CN101885083B - 凸轮轴仿形铣削装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工凸轮轴的装置，包括铣削机构、驱动机构、配重机构、底座，所述底座设置在机床工作台上，所述铣削机构固定在机床横梁下，铣刀杆和仿形靠轮机构并排设置在挂架下侧。驱动机构设置在铣削机构下方，底座固定在机床工作台上。驱动机构包括电机减速传动机构、被加工凸轮轴传动机构和凸轮靠模机构，电机减速传动机构输出端与被加工凸轮轴传动机构、凸轮靠模机构连接，配重机构设置在机床工作台一端下。本发明只需一次加工即可完成凸轮轴的一段凸轮外轮廓型线，加工效率高，且型线稳定，操作简单，加工质量稳定，便于维护。

Description

凸轮轴仿形铣削装置

技术领域

本发明涉及一种仿形加工装置，尤其是一种用于加工多个轴向排列、且具有不同外轮廓型线凸轮的仿形加工装置，属于金属切削加工技术领域。

背景技术

本发明所指的凸轮轴是用于控制柴油机排气、进气、喷油三者关系的零件，如图1所示，柴油机凸轮轴3的轴向排列了三个不同外轮廓型线的凸轮Ⅰ31、凸轮Ⅱ32、凸轮Ⅲ33，分别控制排气、进气、喷油的时间，凸轮Ⅰ31、凸轮Ⅱ32和凸轮Ⅲ33的外轮廓型线用以精确控制前述三者的时间关系。柴油机凸轮轴3的加工过程为：经过粗铣铣去凸轮Ⅰ31、凸轮Ⅱ32、凸轮Ⅲ33的大部分余量，加工出凸轮型线轮廓，再经过磨削达到最终的尺寸要求。现有的柴油机凸轮轴在数控机床上铣削加工，加工一定数量的凸轮轴后铣刀磨损外径变小，这时需要及时修改程序，才能加工出合格的产品，凸轮轴加工不方便，且用数控机床的加工成本偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工成本低、操作和调整方便的凸轮轴仿形铣削装置。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种凸轮轴仿形铣削装置，包括铣削机构、驱动机构、配重机构、底座，所述铣削机构固定在机床横梁下，包括挂架、间隔装有数个圆柱铣刀的铣刀杆、仿形靠轮机构，所述铣刀杆和仿形靠轮机构并排设置在挂架下侧；所述驱动机构设置在铣削机构下方，固定在底座上，所述底座固定在机床工作台上；所述驱动机构包括电机减速传动机构、并排设置的被加工凸轮轴传动机构和凸轮靠模机构，电机减速传动机构输出端与被加工凸轮轴传动机构、凸轮靠模机构连接，所述配重机构设置在机床工作台一端下；仿形铣削凸轮轴时，铣削机构的圆柱铣刀抵靠在被加工凸轮轴的凸轮外轮廓上，仿形靠轮机构抵靠在凸轮靠模机构上。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的凸轮轴仿形铣削装置，其中所述铣削机构上侧通过挂架的燕尾槽与机床横梁下侧燕尾头固定连接；所述铣刀杆一端支承在挂架一端上，铣刀杆另一端与机床主轴连接；所述仿形靠轮机构包括滚轮、滚轮轴，所述滚轮轴一端固定在挂架上，滚轮轴另一端通过滚动轴承支撑滚轮。

前述的凸轮轴仿形铣削装置，其中所述电机减速传动机构包括一级减速机构、二级减速机构，所述一级减速机构包括电机、高速蜗杆、第三蜗轮、箱壳Ⅰ，所述二级减速机构包括双联蜗杆、第一蜗轮、第二蜗轮、箱壳Ⅱ，所述电机输出端与高速蜗杆一端固定连接，高速蜗杆与第三蜗轮啮合，高速蜗杆两端分别通过支撑轴承支撑在箱壳Ⅰ上，箱壳Ⅰ底部与底座固定连接；第三蜗轮与双联蜗杆一端端头固定连接，双联蜗杆两端分别通过轴承Ⅱ支撑在箱壳Ⅱ上，双联蜗杆分别与第一蜗轮、第二蜗轮啮合；所述第一蜗轮、第二蜗轮分别与被加工凸轮轴传动机构、凸轮靠模机构固定连接，箱壳Ⅱ固定在底座的一端上，箱壳Ⅰ一侧与箱壳Ⅱ相邻侧固定连接。

前述的凸轮轴仿形铣削装置，其中所述被加工凸轮轴传动机构包括顶尖Ⅰ、顶尖Ⅱ、拉杆、驱动轴Ⅰ，所述驱动轴Ⅰ两端分别通过轴承Ⅲ支撑在箱壳Ⅱ一端上，所述顶尖Ⅰ支撑在支撑座一端内，所述支撑座位于二级减速机构对侧，固定在底座上；所述顶尖Ⅱ外圆与驱动轴Ⅰ内孔锥度配合，所述拉杆穿过顶尖Ⅱ内孔和被加工凸轮轴内孔，拉杆一端与顶尖Ⅰ的锥台端螺纹连接，拉杆另一端抵靠在箱壳Ⅱ外侧，所述驱动轴Ⅰ一端与被加工凸轮轴端面通过偏置的定位销轴向连接，被加工凸轮轴两端中心孔分别顶在顶尖Ⅰ和顶尖Ⅱ的锥面上。

前述的凸轮轴仿形铣削装置，其中所述凸轮靠模机构包括驱动轴Ⅱ、靠模轴、靠模，所述驱动轴Ⅱ两端分别通过轴承Ⅰ支撑在箱壳Ⅱ的一端上，所述靠模轴一端通过凹凸相嵌定位与驱动轴Ⅱ一端固定连接，靠模轴另一端支撑在支撑座一端内，所述靠模固定在靠模轴上。

前述的凸轮轴仿形铣削装置，其中所述靠模轴向设有数段不同型线的靠模凸轮，所述靠模凸轮型线与被加工凸轮轴上的相应段凸轮型线有比例放大关系，所述靠模抵靠在仿形靠轮机构的滚轮上。

前述的凸轮轴仿形铣削装置，其中所述配重机构包括钢丝绳、上滑轮、下滑轮、重锤，上滑轮设置在工作台一端下方，下滑轮设置在床身一侧，所述钢丝绳一端固定在床身一侧上，钢丝绳另一端依次绕过上滑轮、下滑轮与重锤上端连接。

前述的凸轮轴仿形铣削装置，其中所述第一蜗轮、第二蜗轮的参数相同，所述双联蜗杆的轴向设有两段分别与第一蜗轮、第二蜗轮啮合的蜗杆，所述两段蜗杆的参数相同。

本发明安装在通用卧式铣床上使用，铣削机构固定在卧式铣床的横梁上，铣刀杆与机床的主轴连接。底座固定在卧式铣床工作台上，移动工作台，使靠模靠住仿形靠轮机构的滚轮，此时圆柱铣刀与凸轮轴的一个凸轮相接触，由于靠模机构、被加工凸轮轴传动机构分别与第一蜗轮、第二蜗轮固定连接，驱动机构的第一蜗轮、第二蜗轮参数相同，双联蜗杆的两段蜗杆的参数相同，第一蜗轮、第二蜗轮和靠模机构、被加工凸轮轴传动机构的转速一致，当靠模转动一圈后，凸轮轴相对应的一个凸轮外轮廓型线加工完毕，然后将工作台沿被加工凸轮轴的轴向移动，靠模上另一段外轮廓型线抵靠滚轮，圆柱铣刀铣削凸轮轴上相应的第二个凸轮外轮廓型线，直至三个凸轮外轮廓型线加工完毕。采用本发明加工凸轮轴的每一个凸轮外轮廓型线，只需一次加工即可完成，加工效率高，且凸轮外轮廓型线稳定，可使后道工序磨削的凸轮外轮廓型线稳定。本发明操作简单、加工质量稳定、调整方便，便于维护且加工成本远比数控机床低。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是凸轮轴的立体图；

图2是本发明的主视图；

图3是图1的Ⅰ部放大剖视图；

图4是图2的俯视图；

图5是图3的右视图；

图6是本发明的仿形加工凸轮轴的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2～图6所示，本发明包括底座4、铣削机构5、驱动机构6、配重机构7，底座4通过螺钉紧固在机床工作台20上，铣削机构5设置在机床横梁21上，驱动机构6设置在底座4上并与铣削机构5活动接触，配重机构7设置在机床一侧。铣削机构5包括挂架51、间隔装有数个圆柱铣刀53的铣刀杆52、仿形靠轮机构54，铣削机构5上侧通过挂架的燕尾槽511与机床横梁21下侧燕尾头固定连接，铣刀杆52和仿形靠轮机构54并排设置在挂架51下。铣刀杆52一端支承在挂架51一端上，另一端与机床主轴连接。仿形靠轮机构54包括滚轮541、滚轮轴542，所述滚轮轴542一端通过紧固件固定在挂架51上，另一端通过滚动轴承543支撑滚轮541。

驱动机构6设置在铣削机构5下方，固定在底座4上，驱动机构6包括电机减速传动机构61、并排设置的被加工凸轮轴传动机构62和凸轮靠模机构63，电机减速传动机构61输出端与凸轮被加工凸轮轴传动机构62、凸轮靠模机构63连接。

电机减速传动机构61包括一级减速机构611、二级减速机构612，一级减速机构611包括电机6111、高速蜗杆6112、第三蜗轮6113、箱壳Ⅰ6114，二级减速机构612包括双联蜗杆6121、第一蜗轮6122、第二蜗轮6123、箱壳Ⅱ6124。电机6111输出端通过联轴器与高速蜗杆6112一端固定连接，高速蜗杆6112与第三蜗轮6113啮合，高速蜗杆6112两端分别通过支撑轴承支撑在箱壳Ⅰ6114上，箱壳Ⅰ6114底部与底座4固定连接。第三蜗轮6113与双联蜗杆6121一端端头通过平键固定连接，双联蜗杆6121两端分别通过轴承Ⅱ654支撑在箱壳Ⅱ6124上，双联蜗杆6121分别与第一蜗轮6122、第二蜗轮6123啮合。如图3所示，由于双联蜗杆6121的长度较长，为了提高双联蜗杆6121的刚度，在箱壳Ⅱ6124的中部增设了双联蜗杆支撑座6115。第一蜗轮6122、第二蜗轮6123分别与被加工凸轮轴传动机构62、凸轮靠模机构63固定连接，箱壳Ⅱ6124固定在底座4的一端上，箱壳Ⅰ6114一侧与箱壳Ⅱ6124相邻侧固定连接成一体。

被加工凸轮轴传动机构62包括顶尖Ⅰ621、顶尖Ⅱ622、拉杆623、驱动轴Ⅰ624，所述驱动轴Ⅰ624两端分别通过轴承Ⅲ625支撑在箱壳Ⅱ6124一端上，顶尖Ⅰ621支撑在支撑座1一端内，支撑座1位于二级减速机构612对侧，固定在底座4上。顶尖Ⅱ622外圆与驱动轴Ⅰ624内孔锥度配合，拉杆623穿过顶尖Ⅱ622和凸轮轴3内孔，拉杆623一端与顶尖Ⅰ621的锥台端螺纹连接，另一端抵靠在箱壳Ⅱ6124外侧，被加工凸轮轴3两端中心孔分别顶在顶尖Ⅰ621和顶尖Ⅱ622的锥面上，并通过驱动轴Ⅰ624上偏置的定位销轴2与驱动轴Ⅰ624相连接。

凸轮靠模机构63包括驱动轴Ⅱ631、靠模轴632、靠模633，驱动轴Ⅱ631两端分别通过轴承Ⅰ620支撑在箱壳Ⅱ6124的一端上，靠模轴632一端凸台与驱动轴Ⅱ631一端凹坑通过凹凸面相嵌定位且固定连接，靠模轴632另一端支撑在支撑座1另一端内，靠模633具有三个不同外轮廓型线的凸轮，通过轴套634定位在靠模轴632上。

配重机构7设置在机床工作台20一端下方，包括钢丝绳71、上滑轮72、下滑轮73、重锤74，上滑轮72设置在工作台20一端下方，下滑轮73设置在床身一侧，钢丝绳71一端固定在床身8一侧上，另一端依次绕过上滑轮72、下滑轮73与重锤74上端连接。

本发明的工作过程如图4、图6所示：将凸轮轴3装夹于顶尖Ⅰ621、顶尖Ⅱ622之间，通过定位销轴2将凸轮轴3与驱动轴Ⅰ624轴向定位连接，拉杆623一端的螺纹头部穿过驱动轴Ⅰ624、凸轮轴3和顶尖Ⅰ621内孔，使拉杆623拧紧在顶尖Ⅰ621的锥台端上紧固凸轮轴3。启动机床主轴，圆柱铣刀53转动，将工作台20往图2左侧方向移动，使得靠模633与滚轮541接触，此时铣削机构5的圆柱铣刀53铣削到凸轮轴3的凸轮外轮廓。松开工作台20，此时在配重机构7的重锤74的重力作用下，推动工作台20向图2左侧方向移动，使圆柱铣刀53紧贴在被加工凸轮轴3的的凸轮外轮廓上。

启动电机6111，通过电机减速传动机构61的两级减速传动，驱动凸轮轴3与凸轮靠模机构63同时同步转动，靠模633始终与滚轮541接触，靠模633的外轮廓型线的凸轮从径向最低点旋转到径向最高点的过程中，由于铣削机构5固定悬挂在机床上，与靠模633接触的滚轮541推动靠模633通过底座4带动工作台20往图4、图6的右侧移动，而工作台20始终又受到重锤74提供的向图4、图6的左侧作用力，使得靠模633在径向最高点转向径向最低点的过程中紧贴滚轮541，在靠模633旋转一周后，凸轮轴3上相对应的一段凸轮外轮廓型线加工完毕。工作台20沿凸轮轴3轴向如图4的上方移动，使得靠模633上的另一段凸轮外轮廓型线紧靠滚轮541，重复上述操作，凸轮轴3上相应的另一段凸轮外轮廓型线加工即可完成，再重复上述操作，直至完成凸轮轴3上的第三段凸轮外轮廓型线加工。停机后抽出拉杆623松开顶尖Ⅰ621、顶尖Ⅱ622，取下凸轮轴3，完成凸轮轴3的仿形铣削加工。本发明操作简单可靠，加工效率高，为后道工序能磨出满足要求的凸轮轴3的外轮廓型线提供了保障。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：包括铣削机构、驱动机构、配重机构、底座，所述铣削机构固定在机床横梁下，包括挂架、间隔装有数个圆柱铣刀的铣刀杆、仿形靠轮机构，所述铣刀杆和仿形靠轮机构并排设置在挂架下侧；所述驱动机构设置在铣削机构下方，固定在底座上，所述底座固定在机床工作台上；所述驱动机构包括电机减速传动机构、并排设置的被加工凸轮轴传动机构和凸轮靠模机构，电机减速传动机构输出端与被加工凸轮轴传动机构、凸轮靠模机构连接，所述配重机构设置在机床工作台一端下；仿形铣削凸轮轴时，铣削机构的圆柱铣刀抵靠在被加工凸轮轴的凸轮外轮廓上，仿形靠轮机构抵靠在凸轮靠模机构上。

2.如权利要求1所述的凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：所述铣削机构上侧通过挂架的燕尾槽与机床横梁下侧燕尾头固定连接；所述铣刀杆一端支承在挂架一端上，铣刀杆另一端与机床主轴连接；所述仿形靠轮机构包括滚轮、滚轮轴，所述滚轮轴一端固定在挂架上，滚轮轴另一端通过滚动轴承支撑滚轮。

3.如权利要求1所述的凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：所述电机减速传动机构包括一级减速机构、二级减速机构，所述一级减速机构包括电机、高速蜗杆、第三蜗轮、箱壳I，所述二级减速机构包括双联蜗杆、第一蜗轮、第二蜗轮、箱壳II，所述电机输出端与高速蜗杆一端固定连接，高速蜗杆与第三蜗轮啮合，高速蜗杆两端分别通过支撑轴承支撑在箱壳I上，箱壳I底部与底座固定连接；第三蜗轮与双联蜗杆一端端头固定连接，双联蜗杆两端分别通过轴承II支撑在箱壳II上，双联蜗杆分别与第一蜗轮、第二蜗轮啮合；所述第一蜗轮、第二蜗轮分别与被加工凸轮轴传动机构、凸轮靠模机构固定连接，箱壳II固定在底座的一端上，箱壳I一侧与箱壳II相邻侧固定连接。

4.如权利要求3所述的凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：所述被加工凸轮轴传动机构包括顶尖I、顶尖II、拉杆、驱动轴I，所述驱动轴I两端分别通过轴承III支撑在箱壳II一端上，所述顶尖I支撑在支撑座一端内，所述支撑座位于二级减速机构对侧，固定在底座上；所述顶尖II外圆与驱动轴I内孔锥度配合，所述拉杆穿过顶尖II内孔和被加工凸轮轴内孔，拉杆一端与顶尖I的锥台端螺纹连接，拉杆另一端抵靠在箱壳II外侧，所述驱动轴I一端与被加工凸轮轴端面通过偏置的定位销轴轴向连接，被加工凸轮轴两端中心孔分别顶在顶尖I、顶尖II的锥面上。

5.如权利要求3所述的凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：所述凸轮靠模机构包括驱动轴II、靠模轴、靠模，所述驱动轴II两端分别通过轴承I支撑在箱壳II的一端上，所述靠模轴一端通过凹凸相嵌定位与驱动轴II一端固定连接，靠模轴另一端支撑在支撑座一端内，所述靠模固定在靠模轴上。

6.如权利要求4所述的凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：所述靠模轴向设有数段不同型线的靠模凸轮，所述靠模凸轮型线与被加工凸轮轴上的相应段凸轮型线有比例放大关系，所述靠模抵靠在仿形靠轮机构的滚轮上。

7.如权利要求1所述的凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：所述配重机构包括钢丝绳、上滑轮、下滑轮、重锤，上滑轮设置在工作台一端下方，下滑轮设置在床身一侧，所述钢丝绳一端固定在床身一侧上，钢丝绳另一端依次绕过上滑轮、下滑轮与重锤上端连接。

8.如权利要求3所述的凸轮轴仿形铣削装置，其特征在于：所述第一蜗轮、第二蜗轮的参数相同，所述双联蜗杆的轴向设有两段分别与第一蜗轮、第二蜗轮啮合的蜗杆，所述两段蜗杆的参数相同。

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