CN101758135A - 渐进成形用的滚动工具头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种渐进成形用的滚动工具头，属于机械工程领域。其目的是改变渐进成形时成形头容易在被加工板料上留下划痕缺陷的现状，提高板料的成形效果。该工具头主要由成形球头(1)、滚珠(2)、连接杆(3)、卡位弹簧(4)、卡位钢球(5)、滚珠循环套(6)组成，成形球头(1)与连接杆(3)球面端部之间充填一定数量的滚珠(2)，卡位弹簧(4)推动卡位钢球(5)形成的侧向力使滚珠循环套(6)产生轴向作用力，此作用力通过滚珠循环套(6)小孔端部将成形球头(1)和滚珠(2)定位于连接杆(3)上，工作时，成形球头(1)的滚动使滚珠(2)产生定向流动，并在滚珠循环套(6)的回流槽中回流补偿。

Description

渐进成形用的滚动工具头

技术领域：

本发明涉及一种渐进成形用的滚动工具头，属于机械工程领域。适用于金属板料三维曲面零件的渐进成形过程，利用这种结构的工具头可减小板料渐进成形所需成形力，并提高零件的成形质量。

背景技术：

渐进成形是金属板料三维曲面成形的柔性加工方法，能够实现数字化制造。通常在渐进成形中使用的工具头为整体式工具头，其端部为球面形状，成形时工具头与板料处于滑动摩擦状态，因此工具头表面容易磨损，并造成板料成形精度下降、所需成形力加大，同时成形零件的表面容易产生划痕缺陷。工具头磨损后需要整体更换，由于工具头采用工具钢或合金钢等硬度较高的材料制造，并且，其端部球面的加工精度要求较高，加工难度大，因此更换尤为困难。

发明内容：

本发明的目的是改变渐进成形时容易在被加工板料上留下划痕缺欠的现状，提供一种可以改善工具头与板料接触状态、减小成形力、容易更换的渐进成形用的滚动工具头，提高板料的成形效果。

本发明的技术解决方案如下：

一种渐进成形用的滚动工具头，主要由成形球头1、工具杆3和滚珠循环套6组成，所述的工具杆3一端为圆锥台形，所述的成形球头1通过套装在圆锥台外侧的滚珠循环套6装在圆锥台顶面的凹球面内，成形球头1与圆锥台顶面的凹球面之间采用滚动配合，滚珠循环套6通过锁紧定位机构锁紧定位在工具杆3上。

所述的成形球头1与圆锥台顶面的凹球面之间的滚动配合方式：在成形球头1与工具杆3圆锥台顶面的凹球面之间充填有滚珠2，滚珠循环套6的小头端部内经小于成形球头1直径，并与成形球头1的球面呈滑动配合，滚珠循环套6小头内侧开有供滚珠回流补偿的环形回流槽。

所述的锁紧定位机构由卡位弹簧4和卡位钢球5组成，工具杆3的圆周上设有多个卡位孔，滚珠循环套6内侧与卡位孔对应处设有卡位槽，卡位弹簧4和卡位钢球5装在卡位孔内，卡位弹簧4推动卡位钢球5部分进入卡位槽，并与卡位槽的上边缘接触，对滚珠循环套6产生轴向作用力。

本发明的技术效果：

使用渐进成形用的滚动工具头，成形球头和工具杆分离，工具杆采用工具钢或合金钢制成，端部球面经过强化处理，表面耐磨损，可重复使用，成形球头和滚珠可采用标准优质轴承滚珠，磨损后可随时更换；加工过程中，成形球头与被加工板料间无摩擦，可提高板料的成形效果，成形球头与工具杆之间为滚动摩擦，摩擦力较小，因此与采用整体工具头相比所需的成形力较小；滚珠定向流动，并在滚珠循环套的回流槽中自动回流补偿；滚珠循环套与成形球头之间有轻微的滑动摩擦，摩擦力可由卡位弹簧的弹力控制，滚珠循环套采用铜合金材料制造，摩擦效果好，磨损后产生的间隙，通过卡位弹簧与卡位钢球的共同作用自动补偿。

附图说明：

图1是本发明的滚动工具头剖视图。

图2是本发明滚动工具头的滚珠循环示意图；

图2a是滚珠循环正视剖面图；

图2b是A向滚珠循环路径示意图。

图3是本发明滚动工具头的磨损补偿结构图；

图3a是磨损补偿结构正视剖面图；

图3b是图1的C处局部放大图(磨损面F)；

图3c是图1的D处局部放大图(补偿点E)；

图3d是磨损补偿俯视剖面图。

本图中：1.成形球头  2.滚珠  3.工具杆  4.卡位弹簧  5.卡位钢球  6.滚珠循环套

具体实施方式：

结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及工作过程。

使用自循环滚动工具头的渐进成形过程与整体式工具头的渐进成形过程相比主要是，工具头与被加工板料间的摩擦条件得到改善。

图1是本发明滚动工具头的整体剖视图，主要由成形球头1、滚珠2、工具杆3、卡位弹簧4、卡位钢球5、滚珠循环套6组成；成形球头1、滚珠2、采用标准的优质轴承滚珠，要求其精度好、硬度大；工具杆3采用工具钢或合金钢制造，工具杆截面为圆形，其一端为平面，与渐进成形数控设备上的卡盘连接，另一端为圆锥台形，顶面为内凹球面，其表面经过强化处理，硬度高、耐磨损，圆锥台上部开有多个卡位孔；卡位弹簧4采用标准压缩弹簧，购置方便、更换费用较低；卡位钢球5采用标准普通轴承滚珠，购置方便、更换费用较低；滚珠循环套6采用铜合金材料制造，其形状为空心圆锥形，其大头端内侧开有卡位槽，小头内侧开有回流槽；成形球头1与工具杆3球面端部之间充填一定数量的滚珠2，卡位弹簧4推动卡位钢球5形成的侧向力使滚珠循环套6产生轴向作用力，此作用力通过滚珠循环套6小孔端部将成形球头1和滚珠2锁紧定位于工具杆3上。

图2是本发明滚动工具头的滚珠循环示意图，成形球头1与工具杆3球面端部之间充填一定数量的滚珠2，滚珠2的直径等于工具杆3球面半径与成形球头1半径之差，其数量为全部填满后减掉三至五个滚珠2为宜，如果滚珠2全部填满，容易造成滚珠2循环不畅，而滚珠2装填过少这容易造成受力滚珠过少产生局部偏载，使部分滚珠2受力过大而损坏；滚珠2之间采用润滑液进行润滑，减少滚珠2、成形球头1及工具杆3球面的磨损。图2a是滚珠循环正视剖面图，自循环滚动工具头工作时，成形球头1顺时针方向旋转时，将带动着滚珠2沿着顺时针方向流动，但滚珠2流动到滚珠循环套6的回流槽后，无法继续沿着顺时针方向流动，滚珠2受到挤压后，在滚珠循环套6的回流槽中自动向两侧流动，如图2a箭头所示；为保证滚珠2在滚珠循环套6的回流槽中流动顺畅，回流槽外径应稍微大于成形球头1直径与两倍滚珠2之和，且圆角半径应稍微大于滚珠2半径。图2b是A向滚珠循环路径示意图，在成形球头1旋转作用下，不同位置的滚珠2以不同的线速度向右流动到滚珠循环套6的回流槽后，自动向两侧沿着回流槽的圆周流动，流动到左侧时，滚珠2相互挤压补偿回成形球头1与工具杆3端部球面之间的空隙，并循环往复形成滚珠2的自动循环流动。

图3是本发明滚动工具头的磨损补偿结构图，其中图3a是磨损补偿结构正视剖面图，卡位弹簧4推动卡位钢球5形成的侧向力使滚珠循环套6产生轴向作用力，此作用力通过滚珠循环套6小头端部将成形球头1和滚珠2锁紧定位于工具杆3上。图3b是磨损面局部放大图，图3c是补偿点局部放大图，为了使成形球头1和滚珠2不从工具杆球面端部脱离，滚珠循环套6小头端部内径应小于成形球头1直径，使小头端部能够锁住成形球头1；滚珠循环套6小头端部与成形球头1之间为滑动摩擦，接触面位于图3b所示F处，当F处磨损产生间隙时，卡位弹簧4将继续推动卡位钢球5向前运动，在卡位钢球5与滚珠循环套6接触点E处(图3c所示)产生的轴向分力推动滚珠循环套6向上移动一定距离，将F处磨损产生的间隙消除，使成形球头1和滚珠2始终锁紧定位于工具杆3上。图3d是磨损补偿俯视剖面图，滚珠循环套6小头端部与成形球头1之间接触力大小，对自循环滚动工具头攻错情况有很大影响，如果接触力过小，容易造成成形球头1和滚珠2脱落而无法使用，如果接触力过大，则滚珠循环套6与成形球头1之间摩擦阻力会加大，甚至造成成形球头1无法转动而失去滚动效果；此接触力的大小可以通过改变卡位弹簧4的簧丝直径进行调整，也可以通过改变卡位弹簧4和卡位钢球5的数量进行调整，图3d为安装两个卡位弹簧4和两个卡位钢球5的情况，如果接触力不足，可以在工具杆3上再开些卡位孔，安装更多的卡位弹簧4和卡位钢球5，以满足接触力要求。

Claims (3)

1.一种渐进成形用的滚动工具头，主要由成形球头(1)、工具杆(3)和滚珠循环套(6)组成，其特征在于，所述的工具杆(3)一端为圆锥台形，所述的成形球头(1)通过套装在圆锥台外侧的滚珠循环套(6)装在圆锥台顶面的凹球面内，成形球头(1)与圆锥台顶面的凹球面之间采用滚动配合，滚珠循环套(6)通过锁紧定位机构锁紧定位在工具杆(3)上。

2.根据权利要求1所述的渐进成形用的滚动工具头，其特征在于，所述的成形球头(1)与圆锥台顶面的凹球面之间的滚动配合方式：在成形球头(1)与工具杆(3)圆锥台顶面的凹球面之间充填有滚珠(2)，滚珠循环套(6)的小头端部内经小于成形球头(1)直径，并与成形球头(1)的球面呈滑动配合，滚珠循环套(6)小头内侧开有供滚珠回流补偿的环形回流槽。

3.根据权利要求1所述的一种渐进成形用的滚动工具头，其特征在于，所述的锁紧定位机构由卡位弹簧(4)和卡位钢球(5)组成，工具杆(3)的圆周上设有多个卡位孔，滚珠循环套(6)内侧与卡位孔对应处设有卡位槽，卡位弹簧(4)和卡位钢球(5)装在卡位孔内，卡位弹簧(4)推动卡位钢球(5)部分进入卡位槽，并与卡位槽的上边缘接触，对滚珠循环套(6)产生轴向作用力。

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