圓柱面曲線槽加工工具機的製作方法

2023-06-21 06:39:36

專利名稱：圓柱面曲線槽加工工具機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬切削工具機，更具體地說涉及一種在圓柱體表面加工出軌跡為橢圓的半圓槽、方槽、梯形槽的專用工具機。
1975年美國專利局公告了使旋轉運動轉換成往復直線運動或往復直線運動轉換成旋轉運動的運動轉換裝置(專利號U.S3841165)，這種裝置由於去掉了曲柄連杆機構，轉換運動時側向分力幾乎沒有，因而運動轉換的效率大大提高，同時應用這種轉換裝置的機械，當它工作時振動和噪音將顯著地下降，機械另部件的使用壽命將顯著提高，因此各國技術人員積極研究並探索實施。荷蘭於1983年公告了通過曲線槽和滾珠的運動轉換裝置(專利號WO83/00366)。日本於1985年公告了採用導向槽的旋轉一往復運動交換裝置(專利號昭60-37452)，我國於1986年公告了馬興寶醫生設計的同心輪(專利號85203619也為運動轉換裝置)。本人研究了美國、荷蘭、日本和我國公開的運動轉換裝置，並通過一些可行性試驗時發現，他們共同提出的運動轉換時導承和滾珠的運動曲線是正弦或類正弦曲線，但是質點在圓柱面上運動時，當其運動軌跡與圓柱中心線不垂直時，最好的運動軌跡應為橢圓(垂直時為圓)，質點在橢圓軌跡上運動猶如滾珠在圓柱斜截面(即橢圓面)上的橢圓軌跡上運動，因此運動平穩，如果滾珠在正弦曲線或類正弦曲線上運動，顯然不可能這樣平穩，並且正弦曲線或類正弦曲線在切削加工也較困難，所以應用這類曲線的運動轉換裝置而設計的產品至今未能進入市場。要使這種滾珠曲線式運動轉換裝置取代曲柄連杆式運動轉換裝置最重要的是設計並製造出可靠的圓柱面曲線槽加工工具機。
當一個運動質點沿著一個圓柱面上的橢圓軌跡(或與圓柱中心線相交不等於90°的斜截面即橢圓面上的橢圓軌跡)上運動時，而與其隨動的另一個質點沿著與這個圓柱通過傳動比為整數倍的齒輪副連結的另一個圓柱面上運動時會出現與之對應的重複周期的半橢圓封閉軌跡連線(傳動比是1時為一個整橢圓)，這就是圓柱體表面加工軌跡為橢圓的半圓槽、方槽、梯形槽專門工具機設計的理論依據。
本發明是這樣實現的。該專用工具機，包括固定機械各部件和承擔整機重量的機座。在機座上安裝有主軸動力部分，工具機主軸箱和使主軸和安裝斜截面圓柱體的軸同步轉動的傳動箱，銑削或磨削動力頭及拖板部分，電氣部分。調速電機安裝在機座上，通過連軸器連結蝸輪減速箱上的蝸杆，減速箱上的蝸輪軸通過連軸器連結工具機主軸箱上的蝸杆。電氣部分包括電機、電器控制箱和開關盒。工具機開始工作前，先檢查一下銑削(或磨削)動力頭及拖板部分的指針是否指在工件要求的行程刻度上，如不符手搖大拖板絲杆，調整動力頭和拖板部分上頂桿頭和斜截面圓柱體中心距離來達到;接著檢查主軸和安裝斜截面圓柱體的傳動比是否符合要求，因為這是決定活塞上橢圓軌跡的重複周期數，如不符合調換合適的齒輪;緊接著裝上工件，手工搖動拖板絲杆使銑刀(或砂輪)接近工件，手工轉動主軸檢查銑刀(或砂輪)的工作行程是否在工件要求的部位。各項要求都符合後接通電源，按電鈕，則調速電機開始轉動，通過連軸器帶動蝸輪箱上的蝸杆使蝸輪轉動，蝸輪箱上的蝸輪軸通過連軸器帶動主軸箱上的蝸杆軸，蝸杆軸使安裝有電磁離合器的蝸輪轉動，隨之裝在主軸卡盤(或夾具)上的工件開始轉動，主軸尾部轉動的齒輪通過介輪使安裝有斜截面圓柱體的軸轉動，由於銑削(或磨削)動力頭和拖板部分上頂端頭在彈簧作用下始終緊貼斜截面圓柱體上的截面(即橢圓面)，因此銑削(或磨削)動力頭和拖板部分隨著斜截面圓柱體的轉動沿著斜截面(即橢圓面)上的軌跡縱向運動著，與主軸保持著同步行動。當搖動拖板絲杆時銑刀(或砂輪)自動地按某一橢圓軌跡有規律銑削(或磨削)工件至要求尺寸。
本發明的優點是結構簡單，另部件加工要求容易做到，精度主要依靠另件一斜截面圓柱體在普通外圓和平面磨床上就能達到精度要求，曲線槽在精加工(即磨加工)時用的金剛石成型砂輪，目前已能定做到(價格也不貴)。由於銑削(或磨削)動力頭和拖板部分可以縱向調節，因而活塞的行程可以增大或縮小，擴大了加工活塞的種類。由於主軸和斜截面圓柱體的傳動比通過調換安裝在軸上的齒輪可以成倍變換，由此可以變動所加工的活塞圓柱面上的橢圓軌跡的重複周期數隨之達到轉換運動時轉動體旋轉一周而活塞往復直線運動一次或幾次，或者活塞往復直線運動一次或幾次，而轉動體旋轉一艿哪康摹Ｉ約癰畝徊糠至聿考梢猿晌衷渤蕩病⑼衷材ゴ玻蛞錐雀叩耐衷渤萋窒炒玻ㄍ衷渤萋衷諢倒ひ瞪嫌τ們繃艽螅８荼淨杓圃恚芍圃焱衷布觳庖牽倉媲卟劬炔舛ㄒ恰 圖面說明附

圖1本發明實施例圓柱面曲線槽加工工具機的結構原理圖。
附圖2本發明實施例圓柱面曲線槽加工工具機結構原理圖上的A-A剖視圖。
附圖3本發明實施例工具機主軸傳動齒輪齒數與安裝斜截面圓柱體的軸上的齒輪齒數比為1∶1，主軸轉一周，工件外徑為35毫米，行程為15毫米時，滾珠在工件圓柱面上的運動軌跡圖(近似)。
附圖4本發明實施例工具機主軸傳動齒輪數與安裝斜截面圓柱體的軸上的齒輪齒數比為2∶1時，主軸轉一周工件外徑為35毫米，行程為15毫米時，滾珠在工件圓柱面上的運動軌跡圖(近似)。
附圖5本發明實施例工具機主軸傳動齒輪的齒數與安裝斜截面圓柱體的軸上的齒輪齒數比為3∶1，主軸轉一周，工件外徑為35毫米，行程為15毫米時，滾珠在工件圓柱面上的運動軌跡圖(近似)。
下面是本發明的具體措施例如圖1.2所示，本實施例包括固定機械各部件和承擔整機重量的機座，在機座上安裝的整機可分為主軸動力部分，電氣部分。主軸動力部分的調速電機〔1〕安裝在機座面上的左下方，通過連軸器連結的蝸輪減速箱〔2〕在其上面，由蝸輪減速箱〔2〕輸出軸通過連軸器連結在其右邊的主軸箱〔3〕上的蝸杆軸，安裝蝸輪的主軸通過齒輪副傳動斜截面圓柱體傳動箱〔9〕上的斜截面圓柱體〔8〕，安裝有與斜截面圓柱體〔8〕上的斜截面(即橢圓面)接觸的頂桿頭〔7〕的銑削(或磨削)動力頭和拖板部分在其右上方，電氣控制箱安裝在機座的右下方，電氣開關盒安裝在拖板〔6〕的右側面上。調速電機〔1〕通過連軸器帶動減速箱〔2〕內的蝸輪副由120～1200轉減速到8～80轉/分(根據加工需要可在這一範圍內選擇某一轉速)。這速度通過主軸箱內的蝸輪副減速到0.53～5.3轉/分使主軸和工件〔4〕轉動，同時這速度通過斜截面圓柱體傳動箱〔9〕上的齒輪副使斜截面圓柱體〔8〕根據工件〔4〕加工要求在0.53～5.3轉/分上按其1∶1;2∶1;3∶1……的速度轉動，由於銑削(或磨削)動力頭和拖板部分的頂桿頭〔7〕在彈簧作用下緊貼斜截面圓柱體〔8〕的斜截面，因此當斜截面圓柱體轉動時，動力頭和拖板部分沿著斜截面(即橢圓面)上的橢圓軌跡縱向運動著，並與主軸始終保持著同步行動。當搖動拖板〔5〕絲杆時，銑刀(或砂輪)自動地按某一橢圓軌跡有規律地銑削(或磨削)工件〔4〕至要求尺寸。為保證安全，除了熔斷器控制電流外，控制開關採用低壓電36V，電磁離合器電源+24V採用橋式整流獲得。
本實施例的工作情況如下開機前首先檢查銑削(或磨削)動力頭和拖板部分的指針是否指在工件〔4〕所要求行程的刻度上，如不符手搖大拖板〔6〕絲杆使其符合;檢查主軸與安裝斜截面圓柱體的傳動比是否符合工件的要求，如不符調換齒輪達到。接著安裝工件〔4〕，手工搖動拖板〔5〕絲杆使銑刀(或砂輪)接近工件〔4〕，手工轉動主軸，檢查銑刀(或砂輪)的工作行程是否在工件〔4〕要求加工部位，各項要求都符合後接通電源，按電鈕，則調速電機〔1〕開始轉動，通過連軸器帶動蝸輪箱〔2〕上的蝸杆軸，使蝸輪轉動，蝸輪箱〔2〕上的蝸輪軸通過連軸器帶動主軸箱〔3〕上的蝸杆軸，蝸杆軸使安裝有電磁離合器的蝸輪轉動，隨之裝在卡盤(或夾具)上的工件〔4〕開始轉動，由於銑削(或磨削)動力頭和拖板部分的頂桿頭〔7〕在彈簧的作用下始終緊貼斜截面圓柱體〔7〕上的斜截面(即橢圓面)，因此銑削(或磨削)動力頭和拖板部分始終沿著斜截面(即橢圓面)上某一橢圓軌跡縱向運動著與主軸保持著同步行動，當順時針搖動拖板〔5〕絲杆時，銑刀(或砂輪)自動地按某一要求的橢圓軌跡有規律地銑削(或磨削)工件〔4〕至要求尺寸。
權利要求
1.一種涉及金屬切削機械的圓柱面曲線槽加工工具機。有一個固定各機械部件和承受整機重量的機座。在機座上安裝有調速電機[1]，調速電機[1]通過連軸器帶動減速箱[2]，機座上還安裝有減速箱[2]輸出軸傳動的主軸箱[3]和電氣控制系統。其特徵在於機座上還安裝有髦嵬ü鋄9]上齒輪傳動的斜截面圓柱體[8]，並安裝有與斜截面圓柱體[8]上的斜截面(即橢圓面]緊貼的頂桿頭[7]的銑削(或磨削)動力頭和拖板部分。
2.如權利要求1.所述的圓柱面曲線槽加工工具機。其特徵在於調速電機〔1〕通過連軸器和減速器〔2〕內的蝸輪副連動，再通過連軸器同主軸箱〔3〕內的蝸輪副連動，使主軸轉動，主軸通過傳動箱〔9〕上的齒輪系使斜截面圓柱體〔8〕轉動。安裝有與斜截面圓柱體〔8〕上的斜截面(即橢圓面)緊貼的頂桿頭〔7〕的銑削(或磨削)動力頭和拖板部分在彈簧作用下，隨著斜截面圓柱體〔8〕轉動而有規律地縱嚮往復運動。
3.如權利要求1.所述的圓柱面曲線槽加工工具機。其特徵在於手搖銑削(或磨削)動力頭和拖板部分上的拖板〔5〕絲杆時可調整頂桿頭〔7〕和斜截面圓柱體〔8〕上的中心距離。這樣可以增大或縮小工件〔4〕所要加工行程的長度。
4.如權利要求1.所述的圓柱面曲線槽加工工具機，其特徵在於安裝有斜截面圓柱體〔8〕，當改變它的斜截面與中心線的交角(90°時斜截面即橢圓面成了圓則就無實用價值)可增大或縮小工件〔4〕所要加工行程的長度。
5.如權利要求2.所述的圓柱面曲線槽加工工具機。其特徵在於主軸尾部齒輪〔12〕的齒數與安裝斜截面圓柱體軸上的齒輪〔10〕齒數按照1∶1;2∶1;3∶1……比例時，當銑刀或砂輪銑削(或磨削)工件〔7〕圓柱面上會出現1個、2個、3個……連續的半橢圓軌跡封閉連線槽。
6.如權利要求3、4、5所述的圓柱面曲線槽加工工具機。其特徵在於工件〔4〕外徑大小和長度及需要加工的行程，橢圓軌跡的重複周期數不受限止。
全文摘要
一圓柱面曲線槽加工工具機。機座上主軸動力是由調速電機通過減速箱和主軸箱內的蝸輪副傳給的，同時，此動力通過傳動箱上的齒輪副使斜截面圓柱體轉動，動力頭和拖板部分按斜截面上某一橢圓軌跡縱向運動。手搖拖板絲杆，拖板上的銑刀(或砂輪)銑削或磨削工件至要求尺寸。改變主軸與安裝斜截面圓柱體軸的傳動比則可在工件圓柱面上加工出一個周期至數個周期的連續封閉的橢圓連線槽；改變頂桿頭與斜截面圓柱體的中心距就改變了工件要加工的行程。工件外徑的大小和長度不受限止。
文檔編號F16H25/12GK1032128SQ8710652
公開日1989年4月5日 申請日期1987年9月25日 優先權日1987年9月25日
發明者朱新根 申請人:朱新根