CN100506441C - 用来制造塑化缸的加工设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用来制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸(20、20′)的加工设备，它包括一用来装夹待加工塑化缸(20、20′)的装夹装置(12，12′，14，14′)以及一用来加工锥形螺杆孔的加工单元(40，100)。按照本发明设想，装夹装置(12，12′，14，14′)可旋转驱动，为了偏心安装待加工塑化缸(20)，装夹装置(12，12′，14，14′)设计成这样，使得在装夹装置(12，12′，14，14′)旋转时实现塑化缸(20)绕其对称轴线的摆动旋转，其中，锥形孔的中心线构成旋转轴线，加工单元(40，100)具有一车刀(46，106)，并且该车刀(46，106)可沿旋转轴线的方向线性地往复移动。此外，本发明还涉及用于制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸的方法。

Description

用来制造塑化缸的加工设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用来制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸的加工设备和方法。
背景技术
锥形双螺杆挤出机是公知的。这种挤出机具有交会的螺杆轴线以及收缩的螺杆形状。通过逐渐减小的外径使C形输送腔的容积随着离喂料区距离的加大而连续减小。由此产生连续的压缩。锥形双螺杆可以做得具有不同的、但分别恒定螺旋角的区段。在螺杆尖端处由于锥度而减小的直径，在与圆柱形螺杆相同的物料压力时得到较小的螺杆背压。
迄今为止，带有用于这种锥形双螺杆的锥形螺杆孔的塑化缸的制造是有问题的。一方面，根据锥形螺杆的形状，螺杆孔锥形地收缩。另一方面，孔轴线相互相向靠拢。
通常在制造用于锥形双螺杆挤出机的塑化缸时，待加工塑化缸被固定夹紧。然后用深孔钻加工第一个圆柱形螺杆孔。接着通过采用模仿锥形螺杆的切削刀具制造粗的锥形造型。最后用相应锥形构成的磨削工具以磨削过程的形式进行精加工工序。
但是用这种装置加工周期比较长、麻烦，因此成本较高。此外，应该改进内表面质量。
发明内容
本发明的目的是，提供一种加工设备，用它可以快速和高质量地制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸。
这个目的通过以下所述的特征实现。
按本发明的用来制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸的加工设备，包括用来装夹待加工塑化缸的装夹装置以及用来在内部加工塑化缸的锥形螺杆孔的加工单元，其特征为：装夹装置被旋转地驱动，用来偏心安装待加工塑化缸的装夹装置设计成这样，使得在装夹装置旋转时实现塑化缸绕其对称轴线的摆动旋转，其中锥形螺杆孔的中心线构成旋转轴线；加工单元具有一车刀，并且车刀可沿着一相对于旋转轴线倾斜圆锥张角一半的轴线线性地往复移动。
在此，本发明的核心构想是，相对于其对称轴线偏心地装夹塑化缸并且旋转驱动塑化缸，使得造成塑化缸绕一旋转轴线的摆动运动。这条旋转轴线相应于以后的螺杆孔轴线。与待加工塑化缸旋转的同时，使车刀(Drehmeissel)移入已加工出的孔内，车刀本身不旋转驱动，但是可沿旋转轴线方向往复移动。由于塑化缸和车刀的相对旋转以及车刀在待加工内孔内表面上的贴合，随着摆动运动产生一锥形内表面。这里锥度可以通过塑化缸偏心装夹的偏心度确定。
装夹装置具有一用于塑化缸一端的第一夹盘和一用于塑化缸另一端的第二夹盘。第一夹盘具有一孔或轴承，用于支承芯轴或导向轴颈。所述夹盘可旋转地支承在一支座或轴承内。
设置一用来平衡偏心装夹的塑化缸的不平衡的平衡重。所述平衡重固定在装夹装置上。所述平衡重固定或可固定在塑化缸上。
加工单元具有一钻杆，车刀固定安装在该钻杆上，使得车刀可以与钻杆一起穿过塑化缸的开孔线性地运动。所述钻杆以和待加工螺杆孔类似的方式设计成至少部分锥形的。在钻杆上邻接一支承芯轴。所述支承芯轴支承在第一夹盘内或支承在用于第一夹盘的支座内。所述支承芯轴在夹盘或支座的外部支承在一单独的支承套内。设置一另外的支承装置，它在塑化缸的外部入口端处支承钻杆。
作为钻杆设置一基体，车刀可线性往复移动地设置在该基体上，并且设有一用于使车刀往复运动的驱动电机。
所述基体在一端具有一导向轴颈，该导向轴颈可安装在第一夹盘内或一支座内，以进行支承。
用于车刀的驱动电机包括丝杠螺母结构。用于车刀的驱动电机包括齿条小齿轮结构。
装夹装置最好包括两个夹盘，它们分别支承和固定塑化缸相应的末端。夹盘或者可以固定地安装在一旋转的支座上，或者可以旋转地固定在一轴承内。
为了平衡由于塑化缸的偏心装夹而出现的不平衡，可以设置一平衡重。平衡重可以固定在装夹装置本身上。作为另一种选择，它也可以固定在塑化缸上或设计成可固定在塑化缸上。
按照另一种优先的实施形式，插入塑化缸孔内部的加工单元具有一钻杆(Bohrstange)，车刀固定地安装在此钻杆上。在这种情况下，车刀和钻杆一起穿过塑化缸的孔线性地往复运动。在这种情况下，钻杆—和其他可能配属的元件—可线性移动地支承。线性位移可通过自身的驱动装置实现。
这里钻杆可以类似于待加工的螺杆孔那样至少部分地或在部分圆周上做成锥形。这有利于结构的稳定性；此外，钻杆通过这种方式支承在加工好的锥形孔内。
为了使钻杆能够得到进一步的支承，以便比较牢固地固定，在位于塑化缸外部的相应末端处可以设置一支承芯轴或其他支承器形式的支承装置。
按照另一种实施形式，设置一钻杆，车刀可在它上面线性地往复移动。为此，对于车刀设置一单独的驱动装置。在这种情况下，钻杆不和车刀一起往复运动。仅仅车刀通过驱动装置线性移动。
在这种情况下，钻杆还具有用于其支承和支持的导向和支承元件。
为了使车刀往复移动，例如可以采用丝杠螺母结构或齿条小齿轮结构。
按本发明的用于制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸的方法，所述方法包括以下步骤：相对于塑化缸的对称轴线偏心地装夹该塑化缸；使这样装夹好的塑化缸旋转，从而造成塑化缸绕一偏心的旋转轴线摆动运动；沿着一条相对于旋转轴线倾斜待制造锥形孔的圆锥张角一半的轴线置入一未被旋转驱动的车刀，并且使车刀在塑化缸绕旋转轴线连续旋转时沿着所述轴线移动。
采用上述的加工设备来制造所述塑化缸。
附图说明
下面借助于两个实施例参照附图详细说明本发明。附图表示：
图1a：一按本发明的用来偏心安装塑化缸的装夹装置的局部剖开的示意图，
图1b：一具有钻杆和固定安装的车刀的加工单元的示意图；
图2a-2c：用来制造锥形螺杆孔的不同加工工序的示意图，
图3：具有可相对于钻杆运动的车刀的加工单元的另一种实施形式的示意图，
图4：图3中加工单元的缩小的视图，
图5a、5b：带有偏心装夹的塑化缸和一按图3和4的加工单元的本发明加工设备的示意的局部剖视图，
图6a-6c：用按图3和4的加工单元进行的三个工序。
具体实施方式
图1a中示出装夹装置10，它可以用于两种以后还要说明的加工单元40和100。
装夹装置10的组成部分是两个夹盘12和14，它们设计成用来偏心安装待加工的塑化缸20。由图1a可以看到偏心安装。其中用实线表示塑化缸20在第一个旋转位置时的外形边缘，用虚线表示塑化缸20在转过180°的旋转位置时的外形边缘。具体来说，用图形标记21表示塑化缸在第一个旋转位置的外形轮廓，用图形标记22表示旋转180°的塑化缸20的外形轮廓。图形标记24表示用于螺杆孔的待制造的内圆锥轮廓。用图形标记26表示旋转轴线，在两个夹盘12和14旋转时塑化缸绕该轴线进行摆动运动。
夹盘14可旋转地安装在一轴承18中，图1a中仅仅部分表示了此轴承。该轴承18可以完全包围夹盘。它使得可以旋转运动，而不引起轴向运动，夹盘12固定在一传动支座16上，它受到旋转驱动。对于传动支座16，旋转驱动的细节不作说明，因为对于本领域的专业人员来说，实施形式应该是清楚的。
为了补偿由塑化缸20的偏心装夹引起的不平衡，在两个夹盘12和14上设置平衡重30，平衡重30在其结构方面当然取决于塑化缸20的尺寸及偏心装夹的偏心度。
在所述情况下，在图1a中夹盘12区域内示出一用于加工单元的钻孔形的安装孔32，其功能后面再加以说明。
在图1b中表示一按第一种实施形式的加工单元40。加工单元40包括一钻杆，它设计成消振的并至少部分圆周形地相应于待形成螺杆孔的锥度。在钻杆42前端上连接一磨削过的圆柱形支承芯轴44。大致在钻杆42和支承芯轴44之间的过渡处固定地安装一车刀46。
在钻杆后端上设置一驱动电机48，它用来通过未详细画出的驱动元件50使钻杆42、支承芯轴44和车刀46线性移动。
车刀46本身在其径向延伸尺寸方面可借助于一游标手工径向地调整(例如在2mm范围内)。
在图2a至2c中示意表示偏心安装并旋转驱动的塑化缸20和加工单元40的共同作用。
具体而言，在图2a中可以看到，支承芯轴44插入塑化缸的一已经存在的孔内，并在另一端处从塑化缸20伸出。在这个末端处支承芯轴44还延伸穿过在图1a中提到的钻孔形安装孔32。此外，在这一末端处，支承芯轴44的支承借助于一支承套56进行(其支座未详细画出)。钻杆42通过一个其他的支承装置58保持在塑化缸对面。
旋转驱动塑化缸20，以进行加工，并且使其绕在图1a中所示的旋转轴线26摆动地旋转。为了简化，在图2a至2c中没有再画出夹盘12、14及平衡重30。
在图2a中，车刀46位于塑化缸20内孔的右起点处，因此通过塑化缸20的旋转而切下其内侧上的材料。包括钻杆42、支承芯轴44和车刀46的整个加工单元40—如在图2a到图2b的过渡处可以看到的那样—连续地向左移动，由此持续地加工出待形成锥形孔的内轮廓。
在图2c中，车刀46到达塑化缸20的左端，因此现在锥形孔已基本上形成。可能还必须进行类似的另一道加工工序(精加工)。
在图3和4中表示加工单元100的另一种实施形式。这个加工单元100与图1b中的那种的区别在于，钻杆102在加工过程中基本上不动地设置在塑化缸20′内(图5a和5b中)。左前端(参见图3和4)设计成导向轴颈104的形式，它经过磨削和淬硬。这个导向轴颈104支承在夹盘12′的导向套124内。在钻杆102的右端(图3和4中)，通过一旋上的燕尾形导轨120支承和固定一驱动电机110。此驱动电机110通过一未详细画出的传动装置112驱动一齿条116，它在钻杆102上的一个槽内引导。在齿条116左端上又安装一车刀106。通过电机110的运行，可以通过齿条116的移动使车刀线性地往复移动。在此，出于稳定性的原因，齿条在朝向车刀的相对侧固定在一支承装置118上。此外，还设置一冷却剂输入管114，用以冲洗齿条。
这里，与按图1b的加工单元的实施形式的区别在于，车刀106相对于钻杆102是可运动的，并且只有车刀106单独需要在塑化缸的内孔中移动。
在图5a和5b中可以看到加工单元100与偏心设置的塑化缸20′相互配合的布局。塑化缸20′同样偏心固定在夹盘12′和14′内并旋转驱动(旋转轴线26′)。夹盘14′又通过轴承18′支承，在这个视图中它也只是示意表示。
夹盘12′包括一滑动环122，用来支承导向轴颈104的导向套124安装在它里面。此外，与夹盘12′相邻接地设置一密封套筒126。通过密封套筒126可以经由一输入管输入水，它通过导向套送入缸体内孔中，并且用来冲出切屑以及冷却车刀106和塑化缸20′。在图5b中同样仅仅表示用来平衡由于塑化缸20′的偏心装紧而造成的不平衡的平衡重30′。但是平衡重在加工时持续地设置。
如不仅由图5a和5b而且还由图6a-6c可看出，钻杆102插入塑化缸20′的一预先粗加工的锥孔内，其中车刀106设置在内孔的右端(图6a)。在此，导向轴颈104可旋转地支承在导向套124内。在连续驱动塑化缸20′期间，车刀106在塑化缸20′的长度上在图5和6中向左运动，由此按预期的方式加工塑化缸的内轮廓(图形标记24′)。该运动在中间连接传动装置112和齿条116的情况下通过驱动电机110的驱动进行。
当然代替齿条也可以采用其他传动装置，如丝杠螺母组合。
在加工工序过程中，驱动装置和钻杆102沿轴向相对于塑化缸20’基本上固定不动。然而，由图5a到图5b或从图6a经过图6b到图6c可以看到，钻杆102可以略微向前移动(在图6中向左)。这特别是可以通过导向轴颈104的伸出看出。随着这个移动，锥形孔的直径可以在一定限度内扩大，因此在图6a中表示第一个工步。图6b中表示另一个工步，以及在图6c中表示具有最大直径的最后一个工步。
用本发明可以以简单和快速的方式在塑化缸内形成锥形螺杆孔，而不需要专用的锥形刀具。这里锥度仅仅取决于塑化缸偏心装夹的方式。
图形标记表
10      已装夹的塑化缸
12，12′第一夹盘
14，14′第二夹盘
16      传动支座
18、18′轴承
20、20′塑化缸
21      塑化缸的外轮廓
22      旋转180°的塑化缸外轮廓
24、24′内部的待加工锥形轮廓
26、26′旋转轴线
30、30′平衡重
32      用于加工单元的孔
40      加工单元(第一实施形式)
42      钻杆(消振的)
44      支承芯轴(磨削过的)
46      车刀(固定的)
48      驱动电机
50      驱动装置罩壳
56      支承套
100     加工单元(第二实施形式)
104     导向轴颈(磨削、淬硬的)
106     车刀(运动的)
110     驱动电机
112     刀具传动装置和罩壳
114     齿条冲洗的冷却剂输入管
116     齿条
118     齿条的支承装置
120     旋上的燕尾形导轨
122     导向套上的滑动环
124     导向套
126     密封套筒(喷水装置)

Claims (19)

1.用来制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸的加工设备，包括用来装夹待加工塑化缸(20)的装夹装置(12，12＇，14，14＇)以及用来在内部加工塑化缸(20)的锥形螺杆孔的加工单元(40，100)，
其特征为：
装夹装置(12，12＇，14，14＇)被旋转地驱动，用来偏心安装待加工塑化缸(20)的装夹装置(12，12＇，14，14＇)设计成这样，使得在装夹装置(12，12＇，14，14＇)旋转时实现塑化缸(20)绕其对称轴线的摆动旋转，其中锥形螺杆孔的中心线构成旋转轴线，
加工单元(40，100)具有一车刀(46，106)，并且车刀(46，106)可沿着一相对于旋转轴线倾斜圆锥张角一半的轴线线性地往复移动。
2.按权利要求1所述的加工设备，其特征为：
装夹装置(12，12＇，14，14＇)具有一用于塑化缸(20)一端的第一夹盘(12，12＇)和一用于塑化缸(20)另一端的第二夹盘(14，14＇)。
3.按权利要求2所述的加工设备，其特征为：
第一夹盘(12，12＇)具有一孔或轴承，用于支承芯轴(44)或导向轴颈(104)。
4.按权利要求2所述的加工设备，其特征为：
所述夹盘(12，12＇，14，14＇)可旋转地支承在一支座或轴承(18、18＇)内。
5.按权利要求1所述的加工设备，其特征为：
设置一用来平衡偏心装夹的塑化缸的不平衡的平衡重(30、30＇)。
6.按权利要求5所述的加工设备，其特征为：
所述平衡重(30)固定在装夹装置上。
7.按权利要求5所述的加工设备，其特征为：
所述平衡重(30＇)固定或可固定在塑化缸(20＇)上。
8.按权利要求2所述的加工设备，其特征为：
加工单元(40，100)具有一钻杆(42)，车刀(46)固定安装在该钻杆上，使得车刀(46)可以与钻杆(42)一起穿过塑化缸(20)的开孔线性地运动。
9.按权利要求8所述的加工设备，其特征为：
所述钻杆(42)设计成至少部分圆周形地相应于待形成螺杆孔的锥度。
10.按权利要求8所述的加工设备，其特征为：
在钻杆(42)上邻接一支承芯轴(44)。
11.按权利要求10所述的加工设备，其特征为：
所述支承芯轴(44)支承在第一夹盘(12)内或支承在用于第一夹盘(12)的支座内。
12.按权利要求10所述的加工设备，其特征为：
所述支承芯轴(44)在夹盘或支座的外部支承在一单独的支承套(56)内。
13.按权利要求8至12之任一项所述的加工设备，其特征为：
设置一另外的支承装置(58)，它在塑化缸(20)的外部入口端处支承钻杆(42)。
14.按权利要求1至5之任一项所述的加工设备，其特征为：
作为钻杆设置一基体，车刀(106)可线性往复移动地设置在该基体上，并且设有一用于使车刀(106)往复运动的驱动电机(110)。
15.按权利要求14所述的加工设备，其特征为：
所述基体在一端具有一导向轴颈(104)，该导向轴颈可安装在第一夹盘(12＇)内或一支座内，以进行支承。
16.按权利要求14所述的加工设备，其特征为：
用于车刀(106)的驱动电机(110)包括丝杠螺母结构。
17.按权利要求14所述的加工设备，其特征为：
用于车刀(106)的驱动电机(110)包括齿条小齿轮结构。
18.一种用于制造具有至少一个锥形螺杆孔的塑化缸的方法，所述方法包括以下步骤：相对于塑化缸的对称轴线偏心地装夹该塑化缸；使这样装夹好的塑化缸旋转，从而造成塑化缸绕一偏心的旋转轴线摆动运动；沿着一条相对于旋转轴线倾斜待制造锥形孔的圆锥张角一半的轴线置入一未被旋转驱动的车刀，并且使车刀在塑化缸绕旋转轴线连续旋转时沿着所述轴线移动。
19.按权利要求18所述的方法，其特征为：
采用按照权利要求1-17之一所述的加工设备来制造所述塑化缸。
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