CN102528557B - 镗刀杆误差补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镗刀杆误差补偿装置，包括凸轮轴、移动传动部分和转动传动部分，凸轮轴一端伸入镗刀杆中心通孔，该伸入端的轴杆上设置有凸轮，凸轮轴另一端与移动传动部分和转动传动部分连接，移动传动部分带动凸轮轴在镗刀杆中心孔中轴向移动，至凸轮移至精镗刀台所在位置，转动传动部分再带动凸轮轴旋转一定角度，驱动轴上的凸轮偏转，推动镗刀杆上的精镗刀台弹性外伸，使精镗刀至精镗尺寸的工作位置以进行精镗加工。本发明能够实现刀具磨损补偿和气缸孔圆柱度误差补偿，避免了在退刀过程中刀具在加工表面上留下退刀痕，最大限度地减少了对刀、换刀所占用的辅助时间，增加了刀杆的刚性，提高了气缸孔的圆柱度，减少加工的误差反复。

Description

镗刀杆误差补偿装置

技术领域

本发明属于镗销加工技术领域，具体涉及一种镗刀杆误差补偿装置，适用于精镗孔工艺中的误差补偿。

背景技术

缸体是发动机中关键部件之一，其加工质量的好坏，将直接影响发动机的性能。精镗缸孔是汽车发动机生产的关键工序之一。在精镗孔加工中由于刀具磨损、热变形等原因而造成的孔径误差是影响孔径误差的重要因素。常规的镗孔方法是先拉镗后推镗或者先推镗后拉镗，加工出来的气缸孔的形状必然是腰鼓状，使得被镗削孔的圆柱度不高。

现有的镗刀杆误差补偿装置一般是采用斜块推动刀夹产生弹性变形，从而实现刀尖的径向补偿。由于是刀夹的弹性变形，因此，不仅补偿线性较好，而且所需的驱动力相对于刀杆变形要小得多，可减小整个传动环节的不必要变形。但由于受原理和方法的限制，镗刀的微量进给精度只能达到微米级，且微量变形的驱动机构不可避免地存在间隙以及弹性变形，不能实现交替正负方向的微米级微量进给，使得此类装置仅适用于间断进给，如果斜块过长会影响镗刀杆的刚度，从而导致补偿精度下降，因此这种方法的补偿范围较小。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用凸轮轴的镗刀杆误差补偿装置，通过轴上凸轮能够精确、连续地实现精镗刀具交替正负方向的微量进给，因此补偿精度高、补偿范围大。

本发明采用的技术方案是：

一种镗刀杆误差补偿装置，包括凸轮轴、移动传动部分和转动传动部分，其中，所述凸轮轴一端伸入镗刀杆中心通孔中，该伸入端的轴杆上设置有凸轮，凸轮轴另一端与所述移动传动部分和转动传动部分连接，在检测到精镗刀磨损或孔的圆柱度出现腰鼓形状后，所述移动传动部分带动凸轮轴在镗刀杆中心孔中轴向移动，直至所述凸轮移至精镗刀台所在位置，所述转动传动部分再带动凸轮轴旋转一定角度，驱动轴上的凸轮偏转，从而推动镗刀杆上的精镗刀台弹性外伸，使精镗刀片至精镗尺寸的工作位置以进行精镗加工，从而实现误差补偿。

本发明所述的凸轮轴另一端包括有丝杠轴段，所述移动传动部分包括一丝杠螺母，该丝杠螺母套在所述丝杠轴段上，动力传递到所述移动传动部分的丝杠螺母上，驱动丝杠移动，实现凸轮轴上凸轮的轴向移动。

本发明所述的移动传动部分还包括移动伺服补偿电机、移动传动轴、小皮带轮、皮带和大皮带轮，移动传动轴与移动伺服补偿电机的输出轴联接，小皮带轮设置在移动传动轴上，大皮带轮与所述丝杠螺母固定连接，两皮带轮通过皮带连接，形成皮带传动，移动伺服补偿电机的动力通过所述移动传动轴带动小皮带轮转动，进而驱动大皮带轮和丝杠螺母转动。

本发明所述滚珠丝杠螺母与大带轮紧固连接，并连接在壳体上，不随轴移动只相对于轴转动。

本发明所述的凸轮轴另一端包括有齿轮轴段，所述转动传动部分包括一传动齿轮，该传动齿轮套装在该齿轮轴段上，动力传递到所述转动传动部分的传动齿轮上，驱动凸轮轴转动，实现凸轮偏转。

本发明所述的转动传动部分还包括转动伺服补偿电机、转动传动轴和厚齿轮，转动传动轴与转动伺服补偿电机输出轴联接，所述厚齿轮安装在转动传动轴上，并与传动齿轮外啮合，转动伺服补偿电机的动力通过转动传动轴驱动厚齿轮，带动与其啮合的传动齿轮转动，进行驱动凸轮轴转动。

本发明所述的厚齿轮在轴向上的厚度大于凸轮轴的移动距离，在凸轮轴移动的时候厚齿轮与传动齿轮始终处于啮合状态。

本发明所述的齿轮均采用深沟球轴承、套筒、轴肩和端盖来定位。

本发明的移动传动部分实现凸轮轴的轴向进给，使轴上凸轮准确移动到精镗刀台所在位置。本发明的转动传动部分实现凸轮轴的转动，通过凸轮的轮廓来精确、连续地实现精镗刀具交替正负方向的微量进给。

本发明所述镗刀杆为可移动可转动的凸轮轴镗刀杆，镗刀杆的前端安装有5个刀片的镗刀盘，其中半精镗3片、精镗2片。

本发明采用凸轮轴镗刀杆分次半精镗与精镗气缸孔：镗刀杆下行时，可对气缸实施快速半精镗加工；镗刀杆上行时，可对气缸实施精镗加工，主轴箱完成镗刀杆的上行和下行及切屑运动。由于半精镗与精镗两工序主轴轴线相对于工件没有发生变化，精镗刀片的负担大为减轻，延缓了精镗刀片的磨损。粗、精加工一次完成，避免了在退刀过程中刀具在加工表面上留下退刀痕，最大限度地减少了对刀、换刀所占用的辅助时间。

本发明的有益效果是，能够实现粗、精加工一次完成，避免了在退刀过程中刀具在加工表面上留下退刀痕，最大限度地减少了对刀、换刀所占用的辅助时间，而且缩短了刀杆的长度，增加了刀杆的刚性，减少加工的误差反复，提高了气缸孔的圆柱度，精确实现了刀具磨损补偿和气缸孔圆柱度误差补偿。

附图说明

图1是凸轮轴镗刀杆误差补偿装置结构原理图；

图2是凸轮轴俯视图；

图3是滚珠丝杠螺母原理图；

图4是皮带轮剖视图。

图1中1.镗刀杆，2.凸轮轴，3.半精镗刀片，4.精镗刀台，5.精镗刀片，6.球头销，7.传动齿轮，8.滚珠丝杠螺母，9.大皮带轮，10.皮带，11.小皮带轮，12.移动传动轴，13.厚齿轮，14.转动传动轴，15.移动伺服补偿电机，16.转动伺服补偿电机，17.箱体，18.工件，19.主轴箱；

图2中21.凸轮轴段，22.齿轮轴段，23.丝杠轴段，24.皮带轮轴段；

图3中81.丝杠，82.螺母，83.滚珠。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细地说明。

如图1所示，本设备可分为三大部分：镗刀杆1、移动传动部分和转动传动部分。

镗刀杆部分由凸轮轴2、球头销6、半精镗刀片3、精镗刀台4和精镗刀片5组成，其中半精镗刀3片、精镗刀2片。如图2所示，凸轮轴2包括凸轮轴段21，齿轮轴段22，丝杠轴段23，皮带轮轴段24。凸轮轴段21位于镗刀杆1内，齿轮轴段22位于移动传动部分，丝杠轴段23、皮带轮轴段24位于转动传动部分。移动伺服补偿电机15、转动伺服补偿电机16分别驱动凸轮轴2移动和转动到相应位置，通过凸轮轴2上的凸轮推动球头销6使精镗刀台4弹性外伸，精镗刀片5伸出至精镗尺寸的位置，完成工件18的最终精镗加工。

移动传动部分包括移动伺服补偿电机15、移动传动轴12、小皮带轮11、皮带10、大皮带轮9和丝杠螺母8。如图3所示，螺母82与大带轮9紧固连接，并连接在箱体17上，不随轴移动只相对于轴转动。移动伺服补偿电机15得到补偿指令，经过小皮带轮11、皮带10和大皮带轮9将转矩传递给丝杠螺母8，丝杠81与螺母82之间以滚珠83为滚动体，将转动转换为丝杠轴段的轴向移动，精确定位凸轮轴2的移动量，移动到相应精镗刀台的位置。

转动传动部分由转动伺服补偿电机16、转动传动轴14、厚齿轮13和传动齿轮7组成。转动伺服补偿电机16得到指令，通过厚齿轮13和传动齿轮7传动精确控制移动转动凸轮轴2的转动量，通过移动转动凸轮轴2上的凸轮推动球头销6使精镗刀台4弹性外伸，精镗刀片5伸出至精镗尺寸的位置，完成工件18的最终精镗加工。所述厚齿轮13的厚度应大于凸轮轴2的移动范围，保证在凸轮轴2移动的时候厚齿轮13与传动齿轮7始终处于啮合状态。所述的齿轮均采用深沟球轴承、套筒、轴肩和端盖来定位。

本发明采用凸轮轴镗刀杆分次半精镗与精镗气缸孔，镗刀杆的前端安装有5个刀片(半精镗3片、精镗2片)的镗刀盘。镗刀杆下行时，可对气缸实施快速半精镗加工，镗刀杆上行进行精镗加工时，若探测到刀片存在磨损或者孔的圆形度出现偏差例如出现腰鼓形状，根据磨损程度得到需要补偿的量，然后转化为控制电机的移动指令和转动指令，移动伺服补偿电机15得到移动指令，通过带传动、丝杠螺母传动精确定位凸轮轴2的移动量，移动到精镗刀台4的位置；然后转动伺服补偿电机16得到转动指令，通过齿轮传动精确控制凸轮轴2的转动角度，凸轮轴2上的凸轮推动精镗刀台4弹性外伸，使精镗刀5至精镗尺寸的工作位置，对气缸实施精镗加工，主轴箱完成镗刀杆的上行和下行及切屑运动。本发明能够实现粗、精加工一次完成，实现了刀具磨损补偿和气缸孔圆柱度误差补偿。

Claims (5)

1.一种镗刀杆误差补偿装置，包括凸轮轴(2)、移动传动部分和转动传动部分，其中，所述凸轮轴(2)一端伸入镗刀杆(1)中心通孔中，该伸入端的轴杆上设置有凸轮，该凸轮轴(2)另一端与所述移动传动部分和转动传动部分连接，进行精度补偿时，所述移动传动部分带动凸轮轴(2)在镗刀杆中心孔中轴向移动，直至所述凸轮移至精镗刀台(4)所在位置，然后所述转动传动部分再带动凸轮轴(2)旋转一定角度，驱动轴上的所述凸轮偏转，进而推动镗刀杆上的精镗刀台(4)弹性外伸，使精镗刀片(5)置于精确的工作位置，实现误差补偿；

其中，所述的凸轮轴(2)另一端包括有丝杠轴段(23)，所述移动传动部分包括一丝杠螺母(8)，该丝杠螺母(8)套在所述丝杠轴段(23)上，动力传递到所述移动传动部分的丝杠螺母(8)上，驱动丝杠移动，实现凸轮轴(2)上凸轮的轴向移动；

所述的凸轮轴(2)另一端包括有齿轮轴段(22)，所述转动传动部分包括一传动齿轮(7)，该传动齿轮(7)套装在该齿轮轴段(22)上，动力传递到所述转动传动部分的传动齿轮(7)上，驱动凸轮轴(2)转动，实现凸轮偏转。

2.根据权利要求1所述的镗刀杆误差补偿装置，其特征在于，所述的移动传动部分还包括移动伺服补偿电机(15)、移动传动轴(12)、小皮带轮(11)、皮带(10)和大皮带轮(9)，移动传动轴(12)与移动伺服补偿电机(15)的输出轴联接，小皮带轮(11)设置在移动传动轴(12)上，大皮带轮(9)与所述丝杠螺母(8)固定连接，两皮带轮通过皮带(10)连接，形成皮带传动，移动伺服补偿电机(15)的动力通过所述移动传动轴(12)带动小皮带轮(11)转动，进而驱动大皮带轮(9)和丝杠螺母(8)转动。

3.根据权利要求2所述的镗刀杆误差补偿装置，其特征在于，所述丝杠螺母(8)与大带轮(9)紧固连接。

4.根据权利要求1所述的镗刀杆误差补偿装置，其特征在于，所述的转动传动部分还包括转动伺服补偿电机(16)、转动传动轴(14)和厚齿轮(13)，该转动传动轴(14)与转动伺服补偿电机(16)输出轴联接，所述厚齿轮(13)安装在转动传动轴(14)上，并与传动齿轮(7)外啮合，转动伺服补偿电机(16)的动力通过转动传动轴(14)驱动厚齿轮(13)，带动与其啮合的传动齿轮(7)转动，进行驱动凸轮轴(2)转动。

5.根据权利要求4所述的镗刀杆误差补偿装置，其特征在于，所述的厚齿轮(13)在轴向上的厚度大于凸轮轴(2)的移动距离，保证在凸轮轴(2)轴向移动时所述厚齿轮(13)与传动齿轮(7)始终处于啮合状态。