CN115647860A - 一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备 - Google Patents

Abstract

本发明属于沟槽加工与检测装备技术领域，提供了一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备。转动式悬臂结构与双槽口刀具导轨配合，可减小其在加工时的振动和变形；刀杆、进给杆与双槽口刀具导轨等加工装置采用双刀对称结构，可高效加工周向对称分布的内孔沟槽，刀杆和进给杆与双槽口刀具导轨精密配合，保证内孔沟槽的加工精度；内孔沟槽加工完成后可直接在检测工位上进行在机测量，通过传动装置带动激光传感器对不同位置的内孔沟槽进行测量，检测内孔沟槽的加工质量。本发明解决了大长径比筒体类零件深孔沟槽以及变截面沟槽难以加工、加工效率低、加工精度低且检测困难的问题，实现了加工与测量一体化，缩短了加工与检测周期。

Description

一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备

技术领域

本发明属于沟槽加工与检测装备技术领域，特别涉及一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备。

背景技术

筒体类零件广泛应用于汽车、航空航天以及国防军工等领域中，其中许多重要的筒体零件都有加工内孔沟槽的需求，如飞机起落架、火炮身管和反后坐装置筒体等。这些筒体类零件的内孔沟槽通常较难加工，而且其加工精度有着较高的要求，采用常规的内孔沟槽加工方式(如拉削、插削等)加工效率较低，且无法保证加工精度。对于一些长径比很大的深孔沟槽，尤其是其中有一些为变截面盲槽，采用常规内孔沟槽加工设备更是无法对其进行加工，也难以达到其要求的精度。

内孔沟槽加工完成后，为检验内孔沟槽的加工精度是否达到要求，需对内孔沟槽进行检测。目前内孔沟槽的检测方式通常为人工利用游标卡尺等量具进行测量，这种方式效率较低，且检测精度不高。对于长度较长且孔径较小的筒体类零件，游标卡尺等量具无法对完整的内孔沟槽参数进行测量，其内孔沟槽测量更是十分困难。上述问题对筒体类零件内孔沟槽的加工与检测提出来很大挑战。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服常规内孔沟槽加工装备的不足，针对筒体类零件内孔沟槽，尤其是大长径比的深孔沟槽、变截面沟槽难以加工、加工效率低、加工精度低且检测困难等问题，发明了一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备，实现了筒体类零件内孔直槽、盲槽、斜槽和变截面沟槽等多种复杂沟槽的高精高效加工与检测。

本发明的技术方案：

一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备，包括转动式悬臂结构1、双槽口刀具导轨2、夹紧装置3、定位套4、进给杆5、刀头6、刀杆7、数控分度盘8、工作台9、床身10、控制***11、检测装置导轨12、传感器安装块13、激光传感器14、限位块15、刀杆与进给杆传动装置以及检测与传动装置。

所述的转动式悬臂结构1主要由悬臂1.1、悬臂柱1.2、固定螺栓1.3、滚动滑轮1.4、驱动装置1.5、支撑肋板1.6、刀具导轨固定套1.7和螺旋杆1.8组成；悬臂柱1.2通过固定螺栓1.3安装在工作台上，悬臂柱1.2顶部与悬臂1.1通过旋转轴连接在一起，悬臂1.1可绕悬臂柱1.2旋转；悬臂柱1.2上有腰圈轨道1.2-a，驱动装置1.5驱动滚动滑轮1.4在腰圈轨道1.2-a上滚动，从而带动悬臂1.1绕悬臂柱1.2中心转动，工件吊装时悬臂1.1可旋转到一侧，便于吊装；支撑肋板1.7安装在悬臂1.1和悬臂柱1.2之间，用于支撑悬臂1.1；螺旋杆1.8安装在悬臂1.1上，刀具导轨固定套1.7与螺旋杆1.8固定连接在一起，螺旋杆1.8可通过旋转进行上下调节，从而带动刀具导轨固定套1.7上下移动；刀具导轨固定套1.7与双槽口刀具导轨2相配合，用于加工时稳固双槽口刀具导轨2，减少双槽口刀具导轨2加工时受切削力造成的弯曲和振动。

所述的刀杆与进给杆传动装置主要由联接螺钉16.1、复位弹簧16.2、刀杆驱动连接装置16.3、进给杆驱动连接装置16.4、进给杆动力传动杆16.5、进给杆驱动装置16.6、刀杆驱动装置16.7、刀杆动力传动杆16.8组成；联接螺钉16.1安装在刀杆7上，其另一端与复位弹簧16.2连接在一起，复位弹簧16.2处于压缩状态，可实现刀杆退刀时的自动复位；进给杆驱动装置16.6与进给杆动力传动杆16.5连接，进给杆动力传动杆16.5与进给杆驱动连接装置16.4安装在一起，进给杆驱动装置16.6通过驱动进给杆动力传动杆16.5旋转从而带动进给杆驱动连接装置16.4上下移动；刀杆驱动装置16.7与刀杆动力传动杆16.8连接在一起，刀杆驱动连接装置16.3安装在刀杆动力传动杆16.8上，刀杆驱动装置16.7通过驱动刀杆动力传动杆16.8旋转从而带动刀杆驱动连接装置16.3上下移动。

所述的检测与传动装置主要由丝杠17和伺服电机18组成。传感器安装块13通过螺母与丝杠安装连接在一起，伺服电机18驱动丝杠17旋转，带动传感器安装块上下移动。

所述的控制***11可对进给杆驱动装置16.6、刀杆驱动装置16.7以及伺服电机18的驱动功率进行调节控制，通过设置不同的参数，来控制刀杆与进给杆传动装置以及检测与传动装置的进给速率，从而实现内孔沟槽加工与检测的调节控制。

所述的双槽口刀具导轨2为对称结构，具有两个槽口轨道，其侧面有定位孔2-a，通过夹紧装置3和定位套4与定位孔2-a的配合，可实现对不同长度的工件进行定位夹紧；双槽口刀具导轨2的两个槽口轨道中各安装有一个进给杆5和刀杆7，进给杆5和刀杆7与双槽口刀具导轨2相配合，为双刀对称结构，且实施方式相同，可同时加工两个周向对称分布的内孔沟槽；进给杆5上端为楔形状，刀杆7上端斜面与进给杆楔形斜面紧紧贴合在一起，刀头6安装在刀杆上端刀头安装位上；刀杆7下端通过联接螺钉16.2与复位弹簧16.2连接在一起，刀杆底部的刀杆传动连接头7-a具有铰链结构，刀杆7可绕其进行一定角度的旋转，且刀杆传动连接头7-a上具有锯齿状结构，与刀杆驱动连接装置16.3固定在一起，刀杆驱动装置16.7驱动刀杆动力传动杆16.8旋转来带动刀杆驱动连接装置16.3上下移动，从而实现刀杆7的轴向进给；进给杆5底部也具有锯齿状结构，与进给杆驱动连接装置16.4连接在一起，进给杆驱动装置16.6驱动进给杆动力传动杆16.5旋转来带动进给杆驱动连接装置16.4上下移动，从而实现进给杆5的轴向进给；当进给杆5和刀杆7的轴向进给速率相同时，进给杆5和刀杆7的运动同步，可加工内孔直槽；当进给杆5相对于刀杆7有一定的向下运动的轴向进给速率时，进给杆5的楔形斜面挤压刀杆7上端与之贴合的斜面，刀杆7通过刀杆传动连接头7-a上铰链结构进行一定角度的旋转，实现径向进给，可加工内孔变截面槽或斜槽等。

所述的激光传感器14安装在传感器安装块13上，通过伺服电机18驱动丝杠17旋转来带动传感器安装块13沿着检测装置导轨12上下滑动，从而实现激光传感器14对工件不同高度位置的内孔沟槽深度测量；安装在工作台9上的检测工位处的数控分度盘8与检测装置导轨12同心，数控分度盘8可带动工件旋转，同时激光传感器14对所在位置的内孔沟槽进行扫描，可得到该截面位置处的内孔沟槽参数；限位块15安装在检测装置导轨12上，主要起限位的作用。

本发明的有益效果是，解决了大长径比筒体类零件深孔沟槽以及变截面沟槽难以加工、加工效率低、加工精度低且检测困难的问题，实现了加工与测量一体化，双刀结构有效提高了加工效率和加工精度，缩短了加工与检测周期。

附图说明

图1是筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备整体结构图；

图2是用于稳固双槽口刀具导轨的转动式悬臂结构1示意图；

图3是用于加工内孔沟槽的双刀结构与传动装置结构示意图；

图4是双槽口刀具导轨2结构示意图；

图5是用于内孔沟槽质量检测的检测装置结构示意图；

图中：1转动式悬臂结构；1.1悬臂；1.2悬臂柱；1.2-a腰圈轨道；1.3固定螺栓；1.4滚动滑轮；1.5驱动装置；1.6支撑肋板；1.7刀具导轨固定套；1.8螺旋杆；2双槽口刀具导轨；2-a定位孔；3夹紧装置；4定位套；5进给杆；6刀头；7刀杆；7-a刀杆传动连接头；8数控分度盘；9工作台；10床身；11控制***；12检测装置导轨；13传感器安装块；14激光传感器；15限位块；16.1联接螺钉；16.2复位弹簧；16.3刀杆驱动连接装置；16.4进给杆驱动连接装置；16.5进给杆动力传动杆；16.6进给杆驱动装置；16.7刀杆驱动装置；16.8刀杆动力传动杆；17丝杠；18伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施方式。

一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备，如图1所示，包括转动式悬臂结构1、双槽口刀具导轨2、夹紧装置3、定位套4、进给杆5、刀头6、刀杆7、数控分度盘8、工作台9、床身10、控制***11、检测装置导轨12、传感器安装块13、激光传感器14、限位块15、刀杆与进给杆传动装置以及检测与传动装置。主要用于加工和检测较长筒件的复杂内孔沟槽，如变截面沟槽、盲槽等。

加工与检测过程如下：如图1、2所示，加工之前，先旋转螺旋杆1.8将刀具导轨固定套1.7升起，使刀具导轨固定套1.7与双槽口刀具导轨2分离；然后通过驱动装置1.5驱动滚动滑轮1.4在腰圈轨道1.2-a上滚动，使悬臂1.1旋转到一侧；将待加工零件吊装到加工工位上，通过夹紧装置3和定位套4对待加工零件进行定位夹紧，如图4所示，双槽口刀具导轨2上有多个定位孔2-a，与夹紧装置3和定位套4相配合，可对不同长度的筒体类零件进行加工；完成工件的定位夹紧后，驱动装置1.5驱动滚动滑轮1.4在腰圈轨道1.2-a上滚动，将悬臂1.1旋转到初始位置；旋转螺旋杆1.8将刀具导轨固定套1.7降下，使刀具导轨固定套1.7与双槽口刀具导轨2配合在一起。

如图3所示，加工部分为双刀对称结构，进给杆5和刀杆7与双槽口刀具导轨2的两个槽口轨道相配合，可同时加工两个周向对称分布的内孔沟槽，有效提高加工效率；当筒体类零件周向有多个待加工的内孔沟槽时，可通过数控分度盘8带动工件旋转，依次加工每一个沟槽；加工时，刀杆驱动装置16.7驱动刀杆动力传动杆16.8旋转来带动刀杆驱动连接装置16.3上下移动，刀杆7底部的刀杆传动连接头7-a上具有锯齿状结构，与刀杆驱动连接装置16.3固定在一起，刀杆驱动连接装置16.3上下移动的同时带动刀杆7一起运动，从而实现刀杆7的轴向进给；进给杆5底部也具有锯齿状结构，与进给杆驱动连接装置16.4固接在一起，进给杆驱动装置16.6驱动进给杆动力传动杆16.5旋转来带动进给杆驱动连接装置16.4上下移动，进给杆驱动连接装置16.4上下移动的同时带动进给杆5一起运动，从而实现进给杆5的轴向进给；当进给杆5和刀杆7的轴向进给速率相同时，进给杆5和刀杆7的运动同步，可加工内孔直槽；当进给杆5相对于刀杆7有一定的向下运动的轴向进给速率时，进给杆5的楔形斜面挤压刀杆7上端与之贴合的斜面，刀杆7通过刀杆传动连接头7-a上铰链结构进行一定角度的旋转，实现径向进给，可加工内孔变截面槽或斜槽等；刀杆7下端通过联接螺钉16.2与复位弹簧16.2连接在一起，复位弹簧16.2处于压缩状态，刀杆7完成径向进给和一次走刀后，进给杆5向上运动，刀杆7在复位弹簧16.2的作用下，自动完成退刀复位；每一次走刀的运动轨迹均为完整的加工轮廓，通过多次走刀，完成整个内孔沟槽的加工。

如图1、5所示，加工完成后，旋转螺旋杆1.8将刀具导轨固定套1.7升起，使刀具导轨固定套1.7与双槽口刀具导轨2分离；然后通过驱动装置1.5驱动滚动滑轮1.4在腰圈轨道1.2-a上滚动，使悬臂1.1旋转到一侧；取下夹紧装置3与定位套4，将工件从加工工位吊装到检测工位上；通过夹紧装置3和定位套4将工件定位夹紧在检测工位上；工件定位夹紧完成后，检测工位的数控分度盘8带动工件旋转，同时激光传感器14对所在位置的内孔沟槽进行测量扫描，得到该截面位置处的内孔沟槽参数，经过计算机处理可得到该截面的沟槽云图；伺服电机18驱动丝杠17旋转来带动传感器安装块13沿着检测装置导轨12上下滑动，激光传感器14随着传感器安装块13上下移动，对工件不同高度位置的内孔沟槽深度进行测量；结合截面位置的内孔沟槽云图和激光传感器14上下移动测量得到的内孔沟槽深度参数，可得到整个内孔沟槽的加工精度。

应该说明的是，本发明的上述具体实施方式仅用于示例性阐述本发明的原理和流程，不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明精神和范围的情况下所做的任何修改和等同替换，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备，其特征在于，该筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备包括转动式悬臂结构(1)、双槽口刀具导轨(2)、夹紧装置(3)、定位套(4)、进给杆(5)、刀头(6)、刀杆(7)、数控分度盘(8)、工作台(9)、床身(10)、控制***(11)、检测装置导轨(12)、传感器安装块(13)、激光传感器(14)、限位块(15)、刀杆与进给杆传动装置以及检测与传动装置；

所述的转动式悬臂结构(1)主要由悬臂(1.1)、悬臂柱(1.2)、固定螺栓(1.3)、滚动滑轮(1.4)、驱动装置(1.5)、支撑肋板(1.6)、刀具导轨固定套(1.7)和螺旋杆(1.8)组成；悬臂柱(1.2)通过固定螺栓(1.3)安装在工作台(9)上，悬臂柱(1.2)顶部与悬臂(1.1)通过旋转轴连接在一起，悬臂(1.1)可绕悬臂柱(1.2)旋转；悬臂柱(1.2)上设有腰圈轨道(1.2-a)，驱动装置(1.5)驱动滚动滑轮(1.4)在腰圈轨道(1.2-a)上滚动，从而带动悬臂(1.1)绕悬臂柱(1.2)中心转动，工件吊装时悬臂(1.1)可旋转到一侧，便于吊装；支撑肋板(1.6)安装在悬臂(1.1)和悬臂柱(1.2)之间，用于支撑悬臂(1.1)；螺旋杆(1.8)安装在悬臂(1.1)上，刀具导轨固定套(1.7)与螺旋杆(1.8)固定连接在一起，螺旋杆(1.8)可通过旋转进行上下调节，从而带动刀具导轨固定套(1.7)上下移动；刀具导轨固定套(1.7)与双槽口刀具导轨(2)相配合，用于加工时稳固双槽口刀具导轨(2)，减少双槽口刀具导轨(2)加工时受切削力造成的弯曲和振动；

所述的刀杆与进给杆传动装置主要由联接螺钉(16.1)、复位弹簧(16.2)、刀杆驱动连接装置(16.3)、进给杆驱动连接装置(16.4)、进给杆动力传动杆(16.5)、进给杆驱动装置(16.6)、刀杆驱动装置(16.7)和刀杆动力传动杆(16.8)组成；联接螺钉(16.1)一端安装在刀杆(7)上，其另一端与复位弹簧(16.2)连接在一起，复位弹簧(16.2)处于压缩状态，实现刀杆退刀时的自动复位；进给杆驱动装置(16.6)与进给杆动力传动杆(16.5)连接，进给杆动力传动杆(16.5)与进给杆驱动连接装置(16.4)安装在一起，进给杆驱动装置(16.6)通过驱动进给杆动力传动杆(16.5)旋转从而带动进给杆驱动连接装置(16.4)上下移动；刀杆驱动装置(16.7)与刀杆动力传动杆(16.8)连接在一起，刀杆动力传动杆(16.8)与刀杆驱动连接装置(16.3)安装在一起，刀杆驱动装置(16.7)通过驱动刀杆动力传动杆(16.8)旋转从而带动刀杆驱动连接装置(16.3)上下移动；

所述的检测与传动装置主要由丝杠(17)和伺服电机(18)组成；传感器安装块(13)通过螺母与丝杠(17)安装连接在一起，伺服电机(18)驱动丝杠(17)旋转，带动传感器安装块(13)上下移动；

所述的控制***(11)用于对进给杆驱动装置(16.6)、刀杆驱动装置(16.7)以及伺服电机(18)的驱动功率进行调节控制，通过设置不同的参数，来控制刀杆与进给杆传动装置以及检测与传动装置的进给速率，从而实现内孔沟槽加工与检测的调节控制；

所述的双槽口刀具导轨(2)为对称结构，具有两个槽口轨道，其侧面有定位孔(2-a)，通过夹紧装置(3)和定位套(4)与定位孔(2-a)的配合，实现对不同长度的工件进行定位夹紧；双槽口刀具导轨(2)的两个槽口轨道中各安装有一个进给杆(5)和刀杆(7)，进给杆(5)和刀杆(7)与双槽口刀具导轨(2)相配合，为双刀对称结构，且实施方式相同，同时加工两个周向对称分布的内孔沟槽；进给杆(5)上端为楔形状，刀杆(7)上端斜面与进给杆(5)的楔形斜面紧紧贴合在一起，刀头(6)安装在刀杆(7)上端的刀头安装位上；刀杆(7)下端通过联接螺钉(16.1)与复位弹簧(16.2)连接在一起，刀杆(7)底部的刀杆传动连接头(7-a)具有铰链结构，刀杆(7)可绕其进行一定角度的旋转，且刀杆传动连接头(7-a)上具有锯齿状结构，与刀杆驱动连接装置(16.3)固定在一起，刀杆驱动装置(16.7)驱动刀杆动力传动杆(16.8)旋转来带动刀杆驱动连接装置(16.3)上下移动，从而实现刀杆(7)的轴向进给；进给杆(5)底部也具有锯齿状结构，与进给杆驱动连接装置(16.4)连接在一起，进给杆驱动装置(16.6)驱动进给杆动力传动杆(16.5)旋转来带动进给杆驱动连接装置(16.4)上下移动，从而实现进给杆(5)的轴向进给；当进给杆(5)和刀杆(7)的轴向进给速率相同时，进给杆(5)和刀杆(7)的运动同步，加工内孔直槽；当进给杆(5)相对于刀杆(7)有一定的向下运动的轴向进给速率时，进给杆(5)的楔形斜面挤压刀杆(7)上端与之贴合的斜面，刀杆(7)通过刀杆传动连接头(7-a)上铰链结构进行一定角度的旋转，实现径向进给，加工内孔变截面槽或斜槽；

所述的激光传感器(14)安装在传感器安装块(13)上，控制***(11)通过控制伺服电机(18)驱动丝杠(17)旋转来带动传感器安装块(13)沿着检测装置导轨(12)上下滑动，从而实现激光传感器(14)对工件不同高度位置的内孔沟槽深度测量；安装在工作台(9)上的检测工位处的数控分度盘(8)与检测装置导轨(12)同心，数控分度盘(8)可带动工件旋转，同时激光传感器(14)对所在位置的内孔沟槽进行扫描，得到该截面位置处的内孔沟槽参数；限位块(15)安装在检测装置导轨(12)上，主要起限位的作用。

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