CN1017322B - 高精超长单头圆弧螺杆切削法及装置 - Google Patents

Abstract

一种在一次装夹中完成加工高精度超长单头圆弧螺杆的装置和方法。本装置是利用普通车床，并在车床上加装了一些专用的工装和夹具组成的。将预先加工的半成品杆件坯料装在本装置上，利用车床托板带动本装置的刀具往返切削，不走空刀，即可加工出细长比很大的，长度可达四米之多的单头圆弧螺杆。本装置的方法简便易行。少量投资即可形成生产能力，加工的单头圆弧螺杆外理理想质量高，光洁度在7以上，生产效率是数控机床的10倍以上。

Description

一种涉及机加作业的加工单头圆弧螺杆的装置和方法，特别是一种涉及工件在一次夹紧过程中加工高精度超长单头圆弧螺杆的装置和方法。

单头圆弧螺杆是单螺杆式水泵或深井螺杆抽油泵必不可少的关键零件。

目前国内外比较先进的制造单头圆弧螺杆的装置是数控机床。用数控机床切削加工单头圆弧螺杆工艺复杂，加工单件时间长，生产效率不高，光洁度一般在△6左右。另外设备投资大，需要数百万元人民币方能形成批量生产能力。

另外先有技术中公开了一种在普通车床上用旋风切削（旋转刀架）工艺加工单头圆弧螺杆的方法。但仅用此法只能加工光洁度较低的较粗短的单头圆弧螺杆，而不能加工较大细长比的且光洁度很高的螺杆。

本发明的目的是提供一种能够加工高精度超长单头圆弧螺杆的装置和方法。用本装置和方法加工的单头圆弧螺杆效率和质量均被提高;用本装置和方法能加工4米甚至更长的细长比很大的单头圆弧螺杆，且光洁度被大大提高，可达△9。

本发明的装置是在改善先有技术，由普通车床和装在车床托板上由电机带动高速旋转刀架（旋风切削）这一结构的基础上完成的。 本发明的特征在于车床上装有专用的数个中心架和前后两个跟刀架。前后跟刀架与旋转刀架共同安装在车床托板上，跟刀架的安装位置尽量靠近旋转刀架，以不影响刀架旋转及装夹刀具和测量为宜。车床导轨末端装有扶持架。车床主轴箱的输入轴与地面减速器联接。

用于夹持工件的中心架、扶持架、前后跟刀架都由夹持件，开合螺套、上夹环、夹座、蝶形螺帽和调整螺栓构成。其中蝶形螺帽和调整螺栓形成自锁装置。每个中心架、扶持架、跟刀架的夹持件长度大于工件的螺旋导程七。

旋转刀架的刀具安装槽对切削刀或压光刀通用。

本发明的由车床卡盘夹紧工件并使之旋转的，由托板带动旋转刀具横向进刀切削的，且加工螺旋杆件轴心线与刀具旋转轴心线等高且平行，加工螺旋杆件轴心线与刀具旋转轴心线具有偏心距e的，加工高精度超长单头圆弧螺杆的方法特征是：车床主轴带动加工件的转数在每分钟0.3～2转之间，加工单头圆弧螺杆前将坯料外径全长预先加工到螺杆包络外径尺寸D^+0.05 _+0.02。旋转刀架采用高精度轴承，严格保证旋转精度。扶持架取代车床尾座，滑动夹持着工件末端。

多把刀具切削时，各刀具切削深度应一致。单刀切削时，在旋转刀架的刀具对称位置上要设有配重件。对被装夹在车床上的单头圆弧螺杆坯料杆件螺旋部位两端相距为螺距t整倍数处同侧，先分别切削出深2e的偏心槽。旋转刀具可绕坯料杆件轴向全长正反两个方向 往返进行切削。当精加工切削到深度为2e时，将切削刀换成弹力压光刀进行最后超精加工。

下面通过实施例结合附图对本发明进行说明。

图1是本发明装置的原理结构图。图2是托板结构俯视图。图3是图1中旋转刀架对螺杆加工件示意图。图4是旋转刀架结构图。图5是中心架、跟刀架、扶持架结构图。图6是坯件预先加工状态和螺杆状态图。图7是加工螺杆两端偏心槽示意图。图8是弹力压光刀结构图。

参看图1、图2、图3。螺杆工件（2）除了被装夹在车床卡盘（1）上外，还被滑动夹持在中心架（3）、前后跟刀架（4、6）和扶持架（23）上，同时螺杆工件（2）又穿过旋转刀架（5）的中心，被旋转刀具（16）切削。中心架（3）的数目可根据加工件（2）的长度需要确定。车床卡盘（1）的转动是通过皮带轮由地面减速装置（10）以低转速动力输给主轴箱的输入端得到的，转数在每分钟0.3～2转之间。通过皮带（11）由电机（9）带动的旋转刀架（5）与前后跟刀架（4、6）共同装在车床托板（7）上。为了让出切削热产生的伸长变形，工件（2）的尾端用扶持架（23）辅持支承而不用原机床的尾座顶夹。被加工螺旋杆件（2）的旋转轴心线与旋转刀架（5）的旋转轴心线具有偏心距e。前后跟刀架（4、6）都要紧靠旋转刀架（5）安装，其安装点以不影响旋转刀架（5）旋转及装卡刀具（14）和测量为宜。为使后跟刀架（6）尽量靠近切削点，因而旋转刀架（5）的轴向长度要 尽量短小。旋转刀架（5）内的轴承（16）采用C级（图4）。上述结构有效地抵抗了切削振动，保证了加工质量。由于螺旋杆件（2）切削后的表面已成螺旋曲杆，故跟刀架（4、6）和中心架（3）的扶持件为长度大于螺旋导程t的长条形夹持件（17），见图1、图5。这样加工时导行顺利，稳定可靠。刀具（14）的左右偏角对称，都为60°左右，外形几何尺寸要一致，各把刀具（14）在旋转刀架（5）上的安装定位尺寸严格一致。吃刀深度一致，最大吃刀深度控制在1毫米左右。采用单刀切削时，必须在旋转刀架（5）的刀具（14）对称位置上装夹配重件，以防止旋转刀架（5）振动，损坏刀具（14）和螺旋杆件（2）。当托板（7）带动旋转刀架（5）在导轨（8）上向左或向右运动时，旋转刀架（5）均可对螺旋杆件（2）横向送进切削，不走空刀，大大地提高了加工效率。

本实施例的工艺步骤如下：

101·首先将单头园弧螺杆坯料外径全长加工到螺杆包络外径尺寸D^+0.05 _+0.02（图6）。

102·将单头圆弧螺杆坯料杆件（2）两端分别装夹在卡盘（1）和扶持架（23）上，再卡好中心架（3），前后跟刀架（4、6）和旋转刀架（5），之后在加工好的坯料杆件（2）的同侧，螺旋部位的两端相距为螺距t的整倍数处分别加工出深2e的偏心槽（图7）。

103·将切削刀具（14）安装在旋转刀架（5）的刀具安装槽上，各刀位夹好刀具（14），使其靠紧旋转刀架（5）的定位面K（图4）。

104·调好适合切削的主轴转数，调准送进导程，扣严车床丝杠开合螺母，调旋转刀架（5）使其旋轴线与主轴的轴线等高且平行，调横进刀手轮使旋转刀架（5）轴线向后移，实现相对坯料工件（2）轴线向后偏心量e，并夹紧托板（7）。

105·摇动托板（7）使旋转刀架（5）上的刀具（14）对准空刀偏心槽，之后调整各把刀具（14）切削深度一致，最大吃刀深度在1毫米左右。

106·依次将中心架（3），前后跟刀架（4、6）和扶持架（23）固定可靠，并调整夹持件（17），与坯料杆件（2）前后轴心一致，夹持件（17）夹靠即可，不易太紧。然后用蝶形螺母（21）锁死调整螺杆（22），使夹持件（17）不得松动。

107·加工时，先开动旋转刀架（5），后开动车床主轴，并注意螺旋方向应符合要求。当刀具（14）走到另一端空刀偏心槽处停车时，必须先停主轴，后停旋转刀架（5）。

108·走刀过程中，注意及时调换中心架（3）的位置。

109·按103项105项、107项要求开车反向走刀切削。

110·精加工吃刀量为0.1～0.2毫米，当切削总深度为2e时，高精超长单头圆弧螺杆切削完毕。

111·用图8所示的弹力压光刀替下旋转刀架（5）上的刀具（14）按103项、104项、108项精加工单头圆弧螺杆，光洁度可达△9以上。

112·卸下工件（2）加工过程完毕。

本发明的装置和方法，极大地减少了设备投资，能相对容易地实现移地生产，很好地解决了细长单头圆弧螺杆在一般生产条件下的加工制做。在一次装夹过程中加工完成的单头圆弧螺杆成形容易，光洁度好，外观理想，生产效率高。对加工的单头圆弧螺杆的直径可任意选择，最大加工长度可达4米以上。

Claims (3)

1、一种由普通车床和旋风切削刀架以及中心架组成的加工高精超长单头圆弧螺杆的装置，其特征在于车床主轴箱的输入轴与地面减速器联接，车床主轴带动加工件的转数在0.3-2转/分之间，旋转刀架前后各布置一个跟刀架，前后两个跟刀架与旋转刀架共同安装在车床专用托板上，跟刀架的位置靠近旋转刀架。

2、根据权利要求1所述的加工高精超长单头圆弧螺杆的装置，其特征在于中心架、扶持架、跟刀架的夹持件长度大于工件的螺旋导程t。

3、根据权利要求1或2所述的加工高精超长单头圆弧螺杆的装置，其特征在于中心架、扶持架、跟刀架上的工件夹持装置由夹持件、开合螺套、上夹环、夹座、蝶形螺帽和调整螺栓构成，其中蝶形螺帽和调整螺栓形成自锁装置。

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