一種凸輪軸深孔鑽床的製作方法

2023-10-05 06:34:49 2

本發明涉及鑽床技術領域，特別是一種凸輪軸深孔鑽床。

背景技術：

細長軸類零件的深孔加工一直是機加工的難點，普通的深孔鑽床一般為臥式單工位結構，由於其臥式結構存在排屑不暢，容易造成零件被鐵屑拉傷及折斷鑽頭的後果，大多不能滿足這些產品活塞主孔鑽削加工的表面質量要求。

凸輪軸作為一種特殊的細長軸零件，其軸心必須加工出供潤滑油流動的通孔。然而，凸輪軸柱面上還設有直徑較小的出油孔，採用普通鑽削軸心通孔時，鐵屑極易堵塞這些細小的出油孔，而一旦這些出油孔被堵塞就很難恢復通暢，因此凸輪軸軸心通孔的加工對於排屑具有更高的要求。

因此必須要設計一種排屑良好的凸輪軸深孔鑽床。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種排屑良好的凸輪軸深孔鑽床，加工時切屑不易堵塞凸輪軸柱面上的出油孔，同時對刀具的要求降低，提高加工效率。

為了解決上述技術問題，本發明提供的技術方案如下：

一種凸輪軸深孔鑽床，包括：安裝放置在基座上的機架；固定安裝在機架上遠離基座一端的進給單元；由進給單元驅動的進給臺。本技術方案的凸輪軸深孔鑽床還包括固定安裝在機架上靠近基座一端的主軸單元，主軸單元上安裝有刀具，刀具的切削部分朝上。進給臺上還設有工件旋轉單元，所述工件旋轉單元包括安裝在進給臺上靠近主軸單元一端的鑽套組件，所述鑽套組件包括中心設有第一通孔的工件軸，工件軸的一端設有傳動件，另一端設有鑽套頂尖以及工件撥叉；鑽套頂尖一端設有定位圓臺，另一端安裝在第一通孔中，且鑽套頂尖中心設有第二通孔，工件撥叉與工件軸固定相連；工件旋轉單元也包括固定安裝在進給臺上的第一電機組，工件軸由第一電機組驅動旋轉；工件旋轉單元還包括安裝在進給臺遠離主軸單元一端的夾緊組件，夾緊組件包括頂尖支架，頂尖支架正對鑽套組件的一側設有活動頂尖，另一側設有動力元件，動力元件控制活動頂尖相對頂尖支架的伸出和縮回。

採用這樣的結構，區別於傳統的臥式和立式孔加工工具機，本技術方案加工凸輪軸的刀具在下，刀具相對凸輪軸向上進給進行加工，帶動刀具轉動的主軸倒置安裝，切屑被切斷後落向已加工一側可以及時排出，防止切屑堆積堵塞凸輪軸柱面上的出油孔。而由於切屑的及時排出，帶走了加工產生的熱量，刀具加工條件大大改善。

另外，普通條件下加工凸輪軸，由於刀具角度的設計，使得切屑被切下後具有一個沿徑向向外運動的徑向速度，這就使得切屑十分容易堵塞出油孔。

由於刀具上設有排屑槽，刀具轉動時會引起空氣向外流動，使得凸輪軸加工孔內氣壓低於凸輪軸外界氣壓，外界氣流通過出油孔向凸輪軸內部流動，這有利於防止切屑堵塞出油孔，刀具轉速越高，效果越明顯。然而，刀具的轉速由刀具和凸輪軸材料決定，往往不能採用很高的轉速。在本技術方案中，刀具本身高速轉動，設置的工件旋轉單元帶動凸輪軸相對於主軸組件低速旋轉，這就能夠保證在相對轉速，也就是切削轉速不變的情況下，提高刀具的絕對轉速，使得凸輪軸內外的壓力差增大，有效地抑制了切屑沿徑向向外的運動，這樣就降低了切屑堵塞出油孔的概率，即使造成堵塞也能有效減小切屑堵塞出油孔的深度，能夠通過清理恢復出油孔的通暢。

進一步的，主軸單元包括第二電機組以及主軸組件，第二電機組有2個電機，主軸組件的個數為4，每個電機分別帶動2個主軸組件。採用一帶二的結構，降低了成本簡化了設備結構。

進一步的，第一電機組有2個電機，工件軸的數量為4，每個電機分別帶動2根工件軸。採用多工位的加工模式，可以有效提高加工效率，同時降低了設備的綜合成本。

進一步的，進給單元包括伺服電機以及由伺服電機帶動的絲槓螺母組件，絲槓螺母組件的兩側還設有導向組件。採用這樣的結構，實現了進給臺的進給運動，結構簡單，同時也能保證所需的加工精度，綜合效益好。

進一步的，動力元件是氣缸或油缸。氣缸或油缸作為直線運動的動力元件，可以實現對活動頂尖伸出和縮回的控制。

進一步的，鑽套頂尖的第二通孔為階梯通孔，第二通孔分為三段，遠離定位圓臺一端的兩段為錐度不同的錐孔。採用這樣的結構，鑽套頂尖的導向作用好。

進一步的，工件撥叉包括安裝塊，安裝塊上設有豎直安裝的立柱，立柱一端固定連接在安裝塊上，另一端設有撥塊。結構簡單，易於製造。

進一步的，立柱上還設有長條形的調整槽，撥塊上設有螺紋孔，螺釘的螺杆穿過調整槽與螺紋孔旋合使撥塊固定。採用這樣的結構，可以根據不同的凸輪軸型號調整撥塊的位置，而不必更換整個工件撥叉。

進一步的，第一電機組與工件軸之間採用皮帶傳動。

進一步的，第二電機組與主軸組件之間採用皮帶傳動。通過計算設計合理的皮帶傳動，可以避免在加工過程中出現電機堵轉的情況，對設備起到一定的保護作用。

總之，這樣的凸輪軸深孔鑽床，加工時切屑不易堵塞凸輪軸柱面上的出油孔，同時對刀具的要求降低，提高了加工效率。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的解釋和說明：

圖1是本實施例凸輪軸深孔鑽床的左視示意圖；

圖2是本實施例凸輪軸深孔鑽床的主視示意圖；

圖3是本實施例鑽套組件的結構示意圖；

圖4是本實施例頂尖鑽套的剖視圖；

圖5是本實施例未安裝撥塊的工件撥叉的俯視圖；

圖6是本實施例未安裝撥塊的工件撥叉的左視圖；

圖7是本實施例撥塊的剖視圖；

圖8是本實施例撥塊的主視圖；

圖9是本實施例凸輪軸的結構示意圖；

圖10是本實施例切屑運動速度方向和氣流流動方向示意圖；

其中，1、機架，2、進給臺，3、主軸單元，31、刀具，32、第二電機組，33、主軸組件，4、工件旋轉單元，41、鑽套組件，411、工件軸，411a、第一通孔，412、鑽套頂尖，412a、定位圓臺，412b、第二通孔，413、工件撥叉，413a、安裝塊，413b、立柱，413c、撥塊，42、第一電機組，43、夾緊組件，431、頂尖支架，432、活動頂尖，433、動力元件，5、進給單元，51、伺服電機，52、絲槓螺母組件，6、凸輪軸，61、切屑，62、出油孔。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

如圖1和圖2所示的一種凸輪軸深孔鑽床，包括：安裝放置在基座上的機架1；固定安裝在機架1上遠離基座一端的進給單元5；由進給單元驅動的進給臺2。進給單元5包括伺服電機51以及由伺服電機51帶動的絲槓螺母組件52，絲槓螺母組件52的兩側還設有導向組件。採用這樣的結構，實現了進給臺2的進給運動，結構簡單，同時也能保證所需的加工精度，綜合效益好。

本技術方案的凸輪軸深孔鑽床還包括固定安裝在機架1上靠近基座一端的主軸單元3，主軸單元3上安裝有刀具31，刀具31的切削部分朝上。主軸單元3包括第二電機組32以及主軸組件33，第二電機組32有2個電機，主軸組件33的個數為4，每個電機分別帶動2個主軸組件33。第二電機組32與主軸組件33之間採用皮帶傳動。採用一帶二的結構，降低了成本簡化了設備結構。而通過計算設計合理的皮帶傳動，可以避免在加工過程中出現電機堵轉的情況，對設備起到一定的保護作用。

進給臺2上還設有工件旋轉單元4，工件旋轉單元4包括安裝在進給臺2上靠近主軸單元3一端的鑽套組件41，鑽套組件41包括中心設有第一通孔411a的工件軸411，如圖3所示。工件軸411的一端設有傳動件，另一端設有鑽套頂尖412以及工件撥叉413；鑽套頂尖412一端設有定位圓臺412a，另一端安裝在第一通孔411a中，且鑽套頂尖412中心設有第二通孔412b。如圖4所示，第二通孔412b為階梯通孔，第二通孔412b分為三段，遠離所述定位圓臺412a一端的兩段為錐度不同的錐孔。採用這樣的結構，鑽套頂尖412的導向作用好。

工件撥叉413與工件軸411固定相連。如圖5和圖6所示，工件撥叉413包括安裝塊413a，所述安裝塊413a上設有豎直安裝的立柱413b，立柱413b一端固定連接在安裝塊413a上，另一端設有撥塊413c。這樣的結構簡單，易於製造。立柱413b上還設有長條形的調整槽，撥塊413c上設有螺紋孔，如圖7和圖8所示。螺釘的螺杆穿過所述的調整槽與螺紋孔旋合使撥塊413c固定。採用這樣的結構，可以根據不同的凸輪軸6型號調整撥塊413c的位置，而不必更換整個工件撥叉413。

又如圖1和圖2所示，工件旋轉單元4也包括固定安裝在進給臺上的第一電機組42，工件軸411由第一電機組42驅動旋轉。第一電機組42與工件軸411之間採用皮帶傳動。第一電機組42有2個電機，工件軸411的數量為4，每個電機分別帶動2根工件軸411。採用多工位的加工模式，可以有效提高加工效率，同時降低了設備的綜合成本。

工件旋轉單元4還包括安裝在進給臺2遠離主軸單元3一端的夾緊組件43，夾緊組件43包括頂尖支架431，頂尖支架431正對鑽套組件41的一側設有活動頂尖432，另一側設有動力元件433，動力元件433控制活動頂尖432相對頂尖支架431的伸出和縮回。動力元件433可以是氣缸或油缸，本實施例中選擇氣缸。氣缸或油缸作為直線運動的動力元件，可以實現對活動頂尖432伸出和縮回的控制。

採用這樣的結構，區別於傳統的臥式和立式孔加工工具機，本技術方案加工凸輪軸6的刀具31在下，刀具31相對凸輪軸6向上進給進行加工，帶動刀具31轉動的主軸倒置安裝，切屑被切斷後落向已加工一側可以及時排出，防止切屑堆積堵塞凸輪軸柱面上的出油孔。而由於切屑的及時排出，帶走了加工產生的熱量，刀具31加工條件大大改善。

另外，普通條件下加工凸輪軸6，由於刀具角度的設計，使得切屑61被切下後具有一個沿徑向向外運動的徑向速度，這就使得切屑61十分容易堵塞出油孔62，而由於刀具31上設有容屑槽，容屑槽不僅將切屑61向已加工側排送，同時也會引起空氣向外流動，使得凸輪軸6加工孔內氣壓低於凸輪軸6外界氣壓，外界氣流就會通過出油孔62向凸輪軸6內部流動，這有利於防止切屑61堵塞出油孔62，刀具31轉速越高，效果越明顯，如圖10所示。然而，刀具31的轉速由刀具31和凸輪軸6材料決定，往往不能採用很高的轉速。而在本技術方案中，刀具31本身高速轉動，設置的工件旋轉單元4帶動凸輪軸6相對於主軸組件33低速旋轉，這就能夠保證在相對轉速，也就是切削轉速不變的情況下，提高刀具31的絕對轉速，加快空氣的流動，使得凸輪軸6內外的壓力差增大，有效地抑制了切屑61沿徑向向外的運動，這樣就降低了切屑61堵塞出油孔62的概率，即使造成堵塞也能有效減小切屑61堵塞出油孔62的深度，能夠通過清理恢復出油孔62的通暢。

因此，這樣的凸輪軸深孔鑽床，加工時切屑61不易堵塞凸輪軸柱面上的出油孔62，同時對刀具31的要求降低，也提高了加工效率。

總之，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。