孔加工装置

1.本发明属于机械加工技术领域，具体的为一种孔加工装置。


背景技术：

2.现有技术中，加工内径较大的孔的方式主要有镗孔和铣削两种。其中，镗孔是指对锻出、铸出或钻出的预制孔进行进一步加工；镗孔加工虽然可用于扩大孔的直径，但由于其需要先加工预制孔，再在预制孔的基础上进行扩孔加工，若需要加工的孔的内径与预制孔的内径之差较大时，则需要进行多次镗孔加工逐渐扩大孔的内径，即此时需要进行多道镗孔加工才能满足尺寸要求，存在效率低下以及径向切削力较大易使刀具发生颤振的不足。铣削加工是指利用铣刀进行圆弧插补铣孔，以切除大部分毛坯余量，留下适当的加工余量再利用镗孔加工；这种方式除了需要专门的圆弧插补编程之外，同样存在效率较低和径向切削力较大易使刀具发生颤振等问题。另外，对于数量较多且呈一定规律阵列排布的孔，现有技术采用多次进刀依次对每个孔进行加工，加工过程中还需要对工件进行重复装夹，不仅效率低，而且多次装夹容易导致孔位误差。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种孔加工装置，能够满足圆周阵列孔以及内径较大的孔的加工要求，并具有加工效率高和加工质量好的优点。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种孔加工装置，包括齿圈外筒、底座和行星齿轮传动机构；
6.所述行星齿轮传动机构包括传动轴、太阳轮、行星轮、内齿圈和行星轮盘，所述太阳轮位于所述传动轴的前端并与所述传动轴同步转动，所述内齿圈固定安装在所述齿圈外筒内，所述行星轮的转轴与所述行星轮盘转动配合，且所述行星轮分别与所述太阳轮和内齿圈啮合；所述行星轮盘和齿圈外筒均可绕所述传动轴转动；
7.所述传动轴上套装设有与其转动配合的轴套，所述轴套与所述底座固定连接，且所述轴套与所述行星齿轮传动机构之间设有切换机构；所述切换机构用于使所述行星轮盘相对于所述底座固定以使所述行星轮绕所述转轴自转，或，用于使所述齿圈外筒相对于所述底座固定以使所述行星轮绕所述转轴自转的同时绕所述传动轴公转；
8.所述行星轮上安装有刀座，所述刀座上安装有用于进行孔加工的刀具。
9.进一步，所述齿圈外筒与所述轴套之间设有第一轴承，所述轴套与所述传动轴之间设有第二轴承。
10.进一步，所述底座上设有通孔，所述传动轴的后端延伸伸出所述通孔外。
11.进一步，所述轴套包括位于前端的小径段和位于后端的大径段，所述小径段的外径小于所述大径段的外径，且所述小径段与所述大径段之间具有轴肩，所述行星轮盘转动配合套装在所述小径段上，且所述小径段的前端安装有限位件，所述限位件与所述行星轮盘之间以及所述行星轮盘与所述轴肩之间分别设有第一止推轴承和第二止推轴承。
12.进一步，所述切换机构包括第一切换盘和第二切换盘，所述第一切换盘上环形均布设有第一导向槽，所述第二切换盘上环形均布设有第二导向槽，所述第一导向槽和第二导向槽的两端与所述传动轴的轴线之间的距离均不相等，且所述第一导向槽和第二导向槽一一对应设置；且在沿着所述传动轴的轴向方向的视图上，对应的所述第一导向槽和第二导向槽之间相交，并在所述第一导向槽和第二导向槽的相交位置处设有制动块，所述制动块与所述第一导向槽和第二导向槽滑动配合；所述切换机构还包括用于驱动所述第一切换盘和第二切换盘绕所述传动轴相对转动的切换驱动机构，所述切换驱动机构驱动所述制动块径向向外移动以制动所述齿圈外筒或驱动所述制动块径向向内移动以制动所述行星轮盘。
13.进一步，所述第一导向槽为径向槽，所述第二导向槽为螺旋槽。
14.进一步，所述制动块上设有制动头和导向头，所述导向头与所述第一导向槽和第二导向槽之间滑动配合。
15.进一步，所述齿圈外筒内设有用于与所述制动块配合的制动环。
16.进一步，所述第一切换盘固定安装在所述轴套上，所述第二切换盘与所述轴套转动配合；所述第二切换盘的外壁上设有轮齿，所述切换驱动机构包括主动齿轮和与所述主动齿轮传动连接的电机，所述主动齿轮与所述轮齿啮合。
17.进一步，所述第一切换盘与所述轴套转动配合，所述第二切换盘固定安装在所述轴套上；所述第一切换盘的外壁上设有轮齿，所述切换驱动机构包括主动齿轮和与所述主动齿轮传动连接的电机，所述主动齿轮与所述轮齿啮合。
18.本发明的有益效果在于：
19.本发明的孔加工装置，通过将行星轮盘和齿圈外筒均设置为可绕传动轴转动，利用切换机构可切换孔加工模式：
20.当加工圆周阵列孔时，利用切换机构使行星齿盘与底座保持相对固定，驱动传动轴转动，利用太阳轮、行星轮和内齿圈之间的啮合关系，使行星轮仅绕转轴自转，此时的齿圈外筒绕传动轴转动，如此，利用安装在行星轮上的刀座及刀具，可以同时对环形均布的多个孔进行加工，能够避免二次装夹，能够有效提高加工效率和加工精度；
21.当加工具有较大内径的大孔时，分步进行：第一步，利用切换机构使行星齿盘与底座保持相对固定，驱动传动轴转动，利用太阳轮、行星轮和内齿圈之间的啮合关系，使行星轮仅绕转轴自转，此时的齿圈外筒绕传动轴转动，利用安装在行星轮上的刀座及刀具，同时对环形均布的多个孔进行加工，完成后退刀；第二步，利用切换机构使齿圈外筒与底座保持相对固定，驱动传动轴转动，利用太阳轮、行星轮和内齿圈之间的啮合关系，使行星轮既绕转轴自转，又绕传动轴公转，使行星轮公转设定角度；第三步，利用切换机构使行星齿盘与底座保持相对固定，驱动传动轴转动，利用太阳轮、行星轮和内齿圈之间的啮合关系，使行星轮仅绕转轴自转，此时的齿圈外筒绕传动轴转动，利用安装在行星轮上的刀座及刀具，同时对环形均布的多个孔进行加工，完成后退刀；第四步，循环第二步和第三步，直至大孔内的材料脱落；第五步，利用切换机构使齿圈外筒与底座保持相对固定，驱动传动轴转动，利用太阳轮、行星轮和内齿圈之间的啮合关系，使行星轮既绕转轴自转，又绕传动轴公转，安装在行星轮上的刀具可以对经过前四步加工得到的孔壁进行侧铣加工，去除材料形成大孔；
22.综上可知，本发明的孔加工装置，在加工圆周阵列孔时，可以同时对环形均布的多个孔进行加工，能够避免二次装夹，能够有效提高加工效率和制孔精度；在加工大孔时，采用先插铣在侧铣的方式：插铣时，由多个小直径刀具代替大直径刀具，轴向力比直接钻孔时要小，侧铣是在插铣的基础上进行的，在合理规划插铣余量后，侧铣切除材料较少，切屑容易排除，刀具侧向力较小，由此减轻了铣削时的让刀现象，最终提高制孔精度。
附图说明
23.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
24.图1为本发明孔加工装置实施例的结构示意图；
25.图2为图1的左视图；
26.图3为图2中隐藏行星齿轮传动机构后的结构示意图。
27.如图标记说明：
28.1-刀具，2-刀座，3-盖板，4-内齿圈，5-制动块，6-第一切换盘，6a-第一导向槽；7-齿圈外筒，8-第一轴承，9-第二轴承，10-传动轴，11-底座，12-电机，13-主动齿轮，14-制动环，15-第二导向盘；15a-第二导向槽；15b-轮齿；16-行星轮盘，17-第一止推轴承，18-第二止推轴承，19-转轴，20-太阳轮，21-行星轮，22-轴套；22a-小径段；22b-大径段；23-通孔；24-限位件。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
30.如图1所示，本实施例的孔加工装置，包括齿圈外筒7、底座11和行星齿轮传动机构，底座11用于与机床、机器人等加工设备固定连接。本实施例中，行星齿轮传动机构包括传动轴10、太阳轮20、行星轮21、内齿圈4和行星轮盘16。其中，太阳轮20位于传动轴10的前端并与传动轴10同步转动，内齿圈4固定安装在齿圈外筒7内，行星轮21的转轴19与行星轮盘16转动配合，且行星轮21分别与太阳轮20和内齿圈4啮合。本实施例的底座11上设有通孔23，传动轴10的后端延伸伸出通孔23外，如此，传动轴10可以通过联轴器与机床、机器人等加工设备的动力轴连接以带动其转动。本实施例的行星轮21上安装有刀座2，刀座2上安装有用于进行孔加工的刀具1，刀具1与行星轮21同轴并同步转动。
31.本实施例的传动轴10上套装设有与其转动配合的轴套22，轴套22与底座11固定连接，且轴套22与行星齿轮传动机构之间设有切换机构。本实施例中，行星轮盘16和齿圈外筒7均可绕传动轴10转动，具体的，齿圈外筒7与轴套22之间设有第一轴承8，轴套22与传动轴10之间设有第二轴承9。具体的，本实施例的轴套22包括位于前端的小径段22a和位于后端的大径段22b，小径段22a的外径小于大径段22b的外径，且小径段22a与大径段22b之间具有轴肩，行星轮盘16转动配合套装在小径段22a上，且小径段22a的前端安装有限位件24，限位件24与行星轮盘16之间以及行星轮盘16与轴肩之间分别设有第一止推轴承17和第二止推轴承18，可以实现行星轮盘16的轴向定位，保证行星轮盘16相对于轴套22以及传动轴10的转动性能，同时可以承受孔加工时的轴向力。
32.切换机构用于使行星轮盘16相对于底座11固定以使行星轮21绕转轴19自转，或，用于使齿圈外筒7相对于底座11固定以使行星轮21绕转轴19自转的同时绕传动轴10公转。本实施例中，切换机构包括第一切换盘6和第二切换盘15，第一切换盘6上环形均布设有第一导向槽6a，第二切换盘15上环形均布设有第二导向槽15a，第一导向槽6a和第二导向槽15a的两端与传动轴10的轴线之间的距离均不相等，且第一导向槽6a和第二导向槽15a一一对应设置；且在沿着传动轴10的轴向方向的视图上，对应的第一导向槽6a和第二导向槽15a之间相交，并在第一导向槽6a和第二导向槽15a的相交位置处设有制动块5，制动块5与第一导向槽6a和第二导向槽15a滑动配合。具体的，本实施例中，第一导向槽为径向槽，第二导向槽为螺旋槽，当第一切换盘6和第二切换盘15相对转动时，制动块5同时沿着第一导向槽6a和第二导向槽15a移动，从而使制动块5朝向径向方向移动或使制动块5具有与径向方向平行的速度分量。当制动块5径向向内移动到位后，制动块5与行星轮盘16的外壁接触配合，利用制动块5与行星轮盘16之间的摩擦力对行星轮盘16产生制动力作用，使行星轮盘16相对于底座11固定不动。当制动块5径向向外移动到位后，制动块5与齿圈外筒7接触配合，利用制动块5与齿圈外筒7之间的摩擦力对齿圈外筒7产生制动力作用，使齿圈外筒7相对于底座11固定不动。在本实施例的优选方案中，齿圈外筒7内设有用于与制动块5配合的制动环14，既能够减小制动块5的移动行程，又能够增强对齿圈外筒7的制动效果。在本实施例的优选方案中，制动块5上设有制动头和导向头，导向头与第一导向槽6a和第二导向槽15a之间滑动配合。
33.本实施例的切换机构还包括用于驱动第一切换盘6和第二切换盘15绕传动轴10相对转动的切换驱动机构，切换驱动机构驱动制动块5径向向外移动以制动齿圈外筒7或驱动制动块5径向向内移动以制动行星轮盘16。具体的，本实施例中，第一切换盘6固定安装在轴套22上，第二切换盘15与轴套22转动配合。第二切换盘15的外壁上设有轮齿，切换驱动机构包括主动齿轮13和与主动齿轮13传动连接的电机12，主动齿轮13与轮齿啮合，如此，可以利用电机12驱动主动齿轮13转动，主动齿轮13与第二切换盘15的外壁上的轮齿15b啮合，从而驱动第二切换盘15相对于第一切换盘6转动，实现驱动制动块5沿着径向方向移动的技术目的。当然，在其他一些实施例中，也可以将第一切换盘6与轴套22转动配合，第二切换盘15固定安装在轴套22上。此时在第一切换盘6的外壁上设有轮齿，切换驱动机构包括主动齿轮13和与主动齿轮13传动连接的电机12，主动齿轮13与轮齿啮合，同样可以实现驱动制动块5径向移动的技术目的。
34.本实施例的孔加工装置，通过将行星轮盘16和齿圈外筒7均设置为可绕传动轴10转动，利用切换机构可切换孔加工模式：
35.当加工圆周阵列孔时，利用切换机构使行星齿盘16与底座11保持相对固定，驱动传动轴10转动，利用太阳轮20、行星轮21和内齿圈4之间的啮合关系，使行星轮21仅绕转轴19自转，此时的齿圈外筒7绕传动轴10转动，如此，利用安装在行星轮21上的刀座2及刀具1，可以同时对环形均布的多个孔进行加工，能够避免二次装夹，能够有效提高加工效率和加工精度。
36.当加工具有较大内径的大孔时，分步进行：第一步，利用切换机构使行星齿盘16与底座11保持相对固定，驱动传动轴10转动，利用太阳轮20、行星轮21和内齿圈4之间的啮合关系，使行星轮21仅绕转轴19自转，此时的齿圈外筒7绕传动轴10转动，利用安装在行星轮
21上的刀座2及刀具1，同时对环形均布的多个孔进行加工，完成后退刀；第二步，利用切换机构使齿圈外筒7与底座11保持相对固定，驱动传动轴10转动，利用太阳轮20、行星轮21和内齿圈4之间的啮合关系，使行星轮21既绕转轴19自转，又绕传动轴10公转，使行星轮21公转设定角度；第三步，利用切换机构使行星齿盘21与底座11保持相对固定，驱动传动轴10转动，利用太阳轮20、行星轮21和内齿圈4之间的啮合关系，使行星轮21仅绕转轴19自转，此时的齿圈外筒7绕传动轴10转动，利用安装在行星轮21上的刀座2及刀具1，同时对环形均布的多个孔进行加工，完成后退刀；第四步，循环第二步和第三步，直至大孔内的材料脱落；第五步，利用切换机构使齿圈外筒7与底座11保持相对固定，驱动传动轴10转动，利用太阳轮20、行星轮21和内齿圈4之间的啮合关系，使行星轮21既绕转轴19自转，又绕传动轴10公转，安装在行星轮21上的刀具可以对经过前四步加工得到的孔壁进行侧铣加工，去除材料形成大孔。
37.综上可知，本实施例的孔加工装置，在加工圆周阵列孔时，可以同时对环形均布的多个孔进行加工，能够避免二次装夹，能够有效提高加工效率和制孔精度；在加工大孔时，采用先插铣在侧铣的方式：插铣时，由多个小直径刀具代替大直径刀具，轴向力比直接钻孔时要小，侧铣是在插铣的基础上进行的，在合理规划插铣余量后，侧铣切除材料较少，切屑容易排除，刀具侧向力较小，由此减轻了铣削时的让刀现象，最终提高制孔精度。
38.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：
1.一种孔加工装置，其特征在于：包括齿圈外筒(7)、底座(11)和行星齿轮传动机构；所述行星齿轮传动机构包括传动轴(10)、太阳轮(20)、行星轮(21)、内齿圈(4)和行星轮盘(16)，所述太阳轮(20)位于所述传动轴(10)的前端并与所述传动轴(10)同步转动，所述内齿圈(4)固定安装在所述齿圈外筒(7)内，所述行星轮(21)的转轴与所述行星轮盘(16)转动配合，且所述行星轮(21)分别与所述太阳轮(20)和内齿圈(4)啮合；所述行星轮盘(16)和齿圈外筒(7)均可绕所述传动轴(10)转动；所述传动轴(10)上套装设有与其转动配合的轴套(22)，所述轴套(22)与所述底座(11)固定连接，且所述轴套(22)与所述行星齿轮传动机构之间设有切换机构；所述切换机构用于使所述行星轮盘(16)相对于所述底座(11)固定以使所述行星轮(21)绕所述转轴(19)自转，或，用于使所述齿圈外筒(7)相对于所述底座(11)固定以使所述行星轮(21)绕所述转轴(19)自转的同时绕所述传动轴(10)公转；所述行星轮上安装有刀座(2)，所述刀座(2)上安装有用于进行孔加工的刀具(1)。2.根据权利要求1所述的孔加工装置，其特征在于：所述齿圈外筒(7)与所述轴套(22)之间设有第一轴承(8)，所述轴套(22)与所述传动轴(10)之间设有第二轴承(9)。3.根据权利要求1所述的孔加工装置，其特征在于：所述底座(11)上设有通孔(23)，所述传动轴(10)的后端延伸伸出所述通孔(23)外。4.根据权利要求1所述的孔加工装置，其特征在于：所述轴套(22)包括位于前端的小径段(22a)和位于后端的大径段(22b)，所述小径段(22a)的外径小于所述大径段(22b)的外径，且所述小径段(22a)与所述大径段(22b)之间具有轴肩，所述行星轮盘(16)转动配合套装在所述小径段(22a)上，且所述小径段(22a)的前端安装有限位件(24)，所述限位件(24)与所述行星轮盘(16)之间以及所述行星轮盘(16)与所述轴肩之间分别设有第一止推轴承(17)和第二止推轴承(18)。5.根据权利要求1-4任一项所述的孔加工装置，其特征在于：所述切换机构包括第一切换盘(6)和第二切换盘(15)，所述第一切换盘(6)上环形均布设有第一导向槽(6a)，所述第二切换盘(15)上环形均布设有第二导向槽(15a)，所述第一导向槽(6a)和第二导向槽(15a)的两端与所述传动轴(10)的轴线之间的距离均不相等，且所述第一导向槽(6a)和第二导向槽(15a)一一对应设置；且在沿着所述传动轴(10)的轴向方向的视图上，对应的所述第一导向槽(6a)和第二导向槽(15a)之间相交，并在所述第一导向槽(6a)和第二导向槽(15a)的相交位置处设有制动块(5)，所述制动块(5)与所述第一导向槽(6a)和第二导向槽(15a)滑动配合；所述切换机构还包括用于驱动所述第一切换盘(6)和第二切换盘(15)绕所述传动轴(10)相对转动的切换驱动机构，所述切换驱动机构驱动所述制动块(5)径向向外移动以制动所述齿圈外筒(7)或驱动所述制动块(5)径向向内移动以制动所述行星轮盘(16)。6.根据权利要求5所述的孔加工装置，其特征在于：所述第一导向槽为径向槽，所述第二导向槽为螺旋槽。7.根据权利要求5所述的孔加工装置，其特征在于：所述制动块(5)上设有制动头和导向头，所述导向头与所述第一导向槽(6a)和第二导向槽(15a)之间滑动配合。8.根据权利要求5所述的孔加工装置，其特征在于：所述齿圈外筒(7)内设有用于与所述制动块(5)配合的制动环(14)。9.根据权利要求5所述的孔加工装置，其特征在于：所述第一切换盘(6)固定安装在所
述轴套(22)上，所述第二切换盘(15)与所述轴套(22)转动配合；所述第二切换盘(15)的外壁上设有轮齿，所述切换驱动机构包括主动齿轮(13)和与所述主动齿轮(13)传动连接的电机(12)，所述主动齿轮(13)与所述轮齿啮合。10.根据权利要求5所述的孔加工装置，其特征在于：所述第一切换盘(6)与所述轴套(22)转动配合，所述第二切换盘(15)固定安装在所述轴套(22)上；所述第一切换盘(6)的外壁上设有轮齿，所述切换驱动机构包括主动齿轮(13)和与所述主动齿轮(13)传动连接的电机(12)，所述主动齿轮(13)与所述轮齿啮合。

技术总结
本发明公开了一种孔加工装置，包括齿圈外筒、底座和行星齿轮传动机构；行星齿轮传动机构包括传动轴、太阳轮、行星轮、内齿圈和行星轮盘，太阳轮位于传动轴的前端并与传动轴同步转动，内齿圈固定安装在齿圈外筒内，行星轮的转轴与行星轮盘转动配合，且行星轮分别与太阳轮和内齿圈啮合；行星轮盘和齿圈外筒均可绕传动轴转动；传动轴上套装设有与其转动配合的轴套，轴套与底座固定连接，且轴套与行星齿轮传动机构之间设有切换机构；切换机构用于使行星轮盘相对于底座固定以使行星轮绕转轴自转，或，用于使齿圈外筒相对于底座固定以使行星轮绕转轴自转的同时绕传动轴公转；行星轮上安装有刀座，刀座上安装有用于进行孔加工的刀具。刀座上安装有用于进行孔加工的刀具。刀座上安装有用于进行孔加工的刀具。


技术研发人员：潘泽民 裘君
受保护的技术使用者：浙大宁波理工学院
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/13