专利名称：轮胎模具数控铣花机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轮胎模具数控铣花机，特别是用于汽车、拖拉机轮胎模具花纹的加工、既能加工胎冠花纹，也能加工胎侧花纹。
汽车、拖拉机轮胎花纹图案千差万别，各式各样，所以轮胎模具的花纹是极其复杂的。目前，国内传统的制作工艺方法，基本是手工作业，其工艺为划线→精加工(钻铣)→半精加工(铲、凿)→精加工(油石磨削、砂布抛光)、劳动量大、效率低，据了解，国外也无此专用机床。国内北京、上海两地也曾设计与制造过轮胎模具数控铣花机，例如清华大学为北京清河橡胶模具厂设计与制造的，加工轮胎模具的铣床，机床具有四个座标的数控控制系统，数控系统复杂，使机床成本大大增加，清河的一台四个座标轴的数控铣花机床，当时制造成本超过了30多万人民币，另外由于座标轴数多，使机床的操纵与控制系统复杂，一般工作人员难于掌握，不易于推广。
本发明的目的是提供一种结构简单，造价低廉，易于制造，效率高，操作方便，性能可靠的轮胎模具数控铣花机。
本发明的特征是，在机床的机座架(28)上装有机械靠模仿型机构(如图2所示)，它包括支架(34)、靠模板(33)、轴承支架(31)、弹簧(30)及支撑杆(29)、支撑杆(29)安装在支架(22)上，轴承支架(31)由支撑杆(29)支承、在弹簧(30)的作用下，使轴承架(31)上的滚轮(32)贴紧靠模板(33)的弧线。两数控座标传动系统(如图1)中的蜗轮付(4)、(15)、齿轮付(7)、(8)，变速箱(17)均采用了可调整方法消除齿侧隙，保证了较高的传动精度，胎冠与胎侧两部分花纹均采用数控自动加工，在加工的同时，进行了分度运动。
轮胎模具花纹加工的原理是1，数控系统座标轴数目的确定，如图3所示，AP段为胎冠花纹，AB段为胎侧花纹。花纹AP段底线是一个数值固定的R圆弧曲线，AP段花纹的侧面一般为螺旋曲面，因此两个座标的联动即可解决胎冠花纹的加工问题。如图1(1)装有工件的夹盘(19)有数控控制反正方向的回转运动，(2)、刀具(12)以O2为圆心，以R为半径，在α角度内作摆移运动，两者合成的轨迹就是模具花纹的图案，花纹加工的同时也满足了分度的要求。
图3所示，胎侧花纹AB段一是直线，或直线和曲线的联线，花纹AB段的侧面是直线或螺旋线，这样的花纹从理论上讲必须有三个以上的数控座标轴才能完成花纹图案的加工，该机在加工胎侧花纹时，增设了机械靠模仿型机构(图2)，不管花纹多么复杂，除工件反正回转运动外，只需刀具(12)作以O2点为圆心的转动，这时刀具的转动和加工胎冠花纹刀具的转动是同一个数控座标轴，也就是说，由于增加了机械靠模仿型机构，加工胎冠和胎侧花纹图案的数控座标完全相同。所以该机有两个数控座标轴即可解决模具花纹的加工问题。
2、关于α角的计算，图1中的α角，是铣削胎冠花纹时，铣刀主轴(21)，在扇形齿轮(8)的带动下，绕O2点往复转动的工作角度。该角度因图纸而异，其计算公式为α＝arccos (R－h)/(R) ，(参见图3)。胎冠花纹的加工完全是一个自动化过程，当一个花纹铣削完毕，加工下一个花纹时，刀具要离开模具，工件继续转动一个角度后，刀具再进行工作。所以α＋△α才是刀具从一个花纹移动到另一个花纹所转过的实际工作角度，这是数控编程应注意的。
3、关于β角的计算，从图2所示可以看出，铣削胎侧花纹时，铣刀主轴(21)，在铣削胎冠花纹的位置上要转运－β角度，而β角的数值取决于AB线段和模具(37)端面的夹角，该角度因图纸而异，要根据图纸具体计算。图3是一模具花纹简图，AB为胎侧花纹，AB切于R1弧的B点，AB在QP上的投影为 (H1)/2 ，刀具中心线MN平行于OB，所以θ＝arcsin (Bc)/(R1) ，而图2中的β＝90°－θ。
4、靠模轮廓曲线的绘制，图2中靠模板(33)的弧线必须在加工胎侧花纹前制作，有了准确的靠模曲线，才能加工出正确的胎侧花纹。图4中，(33)是靠模板，当胎侧花纹AB段的底线为直线时，作AB的垂直平分线，因铣刀主轴(21)的摆动中心O2为一定点，联接AO2，BO2，并作延长线，刀杆的长度为一定值L，刀具的顶点由A－B时，因O2E＜O2A，O2D＝L－O2E，根据O2D的长度在EO2延长线上作D点，在刀具的顶点运动到A、B点时，O2F＝O2C＝L－O2A＝L－O2B，在各自的延长线上作C、F点，若将AB线段细分若干段，则可精确的求出靠模的轮廓曲线。当胎侧花纹AB的底线为一折线或其他线段时，可按图5的方式绘制曲线。作AB、BC的垂直平分线，其交点O2便是刀具的摆动中心，按上述方法可求出靠模板的轮廓曲线。
图1、胎冠花纹加工俯示图图2、胎侧花纹加工俯示图图3、轮胎花纹示意图图4、靠模板曲线绘制图图5、靠模板曲线绘制图图6、轮胎单个花纹结构图图7、刀具装夹图图1中，由箱体(14)、蜗轮付(15)，主轴(16)及夹盘(19)组成床头箱，箱体的一侧蜗杆上装有手柄(13)，另一侧装有步进电机(18)，和变速箱(17)，该部分的作用是通过变速箱(17)，蜗轮付(15)，使装有工件(模具)的夹盘(19)在工作时转动。
由铣头主轴(21)，套筒(20)，支架(22)，(23)及电机(9)组成铣头机构，铣头主轴(21)装在套筒(20)内，电机(9)通过皮带轮(26)使铣头主轴(21)转动，铣头主轴前端装有夹头(11)和刀具(12)，转动齿轮轴(10)，可使套筒(20)连同铣头主轴(21)在支架(22)、(23)内轴向移动，以便调解刀具(12)摆动半径R的长短。(24)是锁紧装置，防止刀具(12)在工作中轴向窜动。当扇形齿轮(8)转动时，整个铣头机构绕O2点转动，以完成刀具(12)在α角内胎冠花纹加工。
由机座架壳体(28)蜗轮付(4)、齿轮付(7)、(8)及转盘支架(25)组成机座架，扇形齿轮(8)装在机座架壳体(28)上面。该部分的作用是通过蜗轮付(4)，齿轮付(7)、(8)，使铣头机构在工作时转动。当铣削胎侧花纹时，可转动转盘支架(25)绕01点转动，改变铣头主轴(21)的方向，使其刀具(12)对准胎侧花纹(参看图2)。
图2中，由滑板(2)，(36)，床身(3)及丝杠(1)、(6)组成调整机构，转动丝杠(1)、(6)，可以使机座架壳体(28)纵横向移动，以便调整铣头机构相对于模具(37)的正确加工位置。
下面，根据附图中描述的实施例来解释本发明。
1、花纹的加工路线图6是7.5－16轮胎模具的一个花纹图案，96段为胎冠花纹，70段为胎侧花纹。刀具的加工路线，要根据刀具的规格确定，选用刀具的规格要尽量在一个回程中将花纹的宽度铣削完毕。该机所用刀具规格为φ6、φ8、φ10、φ12、φ16，图6中，甲－甲，乙－乙，丙－丙表示花纹的侧面的斜度，该斜面是刀具本身来保证的。所以加工胎冠花纹时，刀具外圆的切削刃应沿A－B－C－D－E行走；而胎侧花纹刀具的行走路线为d－b－a－c－d－F－B－C－G－F，刀具的回程次数，决定于花纹的深度和花纹侧面精修量的大小。
2、胎冠花纹的加工
模具应先加工胎冠花纹，加工前按图7调整好铣削半径R，按图1的位置将铣头主轴(21)调整到零度，转动丝杠(1)和(6)使刀具(12)靠近胎冠的切削位置，吃刀深度在6－12mm，吃刀时转动丝杠(6)，启动数控装置按钮，刀具(12)沿图6中的A－B－C－D－E－S到R13，弧底及P点行走，然后刀具离开工件，模具转过一个角度，再进行第二个花纹的铣削，以此循环，直至花纹加工完毕。
3、胎侧花纹的加工加工前根据图纸，按图7调整好刀具铣削半径R，按图2所示位置的要求，安装靠模机构，(29)、(30)、(31)、(33)、(34)。转动手柄轴(5)，使扇形齿轮(8)转动一角度β2(30°)，使铣头主轴(21)中心线对准靠模板(33)的中心线。然后，转动转盘支架(25)，使机座架壳体(28)转动一角度β1(β1＝β－β2)，这时铣刀主轴(21)正好处于和AB线段的垂直位置。转动丝杠(1)和(6)，使刀具靠近胎侧花纹的切削位置，转动夹盘(19)，使刀具(12)对准胎冠花纹的衔接位置。胎侧花纹一般都较浅，吃刀时，可以一次加工完毕，或底部少许留有精加工余量，启动数控装置按扭(参见图6)，刀具从FG线的位置切入，沿c－d－b－c－F－B－C－G－F路线行走。刀具离开工件后，工件转动一个角度，再进行第二个花纹的加工，以此循环直至花纹加工完毕。
权利要求1.一种含有床头箱、铣头机构，机座架、调整机构、电气装置及数控座标轴的轮胎模具数控铣花机，其特征在于在机床的机座架(28)上装有机械靠模仿型机构，它包括支架(34)、靠模板(33)，轴承支架(31)弹簧(30)及支撑杆(29)，支撑杆(29)安装在支架(22)上，轴承支架(31)由支撑杆(29)支承，在弹簧(30)的作用下，使轴承架(31)上的滚轮(32)贴紧靠模板(33)的弧线。
专利摘要本实用新型涉及一种轮胎模具数控铣花机，用于汽车、拖拉机轮胎模具花纹图形的加工，既能加工胎冠花纹也能加工胎侧花纹，其特征是在机床的机座架(28)上装有机械靠模仿型机构，它包括支架(34)、靠模板(33)、轴承支架(31)、弹簧(30)及支撑杆(29)，支撑杆(29)安装在支架(22)上，轴承支架(31)由支撑杆(29)支承，在弹簧(30)的作用下，使轴承支架(31)上的滚轮(32)贴紧靠模板(33)的弧线。该机结构简单，性能可靠，是各轮胎模具制造厂的理想设备。
文档编号B23C1/00GK2064277SQ89210959
公开日1990年10月24日 申请日期1989年3月27日 优先权日1989年3月27日
发明者梁明义, 王乃银, 曹文彬, 许传俊 申请人:山东省定陶县机械厂