[发明专利]一种向外翻制直边孔的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及板料或者管件局部成形技术领域，具体涉及一种向外翻制直边孔的装置和方法，能够同时实现板料或管类零件的预制孔和直边向外翻孔。

背景技术

翻制直边孔是一种传统的钣金成形工艺，但是以往的翻孔工艺存在模具结构复杂和尺寸较大，并且很难实现在具有复杂封闭曲面结构上向外翻孔，此外还存在预制孔和翻孔工序需要分开进行等诸多问题。

中国发明专利200720090374.2公开了一种T形管翻孔用旋转刀具，结构简单且生产效率较高，可以翻制需要向外翻孔的金属类管件。但是装置翻孔的自动化程度较低，并且由于翻孔装置的具体结构限制，向上翻孔的速度受到严格制约，孔内壁的光洁度相对较差。中国发明专利201510167803.0开发出开孔扩孔一体化的渐进成形翻孔工具，该工具能够实现开孔和翻边一体化，完成快速精确化的板材向内翻孔，但是该装置往往只适用于向内翻孔，另外对于以管材为代表的圆弧等复杂曲面上的翻孔，需要成形设备配备相应的周向和轴向立体协同运动才能实现。而对于相对尺寸较小的曲面上的向外翻制直边孔的问题，需要设计相应的新型外翻孔装置。

发明内容

本发明的目的是克服传统工艺技术中的不足之处，提供一种向外翻制直边孔的装置和方法，解决以往工艺很难在曲面向外成形孔型结构的问题，最终得到壁厚均匀、圆度精度高的翻孔零件。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一向外翻制直边孔的装置，该装置包括可拆卸倒角砂轮、旋转主轴、翻孔偏心轮和开口钻头；所述可拆卸倒角砂轮固定于主轴的台阶部分，可以视情况进行更换；所述翻孔偏心轮固定在旋转主轴的下端，能够实现与旋转主轴的相对运动，旋转主轴上端与钻床或者数控机床的主轴连接；所述开口钻头固定在翻孔偏心轮的底部，采用螺钉连接，实现预先钻孔。

所述旋转主轴为台阶轴，且沿其轴向下部的相对两侧分别设置突起的斜向滑块(斜面朝上)，保证翻孔偏心轮的运动和固定。所述倒角砂轮卡扣在旋转主轴的台阶部分，轴向运动受到限制，容易实现对孔边的打磨作用。

所述的翻孔偏心轮为分体结构，沿其轴线所在平面分成两部分，两个部分之间采用螺钉连接。

所述的翻孔偏心轮内部开设空腔，空腔的上部设有斜向滑道(斜面朝下)，该斜向滑道与旋转主轴上的斜向滑块相配合，保证翻孔偏心轮的运动和固定，同时用于和旋转主轴配合实现径向偏移加工竖直孔。

所述翻孔偏心轮的内腔底部及翻孔偏心轮的轴向位置设有方形凹槽，用于与旋转主轴的底端实现过渡配合，在旋转主轴的轴向力作用下支撑开口钻头实现钻孔。

所述开口钻头轴向中心位置设有突出的定位钻头，确定钻孔中心位置后由设于开口钻头边缘圆周的切削齿进行孔加工。

本发明上述翻孔装置能够同时实现基面为平面的板料或者基面为曲面的管类零件的直边向外翻孔成形。所述直边向外翻孔的工艺，包括如下步骤：

1)根据预制孔的直径大小选用尺寸合适的锥形倒角砂轮，并将其固定在旋转主轴的台阶处；

2)根据翻孔的高度以及初始预制孔的尺寸，制作相应大小的翻孔偏心轮，考虑坯料的壁厚和孔的高度确定翻孔偏心轮的竖直段和锥形段长度以及锥形角大小，将制作好的翻孔偏心轮装配到主轴的相应位置；具体装配过程：将旋转主轴的底端放置在翻孔偏心轮的方形凹槽中，然后将翻孔偏心轮的两个部分采用螺钉锁紧固定；

3)根据翻孔的直径大小和高度确定预制孔的直径，制作相应尺寸的开口钻头，并用螺钉将其固定在偏心轮底部；

4)启动装夹有该翻孔装置的钻床或者数控机床，将开口钻突出的定位钻对准预开口中心位置，沿装置的轴线方向向下运动完成预制孔钻削；

5)装置继续向下移动，待翻孔偏心轮全部通过开孔区域后，缓慢向下移动完成孔上侧边倒角；

6)停止装置的自转和向下移动，调转其旋转方向，沿轴线向上运动使翻孔偏心轮上侧锥形段面接触工件，在轴向力和斜向滑道的共同作用下，翻孔偏心轮偏离原有中心，孔边缘材料在锥形段碾压作用下逐渐翘起；

7)保持装置向上运动，待翻孔偏心轮竖直段与孔侧壁接触后，停止轴向运动，大约2～3秒完成整形工步；

8)装置继续向上运动，直至翻孔装置完全脱离坯料，停止机床，取下已翻孔工件。

与现有技术和方法相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明在旋转主轴的台阶部分安装有锥形倒角砂轮，在预先钻制孔的前提，可以对待翻边孔的外边缘进行打毛刺和倒斜角，实验证明该倒角对后续翻孔有重大意义，可以有效避免因外部边缘应变量明显大于内部边缘应变量而造成的翻孔边缘沿周向开裂的缺陷。