专利名称:普通车床自动高速车螺纹装置的制作方法
现有的普通车床如C620车床，在工件上切制螺纹时，车刀的纵向运动是由丝杠直接驱动的，其横向运动由操作者手动控制。这种方法效率低，螺纹加工精度不高。当工件具有端面台阶且要求脱扣小的螺纹时，为保证及时退刀使操作者精神十分紧张，为保证安全，常常采用很低的主轴转速，不但生产效率低，零件的精度也很难保证。
美国专利3192806叙述了一种可用于车床的自动螺纹车削装置，其缺点是，第一，普通车床安装这种装置后，对原有功能损害过大，实际上成为一种车螺纹专用机床，失去了通用性。第二，这个装置在原车床小刀架位置增加两套滑轨和三个凸轮，装置复杂，由于空间限制，驱动凸轮的外形尺寸不能太大，因此该装置不能切制长螺纹。
本实用新型的目的是提供一种适用于普通车床的自动高速车螺纹装置，安装上该装置后，丝毫不影响原车床功能的发挥，既保留原车床的全部功能，使之既能自动车螺纹，又能随时转为手动车削，增加了车床的适用性。
本实用新型的技术解决方案是，在普通车床已有的卡盘、车床拖板、丝杠的基础上，另外安装一套推动拖板沿导轨往复运动的机构，实现刀具的纵向进给和返回，其中有一个推动车床拖板向卡盘方向运动的凸轮机构，还有个推动车床拖板向尾架方向运动的返回机构，以上两个机构与车床拖板之间并没有机械的硬性连接，因而拖板可以在两机构之间以手动操作方式运动。在车床拖板上的小刀架滑板上，有一个驱动刀具横向往复运动并多次定位的横进机构，该机构包含自动进给驱动机构和定位机构，可以自动完成在螺纹切削过程中刀具的多次进刀和定位。横进机构以后刀架的形式固定在车床小刀架滑板上，摇小刀架手柄可以使该机构横向运动，同时该机构毫不妨碍车床小刀架的正常使用。在切制螺纹过程中，刀具的横向运动必须与纵向运动相互协调，当一个螺纹要分若干刀切制时更需要准确地配合，为此有一个由程序电路控制的液压系统控制上述的凸轮机构，返回机构和横进机构协调工作。
本实用新型的优点是1、在保留原车床全部手动功能的前提下，使车床具备自动车制螺纹的能力，扩大了车床的功能，提高了工效。
2、横进机构由液压驱动，驱动力大，可以进行大吃刀量加工。
3、由于车制螺纹时，纵向进刀不是直接由丝杠驱动，因此对于丝杠精度下降的旧车床，使用本装置后仍能车出高精度的螺纹，试验证明，使用本装置能稳定地高速车制二级精度的螺纹。
4、螺纹车制到根部时能可靠地脱扣退刀，绝对安全，因而可采用600转以上的转速进行高速切削。由于有足够的空间容纳凸轮机构，因此可以切制长螺纹。
下面结合附图进一步描述本实用新型的详细内容图1是本实用新型在车床上安装示意图。
图2是凸轮机构结构示意图。
图3是端面凸轮工作表面沿圆周展开图。
图4是横进机构结构示意图。
图5是图4沿1－Ⅰ截面剖面图。
参见图1，本实用新型可以安装在带有卡盘(1)、拖板(2)、丝杠(3)的任何普通车床上，凸轮机构(4)固定在床身导轨的适当位置，它与返回机构(6)分别位于拖板(2)的两侧，形成驱动拖板沿导轨运动的纵向运动机构。返回机构(6)的任务是实现快速退刀，在本实用新型中采用油缸结构，固定在床身靠床头的一端，油缸活塞可以推动拖板向车床尾架方向运动，实现刀具的快速退回。凸轮机构(4)是进刀驱动机构，为了保证工件所要求的螺距，凸轮机构(4)推动拖板(2)运动时的速度必须与卡盘的转速相适应。图2给出了凸轮机构的结构，由图可见，它包括一个固定在心轴(12)上的端面凸轮(5)，一个离合器，一对传动齿轮(13)(14)和包容以上构件的壳体(15)，两个传动齿轮中有一个齿轮(14)通过滑键与丝杠(3)连接，另一个与离合器连接，当离合器啮合时，丝杠(3)带动传动齿轮(13)旋转，经过离合器驱动心轴(12)转动，固定在心轴上的端面凸轮(5)就获得与卡盘转速有一定对应关系的转速。凸轮机构位于车床拖板与尾部之间的床身上，其壳体用螺栓与床身固定。为了使加工不同零件时便于灵活调整刀具位置，凸轮机构可以沿导轨方向调整位置并保持选定的位置，这时需要在丝杠上沿轴向开一个滑键槽，以便于传动齿轮(14)跟随凸轮机构变换位置。在切制螺纹时，凸轮机构固定在选定的位置上，拖板的纵向运动是由于端面凸轮(5)的转动而产生的。端面凸轮(5)由一个圆形的底盘和环绕底盘的工作面构成，其工作面沿圆周展开后相对底盘平面形成升弧段(16)，降弧段(17)和平面段(18)(参见图3)，底盘上有固定用的通孔和键槽。本实用新型中，端面凸轮0°～270°为升弧段，270°～300°为降弧段，300°～360°为平面段。端面凸轮转动时，通过一个顶杆(9)在升弧段推动拖板向卡盘方向运动，顶杆(9)的一端固定在拖板(2)朝向端面凸轮的一侧，另一端始终位于端面凸轮工作面的范围内。升弧段的总高度就是推动拖板运动的总长度。当端面凸轮旋转使升弧段最高点脱离顶杆(9)后，拖板就绝不会继续向前运动，从而保证可靠退刀。为了使本实用新型不影响原机床功能，在不使用凸轮机构时就要与丝杠脱离传动关系，这个任务由凸轮机构中的离合器完成。它包括两个牙嵌式结合子(19)、(20)、复位弹簧(21)和驱动油缸(22)，结合子(19)固定在传动齿轮(13)上，事实上可以将它们制成一体，另一个结合子(20)通过花键(23)与心轴(12)啮合，在油缸(22)和复位簧(21)的作用下，结合子(20)可以沿心轴(12)移动实现离合器的开合动作。使用本实用新型切制螺纹时，刀具的纵向运动精度只与端面凸轮的制造精度有关，而与丝杠磨损间隙无关，丝杠此时仅保证端面凸轮与卡盘转速有固定的对应关系，因而丝杠失去精度的旧车床使用本实用新型仍能加工出高精度的螺纹。这是本实用新型的突出优点之一。
切制螺纹时除了刀具的纵向运动以外，还要解决刀具的横向进刀问题。本实用新型的横进机构包括一个带滑轨的基座(24)和一个固定刀具(7)的滑板(25)参见图4和图5，有一个由进给油缸(26)、齿轮(27)、齿条(28)组成的滑板驱动机构，油缸(26)固定在基座(24)上，齿条(28)固定在滑板(25)上，油缸(26)正向或反向充油时，驱动滑板(25)完成进刀或退刀运动。滑板多次定位机构由定位凸轮(29)、定位销(30)、凸轮轴(31)、分度装置和分度油缸(32)组成，定位凸轮(29)被固定在凸轮轴上，位于基座(24)中部的空腔内，定位销(30)固定在滑板端部的支板(33)上，分度装置由一个套在凸轮轴(31)上的带有传动齿轮(34)的内棘轮(35)和一个固定在凸轮轴(31)上的棘爪(36)组成，传动齿轮(34)与分度油缸活塞杆上的齿条啮合。分度装置在分度油缸驱动下，使定位凸轮上选定的工作面依次朝向定位销，当横向进刀时，定位销靠紧定位凸轮的工作面使刀具精确定位。当刀具完成一次纵向进刀后，固定在基座(24)上的分度油缸(32)推动内棘轮(35)旋转，通过棘爪(36)使凸轮轴(31)转一个预定的角度，使固定在该轴上的分度凸轮(29)跟着转过相同的角度，朝向定位销的工作面发生变化，不同的工作面有不同的偏心距，其偏心距之差就是刀具的横向吃刀深度。根据被切削螺纹所需的切削次数，确定凸轮上工作面的数目，根据每次切削的吃刀量确定凸轮每个工作面的偏心距。对于不同螺距的螺纹可以预先制备不同的定位凸轮，即可以方便地换用。本实用新型中凸轮轴上可以同时固定多个定位凸轮，以满足不同螺距螺纹的需要。整个横进机构固定在车床小刀架滑板上，可以通过手柄手动改变横进机构的位置，使对刀十分方便，特别在刀具磨损后可以方便地进行手动补偿。同时该机构与车床小刀架互不干扰，丝毫不影响原车床的功能。
刀具横向进给与纵向进给在多次切削时必须精确地配合，本实用新型通过一个程序电路控制的液压系统控制凸轮机构、返回机构和横进机构协调工作。由行程开关给出纵向和横向进刀、退刀信号，送入程序控制器，该控制器可以由单板机制作，控制器通过继电器控制液压电磁阀进而控制凸轮机构中的油缸(22)、返回油缸(6)、横向进刀油缸(26)和分度油缸(32)的工作，使其按照规定的程序动作。在每次进刀切削循环完成之后，控制器记忆已完成的进刀次数并自动转入下一进刀循环，当预定的进刀次数全部完成后，发出停止信号，从而实现切削螺纹全部过程自动化。控制器安装在一个电器柜(11)中。液压源(10)提供需要的油压。
本实用新型的使用方法是，根据工件螺纹螺距确定所使用的定位凸轮和切削次数，输入控制器，调整车床齿轮箱手柄使丝杠转速与卡盘相适应，将凸轮机构固定在床身的适当位置以便使纵进刀的距离满足螺纹长度的要求，之后手动对刀使横进机构位于恰当的初始位置，之后启动机床即可完成自动车削螺纹。使用本实用新型改装的旧车床，可以稳定地高速自动车制2级精度的螺纹。
权利要求
1.一种安装于车床的自动车螺纹装置，其特征在于，(1)有一个推动车床拖板向卡盘方向运动的凸轮机构，包括一个固定在心轴上的端面凸轮、一个离合器、一对传动齿轮和壳体，其中一个传动齿轮通过滑键与丝杠连接，另一个与离合器连接，端面凸轮通过丝杠可以获得与卡盘转速有一定对应关系的转速，凸轮机构位于车床拖板与尾部之间的床身上；(2)有一个推动车床拖板向尾架方向运动的返回机构，返回机构是一个固定在床身上的油缸；(3)有一个驱动刀具横向往复运动并多次定位的横进机构，包括一个带滑轨的基座和一个固定刀具的滑板，(a)有一个由进给油缸、齿轮、齿条组成的滑板驱动机构，油缸固定在基座上，齿条固定在滑板上，(b)有一个由定位凸轮、定位销、凸轮轴、分度装置和分度油缸组成的滑板多次定位机构，定位凸轮被固定在凸轮轴上，位于基座中部的空腔内，定位销固定在滑板端部的支板上，分度装置在分度油缸驱动下使定位凸轮上选定的工作面依次朝向定位销，分度油缸固定在基座上；(4)有一个由程序电路控制的液压系统控制凸轮机构，返回机构和横进机构协调工作。
2.根据权利要求
1所述的车螺纹装置，其特征在于，端面凸轮由圆形底盘和环绕底盘的工作面构成，其工作面沿圆周展开相对底盘平面形成升弧段，降弧段和平面段。
3.根据权利要求
2所述的车螺纹装置，其特征在于，凸轮机构中的离合器由两个牙嵌式结合子，复位弹簧和驱动油缸组成，一个结合子固定在心轴上的传动齿轮上，另一个结合子，通过花键与心轴啮合并可沿轴向移动。
4.根据权利要求
3所述的车螺纹装置，其特征在于，分度装置由一个套在凸轮轴上的带有传动齿轮的内棘轮和固定在凸轮轴上的棘爪组成，传动齿轮与分度油缸活塞杆上的齿条啮合。
专利摘要
一种安装在普通车床上的自动高速车螺纹装置，由一个凸轮机构和返回机构推动拖板运动实现刀具的纵向进给，由一个横向进给和多次定位机构实现刀具的横向进给，由电气控制的液压系统实现程序控制。本实用新型能使普通车床具备自动加工螺纹的能力，可以稳定地车削2级精度的螺纹，同时保留原车床的全部手动操作功能，丝毫不影响原机床性能的发挥，因而扩大了适应性，提高生产率。非常适于对旧车床的改造工作。
文档编号B23G3/02GK87205705SQ87205705
公开日1988年3月30日 申请日期1987年4月1日
发明者陈永明 申请人:成都航空工业学校导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan