CN108817560A - 一种多头螺纹旋风切削机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了螺纹加工技术领域的一种多头螺纹旋风切削机构及加工方法。该机构包括包括车床，车床的另一端设有大拖板以及驱动大拖板X轴方向移动的X轴驱动组件，大拖板设有中拖板以及驱动中拖板Y轴方向移动的Y轴驱动组件，中拖板设有角度座板以及环形座体，座体内壁转动地安装旋转刀座，旋转刀座的一端设有驱动其转动的驱动转动组件，另一端固接有刀盘，刀盘等分装有多个旋切车刀，工件的一端夹装卡盘，多个旋切车刀呈螺旋排列安装在刀盘上，刀盘相邻两个旋切车刀之间的X轴向间距为一个螺距，刀盘位于螺旋一端的旋切车刀与螺旋另一端的旋切车刀之间的X轴向距离为一个导程。本发明一次切削多个螺旋线体，缩短加工时间，提高生产效率。

Description

一种多头螺纹旋风切削机构

技术领域

本发明涉及螺纹加工技术领域，特别涉及一种多头螺纹旋风切削机构。

背景技术

旋风切削技术在螺纹加工中应用广泛，特别是传动丝杠类要求精度高，工件长径比大于20以上的螺纹丝杠类工件，通常都是用旋风切削加工的，这对于单头螺杆而言，与普通车削丝杆相比确实成倍提高了工效；但是，对于加工两头以上的多头螺纹，则需要增加一套分头机构，确保分头准确和螺距与导程之间严格的倍数关系，而且只能一次切削一个螺旋线体，加工时间成倍增加，生产效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种一次切削多个螺旋线体的多头螺纹旋风切削机构，缩短加工时间，提高生产效率。

为了实现上述发明目的，本发明多头螺纹旋风切削机构采用的如下技术方案：

一种多头螺纹旋风切削机构，包括车床，车床的一端设有车床主轴箱，车床主轴箱内的主轴伸出车床主轴箱并设有用于夹紧工件的卡盘，主轴设有驱动其转动的伺服电机，所述车床的另一端设有沿X轴方向移动的大拖板以及驱动大拖板X轴方向移动的X轴驱动组件，所述大拖板设有沿Y轴方向移动的中拖板以及驱动中拖板Y轴方向移动的Y轴驱动组件，所述中拖板设有倾斜设置的角度座板以及固接在角度座板上端的环形座体，座体内壁转动地安装有垂直于Y轴方向布置的旋转刀座，旋转刀座的一端设有驱动其转动的驱动转动组件，另一端固接有刀盘，刀盘和旋转刀座中心均设置有通道，所述刀盘内壁沿圆周等分装有用于切削工件的多个旋切车刀，工件的一端夹装卡盘，另一端穿入通道内，工件的外径小于刀盘内旋切车刀刀尖旋转的内径，多个旋切车刀呈螺旋排列安装在刀盘上，刀盘相邻两个旋切车刀之间的X轴向间距为一个螺距，工件螺纹起始端位于最外端的旋切车刀位置，刀盘位于螺旋一端的旋切车刀与螺旋另一端的旋切车刀之间的X轴向距离为一个导程。本发明的刀盘内壁沿圆周等分装有多个旋切车刀，多个旋切车刀呈螺旋排列安装在刀盘上，具体在安装过程中，首先确定旋切车刀圆周分度夹角，旋切车刀圆周分度夹角的计算公式为α＝360/n，α为旋切车刀圆周分度夹角，n为螺纹头数；其次，根据加工螺距的尺寸设定获得螺距t，将旋切车刀按圆周分度夹角α安装在刀盘上，相邻两个旋切车刀之间的X轴向间距为一个螺距t；加工时，将工件夹紧在卡盘上，通过驱动刀盘转动，刀盘上等分的旋切车刀在法向剖面相继切削工件形成多头螺纹线，刀盘转动一周后，驱动工件旋转以及驱动大拖板继续进给运动，工件每转一周大拖板进给一个导程，完成连续的多头螺旋切削。

优选的，所述角度座板靠近刀盘的一端与中拖板铰接，角度座板远离刀盘的一端设有调节角度座板倾斜角度的调节组件。通过调节组件的设置调节角度座板的倾斜角度，从而调节刀盘与工件旋转中心产生的夹角，该夹角即为螺旋升角。

优选的，所述调节组件包括设置在角度座板的活灵轴，活灵轴设有活灵轴孔，活灵轴孔内活动穿装有调节螺栓，所述调节螺栓的下端与中拖板相铰接，调节螺栓的上端插装在角度座板上的活灵轴孔内，所述调节螺栓上的活灵轴下方设有支撑角度座板底部的调节螺母，所述调节螺栓上的活灵轴上方设有将角度座板锁定在调节螺栓上的锁紧螺母。根据加工需求确定螺旋升角，螺旋升角为刀盘与工件旋转中心产生的夹角，螺旋升角的计算公式为λ＝arctan.T/d.π，λ为刀盘旋转中心与工件旋转中心夹角，T为螺纹导程，d为外螺纹工件外径，π为圆周率；此时，调节角度座板的倾斜角度为λ，通过旋松锁紧螺母后，转动调节螺母，由于调节螺母螺纹配旋在调节螺栓上，使得转动的调节螺母沿着调节螺栓上下移动，从而顶着设置在调节螺母上方的角度座板以与中拖板的铰接点为支点进行转动，使得角度座板能够倾斜设置在中拖板上。

优选的，所述X轴驱动组件包括螺接于大拖板上并沿X轴方向设置的X轴丝杆，还包括驱动X轴丝杆转动的X轴电机。通过X轴电机驱动X轴丝杆转动，从而带动大拖板沿车床的X轴方向进行移动，从而驱动大拖板进给运动。

优选的，所述Y轴驱动组件包括螺接于中拖板上并沿Y轴方向设置的Y轴丝杆，还包括驱动Y轴丝杆转动的Y轴电机。通过Y轴电机驱动Y轴丝杆转动，从而带动中拖板沿车床的Y轴方向进行移动，从而带动旋切刀片沿着Y轴方向移动，用以控制旋切刀片对工件的切削深度。

优选的，所述驱动转动组件包括设置在座体上的电机，所述电机输出轴连动有主动同步带轮，所述旋转刀座设有从动同步带轮，所述主动同步带轮和从动同步带轮之间连动有相啮合的同步带。通过电机驱动主动同步带轮转动，通过同步带带动从动同步带轮转动，使得旋转刀座转动，通过旋转刀座的转动带动刀盘和旋切车刀旋转，对工件进行切削。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明在刀盘内壁沿圆周等分装有用于切削工件的多个旋切车刀，在具体切削过程中，刀盘转动，首先带动位于最外端的第一把旋切车刀进行切削工件，而后刀盘继续旋转，沿圆周等分安装的其他旋切车刀相继切削工件，由于刀盘相邻两个旋切车刀之间的X轴向距离为一个螺距，刀盘位于螺旋一端的旋切车刀与螺旋另一端的旋切车刀之间的X轴向距离为一个导程，当刀盘旋转一周后，组成了多头螺旋线槽，此时的多头螺旋线槽位于工件被切削的一侧面上，此时，数控系统驱动工件旋转，X轴驱动组件驱动大拖板进行X轴移动，工件伸入旋转刀座的通道内，刀盘继续转动，使得多个旋切车刀沿着先前切削好的螺旋线槽继续相继切削，工件每转一周大拖板进给一个导程，随着大拖板继续进给运动，沿着工件的周向进行连续不断的螺旋切削，从而完成一次切削多个螺旋线体的加工作业，整体结构合理，无需增加现有技术中的分头机构进行切削，结构简单，缩短加工时间，提高生产效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中的A-A俯视图；

图3为图1中的B部放大图。

其中，1工件，2旋切车刀，3刀盘，4旋转刀座，5座体，6电机，7主动同步带轮，8同步带，9从动同步带轮，10通道，11角度座板，12锁紧螺母，13调节螺母，14调节螺栓，15中拖板，16Y轴丝杆，17X轴电机，18X轴丝杆，19大拖板，20车床，21伺服电机，22卡盘，23活灵轴，24车床主轴箱，25主轴。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1-3所示，一种多头螺纹旋风切削机构，包括车床20，车床20的一端设有车床主轴箱24，车床主轴箱24内的主轴25伸出车床主轴箱24并设有用于夹紧工件1的卡盘22，主轴25设有驱动其转动的伺服电机21，车床20的另一端设有沿X轴方向移动的大拖板19以及驱动大拖板19X轴方向移动的X轴驱动组件，X轴驱动组件包括螺接于大拖板19上并沿X轴方向设置的X轴丝杆18，还包括驱动X轴丝杆18转动的X轴电机17；大拖板19设有沿Y轴方向移动的中拖板15以及驱动中拖板15Y轴方向移动的Y轴驱动组件，Y轴驱动组件包括螺接于中拖板15上并沿Y轴方向设置的Y轴丝杆16，还包括驱动Y轴丝杆16转动的Y轴电机；中拖板15设有倾斜设置的角度座板11以及固接在角度座板11上端的环形座体5，角度座板11靠近刀盘3的一端与中拖板15铰接，角度座板11远离刀盘3的一端设有调节角度座板11倾斜角度的调节组件，调节组件包括设置在角度座板11的活灵轴23，活灵轴23设有活灵轴孔，活灵轴孔内活动穿装有调节螺栓14，调节螺栓14的下端与中拖板15相铰接，调节螺栓14的上端插装在角度座板11上的活灵轴孔内，调节螺栓14上的活灵轴23下方设有支撑角度座板11底部的调节螺母13，调节螺栓14上的活灵轴23上方设有将角度座板11锁定在调节螺栓14上的锁紧螺母12，加工时，根据加工需求确定螺旋升角，螺旋升角为刀盘3与工件1旋转中心产生的夹角，螺旋升角的计算公式为λ＝arctan.T/d.π，λ为刀盘3旋转中心与工件1旋转中心夹角，T为螺纹导程，d为外螺纹工件1外径，π为圆周率，此时，调节角度座板11的倾斜角度为λ，通过旋松锁紧螺母12后，转动调节螺母13，由于调节螺母13螺纹配接在调节螺栓14上，使得转动的调节螺母13沿着调节螺栓14上下移动，从而顶着设置在调节螺母13上方的角度座板11以与中拖板15的铰接点为支点进行转动，使得角度座板11能够倾斜设置在中拖板15上；座体5内壁转动地安装有垂直于Y轴方向布置的旋转刀座4，旋转刀座4的一端设有驱动其转动的驱动转动组件，驱动转动组件包括设置在座体5上的电机6，电机6输出轴连动有主动同步带轮7，旋转刀座4设有从动同步带轮9，主动同步带轮7和从动同步带轮9之间连动有相啮合的同步带8；旋转刀座4的另一端固接有刀盘3，刀盘3和旋转刀座4中心均设置有通道10，刀盘3内壁沿圆周等分装有用于切削工件1的多个旋切车刀2，工件1的一端夹装卡盘22，工件1的另一端穿入旋转刀座4的通道10内，工件1的外径小于刀盘3内旋切车刀2刀尖旋转的内径，多个旋切车刀2呈螺旋排列安装在刀盘3上，刀盘3相邻两个旋切车刀2之间的X轴向间距为一个螺距，工件1螺纹起始端位于最外端的旋切车刀2位置，刀盘3位于螺旋一端的旋切车刀2与螺旋另一端的旋切车刀2之间的X轴向距离为一个导程，旋切车刀2具体安装过程中，确定旋切车刀2圆周分度夹角，旋切车刀2圆周分度夹角的计算公式为α＝360/n，α为旋切车刀2圆周分度夹角，n为螺纹头数；其次，根据加工螺距的尺寸设定获得螺距t，将旋切车刀2按圆周分度夹角α安装在刀盘3上，相邻两个旋切车刀2之间的X轴向间距为一个螺距t；加工时，将工件1夹紧在卡盘22上，通过驱动刀盘3转动，刀盘3上等分的旋切车刀2在法向剖面相继切削工件1形成多头螺纹线，刀盘3转动一周后，驱动工件1旋转以及驱动大拖板19继续进给运动，工件1每转一周大拖板19进给一个导程，完成连续的多头螺旋切削。

本发明的具体工作过程与原理：刀盘3上按圆周等分装入旋切车刀2，此时，Y轴电机驱动Y轴丝杆16转动，从而带动中拖板15沿车床20的Y轴方向进行移动，从而带动旋切车刀2沿着Y轴方向移动，用以控制旋切车刀2对工件1的切削深度，此时，通过电机6驱动主动同步带轮7转动，通过同步带8带动从动同步带轮9转动，使得旋转刀座4转动，通过旋转刀座4的转动带动刀盘3和旋切车刀2旋转，由于旋切车刀2按圆周等分装入刀盘3，刀盘3上相邻旋切车刀2之间的轴向间距为一个螺距t，刀盘3位于螺旋一端的旋切车刀2与螺旋另一端的旋切车刀2之间的X轴向距离为一个导程T，当第一把旋切车刀2旋转切入后第二把旋切车刀2切入工件1，即为第二个螺旋线，接着其他把旋切车刀2间隔相继切入，刀盘3转动一周后，组成多头螺旋线槽，此时的多头螺旋线槽位于工件1被切削的一侧面上，由于工件1通过卡盘22夹紧，通过伺服电机21驱动卡盘22转动带动工件1旋转，同时，X轴电机17驱动X轴丝杆18转动，从而带动大拖板19沿车床20的X轴方向进行移动，使得工件1伸入旋转刀座4的通道10内，刀盘3继续转动，使得多个旋切车刀2沿着先前切削好的螺旋线槽继续相继切削，工件1每转一周大拖板19进给一个导程，随着大拖板19不断的进给运动，沿着工件1的周向进行连续不断的螺旋切削，从而完成一次切削多个螺旋线体的加工作业；其中，旋切车刀2圆周分度夹角计算公式:α＝360/n；α为旋切车刀2圆周分度夹角，n为螺纹头数，比如，当需要加工4头螺纹时，α＝360/4＝90度，旋切车刀2设置4把，相邻两个旋切车刀2之间的夹角为90度；由于切削的螺纹有螺旋升角，因此，通过旋松锁紧螺母12后，转动调节螺母13，由于调节螺母13螺纹配接在调节螺栓14上，使得转动的调节螺母13沿着调节螺栓14上下移动，从而顶着设置在调节螺母13上方的角度座板11以与中拖板15的铰接点为支点进行转动，使得角度座板11能够倾斜设置在中拖板15上，此时，设置在角度座板11上的刀盘3与中拖板15之间形成倾斜夹角，相当于刀盘3的旋转中心线与工件1的旋转中心线之间形成倾斜夹角，这个夹角即为螺旋线升角，通过该螺旋升角的存在，从而实现旋切车刀2在法向剖面进行切削，保证螺旋槽符合要求；其中，螺旋升角计算公式：λ＝arctan.T/d.π；λ为刀盘3旋转中心与工件1旋转中心夹角，T为螺纹导程，d为外螺纹工件1外径，π为圆周率，根据加工需求，将获得的T和d代入公式中，求得刀盘3旋转中心与工件1旋转中心夹角λ，此时，通过调节螺母13驱动角度座板11倾斜，从而控制角度座板11与中拖板15之间的倾斜角度为λ，此时，实现旋切车刀2在法向剖面进行切削，使得切削后的螺旋升角λ符合加工要求。

Claims (6)

1.一种多头螺纹旋风切削机构，包括车床，车床的一端设有车床主轴箱，车床主轴箱内的主轴伸出车床主轴箱并设有用于夹紧工件的卡盘，主轴设有驱动其转动的伺服电机，其特征在于：所述车床的另一端设有沿X轴方向移动的大拖板以及驱动大拖板X轴方向移动的X轴驱动组件，所述大拖板设有沿Y轴方向移动的中拖板以及驱动中拖板Y轴方向移动的Y轴驱动组件，所述中拖板设有倾斜设置的角度座板以及固接在角度座板上端的环形座体，座体内壁转动地安装有垂直于Y轴方向布置的旋转刀座，旋转刀座的一端设有驱动其转动的驱动转动组件，另一端固接有刀盘，刀盘和旋转刀座中心均设置有通道，所述刀盘内壁沿圆周等分装有用于切削工件的多个旋切车刀，工件的一端夹装卡盘，另一端穿入通道内，工件的外径小于刀盘内旋切车刀刀尖旋转的内径，多个旋切车刀呈螺旋排列安装在刀盘上，刀盘相邻两个旋切车刀之间的X轴向间距为一个螺距，工件螺纹起始端位于最外端的旋切车刀位置，刀盘位于螺旋一端的旋切车刀与螺旋另一端的旋切车刀之间的X轴向距离为一个导程。

2.根据权利要求1所述的多头螺纹旋风切削机构，其特征在于：所述角度座板靠近刀盘的一端与中拖板铰接，角度座板远离刀盘的一端设有调节角度座板倾斜角度的调节组件。

3.根据权利要求2所述的多头螺纹旋风切削机构，其特征在于：所述调节组件包括设置在角度座板的活灵轴，活灵轴设有活灵轴孔，活灵轴孔内活动穿装有调节螺栓，所述调节螺栓的下端与中拖板相铰接，调节螺栓的上端插装在角度座板上的活灵轴孔内，所述调节螺栓上的活灵轴下方设有支撑角度座板底部的调节螺母，所述调节螺栓上的活灵轴上方设有将角度座板锁定在调节螺栓上的锁紧螺母。

4.根据权利要求1所述的多头螺纹旋风切削机构，其特征在于：所述X轴驱动组件包括螺接于大拖板上并沿X轴方向设置的X轴丝杆，还包括驱动X轴丝杆转动的X轴电机。

5.根据权利要求1所述的多头螺纹旋风切削机构，其特征在于：所述Y轴驱动组件包括螺接于中拖板上并沿Y轴方向设置的Y轴丝杆，还包括驱动Y轴丝杆转动的Y轴电机。

6.根据权利要求1所述的多头螺纹旋风切削机构，其特征在于：所述驱动转动组件包括设置在座体上的电机，所述电机输出轴连动有主动同步带轮，所述旋转刀座设有从动同步带轮，所述主动同步带轮和从动同步带轮之间连动有相啮合的同步带。