專利名稱：用于鏜孔刀具的自動平衡系統及結合了該自動平衡系統的鏜孔刀具的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于補償質量的裝置，并且特別涉及一種在用于行精加工高精度 孔的旋轉鏜刀頭中補償質量的裝置。本發明還涉及一種結合了此質量補償裝置的旋轉鏜刀頭。
背景技術：
在現有技術中，已知了被固定在機床主轉軸上這種類型的鏜刀頭，這樣僅存在一 個位置，此時該刀夾具的可移動的滑動元件和該切削刀具本身的重心與該鏜刀頭的轉動軸 線是重合的。
在現有技術中還已知，通過該鏜刀頭的可移動部件的移位，該鏜刀頭的重心改變 了其通常位于轉動軸線上方的平衡位置，從而導致了該鏜刀頭的不平衡。當在鏜刀頭中一 個切削元件所連接的滑動元件相對于該轉動軸線而徑向地移位到外部是，這種不平衡作用 增大得甚至更多。
歸因于鏜刀頭中缺乏平衡塊而產生的振動，對機加工過程中孔的精度和精加工造 成的傷害已經導致了對鏜刀頭添加平衡裝置。
此外，由于孔精度是微米的，并且目前的鏜刀頭的轉動達到了極高的水平，因此任 何的不平衡、即使只是微小的增量，就會導致機加工工作的品質損失，因為在這些情況下考 慮的是在千分之一毫米級別上的非常近的公差。
在現有技術中，已經試圖通過用于抗衡重物對質量移位的作用來克服這種不平衡 情況。然而，缺點是此類抗衡重物的已知實施方案并不能使該旋轉鏜刀頭獲得對于各自的 狀況而言足夠的、充分高水平的刻度平衡操作。
另外，已知的平衡系統典型到要求手動調整以便令人滿意地平衡該切削刀具，取 決于所希望的平衡品質，這可能是非常耗時的。
因此，對于一種用于平衡旋轉鏜孔刀具的改進型系統存在著需要。發明內容
因此，通過本發明的針對具有自動平衡裝置的鏜刀頭的實施方案解決了現有技術 的缺陷。
作為本發明的一個方面，提供了一種鏜刀頭，該鏜刀頭包括一個圍繞中央縱向軸 線布置的殼體以及一個在該殼體之上或之中至少一種情況下布置的移動傳遞機構。該殼體 具有被適配成連接到機床上的一個第一端以及具有可移動地連接到其上的切削鑲片的一 個相反的第二端。該移動傳遞機構包括被安裝成相對于該殼體可轉動的一個可轉動構件、 一個平衡塊、以及一個被布置在該殼體中的主軸。該主軸關于該縱向軸線是可轉動的并且 是可操作地連接到該環、該平衡塊、以該切削鑲片上。將該可轉動構件轉動一個預定量導致 了該切削鑲片在一個第一徑向方向相對于該縱向軸線移動了對應的預定量并且該平衡塊在一個與該第一徑向方向相反的第二徑向方向上移動了對應的預定量。該移動傳遞機構可以進一步包括一個被布置在該殼體內的主軸，該主軸關于該縱向軸線是可轉動的并且是可操作地連接到該可轉動構件、該平衡塊、以該切削鑲片上的。該主軸可以通過一個階梯狀齒輪而可操作地連接到該可轉動構件上，該階梯狀齒輪具有一個直徑較大的部分和一個直徑較小的部分。該可轉動構件可以包括一個環，該環包括具有多個齒狀區段的一個內面，這些齒狀區段與該階梯狀齒輪的直徑較大部分協作式地相結合，并且該主軸可以包括一個中央齒輪，該中央齒輪與該階梯狀齒輪的直徑較小部分協作式地相結合。該主軸可以包括一個第一螺紋部分，該第一螺紋部分與一個可滑動地布置在平衡·塊的傾斜通道內的承載構件協作式地相接合。該平衡塊可以被一對對準銷限制為僅僅沿著一條指向垂直于縱向軸線的橫向軸線進行移動。該主軸進一步可以包括一個第二螺紋部分，該第二螺紋部分與一個滑動銷協作式地相接合，該滑動銷具有一個線性部分和一個傾斜部分，該傾斜部分與在該切削鑲片所連接的橫桿中形成的一個傾斜通道可滑動地相接合。作為本發明的另一個方面，提供了一種鏜刀頭，該鏜刀頭具有一個用于將切削鑲片選擇性移動一個希望量值的移動傳遞機構。該移動傳遞機構包括一個用于將該切削鑲片在一個第一方向上選擇性地徑向移位所希望的量值的裝置；以及一個用于將平衡塊在一個與該第一方向相反的第二方向上選擇性地徑向移位的裝置。在這種安排中，該平衡塊在該第二方向上的移位有效地抵消了該切削鑲片在該第一方向上的移位，使得該鏜刀頭的轉動平衡得以自動維持。該切削鑲片的徑向移位和該平衡塊的徑向移位可以通過移動傳遞機構同時進行。該移動傳遞機構可以布置在一個殼體之中或之上并且可以包括一個可轉動構件，該可轉動構件被適配成轉動一個預定量值以便使該切削鑲片移動所希望量值。
當結合附圖來閱讀時，可以從以下對優選實施方案的說明中獲得對本發明的全面理解，在附圖中圖1顯示了根據本發明的一個示例性實施方案的一種鏜刀頭的等距視圖；圖2是圖1中所示的鏜刀頭的端視圖；圖3是沿圖2的線3-3截取的圖1鏜刀頭的截面圖；并且圖4是沿圖2的線4-4截取的圖1鏜刀頭的截面圖。
具體實施例方式這里使用的方向性詞語，例如像左、右、前、后、頂部、底部及其派生詞，涉及在附圖中示出的這些要素的取向，并且對于權利要求并非進行了限制，除非在此明確地引述。在所有附圖中對相同的部件提供相同的參考號。如在此使用的，術語“多個(number)”應用于是指任何非零的數量(S卩，一或大于一的任何數量)。
如在此使用的，術語“圍繞(about)”應該被用于指代在一個在具體確定的點的附 近、或者之處的點(即，鄰近)。
圖1至4描繪了根據本發明的一個非限制性實施方案的一種示例性的鏜刀頭10， 當一個機床(未示出)使得鏜刀頭10圍繞中央縱向軸線12轉動時，該鏜刀頭在一個工件(未 示出)上進行精確的精細鏜孔操作。參見圖1，鏜刀頭10包括一個基本上圓柱形狀的、圍繞 該中央縱向軸線12布置的本體或殼體14。該殼體14包括一個被適配成連接到上述機床上 (通過任何適合手段)的第一端16以及一個相反的第二端18。盡管被描繪為具有總體上均 勻直徑的一個基本上圓柱形的形狀，但還將認識到，該殼體14可以由多個具有不同直徑的 基本上圓柱形的部分形成而并沒有離開本發明的范圍。選擇性地連接到一個夾頭22上的 一個切削鑲片20 —般被提供在殼體14的第二端18上或附近。
參見圖1和圖3,鍵孔裝置10進一步包括一個移動傳遞機構(未編號)，它包括一個 被安裝成相對于殼體14可轉動的可轉動構件，如在所展示的實施方案中是一個環24。如以 下說明的，環24轉動一個預定量使得該夾頭22在與該殼體14的中央縱向軸線12垂直的 一個方向上移動，因此導致該切削鑲片20徑向移位一個相應的預定量。此種受控的移動是 通過如以下是詳細說明的幾個部件的操作性或可操作連接來實現的。在所展示的實例性鏜 孔裝置10中，該移動傳遞機構的可轉動環24是可轉動的并且在外部帶有刻度。該環24被 安排為總體上與該殼體14是同軸線的。盡管顯示為圍繞縱向軸線12布置的環24，但是將 認識到，可以改用一個刻度盤式(未圖示)的可轉動構件(例如而不限于圍繞一條垂直于縱 向軸線12的軸線是可轉動的)或者其他適合的構件來代替環24，而沒有離開本發明的范 圍。
參見圖3的截面視圖，環24的內面(未編號)配備有多個齒狀區段28，這些齒狀區 段與一個階梯狀齒輪30的直徑較大部分30A相互作用，該階梯狀齒輪圍繞一個齒輪軸32 可轉動地安裝在殼體14中。如圖3中所示，齒輪軸32與縱向軸線12間隔開一個距離(未 編號)并且實質上平行于其進行安裝。繼續參見圖3，該階梯狀齒輪30的直徑較小部分30B 與一個中央齒輪34協作式相接合，該中央齒輪是圍繞該縱向軸線12可轉動地安裝在殼體 14中的。
參見圖3和圖4的截面視圖，從該中央齒輪34上軸向延伸的并且剛性地連接到其 上的是一個主軸36，該主軸是與該縱向軸線12同軸布置的、并且關于其是可轉動的。主軸 36的形狀總體上是圓柱形的，但可以具有變化的半徑，如在圖3的示例實施方案中所示。主 軸36包括第一螺紋部分40以及第二螺紋部分42。一個承載構件44是圍繞第一螺紋部分 40布置的并且包括與之連通的一個協作性螺紋部分(未編號)，使得主軸36圍繞縱向軸線 12的轉動致使承載構件44沿著縱向軸線12軸向移動。
承載構件44是可滑動地布置在一個平衡構件或平衡塊50的傾斜通道46之內的， 該平衡構件或平衡塊被布置在殼體14的開口 52之內。平衡塊50在開口 52內的移動受一 對對準銷54限制，這些對準銷54從殼體14沿一條指向總體上垂直于縱向軸線12的橫向 軸線56伸入開口 52之中。這些對準銷54各自與該平衡塊50中的一個橫向孔58可滑動 地相互作用。將認識到，對準銷54與平衡塊50的橫向孔58的相互作用將平衡塊50的移 動限制到以下程度，即，該平衡塊50響應于承載構件44沿縱向軸線12的軸向移動而僅可 以沿著橫向軸線56 (即，垂直于縱向軸線12)進行移動。
繼續參見圖3和圖4，主軸36的一個第二螺紋部分42與一個軸向滑動銷60的螺紋部分(未編號)協作式相接合,該軸向滑動銷60總體上是圍繞主軸36來布置的、并且在殼體14的一個線性通道62內沿著該主軸是軸向可移動的，該線性通道總體上靠近第二端18。如圖3中所示，滑動銷60包括一個線性部分60A和一個更靠近殼體14的第二端18而布置的傾斜部分60B。傾斜部分60B與在橫桿66中形成的一個傾斜通道64可滑動地相接合，該橫桿本身是可滑動地布置在一個橫向孔68內，該橫向孔總體上在第二端18之處或附近延伸穿過殼體14。傾斜部分60B和傾斜通道64的形狀優選總體上是圓柱形的,如在所展示的實施方案中所示。該夾頭22并且因此切削鑲片20如前面所說明的是選擇性地連接到橫桿66的一端(未編號),使得切削鑲片20在移動橫桿66移動時相對于縱向軸線12徑向地平移。為了維持鏜孔裝置10的靜態平衡，該平衡塊50的具體尺寸和所要求的徑向移動是取決于由橫桿66和附接的部件22和20的徑向移動所引起的不平衡的量(移位的塊的數量乘以此塊的位移的積)。將認識到，維持靜態平衡在鏜孔裝置10中是主要的關注點，而此種裝置的動態平衡由于該鏜孔裝置10的較短的長度以及殼體14的剛度而是關注較少的。為了將開口 52的尺寸最小化，平衡塊50優選由高密度材料制造，例如而不限于鎢合金，但也可以使用其他適合的材料而不離開本發明的范圍。計算出該平衡塊50產生了與橫桿66、夾頭22、和鑲片20 (包括螺釘)相同的不平衡(在指向相反的方向)。平衡塊及其移位的積需要等于66、22、20的質量總和與其徑向移位的積。將認識到，承載構件44的傾斜通道46的傾角(未編號)(這引起了平衡塊50的徑向移動)并不需要與滑動銷60的傾斜部分60B的傾角(未編號)相同。如果傾斜通道46的傾角更陡(因此，承載構件44每次軸向移動引起了平衡塊50的更大的徑向移動)，可以使用一個更小的平衡塊。相反，如果傾斜通道46的傾角比較不陡，則可以要求一個更大的塊。已經如此描述了該鏜刀頭10的移動傳遞機構的基礎部件，現在將對其操作提供綜述。為了引起切削鑲片20相對于鏜刀頭10的所希望的徑向移動，操作員根據環24上設置的刻度簡單地將環24相對于殼體14轉動一個所希望的量。當環24轉動時，由于在環24的齒狀區段28與階梯狀齒輪30的直徑較大部分30A之間的相互作用，階梯狀齒輪28圍繞齒輪軸32在與環24相同的方向上進行轉動。當階梯狀齒輪30圍繞齒輪軸32轉動時，其直徑較小部分30B與中央齒輪34相互作用，致使中央齒輪34在與環24相反的方向上轉動。當主軸36剛性地連接到中央齒輪34上時，也使得主軸36沿著中央齒輪34轉動。當使主軸36相對于圖2的端視圖在順時針方向D (圖3)上轉動時，在主軸36的第一螺紋部分40與承載構件44的螺紋部分(未編號)之間的相互作用致使該承載構件44沿著主軸36向著殼體14的第二端18軸向移動(在使用了右旋螺紋的應用中)。000當承載構件44向著殼體14的第二端18軸向移動時，在承載構件44與平衡塊50的傾斜通道46之間的相互作用使得該平衡塊50相對于殼體14 (并且因此相對于縱向軸線12)在一個第一方向D1 (圖3)上徑向偏移,該第一方向是相對于在圖3中定向的截面視圖是向下的。和以上說明的第一螺紋部分40與承載構件44的相互作用同時，該主軸36的第二螺紋部分42與該軸向滑動銷60的螺紋部分(未編號)相互作用，使得與承載構件44相類似，滑動銷60沿著主軸36朝著殼體14的第二端18軸向地平移。當滑動銷60向著第二端18平移時,在滑動銷60的傾斜部分60B與橫桿66的傾斜通道64之間的相互作用使得橫桿 66、以及因此使得連接到其上的夾頭22和切削鑲片20在一個第二方向D2 (圖3)上相對于 該殼體14 (并且因此對于縱向軸線12)徑向地偏移，該對于相對于在圖3中定向的截面視 圖是向上的、并且明顯與平衡塊50同時移動的方向D1是相反的。
將理解的是，通過此種安排的移動傳遞機構，該切削鑲片20的徑向移動產生的對 鏜孔刀具10的整體平衡的任何改變都通過平衡塊50在相反方向上的移動而自動得到補 償。如在以上提供的實例中，切削鑲片20在第一方向D1上徑向移位而平衡塊50在與該第 一方向相反的第二方向D2上徑向地移位。
盡管在此所討論的展示性實施方案使用了兩個單獨的元件(承載構件44和滑動 銷60)與主軸36相互作用以引起平衡塊50和橫桿66的徑向移動，但是將認識到，此類單 獨的元件可以合并為一個單一元件而被用于產生所希望的徑向移動。然而，為了提供超過 使用單一元件的更大水平的精度，使用兩個單獨的元件44、60總體上是優選的。
雖然已對本發明的具體實施方案進行了詳細的說明，但本領域的普通技術人員應 認識到鑒于本披露的整體傳授內容可以對在此提供的這些細節發展出不同的修改和替代 方案。因此，所披露的具體安排僅是說明性的，而不作為對本發明的范圍的限制，本發明的 范圍應涵蓋在所附權利要求以及其任何和所有的等效物的全部廣度內。
在本權利要求書中，放在括號之間的任何參考符號不應被解釋為限制了權利要 求。詞語“包括(comprising)”或“包含(including)”不排除存在著在權利要求中列出的 那些之外的元件或步驟。在列舉了幾個裝置的設備權利要求中，這些裝置中的幾個可以通 過同一個硬件產品來執行。位于一個要素之前的詞“一個(a)”或“一種(an)”并不排除存 在著多個此類要素。在列舉了幾個裝置的任何設備權利要求中，這些裝置中的幾個可以通 過同一個硬件產品來執行。某些要素在相互不同的從屬權利要求中被引述這個事實并不表 示這些要素不能組合使用。
權利要求
1.一種鏜刀頭，包括 一個圍繞一條中央縱向軸線布置的殼體，該殼體具有一個被適配成連接到機床上的第一端以及一個相反的第二端，該相反的第二端具有一個可移動地連接到其上的切削鑲片；以及 被布置在該殼體之上或之中的至少一種情況下的移動傳遞機構，該移動傳遞機構包括 被安裝成相對于該殼體可轉動的一個可轉動構件環； 一個平衡塊；以及 一個被布置在該殼體內的主軸，該主軸關于該縱向軸線是可轉動的并且是可操作地連接到該環、該平衡塊、以該切削鑲片上的， 其中，將該可轉動構件轉動一個預定量導致了該切削鑲片在一個第一徑向方向相對于該縱向軸線移動一個對應的預定量并且該平衡塊在一個與該第一徑向方向相反的第二徑向方向上移動一個對應的預定量。
2.如權利要求1所述的鏜刀頭，其中該主軸是通過一個階梯狀齒輪而可操作地連接到該可轉動構件上的，該階梯狀齒輪具有一個直徑較大部分和一個直徑較小部分。
3.如權利要求2所述的鏜刀頭，其中該可轉動構件包括一個環，該環包括具有多個齒狀區段的一個內面，這些齒狀區段與該階梯狀齒輪的直徑較大部分協作式地相結合，并且其中該主軸包括一個中央齒輪，該中央齒輪與該階梯狀齒輪的直徑較小部分協作式地相結口 ο
4.如權利要求1所述的鏜刀頭,其中該主軸包括與一個承載構件協作式相接合的一個第一螺紋部分，該承載構件是可滑動地布置在該平衡塊的一個傾斜通道中的。
5.如權利要求4所述的鏜刀頭，其中該平衡塊被一對對準銷限制為僅沿著一條指向垂直于該縱向軸線的橫向軸線移動。
6.如權利要求4所述的鏜刀頭，其中，該主軸進一步包括一個第二螺紋部分，該第二螺紋部分與一個滑動銷協作式地相接合，該滑動銷具有一個線性部分和一個傾斜部分，其中該傾斜部分與在該切削鑲片所連接的橫桿中形成的一個傾斜通道可滑動地相接合。
7.如權利要求3所述的鏜刀頭，其中該主軸包括與一個承載構件協作式相接合的一個第一螺紋部分，該承載構件是可滑動地布置在該平衡塊的一個傾斜通道中的。
8.如權利要求7所述的鏜刀頭，其中，該主軸進一步包括一個第二螺紋部分，該第二螺紋部分與一個滑動銷協作式地相接合，該滑動銷具有一個線性部分和一個傾斜部分，其中該傾斜部分與在該切削鑲片所連接的橫桿中形成的一個傾斜通道可滑動地相接合。
9.一種鏜刀頭，具有一個用于將切削鑲片選擇性移動一個希望量值的移動傳遞機構，該移動傳遞機構包括 一個用于將該切削鑲片在一個第一方向上選擇性地徑向移位所希望的量值的裝置；以及 一個用于將平衡塊在一個與該第一方向相反的第二方向上選擇性地徑向移位的裝置，其中該平衡塊在該第二方向上的移位有效地抵消了該切削鑲片在該第一方向上的移位，使得該Il刀頭的轉動平衡得以自動維持。
10.如權利要求9所述的鏜孔頭，其中該切削鑲片的徑向移位以及該平衡塊的徑向移位是通過該移動傳遞機構同時進行的。
11.如權利要求9所述的鏜孔頭，其中該移動傳遞機構被布置在一個殼體之中或之上，并且其中該移動傳遞機構包括被適配成轉動一個預定量以便使該切削鑲片移動所希望的量的一個可轉動構件。
全文摘要
一個鏜刀頭包括一個圍繞中央縱向軸線布置的殼體以及一個在該殼體之上或之中的至少一種情況下上布置的移動傳遞機構。該殼體包括被適配成連接到機床上的一個第一端以及具有可移動地連接到其上的切削鑲片的一個相反的第二端。該移動傳遞機構包括一個被安裝成相對于該殼體可轉動的可轉動構件、一個平衡塊、以及一個布置在該殼體中的主軸。該主軸關于該縱向軸線是可轉動的并且是可操作地連接到該環、該平衡塊、以及該切削鑲片上。將該可轉動構件轉動一個預定量導致了該切削鑲片在第一徑向方向上相對于該縱向軸線移動了對應的預定量并且該平衡塊在與該第一徑向方向相反的第二徑向方向上移動了對應的預定量。
文檔編號B23B27/00GK102990101SQ20121033655
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月12日 優先權日2011年9月14日
發明者R·F·德索薩菲約, 小A·J·佩雷拉 申請人:鈷碳化鎢硬質合金公司