一种筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备

1.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：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.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。
5.本发明的技术方案：
6.一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、控制系统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。
7.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。
8.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。
9.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。
10.所述的控制系统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。
11.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。
12.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。
13.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
14.图1是筒体类零件内孔沟槽加工与检测装备整体结构图；
15.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；
16.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；
17.图4是双槽口刀具导轨2结构示意图；
18.图5是用于内孔沟槽质量检测的检测装置结构示意图；
19.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控制系统；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
20.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。
21.一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、控制系统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。
22.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。
23.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。
24.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。
25.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。