一種精車中凸變橢圓曲面的控制裝置的製作方法
2023-04-26 13:26:16 2
專利名稱：一種精車中凸變橢圓曲面的控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種精車內燃機活塞裙部中凸變橢圓曲面的控制裝置。
活塞裙部中凸變橢圓曲面的特徵是毋線是一段中間凸起的曲線，各個橫截面是離心率各不相等的橢圓，即變橢圓。目前加工方法主要有兩類一是用數控車床加工;二是用仿形靠模車床加工。數控車床加工精度高，但車床價格昂貴;仿形靠模車床存在仿形靠模(立體靠模)製作困難且不能互換，控制系統高轉速時穩定性差等缺陷。
本發明的目的，是提供一種精車活塞中凸變橢圓曲面的控制裝置，用它控制切削過程中刀具的橫向進給運動，在被加工另件表面精車出中凸變橢圓曲面。
本發明的目的是這樣實現的本發明提出的精車中凸變橢圓曲面的控制裝置包括一個控制中拖板按中凸曲線規律移動的中凸曲線控制機構和一個安裝在中拖板上的變橢圓控制機構。
中凸曲線控制機構是一個凸輪控制機構。在車床大拖板作縱向進給運動過程中，安裝在床身上的靠模控制中拖板按中凸曲線的中凸變化量作橫向進給運動。
變橢圓控制機構由一個橢圓控制機構和一個改變橢圓離心率的凸輪控制機構組成。其中，橢圓控制機構安裝在中拖板上，主要由曲柄、滑塊、搖杆等構件組成，它能將輸入曲柄的轉動變換成按橢圓半徑變化規律進行的往復直線運動，用來控制小拖板作切削橢圓的橫向進給運動。改變橢圓離心率的凸輪控制機構主要由安裝在床身支架上的變橢圓靠模和安裝在中拖板上的壓杆、轉換靠模、滑板等構件組成，在車床作縱向進給運動時，變橢圓靠模控制滑板移動，從而改變橢圓控制機構中的中間搖杆的擺長，達到改變橢圓離心率的目的。
由於變橢圓控制機構安裝在中拖板上，工作中隨中拖板一起運動，所以，合成進給運動是按照中凸變橢圓柱半徑變化規律進行的。
由精車中凸變橢圓曲面控制裝置控制的中凸變橢圓車床，刀架固定安裝在小拖板上，小拖板安裝在中拖板上，小拖板的移動方向與中拖板移動方向相同。工作時，輸入變橢圓控制機構的轉動與工件的轉動同步。
圖一是精車中凸變橢圓曲面控制裝置的機構原理圖。
圖一中1、曲柄，2、滑塊，3、中間搖杆，4、輸出搖杆，5、滑塊，6、導杆，7、變橢圓控制靠模，8、靠模壓杆，9、轉換靠模，10、滑板，11、床身支架，12、中拖板，13、靠模壓杆，14、中凸曲線靠模，15、刀架小拖板，16、工件，A、搖杆3、4的擺動支點，B、滑塊5與導杆6的鉸接點。
圖一中，構件1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等構成一個變橢圓控制機構，構件12、13、14等構成一個中凸曲線控制機構。
在圖一中，曲柄1插在滑塊2左側的滑槽中，曲柄1轉動時，帶動滑塊2作往復直線運動，滑塊2的運動方向與曲柄1的迴轉軸線垂直，滑塊2與中間搖杆3鉸接。輸出搖杆4的兩端各有一個互相平行的滑套和滑槽，搖杆3插在搖杆4一端的滑套中，可在滑套中抽動。搖杆4繞A點擺動，滑塊5可在輸出搖杆4的滑槽內滑動，驅動導杆6作往復直線運動。導杆6驅動刀架小拖板15作切削橢圓的橫向進給運動。刀架小拖板15的運動方向與中拖板運動方向相同，與車床主軸軸線垂直。曲柄1的支承、滑塊2的支承和靠模9安裝在滑板10上，滑板10的導軌固定在中拖板12上，滑板10可沿曲柄1的迴轉軸線方向移動。搖杆4的擺動支座和導杆6的支承安裝在車床的中拖板上，當車床大拖板作縱向進給運動時，靠模7通過壓杆8和靠模9控制滑板10移動，從而改變中間搖杆3的擺長，達到變橢圓的目的。安裝在床身支架11上的中凸靠模14通過固定安裝在中拖板上的壓杆13控制中拖板12按中凸曲線的中凸變化規律移動。因此，縱向進給運動過程中刀具獲得一個橫向進給運動，這個橫向進給運動是一個由變橢圓控制機構和中凸曲線控制機構控制產生的合成運動。曲柄1的迴轉軸線與導杆6的運動方向AB垂直相交，交點與A點重合。
下面推導導杆6的運動軌跡。
在圖一中，設滑塊2與中間搖杆3的鉸接點到AB的距離為L，輸出搖杆4的擺長為R，曲柄1的迴轉半徑r，任意一時刻曲柄的轉角為θ，搖杆的擺角為α，並設當θ＝0度時，α＝0度則tgα＝ (r.sinθ)/(L)AB =RCOSα= R ·t g2α + 1]]>
=(RLr2+ L2· S I N θ )2+ ( R · C O S θ )2]]>可見，B點的運動軌跡是按照橢圓半徑變化規律進行的往復直線運動。這個橢圓的半短軸是R，半長軸是R ·r2+ L2L]]>。
若改變L，則會引起橢圓長軸的改變，達到改變橢圓離心率的目的。
實際應用時，要求曲柄1與工件同步轉動，B點通過導杆6與刀架相連，由於B點，即刀尖的運動規律是按照以工件轉角θ為參數的橢圓進行的，所以刀尖在工件表面上加工出的橢圓有誤差。誤差分析如下圖＝是橢圓
的圖形。
在圖二中，P點是橢圓上任意一點，P點參數方程中的角度參數為θ，橢圓與直線y＝tgθ·x的交點是Q。
可以求出Q點座標是(aba2+b2tg2,abtga2+b2tg2)]]>OQ=ab1+tg2a2+b2tg2=aba2cos2+b2sin2]]>OP=a2sin2+b2cos2]]>
相對誤差為OP - OQOP=1-a ·ba2· c o s2θ + b2· s i n2θ·a2·s i n2θ+b2· c o s2θ]]>≤ 1 -a · ba22+b22·a22+b22=( a - b)2a2+ b2]]>因為活塞裙部橢圓離心率很小，實際使用的活塞直徑一般在50～150mm，裙部長短軸之差一般在0.20～0.60mm之間，所以，用本裝置控制加工活塞裙部的變橢圓時，原理誤差很小，可忽略不計。例如活塞直徑100mm，裙部長短軸之差最大值為0.40mm，半徑方向的相對誤差最大值約為0.000006，絕對誤差最大值約為0.0004mm，最大誤差發生在θ＝±45度和θ＝180度±45度方向。
本發明提出的精車中凸變橢圓控制裝置，主要是由曲柄、滑塊、搖杆、導杆、靠模等機械構件組成的，結構簡單可靠，與目前的仿形控制裝置相比，工件轉速較高時，控制系統仍能保持較好的穩定性。當需要加工不同的中凸變橢圓活塞時，只需更換靠模和輸出搖杆即可，靠模和搖杆製作方便，克服了目前使用的中凸變橢圓立體靠模車床立體靠模不能互換且製作困難，高轉速時控制系統穩定性差等缺陷。
下面通過實施例對本發明的具體結構和使用情況做進一步說明。
實施例一圖三是本發明提出的精車中凸變橢圓控制機構的剖視圖。
圖四是圖三中的A-A剖視圖。
圖五是圖三中B-B剖視圖。
圖三中1、曲柄，2、軸承，3、軸承座，4、滑塊，5、導向支座，6、銷釘，7、中間搖杆，8、輸出搖杆，9、銷釘，10、小拖板，11、中拖板，12、小拖板導軌，13、觸頭，14、中凸靠模，15、滑板導軌，16、滑板，17、變橢圓靠模，18、壓杆，19、彈簧，20、支座，21、轉換靠模，22、床身支架，23、大拖板，O1、輸出搖杆8的轉動軸心，O2、銷釘9的中心。
圖四中24、導向鍵，25、導向塊。其餘標號和名稱與圖三表示的相同。
圖五中，各標號和名稱與圖三表示的相同。
在圖三、四、五中，曲柄1轉動，帶動滑塊4作往復直線運動。曲柄1的轉動軸線與車床主軸平行。工作時，曲柄1與工件作同步轉動，曲柄1插在滑塊4一側的滑槽中，滑槽與滑塊4的運動方向垂直，導向塊25起滑塊4運動過程中的導向作用，中間搖杆7一端通過銷釘6與滑塊4連接，另一端插在輸出搖杆8一端的套筒內。中間搖杆7可繞銷釘6轉動，並可在輸出搖杆8一端的套筒內抽動，輸出搖杆8一端的套筒下面有一個與搖杆相垂直的轉動軸，該轉動軸垂直安裝在中拖板11上。轉動軸軸線與套筒中心線、曲柄1的迴轉軸心線三線相交於一點O1，工作時中間搖杆7帶動輸出搖杆8繞O1擺動。輸出搖杆8的另一端有一個滑槽，固定安裝在小拖板10上的銷釘9在輸出搖杆8的一端的滑槽內可以滑動。小拖板導軌12安裝在中拖板11上，小拖板10的運動方向與中拖板11的運動方向一致。輸出搖杆8擺動時，通過銷釘9使小拖板10作往復直線運動。O2與O1的連線與曲柄1的轉動軸線垂直，壓杆18可在支座20內滑動，壓杆18的一端有一個銷子插在轉換靠模21的滑槽裡，壓杆18移動時，驅動轉換靠模21移動。軸承支座3，支座5，轉換靠模21安裝在滑板16上，滑板導軌15安裝在中拖板11上。在大拖板23作軸向進給運動時，安裝在床身支架22上的變橢圓靠模17通過壓杆18，轉換靠模21驅動滑板16沿曲柄1的轉動軸線方向移動，從而改變中間搖杆7的擺長，達到變橢圓的目的。車床大拖板23作軸向進給運動時，安裝在床身支架22上的中凸靠模14通過固定安裝在中拖板11上的觸頭13控制中拖板按中凸曲線的中凸變化規律移動。
在本實施例的精車中凸變橢圓控制裝置中，變橢圓靠模17、壓杆18、彈簧19、支座20、轉換靠模21、滑板16、導軌15、曲柄1、軸承2、軸承座3、滑塊4、導向支座5、銷子6、中間搖杆7、輸出搖杆8、銷釘9等構成一個變橢圓控制機構，控制安裝刀架的小拖板10按變橢圓半徑的變化規律作往復運動。中凸靠模14、觸頭13、中拖板11等構成中凸曲線控制機構，控制中拖板按中凸曲線的中凸變化量移動。由於變橢圓控制機構和安裝刀架的小拖板10都安裝在中拖板11上，因此，在車削工件(活塞)時，小拖板10按中凸變橢圓曲面的要求作橫向進給運動，車刀在工件表面車出的是中凸變橢圓曲面。
下面通過實施例二將進一步說明本發明在車床上的具體應用。
實施例二圖六是運用本發明提出的精車中凸變橢圓控制裝置控制的中凸變橢圓活塞車床府視圖。
圖六中1、車床主軸，2、活塞，3、刀架，4、彈簧，5、大拖板，6、小拖板，7、中拖板，8、尾架，9、床身，10、中凸變橢圓控制裝置，11、床身支架，12、連軸器，13、花鍵軸，14、花鍵套，15、同步帶輪，16、同步皮帶，17，主軸皮帶輪，18、同步帶輪，19、軸承。在圖六中，同步帶輪18安裝在主軸上，與主軸1一起轉動，通過同步皮帶16帶動同步帶輪15同步轉動。同步帶輪15安裝在花鍵套14上，並帶動花鍵套14轉動。花鍵軸13在花鍵套14內可自由抽動，並與之一起轉動，通過連軸器12將花鍵軸13的轉動同步傳入中凸變橢圓控制裝置。花鍵軸13與車床主軸平行。彈簧4安裝在大拖板5上，壓在中拖板7上，使安裝在中拖板7上的中凸變橢圓控制裝置10中的觸頭始終壓在中凸靠模上。刀架3固定安裝在小拖板6上，在車削過程中，中凸變橢圓控制裝置控制小拖板運動，從而在活塞2的表面車削出中凸變橢圓曲面。
權利要求
1.一種精車中凸變橢圓曲面的控制裝置，該裝置由一個有凸輪機構所構成的中凸曲線控制機構和一個安裝在中拖板上的變橢圓控制機構組成，其特徵是，中凸曲線控制機構控制中拖板以及安裝在中拖板上的變橢圓控制機構和小拖板在縱向進給過程中按中凸曲線的中凸變化規律作橫向進給運動，同時，變橢圓控制機構將輸入的轉動變換成按變橢圓半徑變化規律進行的往復直線運動，控制小拖板在切削過程中作切削變橢圓的橫向進給運動。
2.根據權利要求1中所述的中凸曲線控制機構，其特徵是，中凸曲線控制機構中的中凸靠模安裝在床身上，在車床的縱向進給運動過程中，中凸靠模控制中拖板按中凸曲線的中凸變化規律移動。
3.根據權利要求1中所述的變橢圓控制機構，其特徵是，變橢圓控制機構由一個橢圓控制機構和一個改變橢圓離心率的凸輪機構所組成。
4.根據權利要求1、3中所述的橢圓控制機構，其特徵是，橢圓控制機構安裝在中拖板上，主要由曲柄、滑塊、搖杆等構件組成，並隨中拖板一起運動。
5.根據權利要求1、3中所述的改變橢圓離心率的凸輪控制機構，其特徵是，該機構主要由安裝在床身上的變橢圓靠模和安裝在中拖板上的壓杆、轉換靠摸、滑板等構件組成，在車床縱向進給運動過程中，變橢圓靠模控制滑板移動，從而控制橢圓控制機構中的中間搖杆擺長的改變，達到改變橢圓離心率的目的。
6.根據權利要求1所述的一種精車中凸變橢圓曲面的控制裝置，其特徵是，輸入該裝置的轉動與工件的轉動同步。
全文摘要
一種精車中凸變橢圓曲面控制裝置主要由一個有曲柄、滑塊、搖杆、凸輪等構件構成的變橢圓控制機構和一個有凸輪機構構成的中凸曲線控制機構組成。變橢圓控制機構能將輸入的轉動變換成按橢圓半徑變化規律進行的往復直線運動，並在車床縱向進給過程中改變橢圓的離心率。用該裝置控制車刀在切削過程中的橫向進給運動，可在工件表面車出中凸變橢圓形面。
文檔編號B23B5/36GK1087565SQ9311178
公開日1994年6月8日 申請日期1993年10月30日 優先權日1993年10月30日
發明者黃斌 申請人:黃斌