CN101473146A - Davenport多轴螺纹切削机和用在其中的改进的刀具臂 - Google Patents

Abstract

一种改进的Davenport^多轴自动螺纹切削机，该螺纹切削机具有一刀具臂(14)，所述刀具臂(14)安装在轴(41)上，用于相对于回转刀架盖(13)旋转运动。滚针轴承(42、42)操作地被设置在轴与回转刀架盖之间。当安装了所述轴承时，该轴承便径向加载，并且所述轴承的各个滚针通过在所述轴承已被安装之后立即径向加载而保持弹性变形状态。轴具有硬化表面(52)，所述硬化表面(52)被滚针接合。轴硬化表面部分的直径大于相邻轴部分的直径。环形凹槽(51、53)在硬化部分的任一端处延伸到轴中。这些凹槽具有截头圆锥形表面(55)，所述表面(55)起到斜坡作用，以引导可压配合的滚针轴承插入到轴与刀架盖之间的间隙中。

Description

Davenport多轴螺纹切削机和用在其中的改进的刀具臂

技术领域

本发明通常涉及一种

多轴自动螺纹切削机，并具体地说，涉及一种改进的机构，通过所述机构刀具臂可以可旋转和紧密地安装在

螺纹切削机的回转刀架盖(revolving head cap)上，以便提供减少刀具震颤、提高刀具寿命、更紧密的零件公差、刀具与工件之间更加侵进的相对速度和走刀、以及在最需要的加工应用中显著延长的使用时间间隔的能力。

背景技术

螺纹切削机是一种机床，其中，刀具运动，以与转动的工件相接合。

多轴自动螺纹切削机(可从Davenport Machine，Inc.，167 Ames Street，Rochester，New York 14611得到)通常具有五个从台到台可转动地可转位的工件保持轴。在每个台处，刀具适于有选择地运动，以与邻近轴中保持的转动工件相接合。刀具由枢转安装在螺纹切削机上的回转刀架盖上的刀具臂携带。这些刀具臂有选择地相对于每个台的刀架盖运动，以使保持在其中的具体刀具对相对转动的工件进行特定加工操作。由于它们的普遍性、通用性及适应性，这些机器当今仍被继续使用，并经常被改进，以恢复或提高性能。

至今，已将一轴(有时称之为“刀具臂柱栓(stud)”)设置在一部分刀具臂与一部分回转刀架盖之间。该轴当时通常用低碳低合金钢制成。一青铜轴套曾松动地被设置在刀具臂和刀架盖的这种相对活动的部分之间。当新安装时，所述轴套和轴或刀架盖之间的径向间隙当时大约为0.001英寸。当机器那时被使用时，正常磨损曾引起该径向间隙增大。这造成刀具震颤增加、刀具寿命缩短、零件公差松动、刀具相对于工件的较小侵进速度和走刀、以及在最需要的加工应用中使用时间间隔约为一星期。

因此，最理想的是，减少这种径向间隙增加的有害影响，同时保持实际操作的成本最低。同时，另外最理想的是，延长现有

螺纹切削机的使用寿命。

发明内容

对于公开实施例的对应零件、部分或表面的附带说明，仅为举例说明而不是作为限制，本发明概括地提供一种改进的

多轴自动螺纹切削机，所述改进的多轴自动螺纹切削机包括在刀具臂与回转刀架盖之间径向较紧密但仍可自由旋转的连接部，还提供一种改进的刀具臂轴，以与这种连接部一起使用。

在一个方面，本发明提供一种

多轴自动螺纹切削机，所述

多轴自动螺纹切削机具有一刀具臂14，该刀具臂14安装在轴41上，用于相对于回转刀架盖13旋转运动，其中，改进部分包括：至少一个操作地设置在轴的一部分和回转刀架盖的一部分之间的滚针轴承42；并且其中，当安装了轴承时，轴承被径向加载，使得在已安装轴承之后轴承的各个滚针紧接就弹性变形。

当安装了轴承时，滚针轴承可以在轴部分与回转刀架盖之间轴向压配合。轴部分52可以硬化，或者设有硬化的表面。轴可以用低碳低合金钢制成。轴硬化部分的直径可以大于在其每一侧上的相邻轴部分的直径。第一环形凹槽51可以在轴硬化部分与其一侧上相邻轴部分之间延伸到轴中。该第一环形凹槽可以包括与轴硬化部分的一端连通的截头圆锥形表面。第二环形凹槽53可以在轴硬化部分与其另一侧上相邻轴部分之间延伸到轴中。该第二环形凹槽可以包括与轴硬化部分的另一端连通的截头圆锥形表面55。

在另一方面，本发明提供一种在

多轴自动螺纹切削机中使用的改进的刀具臂轴41，以在刀具臂的一部分与回转刀架盖的一部分之间提供旋转连接部。改进的轴具有在旋转连接部附近已硬化的一部分。

在一种形式中，轴部分具有硬化表面52。轴可以用高碳高合金钢制成。

轴硬化部分的直径可以大于其两侧上相邻轴部分的直径。第一环形凹槽51可以延伸到在轴硬化部分52与在其一侧上相邻轴部分50之间的轴中。该第一环形凹槽可以包括与轴硬化部分的一端连通的截头圆锥形表面。第二环形凹槽53可以延伸到轴硬化部分52与在其另一侧上相邻轴部分54之间的轴中。该第二环形凹槽可以包括与轴硬化部分的另一端连通的截头圆锥形表面55。

因此，本发明的总的目的是提供一种改进的

多轴自动螺纹切削机，所述改进的

多轴自动螺纹切削机具有一刀具臂14，该刀具臂14安装在轴41上，用于相对于回转刀架盖13旋转运动。

另一个目的是提供一种改进的刀具臂轴，所述刀具臂轴供在多轴自动螺纹切削机中使用，以提供一部分刀具臂14与一部分回转刀架盖13之间的旋转连接部。

又一个目的是提供一种在

多轴自动螺纹切削机的刀具臂14与回转刀架盖13之间更紧密配合的旋转连接部，以提供减少刀具震颤、提高刀具寿命、更紧密的零件公差、在刀具与工件之间有更加侵进的相对速度和走刀、以及在最需要的应用中显著延长的使用时间间隔的优点和能力。在某些情况下，使用间隔可以被延长为现有技术青铜轴套实施例相关的使用间隔的大约50倍。

这些和其它目的及优点通过以上和正在书写的说明书、附图及附属权利要求书将变得一目了然。

附图说明

图1是现有技术具有青铜轴套的刀具臂柱栓轴组件的部分剖面和部分立面的不完整纵向视图，所述青铜轴套操作地设置在可转动轴与一部分回转刀架盖之间。

图2是具有滚针轴承的改进的刀具臂柱栓轴组件的部分剖面和部分立面的不完整纵向视图，所述滚针轴承压配合到可转动轴与一部分回转刀架盖之间的间隙中。

图3是图1所示现有技术柱栓轴的纵向侧视立面图。

图4是图2所示改进的柱栓轴的纵向侧视立面图。

图5是环形凹槽的非常放大详图，所述环形凹槽延伸到紧接在轴硬化部分右面改进的柱栓轴中，该图取自图4中所示的区域。

具体实施方式

首先，应当清楚地理解，相同的附图标记意指在全部各自的附图中始终如一地表示相同的结构元件、部分或表面，因为这些元件、部分或表面可以通过整个书面说明书进一步描述或说明，其中，这种详细描述是构成整体所必要的部分。除非另有说明，附图用来与说明书一起阅读(例如，剖面线、零件的配置、比例、度数等)，并且将被认为是本发明整个书面描述的一部分。如下面描述中所使用的、术语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”和“下”，以及其形容词和副词衍生词(例如“水平地”、“向右”、“向上”等)只是表示当具体附图面对读者时所示结构的方位。类似地，术语“向内”和“向外”通常表示适当时表面相对于其伸长轴或旋转轴的方位。

现有技术刀具臂柱栓轴组件(图1和3)

现在参见附图，而更具体地说，参见其图1，现有技术刀具臂柱栓轴组件通常用编号10表示。这个组件示出为包括

多轴自动螺纹切削机的回转刀架盖13的部分11、12和刀具臂分开部分，所述刀具臂通常用编号14表示，而其分开部分用编号15、16表示。刀具适合于安装在刀具臂的未示出部分上，并适合于通过有选择地使刀具臂14相对于回转刀架盖13绕水平轴线X-X旋转而有选择地运动来与旋转的卡盘夹持的工件(未示出)接合或脱离接合。

为此，组件10还包括水平细长的刀具臂轴，所述刀具臂轴通常用编号18表示，其示出为分别穿过回转刀架盖和刀具臂中对准的开口。轴18用后螺母19固定在这个位置中，所述后螺母19被拧在轴18的左边缘端部上，并起到倚靠后垫圈20的作用。水平细长的圆柱形铸铁套筒或轴套21围绕刀架盖部分11内的一部分轴。该轴套通常被固定到轴上，与该轴一起旋转。前垫圈23在轴套21的右边缘端部与前螺母23之间起作用。

在组件的右端，刀具臂部分16被固定到轴上，与该轴一起旋转。水平细长的圆柱形青铜轴套24曾操作地被设置在轴与刀架盖部分12之间。在轴套与轴之间当时通常有大约0.001英寸的初始径向间隙，以使轴18相对于刀架盖13能自由旋转。

在这个现有技术实施例中，轴用当时相对便宜的合适低碳低合金钢制成。

尽管这种现有技术装置已良好工作了许多年，但现在意识到，比如由磨损造成的轴套24与轴18之间径向间隙的增大对不必要的刀具震颤、缩短刀具寿命、更松动的零件公差、刀具与工件之间较小侵进的相对速度和走刀、以及在最需要的加工应用中缩短使用时间间隔都产生影响。

图3是图1所示轴18的纵向侧视立面图。轴18示出为具有相关部分：环形竖直左端面25、环形竖直右端面26和外表面，所述外表面顺序地包括(在图3中从左至右)：从左端面25向右延伸的外螺纹部分28、面向外的水平圆柱面29、从其外表面延伸到轴的环形凹槽30、从所述凹槽向右延伸的扩大直径的外螺纹部分31和面向外的水平圆柱面32，该圆柱面32从此向右延续，以接合右端面26。面向左和向外的截头圆锥形表面33在凹槽30与螺纹表面32之间延伸。纵向键槽34从其左端面25向右延伸到轴中，并通到中间螺纹表面31。当时设置这个键槽来容纳一装置(未示出)。利用所述装置能将轴套21拴紧到轴18上，以与该轴一起旋转。在一种形式中，两个销钉从垫圈20、22的孔向内伸出。这些销钉最初用来帮助防止这些垫圈旋转，并由此防止螺母19、23松动和旋转。经验已经发现，这些销钉是不必要的。换装没有这些销钉的垫圈似乎同样能很好地起作用，并且在用这些垫圈的情况下螺母19、23的松动和旋转似乎也不会发生。

左和右凹槽35、36分别从轴18的左和右端面25、26轴向延伸到该轴18中。这些凹槽仅在加工轴的形状时使用，并且在刀具臂组件中不引起轴的运转。

在这个现有技术实施例中，回转刀架盖13当时通常由铸铁制成。套筒21通常也曾是用铸铁制成。然而，轴本身是曾用低碳低合金钢制成。如上所示，在青铜轴套24与轴之间的初始径向间隙大约为0.001英寸。因此，曾安装拴紧到轴18上的刀具臂能通过合适的装置(未示出)有选择地相对于回转刀架盖旋转。然而，在青铜轴套24与刀架盖部分12之间由于可能已允许刀具臂部分16相对于刀架盖部分12作某种径向运动而有小的径向间隙，并随着磨损而增大。这种径向运动曾被认为对缩短刀具寿命、更松动的零件公差、在刀具与工件之间较小侵进的速度和进刀、以及在所需要的加工应用中缩短使用时间间隔都产生影响。

改进的刀具臂柱栓轴组件(图2、4和5)

图2是改进的刀具臂柱栓轴组件的部分剖面和部分立面的不完整纵向视图，所述改进的刀具臂柱栓轴组件现在通常用编号40表示。改进的柱栓轴通常用编号41表示，适合于设置在回转刀架盖部分与刀具臂部分之间，如上所述那样。因此，相同的附图标记用来表示前述相同的结构。图2所示改进的柱栓轴组件与图1所示现有技术柱栓轴组件之间的显著差别是改进的柱栓轴组件采用一对分别用编号42表示的轴向间隔开的滚针轴承代替刀架盖的部分与轴部分之间的青铜轴套24。除此之外，滚针轴承径向向内的轴的最接近部分已被硬化，或者至少表面已被硬化，使得当滚针轴承被轴向压配合而在刀架盖与轴之间接合时，其各个滚针将在安装之后被压缩。

改进的柱栓轴41在图4中更清楚地示出。在该图中，轴41示出为包括环形竖直左端面43、环形竖直右端面44和外表面，所述外表面顺序地包括有关的部分(在图4中从左到右)：从左端面43向右延伸的外螺纹部分45；面向外的圆柱形部分46；面向左和向外的截头圆锥形表面48；外螺纹部分49；面向外的水平圆柱面50；通常用编号51表示的第一环形凹槽；中间圆柱面部分52；通常用编号53表示的第二环形凹槽；和水平圆柱外面54，所述圆柱外面54向右延续，以接合右端面45。

凹槽53的结构在图5中示出，在该图中，凹槽53示出为具有面向外和向右的截头圆锥形表面55，凹槽底面56，和面向左和向外的截头圆锥形表面58，所述表面58由此向右延续，以接合表面54。这些截头圆锥形表面设置成起斜坡或斜面的作用，以便于在装配改进的柱栓组件时使滚针轴承滑动轴向插入。

这里，轴向凹槽35、36又分别从柱栓轴的左和右端面43、44轴向延伸到改进的柱栓轴中。这些凹槽用来在加工改进的柱栓轴时提供旋转中心，但在机器中装配时没有材料提供轴操作。

在优选实施例中，轴部分52的直径稍微大于相邻部分50、54，使得当它们压配合而与轴部分52接合时，滚针轴承可以容易地在部分50或部分54上滑动。此外，尽管图3所示的现有技术的轴当时用低碳低合金钢制成，但改进的轴41则是用高碳高合金钢制成。此外，部分52被硬化，如通过感应淬火、火焰淬火或其它类似处理，硬化到洛氏C级的硬度。对改进的轴的芯部和所有其它表面不进行硬化处理，如是以退火状态供应的原材料的特征。这些未经硬化的部分保持更大的延性，并且能更好的承受施加到轴上冲击载荷。然而，重要的是，将轴部分52表面处理硬化到承受住磨损和变形，因为轴承42、42的各个滚针将与轴的外表面接合并在其上运行。在图3所示的现有技术的轴中，轴18的任何特定部分均未热处理过。

如上所示，当制成改进的刀具臂组件40时，滚针轴承42、42被轴向压配合到刀架盖部分12与轴表面52之间的环形空间中。在它们已被压配合到这个位置之后，轴承的各个滚针由于径向载荷而保持弹性变形状态。

本发明的意义在于，当用轴部分52相补充时，利用轴套24上的滚针轴承42消除了现有技术中已存在的径向空间或间隙。因此，改进的刀具臂具有减少刀具震颤、提高刀具寿命、更紧密的零件公差、刀具与工件之间有更加侵进的相对速度和进刀、以及在最需要的加工应用中显著延长的使用时间间隔的能力。关于上述后一点，使用间隔时间在某些情况下已增加到大约50倍。在图1所示的现有技术配置的情况下，某些使用间隔时间为大约一星期那样短。在图2所示的改进的刀具臂组件的情况下，在相同需要的加工应用条件下的这种使用时间间隔可以延长到大约一年，这表示接近50倍增加。

变更

本发明设想可以进行许多改变和变更。

例如，除非在所附权利要求书中明确指出，否则结构的材料、改进的轴的部分或表面所用方式、或尺寸和公差均不认为是决定性的。需要时，改进的组件可以具有一个或多个轴向间隔开的滚针轴承。各种零件和部件的形状和构型均不认为是特别决定性的，在权利要求中没有限制，并且可以容易地变更或修改。可以采用除火焰淬火和感应淬火以外的硬化处理。

因此，尽管已经示出和描述了改进的滚针轴承刀具臂柱栓组件的目前优选的形式，并论述了其几个改进型式，但本领域的技术人员将容易地认识到，在不脱离如下面权利要求书所限定和差异于本发明精神的情况下，可以进行各种另外的改变和变更。

Claims (18)

1.一种

多轴自动螺纹切削机，该螺纹切削机具有安装在轴上的刀具臂，用于相对于回转刀架盖旋转运动，其中改进包括：

滚针轴承，所述滚针轴承操作地设置在所述轴的一部分与所述回转刀架盖的一部分之间；并且

其中，当安装所述轴承时所述轴承被径向加载，从而在所述轴承已经被安装之后所述轴承的各个滚针紧接着就弹性变形。

2.如权利要求1所述的改进，其中，当安装所述轴承时，所述滚针轴承被轴向压配合在所述轴部分与所述回转刀架盖部分之间。

3.如权利要求1所述的改进，其中，所述轴部分被硬化。

4.如权利要求1所述的改进，其中，所述轴部分具有硬化的表面。

5.如权利要求1所述的改进，其中，所述轴由高碳高合金钢制成。

6.如权利要求1所述的改进，其中，所述轴的硬化部分的直径大于其每一侧上的相邻轴部分的直径。

7.如权利要求6所述的改进，其中，第一环形凹槽在所述轴的硬化部分与其一侧上的相邻轴部分之间延伸到所述轴中。

8.如权利要求7所述的改进，其中，所述第一环形凹槽包括与所述轴的硬化部分的一端连通的截头圆锥形表面。

9.如权利要求8所述的改进，其中，第二环形凹槽在所述轴硬化部分与其另一侧上的相邻轴部分之间延伸到所述轴中。

10.如权利要求9所述的改进，其中，所述第二环形凹槽包括与所述轴硬化部分的另一端连通的截头圆锥形表面。

11.一种供在

多轴自动螺纹切削机中使用的刀具臂轴，以提供刀具臂的一部分与回转刀架盖的一部分之间的旋转连接部，所述轴具有在所述旋转连接部的附近已被硬化的一部分。

12.如权利要求11所述的改进，其中，所述轴部分具有硬化的表面。

13.如权利要求11所述的改进，其中，所述轴由高碳高合金刚制成。

14.如权利要求11所述的改进，其中，所述轴硬化部分的直径大于其每一侧上的相邻轴部分的直径。

15.如权利要求14所述的改进，其中，所述第一环形凹槽在所述轴硬化部分与其一侧上的相邻轴部分之间延伸到所述轴中。

16.如权利要求15所述的改进，其中，所述第一环形凹槽包括与所述轴硬化部分的一端连通的截头圆锥形表面。

17.如权利要求16所述的改进，其中，第二环形凹槽在所述轴硬化部分与其另一侧上的相邻轴部分之间延伸到所述轴中。

18.如权利要求17所述的改进，其中，所述第二环形凹槽包括与所述轴硬化部分的另一端连通的截头圆锥形表面。

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