922）安装在输出端板（5）上，所述螺杆（921）安装在两个螺杆座（922），所述活动座（91）设有与螺杆（921）的螺纹配合的螺纹部（911），所述安装槽（51）的槽底设有用于避让主轴（6）输出端的避空槽（511），所述安装槽（51）的侧壁设有第一凹凸部（512），所述活动座（91）设有可与第一凹凸部（512）配合的第二凹凸部（912），所述活动座（91）设有可供主轴（6）输出端穿过的通孔（913），所述通孔（913）的内侧壁设有环槽（914），所述环槽（914）内设有第一滚珠（915），所述主轴（6）包括输入轴（61）和输出轴（62），所述输入轴（61）和输出轴（62）之间通过至少一个联轴器（63）连接，所述主齿轮（601）设于输入轴（61）上，所述输入轴（61）与输入端板（4）之间设有轴承（65）。

2.根据权利要求1所述的便携式激光加热辅助切削的加工装置，其特征在于：所述激光器（1）通过激光座（11）安装在输出端板（5）上，所述激光器（1）在输出端板（5）上的高度小于刀头（2）在输出端板（5）上的高度。

3.根据权利要求1所述的便携式激光加热辅助切削的加工装置，其特征在于：所述行星架（71）包括第一行星轴（72）和第二行星轴（73），所述第一行星轴（72）的两端分别固定在输入端板（4）和输出端板（5）上，所述第二行星轴（73）的两端分别固定在输入端板（4）和输出端板（5）上，行星齿轮（7）设置两个，一个行星齿轮（7）固定套于第一行星轴（72），另一个行星齿轮（7）固定套于第二行星轴（73）。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的便携式激光加热辅助切削的加工装置，其特征在于：所述壳体（3）为圆筒形，所述输入端板（4）和输出端板（5）对应设置圆形，所述输入端板（4）和输出端板（5）的圆周面均设半圆槽（31），所述壳体（3）设有两个半圆槽（31），输入端板（4）的半圆槽（31）与壳体（3）上的一个半圆槽（31）之间设有第二滚珠（32），所述输出端板（5）的半圆槽（31）与壳体（3）上的另一个半圆槽（31）之间设有第二滚珠（32）。

5.根据权利要求4所述的便携式激光加热辅助切削的加工装置，其特征在于：所述壳体（3）一端敞口，另一端设有封板（34），所述输出端板（5）设于壳体（3）敞口的一端；所述壳体（3）由两个半圆分体拼接形成。

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