专利名称：一种补偿镗削动力头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于镗削加工技术领域，具体地说，它涉及一种补偿镗削动力头。
作为镗削尺寸误差预测补偿控制装置中的关键部件—补偿镗削动力头，其主要补偿性能指标有最小进给量(分辨率)、重复定位精度、线性、最大进给范围。目前国内外所研制的补偿装置各种各样，从产生微量位移的方式来看，可将它们分为两大类第一类是利用一些特殊机构来产生微量位移，如偏心式和斜盘式。第二类是利用刀杆或刀夹的弹性变形来产生微量位移，如差动螺纹式，弹性刀夹式。相对而言，第一类补偿方式的机械传递环节较多，存在误差的可能性就大，因而在精密补偿中的应用受到限制。刀杆弹性变形分刀杆轴线相对主轴轴线倾斜(如差动螺纹式)和平移(如平行四边形机构)两种，其显著的特点是主轴与刀杆之间为弹性联接。这种弹性联接产生的问题是为避免在切削中产生动态振动，就必须在联接时注意提高其刚性，因而产生进给运动的驱动力就相应地增大。另外，由于前者相对于后者的机械传动环节较多，因而在避免爬行以及产生最小单位补偿量方面来看，后者有更好的应用前景，但其弹性变形由电信号/压力油驱动，使得其可控性和动态响应速度不足。弹性刀夹一般是采用斜块推动刀夹产生弹性变形，从而实现刀尖的径向补偿。由于是刀夹的弹性变形，因此，不仅补偿线性较好，而且所需的驱动力相对于刀杆变形要小得多，这对于减小整个传动环节的不必要变形是有好处的。从产生斜块轴向运动的方式来看，可以分为压电晶体及步进电机——螺母丝杆副两种方式。对于前者，它的变形是单向的，因此不能产生负向进给及让刀动作，加之本身的变形线性较差，因而其应用受到限制。而后者不仅能克服前者的上述缺陷，而且还具有优良的控制性能，因而在实际中获得了广泛的应用，不过由于受到弹性刀夹设计空间的限制，当加工对象的孔径较小或者加工对象为同轴阶梯孔时，其应用受到限制。另一个需要注意问题在于，当需要一次加工同轴孔时，则需要刀杆的平移变形。综合而言，现有的补偿镗削动力头存在的主要问题是其一 精度指标不足，制约了相关技术的研究与发展。就目前此类装置的技术水平而言，由于受原理和方法的限制，镗刀的微量进给精度只能达到微米级，且微量变形的驱动机构不可避免地存在间隙以及弹性变形，不能实现交替正负方向(甚至于连续单向)的微米级微量进给，使得此类装置仅实用于间断进给，如镗削的尺寸误差补偿方面—加工一个零件后在非切削状态下调刀，而不能用于切削过程中的连续进给--镗削两轴联动(刀具的微量进给运动和镗头的进给运动)加工，如镗削形状误差的补偿及异形孔的加工，考虑到加工要求(尤其是表面质量)，有些微量进给的性能指标至少要高出一个数量级，如最小补偿量应达到亚微米级，且有相应的驱动的动态响应，此外，由刀具进给引起的切削系统的动不平衡问题也应引起足够的重视。
其二 可靠性不高，妨碍了在工程实际中的广泛采用。目前此类装置在我国工程实际中的应用主要在尺寸误差的补偿方面，且基本上都是引进的技术，故障率高是一个普遍现象，究其原因，机械传动的磨损及工业现场的污染是其主要原因之一。
发明内容
本实用新型的目的在于提供在于提供一种补偿镗削动力头，该装置克服了现有技术的缺陷，具有较高的精度指标和较强的可靠性。
为了实现上述实用新型目的，该补偿镗削动力头，主要包括弹性镗杆、主轴、拉杆、主电机、补偿驱动电机、丝杆螺母副和导向杆，主电机通过传动装置与主轴相连，弹性镗杆与主轴固定连接，补偿驱动电机通过联轴节与丝杆螺母副中的丝杆相连，并将回转运动转换为螺母的轴向移动，螺母与螺母套相连，并通过它与导向杆及套杯固定连接，套杯内设有滚动轴承，用于支撑芯轴，该芯轴与主轴中的拉杆相连，拉杆与弹性镗杆内的拉杆相连。
上述弹性镗杆可采用平行四边形弹性镗杆。
将本实用新型应用于镗削尺寸误差预测补偿控制系统，其主要技术指标如下表所示
总之，本实用新型应用于补偿控制系统可显著提高(自动生产线上)镗孔加工的质量、效率及可靠性，它适用于在自动生产线上进行自动化镗孔(精)加工，并有利于实现工序计算机辅助质量管理功能。
图2为
图1中弹性镗杆的一个具体实施方式
结构示意图；
图3为图2中弹性变形体的一个具体实施方式
的结构示意图。
补偿镗削动力头的结构如
图1所示，主要包括弹性镗杆1、主轴2、拉杆5、主电机8、补偿驱动电机13、丝杆螺母副17、18和导向杆16，主电机8通过皮带轮传动副7、21(或其它传动装置)与主轴2相连，带动主轴2回转；主轴2由轴承3、6支撑在前箱体4中。弹性镗杆1与主轴2固定连接，并随主轴一起回转。补偿驱动电机13通过联轴节14与丝杆螺母副17、18中的丝杆18相连，其中丝杆18通过轴承15支撑在后箱体12中，与主轴2同轴，并将回转运动转换为螺母17的轴向移动，螺母17与螺母套19相连，并通过它与导向杆16及套杯10固定连接在一起作轴向移动；套杯10内设有滚动轴承11，用于支撑芯轴20，使得其既可以随螺母17一起轴向移动，又可以自身作回转运动，该芯轴与主轴中的拉杆5通过销9刚性连接在一起，并随主轴一起回转，并可同时带动拉杆5轴向移动，拉杆5与弹性镗杆内的拉杆刚性连接在一起，通过弹性镗杆内的传动环节驱动刀具产生补偿动作。
上述补偿镗削动力头中的弹性镗杆可以采用现有的弹性镗杆，但采用本实用新型人另一项实用新型创造中提供的平行四边形弹性镗杆可以产生更好的技术效果。
如图2所示，弹性镗杆可分为杆体和与之相连的装有镗刀的刀杆二部分，杆体由弹性变形体25、联接套26、顶杆22、拉杆27和钢球23构成。弹性变形体25为圆柱体，如图3所示，它从纵向划分为前中后三段32、41和40，第一至第三纵向槽29、31、35位于弹性变形体中段的A-A截面上，第四至第六纵向槽36、39、43位于弹性变形体中段与A-A截面平行的B-B截面上，并形成四条相互平行的薄壁30、34、37、42，四条薄壁的厚度在0.5-15.0mm之间时可产生更好的技术效果。横向槽33与第二和第五纵向槽31、39相通。当横向槽33与第二和第五纵向槽31、39垂直，且将弹性变形体25的中段分为上下对称的两部分时，可实现更佳的技术效果。
从图3可以看出，四条的薄壁30、34、37、42在同一横截面上的连线构成了平行四边形。
联结套26也为圆柱体，并位于弹性变形25内，弹性变形体的前段和中段与联结套外圆柱面有1mm左右的间隙，以利于弹性变形体的前段及中段有一定的径向移动空间，其后段与之固定连接。
拉杆27位于联结套26内、并且与之同轴，这样，拉杆在联结套的中心通孔中可作轴向移动。拉杆上设有斜面；顶杆22位于拉杆27的斜面上方，其轴心线与薄壁30、34、37、42相垂直，顶杆22的上端与弹性变形体25的前段固定连接，具体方式可以是顶杆一端带有螺纹，并与弹性变形体前段上的螺纹孔相连接，并由锁紧螺母锁紧并保证一定的预紧力。该螺纹孔的轴线与弹性变形体上四条相互平行的簿壁垂直，顶杆的另一端的端部设有中心孔，钢球装入中心孔中，并压紧在拉杆的斜面上，它与斜面的接触面为平面，可保证两者在作移动时不损害接触面。
刀杆24的端部与弹性变形体25的前段固定连接，具体方式可采用圆柱面定位，并由螺钉压紧。
联结套26与镗头主轴的连接可采用短圆柱锥面定位，通过螺钉端面压紧。
上述镗头主轴与联结套、联结套与弹性变形体、弹性变形体与刀杆的端面配合处均可设端面键，以传递扭矩。
上述杆体外套有盖板44和防护罩28，盖板及防护罩起密封及防护作用，以防止工业现场的杂物进入镗杆体内部。
权利要求1.一种补偿镗削动力头，包括弹性镗杆、主电机、补偿驱动电机，其特征在于所述动力头还包括主轴(2)、拉杆(5)、丝杆螺母副(17、18)和导向杆(16)，所述主电机(8)通过传动装置与主轴(2)相连，弹性镗杆(1)与主轴(2)固定连接，所述补偿驱动电机(13)通过联轴节(14)与丝杆螺母副中的丝杆(18)相连，并将回转运动转换为螺母(17)的轴向移动，螺母(17)与螺母套(19)相连，并通过它与导向杆(16)及套杯(10)固定连接，套杯(10)内设有滚动轴承(11)，用于支撑芯轴(20)，该芯轴(20)与主轴(2)中的拉杆(5)相连，拉杆与弹性镗杆(1)内的拉杆相连。
2.根据权利要求1所述的补偿镗削动力头，其特征在于所述弹性镗杆为平行四边形弹性镗杆。
专利摘要一种补偿镗削动力头,主要包括弹性镗杆、主轴、拉杆、主电机、补偿驱动电机、丝杆螺母副和导向杆,主电机通过传动装置与主轴相连,弹性镗杆与主轴固定连接,补偿驱动电机通过联轴节与丝杆螺母副中的丝杆相连,并将回转运动转换为螺母的轴向移动,螺母与螺母套相连,并通过它与导向杆及套杯固定连接,套杯内设有滚动轴承,该芯轴与主轴中的拉杆相连,拉杆与弹性镗杆内的拉杆相连。该装置具有精度好、可靠性高等特点。
文档编号B23B49/00GK2518626SQ0222839
公开日2002年10月30日 申请日期2002年2月5日 优先权日2002年2月5日
发明者邓建春, 李培根, 邵新宇, 邹香云 申请人:华中科技大学