具有用于将刀具流体冲洗在刀片上的喷嘴的、用于内部切屑切削加工的装置

摘要

本发明涉及孔中的内部切屑切削加工的装置，该装置具有通过孔中内部切屑切削加工来破碎切屑的单元。所述装置包括主构件（2），该主构件（2）具有纵轴和至少一个可移动的刀头（1），该刀头（1）具有刀具（3），该刀具（3）能够基本上垂直于所述主构件（2）的纵轴移动。所述装置包括线性运动机构。喷嘴（9）位于所述刀头（1）上并能够与刀头（1）一起运动，所述喷嘴（9）用于将刀具流体冲洗在所述刀具（3）上。流体导管（5）与所述喷嘴连接并与高压刀具流体源连接。

说明书

技术领域

本发明涉及孔中的内部切屑切削加工的装置，该装置具有破碎切 屑的单元。

背景技术

部件加工中，例如在航空工业中，存在由于产生的破碎切屑的问 题而难以加工的各种材料。破碎切屑在切屑从材料排出方面是重要的。 为了获得稳定工艺，且为了提供使用非手工工艺的改进机会，切屑的 排出是重要的。连续的切屑难以排出，且可容易地积聚并形成加工工 艺中的问题。

US6,705,805B2公开了工件的切屑移除加工，其中，使用了高压 冲洗液体冷却剂。该公开中，描述了切屑加工的刀具和在刀片上高压 冲洗液体冷却剂的喷嘴。

DE19605069公开了非圆柱孔的数控钻杆。该钻杆可被插入先导 孔内，并且其包括刀具，该刀具位于杆的径向内部的螺纹驱动单元这 一侧。通过纵向调节在端部有齿的中心连接杆，具有刀具和啮合于连 接杆的齿的合适齿的滑动单元从钻杆侧向地推入到连接杆上或被推出 连接杆。

通过用可调节的刀头进行内部加工，其中，刀具从刀头侧向地推 入和被推出刀头，还有利的是：能够使用高压冲洗来破碎切屑。但是， 该破碎切屑类型要求喷射流相对于刀具的精确调节，且根据本发明， 其因此要求将一个或多个喷射喷嘴以固定连接的形式紧固至刀具。但 是，这在如上所述的单元中是有问题的，其中，刀头可相对于主构件 侧向移动。

对于加工工艺，需要确保刀具的稳定加工条件。这意味着支撑可 调节刀具的结构必须是稳定的，从而使得不发生干扰加工工艺的振动。 在内部加工期间，存在可用于钻杆的有限横截面尺寸，且对于工具， 可能要求较长的伸出长度。这将影响结构的稳定性，且使用阻尼工具 通常是用以衰减振动的方案。

发明内容

本发明涉及破碎和移走来自孔中的内部切屑切削加工的刀具的切 屑的装置。该装置包括主构件，该主构件具有纵轴和至少一个可移动 的刀头，该刀头具有刀具（cutter），该刀具可以以与主构件的纵轴成一 定角度移动。该角度可以基本上是直角。通常，主构件构成钻杆的最 主要部分。钻杆通常是圆柱形，且通常在一端紧固至加工工具(tool)， 并在另一端连接至刀具。刀头可以经由线性运动机构而在内部位置和 外部位置之间运动。将刀具流体冲洗在刀具上的喷嘴安装在刀头上， 并可与刀头一起运动。流体导管与喷嘴连接并还与加压刀具流体源连 接。输送刀具流体的管在主构件和刀头之间延伸。该管构成导管的一 部分，从而允许在孔和管之间滑动运动，由此刀具流体可在主构件和 刀头之间输送。

出口可以在主构件上或连接至主构件，所述出口用于以大流量将 刀具流体冲洗在刀具上，以将切屑从加工中冲走。

输送刀具流体的管可被调整，以在高压下输送刀具流体，并且其 可紧固至主构件。该管可构成导管的一部分。该管可延伸至刀头上的 孔中，从而允许在孔和管之间滑动运动，由此刀具流体可在主构件和 刀头之间输送。

可替代地，该管可以紧固至刀头并可在主构件的孔中滑动地延伸。 可替代地，该管可相对于刀头和主构件两者滑动地延伸。

线性运动机构可包括致动杆，所述致动杆与主构件的中心轴线平 行地延伸。该致动杆可包括倾斜构件，用于与刀头上的倾斜结构配合， 从而使得致动杆的线性运动致使刀头在基本上与主构件垂直的方向上 线性运动。该倾斜构件可以是楔形的狭缝、凹槽或突脊中的一种或多 种楔形。但是，对于线性运动，可使用完全不同的机构，例如驱动螺 杆、步进电机、液压系统等。致动杆可以被引导穿过阻尼系统。

该装置还可包括出口，该出口在主构件上以大流量冲洗刀具流体。 具有组或狭缝的设置可靠近刀头放置，以冲洗大量的刀具流体，以将 切屑从刀具输送走。孔可安装有喷嘴，由此控制刀具流体的冲洗。术 语“喷嘴”既可用于单独的喷嘴插入件，或也可用于在出口处特别加 工的导管形状，但在最简单的实施例中，“喷嘴”由单个孔构成。用于 刀具流体的导管可以位于杆体内，其构成钻杆的主要部分。刀具流体 可以在致动杆内或周围流动。

刀头的线性运动机构可穿过或通过阻尼系统，所述阻尼系统用于 消除振动。

用于刀具流体的导管能够围绕致动杆或在致动杆的导管中穿过或 通过阻尼系统。

刀具可以紧固至单独的、可移走的部分，该可移走的部分固定地 安装在刀头上。

喷嘴可以位于喷嘴块上。喷嘴块也可作为单独的、可移走的部分 紧固在刀头上。

该装置还可包括阻尼单元，该阻尼单元具有用弹性体固定的阻尼 块，且致动器杆可以延伸穿过该阻尼块和弹性体。

刀头的运动方向和主构件的纵轴可以彼此垂直。

致动杆可以含有刀具流体导管以及第二管，该第二管用于输送在 致动杆和前盖之间延伸的刀具流体。该管构成导管的一部分，从而允 许在孔和管之间滑动运动，由此刀具流体可在致动杆和刀头之间输送。

根据本发明，为了使切屑破碎，可施加具有例如400巴压力的刀 具流体。另外，必须依靠的是，射流是在刀具上具有精确撞击点的定 向射流。另外，各喷射喷嘴之间的距离应尽可能得小。低压情况下的 机器也大大地受益于定向射流。当前，机器主要使用5-20巴压力的刀 具流体，但新机器可通常释放高达70巴的压力。已经在1000巴下测 试到了刀具的破坏。

附图说明

图1呈现本发明的实施例，示出钻杆的前部；

图2更详细地示出图1所示的本发明，其中，前部已被切开；

图3更详细地示出图1所示的本发明，其中，根据本发明，示出 刀头在外部位置具有喷嘴；

图4更详细地示出图1所示的本发明，其中，根据本发明，示出 刀头在外部位置，前盖被移走，其中示出刀具滑块和致动杆；

图5示出已经从另一角度被切开的具有阻尼系统的钻杆，其中示 出刀具滑块、致动杆以及其穿过阻尼系统，以及液体冷却剂的输送； 以及

图6示出已经被切开的钻杆的前部，其中，刀具流体被引导穿过 致动杆。

具体实施方式

从图1呈现示出包含主构件2的钻杆的端部的本发明的总体视图。 主构件2紧固至杆体9，且前盖8用螺丝16紧固在主构件上。刀头1 可从主构件2进去和出来。喷嘴块5安装到刀头1上。在此，安装有 高压喷嘴，其适于将刀具流体高压喷在刀具4上。通过将喷嘴块5紧 固到刀头1上，对于射流，确保恒定的撞击距离和相同的撞击角度， 而与喷嘴3和刀具4之间的刀具位置无关。通常，刀具4是由硬质金 属或烧结材料制成的常见的可移动的刀具。用于刀具流体的导管或出 口11冲出刀具流体，以从刀具区域移走切屑。

杆体9通常是静态钻杆或旋转钻杆并支撑主构件2和前盖8，所 述静态钻杆或旋转钻杆用于紧固到加工机器上并且用于引入旋转工 件。如图所示，该单元旨在在侧壁上，在已经被加工出来的先导孔中 转动。从图1看到用于刀具流体的五个出口11，其以比从高压喷嘴3 冲出的刀具流体高的速率和低的压力冲出刀具流体。在工具块5上示 出一个高压喷嘴3，但如果需要的话，可使用两个或更多个喷嘴。可替 代地，高压喷嘴3可集成在刀头1内，但这带来了较低的灵活性，且 减少调节机会。

盖8可包括为刀头1提供支撑的功能，且可密封或闭合该结构。 主构件2可以用于支撑刀头，并可用作致动杆10的轴承。主构件还可 用作用于引导刀具流体的导管。

图2示出被切开的钻杆并示出具有刀具4和喷嘴块5的刀头1， 以及相对于主构件2的中心轴线移动刀具4的位置（b）的机构。刀头 1示出具有与致动杆10中的匹配的倾斜凹槽啮合的倾斜凹槽13（图4）。 致动杆10可轴向地在主构件2和杆体9内滑动（图1），且在轴向移动 时，其将在与致动杆轴线和运动方向垂直的方向上推动刀头1。当将到 刀头1的距离（b）改变时，来自刀具流体的射在刀具上的射流的距离 （a）和角度（α）将保持恒定。致动杆10连接至在加工机器上的受控 致动器，或手动进给的单元。

管7紧固到流体导管块6中，并以此方式连接至用于刀具流体的 高压泵，用于刀具流体的高压泵则与主构件2和杆体9中的导管连接 （图1）。管延伸进入刀头1的孔中，并可相对于刀头1滑动。合适的 垫圈或密封材料12可放置在刀头1内，以在刀头1和管7之间密封。 可替代地，垫圈或密封材料12可安装到管7上（未示出）。由此，通 过允许刀头在管7上来回滑动，刀具流体以高压在主构件2和刀头之 间可移动输送。穿过工具、用于刀具流体的导管以虚线示出。可替代 地，管可以紧固在刀头1中，并可在流体导管块内的孔中进出移动。 但是，这将要求与图中所示的不同的尺寸设置。示意性地示出用于冷 却剂流体的导管14。导管从高压泵延伸穿过主构件2中的导管、穿过 流体导管块6、穿过通过刀头1中的孔而紧固至流体导管块6的管、穿 过喷嘴块5并穿过喷嘴3。高压泵可以是能够以大约400巴释放压力的 泵。

图3示出刀头1，刀具4、喷嘴块5和喷嘴3处在外部径向位置。 具有喷嘴3的喷嘴块5位于刀具上方。从该图可清楚看出喷嘴的位置 在刀具的后上方。由于喷嘴3坐落于喷嘴块5上，喷嘴块5又坐落于 刀头1上，所以刀具流体撞击在刀具上的点保持恒定。喷嘴块5作为 单独的部件而紧固在刀头1上（这在图5中更清楚示出）。这使得能够 改变喷嘴块5以改变角度α（图2所示）和距离（a），从而使得喷嘴提 供在刀具上的不同撞击点，或使得该单元适于不同切削。而且，可以 插入喷嘴，该喷嘴在无需必须更换整个刀头1或喷嘴块5的情况下为 刀具流体提供不同的散布，或其提供不同的压力和流速，以使该单元 适应不同的情形。前盖8将刀头保持在前盖8和主构件2之间适当的 位置上，主构件2则紧固至杆体9。

图4示出主构件2，其中前盖8被移走。同样，刀头1与刀具4 一起示出。刀头1和主构件2的前部包括相互匹配的支承凹槽15。刀 头1的凹槽15压靠主构件2的匹配凹槽，并确保刀头可以前后移动而 不会松弛，且可由此在运行期间确保足够安全的公差。倾斜凹槽13示 出与致动杆10中的凹槽配合。当致动杆10纵向移动时，刀头1也基 本上与致动杆的纵向运动垂直地移动，如上所解释的。倾斜凹槽13可 以由其它机构替换，例如楔形狭缝形式的楔形。

图5示出被切开的钻杆的前部，具有用于消除振动的阻尼系统。 阻尼系统包括中心管18、盘19、弹簧或弹性体20以及阻尼块21。致 动杆10穿过阻尼系统的中心管18，并可轴向地来回引导而不影响阻尼 系统的功能。

从图5进一步示出用于以高压破碎切屑14的刀具流体导管在杆体 9内部沿纵向延伸，且冲洗刀具流体导管17在刀具流体导管的相反侧 处以相同方式延伸穿过杆体9，以便破碎切屑14。冲洗刀具流体导管 17终止于冲洗出口11，其将刀具流体冲洗在刀具4上，以将切屑带走。 破碎切屑14的刀具流体导管穿过主构件2并进入流体导管块6。管7 紧固至流体导管块6，并形成用于破碎切屑的刀具流体导管14的延伸。 管7在刀头1内的孔中延伸。呈O形环或类似的形式的密封材料（图 2中附图标记12）提供在管7和刀头1之间的流体紧密和滑动连接。 这还导致高压刀具流体可在刀头被允许相对于主构件2等移动的同时 被引导至刀头。导管然后延伸进入喷嘴块5，该喷嘴块紧固至刀头。喷 嘴块5包括喷嘴（图1中的附图标记3），其适于将刀具流体冲洗在刀 具4上，以破碎已经被切碎成更小块的切屑。可以更换整个喷嘴块5、 或仅喷嘴块5中的一个喷嘴，以改变撞击的散布和撞击点。在刀头被 允许相对于杆体9的纵轴沿垂直方向前后移动的同时，前盖8将刀头 保持在位。导管14和17可以被做成杆体9、主构件2、流体导管块6、 刀头和喷嘴块5中的共同的孔。倾斜凹槽13延伸进入致动杆10的倾 斜凹槽，如先前所解释的。具有高压的刀具流体导管14中的压力将刀 头1压靠于外部位置并可对刀头和工具的其余部分之间的可能振动运 动的衰减起作用。从图5中清楚的是，刀头如何滑动地放置在形成在 前盖8和主构件2之间的空间中。

可替代地，管7当然可紧固至刀头，且密封材料或O形环然后可 坐落于流体导管块6中。刀具流体可通过其它方式传递至管7，以将刀 具流体引至刀头。

图6示出钻杆的被切开的前部，示出刀具流体至可移动的刀头1 的可替代输送。通过致动杆10中的刀具流体导管引导切削流体。这通 常获得更好的密封，但是然后不存在将刀具流体引导至主构件的侧面 的需要。从该图进一步示出以高压破碎切屑的刀具流体导管14沿致动 杆10内部的纵向延伸。

刀具流体导管然后被引入安装在致动杆10上的第二管22。第二 管22滑动地置于致动杆10与前部或盖8之间。管22在前盖8中的孔 中延伸。呈O形环或类似的形式的密封材料23提供管22和前盖8之 间的流体紧密和滑动连接。用于刀具流体的导管14从前盖8被引导至 流体导管块6、管7，并引导至刀头1。这还导致高压的刀具流体能够 相对于主构件2等移动。刀具流体也可例如被在致动杆10的外部引导， 即使这表明更多的密封材料，而且将不必要地复杂化。

用于输送在致动杆10和前盖8之间延伸的刀具流体的第二管22 构成导管14的一部分，由此允许孔和管22之间滑动运动，这通过： 管滑动地放置于前盖8中、于致动杆10中，或于两者中。用于第二管 的致动杆10中的孔和盖8中的孔与致动杆10的运动方向平行。使用 合适的密封材料来确保刀具流体的输送而无过量泄露。所示的方案中， 刀头垂直于主构件的轴线移动。但是，这一角度可以在不脱离本发明 的范围的情况下稍稍偏离。

所示的方案中，通过刀头中和致动杆中的倾斜凹槽或楔形来提供 刀头的线性运动。但是，对于在致动杆和刀头之间的运动的传递，还 可使用其它机构。例如，致动杆可相对于工具头部转动而不是线性移 动，且传递机构然后可包括啮合齿、在刀头上的凹槽中的杆上的销， 或其它已知机构。但是，所示的实施例被认为是提供良好精度和令人 满意的机械条件。