高精超長單頭圓弧螺杆切削法及裝置的製作方法

2023-05-08 17:51:41

專利名稱：高精超長單頭圓弧螺杆切削法及裝置的製作方法
一種涉及機加作業的加工單頭圓弧螺杆的裝置和方法，特別是一種涉及工件在一次夾緊過程中加工高精度超長單頭圓弧螺杆的裝置和方法。
單頭圓弧螺杆是單螺杆式水泵或深井螺杆抽油泵必不可少的關鍵零件。
目前國內外比較先進的製造單頭圓弧螺杆的裝置是數控工具機。用數控工具機切削加工單頭圓弧螺杆工藝複雜，加工單件時間長，生產效率不高，光潔度一般在
6左右。另外設備投資大，需要數百萬元人民幣方能形成批量生產能力。
另外先有技術中公開了一種在普通車床上用旋風切削(旋轉刀架)工藝加工單頭圓弧螺杆的方法。但僅用此法只能加工光潔度較低的較粗短的單頭圓弧螺杆，而不能加工較大細長比的且光潔度很高的螺杆。
本發明的目的是提供一種能夠加工高精度超長單頭圓弧螺杆的裝置和方法。用本裝置和方法加工的單頭圓弧螺杆效率和質量均被提高;用本裝置和方法能加工4米甚至更長的細長比很大的單頭圓弧螺杆，且光潔度被大大提高，可達
9。
本發明的裝置是在改善先有技術，由普通車床和裝在車床託板上由電機帶動高速旋轉刀架(旋風切削)這一結構的基礎上完成的。本發明的特徵在於車床上裝有專用的數個中心架和前後兩個跟刀架。前後跟刀架與旋轉刀架共同安裝在車床託板上，跟刀架的安裝位置儘量靠近旋轉刀架，以不影響刀架旋轉及裝夾刀具和測量為宜。車床導軌末端裝有扶持架。車床主軸箱的輸入軸與地面減速器聯接。
用於夾持工件的中心架、扶持架、前後跟刀架都由夾持件，開合螺套、上夾環、夾座、蝶形螺帽和調整螺栓構成。其中蝶形螺帽和調整螺栓形成自鎖裝置。每個中心架、扶持架、跟刀架的夾持件長度大於工件的螺旋導程t。
旋轉刀架的刀具安裝槽對切削刀或壓光刀通用。
本發明的由車床卡盤夾緊工件並使之旋轉的，由託板帶動旋轉刀具橫向進刀切削的，且加工螺旋杆件軸心線與刀具旋轉軸心線等高且平行，加工螺旋杆件軸心線與刀具旋轉軸心線具有偏心距e的，加工高精度超長單頭圓弧螺杆的方法特徵是車床主軸帶動加工件的轉數在每分鐘0.3～2轉之間，加工單頭圓弧螺杆前將坯料外徑全長預先加工到螺杆包絡外徑尺寸D+0.05+0.02。旋轉刀架採用高精度軸承，嚴格保證旋轉精度。扶持架取代車床尾座，滑動夾持著工件末端。
多把刀具切削時，各刀具切削深度應一致。單刀切削時，在旋轉刀架的刀具對稱位置上要設有配重件。對被裝夾在車床上的單頭圓弧螺杆坯料杆件螺旋部位兩端相距為螺距t整倍數處同側，先分別切削出深2e的偏心槽。旋轉刀具可繞坯料杆件軸向全長正反兩個方向往返進行切削。當精加工切削到深度為2e時，將切削刀換成彈力壓光刀進行最後超精加工。
下面通過實施例結合附圖對本發明進行說明。


圖1是本發明裝置的原理結構圖。圖2是託板結構俯視圖。圖3是圖1中旋轉刀架對螺杆加工件示意圖。圖4是旋轉刀架結構圖。圖5是中心架、跟刀架、扶持架結構圖。圖6是坯件預先加工狀態和螺杆狀態圖。圖7是加工螺杆兩端偏心槽示意圖。圖8是彈力壓光刀結構圖。
參看圖1、圖2、圖3。螺杆工件(2)除了被裝夾在車床卡盤(1)上外，還被滑動夾持在中心架(3)、前後跟刀架(4、6)和扶持架(23)上，同時螺杆工件(2)又穿過旋轉刀架(5)的中心，被旋轉刀具(10)切削。中心架(3)的數目可根據加工件(2)的長度需要確定。車床卡盤(1)的轉動是通過皮帶輪由地面減速裝置(10)以低轉速動力輸給主軸箱的輸入端得到的，轉數在每分鐘0.3～2轉之間。通過皮帶(11)由電機(9)帶動的旋轉刀架(5)與前後跟刀架(4、6)共同裝在車床託板(7)上。為了讓出切削熱產生的伸長變形，工件(2)的尾端用扶持架(23)輔持支承而不用原工具機的尾座頂夾。被加工螺旋杆件(2)的旋轉軸心線與旋轉刀架(5)的旋轉軸心線具有偏心距e。前後跟刀架(4、6)都要緊靠旋轉刀架(5)安裝，其安裝點以不影響旋轉刀架(5)旋轉及裝卡刀具(14)和測量為宜。為使後跟刀架(6)儘量靠近切削點，因而旋轉刀架(5)的軸向長度要儘量短小。旋轉刀架(5)內的軸承(16)採用C級(圖4)。上述結構有效地抵抗了切削振動，保證了加工質量。由於螺旋杆件(2)切削後的表面已成螺旋曲杆，故跟刀架(4、6)和中心架(3)的扶持件為長度大於螺旋導程t的長條形夾持件(17)，見圖1、圖5。這樣加工時導行順利，穩定可靠。刀具(14)的左右偏角對稱，都為60°左右，外形幾何尺寸要一致，各把刀具(14)在旋轉刀架(5)上的安裝定位尺寸嚴格一致。吃刀深度一致，最大吃刀深度控制在1毫米左右。採用單刀切削時，必須在旋轉刀架(5)的刀具(14)對稱位置上裝夾配重件，以防止旋轉刀架(5)振動，損壞刀具(14)和螺旋杆件(2)。當託板(7)帶動旋轉刀架(5)在導軌(8)上向左或向右運動時，旋轉刀架(5)均可對螺旋杆件(2)橫向送進切削，不走空刀，大大地提高了加工效率。
本實施例的工藝步驟如下101·首先將單頭園弧螺杆坯料外徑全長加工到螺杆包絡外徑尺寸D+0.05+0.02(圖6)。
102·將單頭圓弧螺杆坯料杆件(2)兩端分別裝夾在卡盤(1)和扶持架(23)上，再卡好中心架(3)，前後跟刀架(4、6)和旋轉刀架(5)，之後在加工好的坯料杆件(2)的同側，螺旋部位的兩端相距為螺距t的整倍數處分別加工出深2e的偏心槽(圖7)。
103·將切削刀具(14)安裝在旋轉刀架(5)的刀具安裝槽上，各刀位夾好刀具(14)，使其靠緊旋轉刀架(5)的定位面K(圖4)。
104·調好適合切削的主軸轉數，調準送進導程，扣嚴車床絲槓開合螺母，調旋轉刀架(5)使其旋軸線與主軸的軸線等高且平行，調橫進刀手輪使旋轉刀架(5)軸線向後移，實現相對坯料工件(2)軸線向後偏心量e，並夾緊託板(7)。
105·搖動託板(7)使旋轉刀架(5)上的刀具(14)對準空刀偏心槽，之後調整各把刀具(14)切削深度一致，最大吃刀深度在1毫米左右。
106·依次將中心架(3)，前後跟刀架(4、6)和扶持架(23)固定可靠，並調整夾持件(17)，與坯料杆件(2)前後軸心一致，夾持件(17)夾靠即可，不易太緊。然後用蝶形螺母(21)鎖死調整螺杆(22)，使夾持件(17)不得鬆動。
107·加工時，先開動旋轉刀架(5)，後開動車床主軸，並注意螺旋方向應符合要求。當刀具(14)走到另一端空刀偏心槽處停車時，必須先停主軸，後停旋轉刀架(5)。
108·走刀過程中，注意及時調換中心架(3)的位置。
109·按103項105項、107項要求開車反向走刀切削。
110·精加工吃刀量為0.1～0.2毫米，當切削總深度為2e時，高精超長單頭圓弧螺杆切削完畢。
111·用圖8所示的彈力壓光刀替下旋轉刀架(5)上的刀具(14)按103項、104項、108項精加工單頭圓弧螺杆，光潔度可達 9以上。
112·卸下工件(2)加工過程完畢。
本發明的裝置和方法，極大地減少了設備投資，能相對容易地實現移地生產，很好地解決了細長單頭圓弧螺杆在一般生產條件下的加工製做。在一次裝夾過程中加工完成的單頭圓弧螺杆成形容易，光潔度好，外觀理想，生產效率高。對加工的單頭圓弧螺杆的直徑可任意選擇，最大加工長度可達4米以上。
權利要求
1.一種由普通車床和裝在車床託板上由電機帶動高速旋轉刀架結構組成的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的裝置，其特徵在於車床上設有專用的數個中心架和前後兩個跟刀架，前後兩個跟刀架與旋轉刀架共同安裝在車床託板上，跟刀架的安裝位置儘量靠近旋轉刀架，以不影響刀架旋轉及裝卡刀具和測量為宜，車床導軌末端裝有扶持架，車床主軸箱的輸入軸與地面減速器聯接。
2.根據權利要求1所速的加工高精度超長單頭圓弧杆的裝置，其特徵在於中心架、扶持架、跟刀架都由夾持件、開合螺套、上夾環、夾座、蝶形螺帽和調整螺栓構成，其中蝶形螺帽和調整螺栓形成自鎖裝置。
3.根據權利要求1或2所述的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的裝置，其特徵在於每個中心架、扶持架、跟刀架的夾持件的長度大於工件的螺旋導程t。
4.根據權利要求1所述的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的裝置，其特徵在於旋轉刀架的刀具安裝槽對切削刀或壓光刀通用。
5.一種由車床卡盤夾緊工件並使之旋轉的，由託板帶動旋轉刀具橫向進刀切削的，且加工螺杆件水平軸心線與刃具旋轉水平軸心線等高且平行，螺杆加工件軸心線與刀具旋轉軸心線具有偏心距e的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的方法，其特徵在於車床主軸帶動加工件的轉數在每分鐘0.3～2轉之間，切削前預先將坯料杆件外徑全長加工到單頭圓弧螺杆包絡外徑尺寸D+0.05+0.02，旋轉刀架採用高精度軸承，嚴格保證旋轉強度，扶持架取代車床尾座，滑動夾持工件末端。
6.根據權利要求5所述的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的方法，其特徵在於多刀切削時，各刀具切削深度一致，單刀切削時，在旋轉刀架的刀具對稱位置上要設有配重件。
7.根據權利要求5或6所述的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的方法，其特徵在於對被裝夾在車床上的坯料杆件螺旋部位兩端相距為螺距t整倍數處的同側，先分別切削出深2e的偏心槽。
8.根據權利要求7所述的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的方法，其特徵在於旋轉刀具可繞坯料杆件軸向全長正反兩個方向往返進行切削。
9.根據權利要求8所述的加工高精度超長單頭圓弧螺杆的方法其特徵在於精加工切削到深度為2e時，將切削刀具換成彈力壓光刀具進行最後超精加工。
全文摘要
一種在一次裝夾中完成加工高精度超長單頭圓弧螺杆的裝置和方法。本裝置是利用普通車床，並在車床上加裝了一些專用的工裝和夾具組成的。將預先加工的半成品杆件坯料裝在本裝置上，利用車床託板帶動本裝置的刀具往返切削，不走空刀，即可加工出細長比很大的，長度可達四米之多的單頭圓弧螺杆。本裝置的方法簡便易行。少量投資即可形成生產能力，加工的單頭圓弧螺杆外觀理想質量高，光潔度在7以上，生產效率是數控工具機的10倍以上。
文檔編號B23B5/46GK1045545SQ8910137
公開日1990年9月26日 申請日期1989年3月11日 優先權日1989年3月11日
發明者夏正平, 高錫久 申請人:高錫久, 夏正平