Davenport^多軸自動螺紋切削機和用在其中的後蝸杆傳動軸的製作方法

2023-05-21 13:38:31

專利名稱：Davenport多軸自動螺紋切削機和用在其中的後蝸杆傳動軸的製作方法
技術領域：
本發明全部涉及Davenport 多軸自動螺紋切削機，更具體地說，
涉及裝有易更換後蝸杆傳動軸的改進的03￥61^0"@螺紋切削機，和
涉及用在其中的改進的蝸杆傳動軸。
背景技術：
螺紋切削機是一種工具機，其中，刀具有選擇地運動，以與轉動工 件相嚙合。
Davenport 多軸自動螺紋切肖'J機(Davenport 是Davenport Machine, Inc.，167 Ames Street, Rochester, New York 14611的註冊商 標，並且這種機器可從該公司買到)通常具有五個從臺到臺可轉動 地可轉位的工件保持軸。在每個臺處，刀具適於有選擇地運動，以 與鄰近軸中保持的轉動工件相嚙合。刀具由樞轉安裝在螺紋切削機 的迴轉刀架蓋上的刀具臂攜帶。這些刀具臂適於有選擇地相對於每 個臺的刀架蓋運動，以使保持在其中的具體刀具對相對轉動的工件 進行特定加工操作。由於它們的普遍性、通用性及適應性，這些機 器當今仍被廣泛地使用，並且被頻繁地重新建造或改進，以繼續、 恢復和/或提高它們的性能。
在這種03￥61^01^@機器中，後蝸杆傳動軸用來將動力和運動從 主驅動電動機傳送到在機器中轉動凸輪軸的前和後蝸輪。至今，非
常細長的整體軸已經用作後蝸杆傳動軸。這種軸具有大約33:1數量 級的長度直徑比，製造成本高，而且由兼顧在軸的不同區域所需的 性能的材料製成。事實上，在這種大的長度直徑比情況下，現有技 術的軸必須在一種瑞士車床上製造。另外，軸從棒狀或圓形坯料車
削。為了提供整體向外延伸的環形法蘭，超過三分之二的原始坯料 必須除去。而且，當軸損壞(例如，由於扭曲)時，軸的一部分需 要更換，而其它部分未受具體損壞源的影響。因此，軸的製造和成 形困難，並且成本高。
另一個問題在於，這種軸在Davenport⑧螺紋切削機中的安裝。 更換現有技術的單一後蝸杆傳動軸可能需要長達約八小時。在軸損 壞的情況下該軸必須更換。然而，在現有技術配置下，為了維修在 軸上安裝的或其它與其嚙合的各種增加元件(即卡盤裝置、高速離 合器等)，該軸還必須從機器上拆下。如果這些元件未被及時維修， 則整個機器的生產率可能降低。而且，這種現有技術的軸通常由高 碳合金鋼製成。曾選擇這種材料，以便以與其它結構接觸的各個點 的硬度來平衡抗扭強度。換句話說，選擇這種材料，是因為它們在 抗扭強度與硬度之間實際兼顧。
因此，很久就需要提供一種用在這種Davenport⑧機器中改進的 後蝸杆傳動軸，該後蝸杆傳動軸製造成本較低；只需要較簡單的制 造機械；在較短時間內可從機器上拆下或安裝在上面，而與是否由 於軸的損壞或由於必須使用螺栓固定元件強制進行這種拆卸無關； 並且使能只是軸的損壞部分更換。

發明內容
對公開實施例的對應零件、部分或表面的附帶(括號)說明，僅 為舉例說明而不是作為限制，本發明概括地提供一種裝有改進的後 蝸杆傳動軸的改進的Davenport⑧多軸自動螺紋切削機和一種用在這 種機器中的後蝸杆傳動軸。
在一個方面，本發明概括地提供一種用於Davenport③多軸自動 螺紋切削機的後蝸杆傳動軸(60),該後蝸杆傳動軸(60)包括軸 第一零件(61 )，其具有擁有第一硬度的部分(44 );軸第二零件(62 ), 其具有擁有第二硬度的部分(21、 23、 24、 25、 26、 28)，第二硬度 大於第一硬度；以及聯軸器(63)，其適於以軸向對準關係聯接或
接合軸第一零件和第二零件並且防止它們之間相對轉動。
第一零件部分(61)可以具有洛氏"C，，級大約15-20的硬度，並 且可以用適當的低碳碳素鋼製成。
第二零件部分(62)可以具有洛氏"C，，級大約32的硬度，並且 可以用適當高碳合金鋼製成。第二零件部分可以是第二零件的表面， 該表面已經硬化，如通過火焰淬火、感應淬火、表面淬火、鍍敷或 其它類似處理。
第一和第二零件可以具有配合鍵槽(66、 73),並且鍵可操作地 設置在這些鍵槽中，以防止在軸第 一和第二零件之間相對轉動。
第一和第二零件中的每一個可以具有不超過大約20:1的長度直 徑比。
在另一方面，本發明提供一種具有多件後蝸杆傳動軸的改進的 Davenport 多軸自動螺紋切削機，該傳動軸被構造和設置成使軸能 在大約半小時內從螺紋切削機上拆下。在優選實施例中，傳動軸分 段構成，並且更換這種分段傳動軸所需的時間少於更換相同材料尺 寸的非分段整體傳動軸所需的時間的大約十分之一，並在某些情況 下低到十六分之一。
因此，本發明的總的目的是提供一種改進的Davenport⑧多軸自 動螺紋切削機。
本發明的另一個目的是提供一種用在Davenpoi^多軸自動螺紋 切削機中改進的後蝸杆傳動軸。
本發明的另一個目的是提供一種用在Davenpoi^多軸自動螺紋 切削機中改進的分段後蝸杆傳動軸，這樣使該傳動軸的更換能少於 更換相同材料尺寸的非分段整體傳動軸所需的時間的大約十分之 一，並在某些情況下低到大約十六分之一。
本發明的另一個目的是提供一種用在Davenport⑧多軸自動螺紋 切削機中改進的分段後蝸杆傳動軸，該傳動軸製造成本較低，並且 使能只替換該軸的損壞部分。
這些和其它目的及優點通過以上和正在書寫的說明書、附圖及附 屬權利要求書將變得一目了然。


圖1是用在Davenport⑧多軸自動螺紋切削機中現有技術後蝸杆
傳動軸的側視立面圖。
圖2是圖1中所示後蝸杆傳動軸的左端立面圖。
圖3是圖1中所示後蝸杆傳動軸的右端立面圖。
圖4是圖1中所示後蝸杆傳動軸的仰視圖。
圖5是左側凹槽的放大詳圖，該圖取自圖4的指示區。
圖6是右側凹槽的放大詳圖，該圖取自圖4的指示區。
圖7是用在Davenpoi^多軸自動螺紋切削機中改進的後蝸杆傳
動軸的第二零件的側視立面圖。
圖8是圖7中所示傳動軸第二零件的左端立面圖。 圖9是圖7中所示傳動軸第二零件的右部立面圖。 圖IO是圖7中所示傳動軸第二零件的仰視平面圖。 圖ll是傳動軸第二零件的左側凹槽的放大詳圖，該圖取自圖10 的指示區。
圖12是用在Davenport 多軸自動螺紋切削機中改進的後蝸杆傳 動軸的第一零件的側視立面圖，該圖以與圖7中所示傳動軸第二零 件的分解對準關係表示。
圖13是圖12中所示傳動軸第一零件的左端視圖。 圖14是圖12中所示傳動軸的右端視圖。 圖15是圖12中所示傳動軸的仰視平面圖。 圖16是右側凹槽的放大詳圖，該圖取自圖15的指示區。 圖17是用於接合第一和第二軸零件的夾殼聯軸器的第一形式的 透視圖。
圖18是圖17中所示夾殼聯軸器的左端立面圖。
圖19是大概於沿圖18中線19-19截取的其豎直剖視圖。
具體實施例方式
首先，應該清楚地理解，相同的附圖標記在全部各自的附圖中均 始終如一地表示相同的結構元件、部分或表面，因為這種元件、部 分或表面可能通過整個書面說明書進一步描述或說明，其中這種詳 細描述是構成整體所必要的部分。除非另有說明，附圖表示與說明 書一起閱讀(例如剖面線、零件的布置、比例、度數等)，並且認 為是本發明整個書面描述的一部分。如在以下描述中使用的術語"水 平"、"豎直"、"左"、"右"、"上"和"下"，及其形容詞和副詞4汙生詞 (例如"水平地"、"向右"、"向上"等)，只是指當具體附圖面對讀者 時表示結構的方位。類似地，合適時，術語"向內"和"向夕卜，，通常指表 面相對於其延長的軸線或轉動的軸線的方位。
本發明概括地提供一種裝有改進的後蝸杆傳動軸的改進的
Davenport 多軸自動螺紋切削機和一種用在這種機器中改進的後蝸 杆傳動軸本身。然而，在進行之前，認為合理的是，審閱整體成形 的現有技術後蝸杆傳動軸的結構。 現有技術後蝸杆傳動軸(圖1-6)
現在參照附圖，更具體地說，參照其圖1-6，現有技術整體成形 的後蝸杆傳動軸全部以20表示。這種傳動軸曾用單件棒料製成，通 常是合適的高碳合金鋼。超過三分之二重量和體積的原件棒料被除 去，以形成圖1中所示的整體傳動軸20。
傳動軸20示出具有環形豎直左端面21、環形豎直右端面22和 外表面，該外表面順序地包括(在圖1和4-6中從左向右)從左端面 21的外邊緣向右延伸的水平圓柱面23、環形槽24、面向左的環形豎 直表面25、面向外的水平圓柱面26、面向右的環形豎直表面28、另 一環形槽29、水平圓柱面30、面向右和面向外的平截頭圓錐表面31、 水平圓柱面32、淺環形凹槽33、外螺紋部分34、另一淺環形凹槽35、 水平圓柱面部分26、面向右的環形豎直軸肩38、水平圓柱面39、面 向左的環形豎直表面41、水平圓柱面42、環形凹槽43、水平圓柱面 44、面向右的環形豎直表面45、以及從其中向右延續以接合右端面22的外邊緣的外螺紋部分46。盲孔48、 49分別從其左和右端面21、 23軸向延伸到軸中，以便於當形成軸時將所述工件安裝在瑞士車床 上。
軸的全長相當於大約33.34英寸。中央圓柱面36的直徑大約1 英寸。因此，該軸具有大約33:1數量級的長度直徑比，這要求能在 加工這樣細長工件的瑞士車床上製成。形成向外延伸環形法蘭的表 面25、 26、 28全部用50表示。兩個完全相反的鍵槽分別用51表示， 該鍵槽沿部分30、 31延伸，以容納鍵(未示出)，通過該鍵軸可轉 動地聯接到其它結構(未示出)上。法蘭示出具有兩個分別用52表 示的完全相反的矩形凹口，該矩形凹口通常與鍵槽51、 51對準。用 53表示的另一鍵槽從其右端面向左延伸到軸中，並且通到軸表面42。
如前所述，這種特殊形式的後蝸杆傳動軸很難用單件棒料製造而 且成本高。首先，要求用專用機械(即瑞士車床)，以適應33:1的 長度直徑比。其次，因為法蘭50的橫向尺寸，必須從棒料上除去較 大量的材料，以便留下最後得到的形式。 改進的後蝸杆傳動軸(圖8-16)
本發明概括地提供一種通常用60表示用在Davenport⑧多軸自動 螺紋切削機中改進的後蝸杆傳動軸。改進的後蝸杆傳動軸具有第一 零件61和第二零件62。這兩個零件通過聯軸器63接合併可操作地 聯接。
在以下描述中，相同的附圖標記將再次用來表示以前所述的結構。
軸第二零件62示出作為沿軸線x-x水平細長的實心部件。儘管 現有技術軸20是大約33:1的大長度直徑比，但軸第二零件62的長 度直徑比大約為13:1。這使軸第二零件能在普通車床和車削設備上 製造。而且這裡，軸第二零件62通過車削適當尺寸的棒形或圓形坯 料件製成。軸第二零件62示出具有環形豎直左端面21、環形豎直右 端面64和外表面，該外表面順序地包括(從左向右)從左端面21 向右延伸的水平圓柱面23、環形凹槽24、面向左的環形豎直表面25、水平圓柱面26、面向右的環形豎直表面28、另一環形凹槽29、圓柱 面部分30、面向外和面向右的平截頭圓錐表面31、水平圓柱面32、 環形凹槽33、外螺紋部分34、另一環形凹槽35、以及從其中向右延 續以接合右端面64的表面36。盲孔48、 65從其左和右端面21、 64 分別延伸到軸第二零件中，以便在鏇床或車床上定位軸第二零件時 使用。
在其左端，軸第二零件具有分別用51表示的一對直徑上相對的 鍵槽，該鍵槽貫穿部分30，並且與直徑上相對的矩形狹槽52、 52對 準。用66表示的另一鍵槽示出從其右端面64向左延伸到軸第二零件 62中。鍵槽66的功能是容納和適應鍵的一部分(未示出)，利用這 種方式使軸第一和第二零件可轉動地聯接。表面25、 26、 28限定它 們之間的法蘭50。
現在參照圖12-16，軸第一零件示出是具有軸線x-x的水平細長 專門構造的實心部件。軸笫一零件61示出具有環形豎直左端面68、 環形豎直右端面22和外表面；該外表面順序地包括(在圖12中從左 向右)從左端面68向右延伸的水平圓柱面部分69 (該部分具有與 表面部分36基本相同的直徑)、面向右的環形豎直表面70、環形凹 槽71、水平圓柱面44、面向右的環形豎直表面45、以及從其中向右 延續以接合右端面22的水平圓柱面46。定位盲孔72、 49分別從其 左和右端面68、 22軸向延伸到軸中，以方便將軸安裝在合適鏇床或 車床上。鍵槽73從其右端面22延伸到軸中，並且通到軸表面69。 另一鍵槽74從其右端面22向左延伸到軸中，並且通到表面46、 44 和69。軸第一零件具有大約20的長度直徑比。
如圖7和12中所示，軸第一零件61的左端適於與軸第二零件 64的右端軸向對準，它們的相應端面彼此鄰接。此後，圖17-19中 所示的分段聯軸器夾緊到兩個軸的相鄰邊緣端部上。
聯軸器63是從市場上可買到的夾殼聯軸器，其具有上部零件75 和下部零件76。當從端部立面觀看時，每個聯軸器半部具有基本為 薄壁半圓筒形形狀。聯軸器上部零件示出具有鍵槽78。當聯軸器安
裝在兩個相鄰軸零件上時，聯軸器設置成容納和接收還容納在鍵槽
53中的鍵(未示出)的一部分。因此，鍵(未示出)嚙合鍵槽53和 78。此後，設置多個緊固件(未示出)穿過聯軸器通道79，並且配 合地容納在螺紋孔80中。所以，這些緊固件可以有選擇地拉緊，以 將兩個聯軸器半部拉在一起，由此，形成剛性組件。
這樣，本申請人已經構成一種分段後蝸杆傳動軸，該傳動軸包括 軸第一零件、軸第二零件、和將這兩個半部接合在一起的聯軸器。 在這方面和本身具有某些優點。在現有技術中，更換整體後蝸杆傳 動軸要花費相當於大約八小時這麼多的時間。儘管拆下整體後蝸杆 傳動軸可能花費大約那麼長的時間，但是一旦已用改進的多件後蝸 杆傳動軸替換，此後僅用大約半小時便可更換。換句話說，更換改 進的後蝸杆傳動軸可比更換相同材料尺寸的整體傳動軸所需時間的 大約十分之一要少。事實上，更換時間可以是現有技術所需的時間 大約十六分之一。而且，改進的後蝸杆傳動軸避免了為形成它要求 採用專用機械(即瑞士車床)的長的長度直徑比。另外，儘管整個 整體聯接軸曾用單一長度的棒料製成，但本申請人則用兩個不同棒 料件製成改進的聯接第一和第二零件。第一聯接零件可用較小直徑 的棒料開始，所以，將從其中必須除去的材料將較少。
另一個優點在於，改進的分段後蝸杆傳動軸可用不同材料製成。 在現有技術配置下，整個軸曾用單件高碳合金鋼製成。這種材料具 有洛氏"C，，級硬度值大約15-20的硬度。實際上，該軸曾用具有許多 兼顧不同設計標準之間關係的性能的材料製成。 一方面，軸必須具 有足夠的抗扭性。另一方面，軸的部分要嚙合其它結構。最好是， 這些部分被硬化，以便使磨損最小。
在改進的兩件傳動軸中，軸第二零件可以用高碳合金鋼製成。然 而，軸第二零件的左邊緣端部可以感應淬火、火焰淬火或表面淬火、 或者鍍敷，以具有洛氏"C"級硬度值大約的35-45的表面硬度。軸第 一零件可以由低碳碳素鋼製成以提供較大的抗扭強度，並且具有洛 氏"C，，級硬度值大約15-20的最小硬度或者硬化到具有這種硬度。 因此，本發明概括地提供一種用於0&￥61^01^@多軸自動螺紋切
削機的改進的後蝸杆傳動軸，該傳動軸概括地包括軸第一零件， 其由一種材料製成並且具有第一硬度的一部分；軸第二零件，其可 能由第二種材料製成並且具有第二硬度的一部分，所述第二硬度大 於所述第一硬度；和聯軸器，其適於以軸向對準關係聯接軸第一和 第二零件並且防止它們之間相對轉動。
如前所述，更換改進的軸的時間與用於現有技術配置的八小時相 比約為半小時。而且，改進的軸製造較容易而且費用較低，並且不 需要使用專用設備。另外，兩個零件可分別用專門適合它們各個相 應用途和功能的材料製成。 修改
本發明預期可以進行許多變更和修改。例如需要時，首先可以變 更或修改構造材料。其次，儘管通常希望多件傳動軸模擬整體後蝸 杆傳動軸，但在需要時，可以不同地構造改進的傳動軸零件。任一 個軸零件的部分可以適當地石更化，如通過感應淬火、火焰淬火、表
面淬火、鍍敷或其它類似處理，以提供較高水平的表面硬度。
舉例說明的聯軸器形式僅是一種具有或沒有鍵槽連接的適合聯
軸器中較為廣泛通用類別的具體形式示例。
因此，儘管已經示出和描述了改進的後蝸杆傳動軸的目前優選形
式，並且討論了對其某些修改，但本領域的技術人員將容易地認識
到，在不脫離如下權利要求書所限定和有差異於本發明精神的情況
下，可以進行各種另外的變更和^務改。
權利要求
1.一種用於 多軸自動螺紋切削機的後蝸杆傳動軸，包括軸第一零件，其具有帶有第一硬度的部分；軸第二零件，其具有帶有第二硬度的部分，所述第二硬度大於所述第一硬度；以及聯軸器，其適於以軸向對準關係聯接所述軸第一零件和第二零件並且防止它們之間的相對轉動。
2. 根據權利要求1所述的用於Davenport ,軸自動螺紋切削機 的後蝸杆傳動軸，其中，所述第一零件部分具有洛氏C級大約15-20 的硬度。
3. 根據權利要求1所述的用於Davenport⑧多軸自動螺紋切削機 的後蝸杆傳動軸，其中，所述第一零件由低碳碳素鋼製成。
4. 根據權利要求1所述的用於Davenport ,軸自動螺紋切削機 的後蝸杆傳動軸，其中，所述第二零件部分具有洛氏C級大約32的 硬度。
5. 根據權利要求1所述的用於Davenport ;軸自動螺紋切削機 的後蝸杆傳動軸，其中，所述第二零件由高碳合金鋼製成。
6. 根據權利要求1所述的用於Davenport 多軸自動螺紋切削機 的後蝸杆傳動軸，其中，所述第二零件部分是已經硬化的所述第二 零件的表面。
7. 根據權利要求1所述的用於Davenport⑧多軸自動螺紋切削機 的後蝸杆傳動軸，其中，所述第一和第二零件具有鍵槽，並且鍵可 操作地設置在所述鍵槽中，以防止所述軸第一零件與所述軸第二零 件之間的相對轉動。
8. 根據權利要求1所述的用於Davenport ;軸自動螺紋切削機 的後蝸杆傳動軸，其中，所述第一和第二零件中的每一個具有不超 過大約20的長度直徑比。
9. 一種具有多部件後蝸杆傳動軸的Davenport③多軸自動螺紋切 削機，所述傳動軸被構造和設置成允許所述軸在大約半小時內從所 述螺紋切削機上拆下。
10. 根據權利要求8所述的Davenpoi^多軸自動螺紋切削機， 其中，所述傳動軸分段形成，並且，更換這種分段傳動軸所需的時 間少於更換相同材料尺寸的非分段傳動軸所需的時間的大約十分之
11. 根據權利要求9所述的03￥61^0"@多軸自動螺紋切削機，其中，更換所述分段傳動軸所需的時間少於更換相同材料尺寸的非 分段傳動軸所需的時間的大約十六分之一。
全文摘要
一種用於Davenport多軸自動螺紋切削機的後蝸杆傳動軸(60)，包括軸第一零件(61)，其具有第一硬度的部分；軸第二零件(62)，其具有第二硬度的部分，所述第二硬度大於所述第一硬度；和聯軸器(63)，其適於以軸向對準關係接合軸第一零件和第二零件並且防止它們之間相對轉動。改進的軸在Davenport螺紋切削機上可以在大約半小時內更換。
文檔編號B23B1/00GK101184569SQ200680018587
公開日2008年5月21日 申請日期2006年4月20日 優先權日2005年5月27日
發明者B·A·格斯, D·R·卡波雷爾, J·休吉克 申請人:布林克曼產品公司