CN1041893A - 纵向滚压外形的设备 - Google Patents

Abstract

本设备由两个固定横梁(2、3)，动横梁(18)和有移动装置(26)的压紧构件(24)组成。在动横梁(18)上装有滚压头(19)。压紧构件(24)的移动装置(26)由装在动横梁(18)上的两个液压缸(27)构成。液压缸(27)的活塞杆(28)与压紧构件(24)连接。压紧构件(24)由活动板(32)与转动环(33)组成。环的朝下动横梁(18)的端面上制出固定槽(34)和作为对应的固定槽(34)的延续部分的窗孔(36)。

Description

本发明属金属压力加工领域，更具体地说，是关于纵向滚压外形的设备的。

本发明最宜用于滚压轴上的沟槽及轮齿。

本发明可广泛应用于机械制造业，用于加工花键槽、齿轮、各种多面体、针状零件及各种具有非对称断面的零件。

已知的纵向滚压外形的设备（SU，A.560687），包括用至少两根导向杆将两根固定横梁彼此连接在一起，在其中一根固定横梁上装有轴线平行于导向杆的液压油缸，并且在活塞杆的伸出端安装有与之同轴的动顶尖，在另一根固定横梁上装有与动顶尖同轴线的固定顶尖和液压传动机构，安装在导向杆上的液压传动机构能携带动横梁沿导向杆作往复运动，在动横梁上固定着滚压头，它包括带沟槽的壳体，布置在槽中，带滚压滚轮的滑块，滚轮在楔的作用下可相对于顶尖的中心轴线作径向移动，滚压头上还有与用螺钉调节的楔连接在一起的压紧构件及其移位装置。

压紧构件制成环状，布置在动顶尖的凸肩和动横梁之间，与顶尖同轴线。用来移动压紧构件的装置，一方面，是使楔往复移动的液压缸，另一方面，当动顶尖的凸肩和面向它的压紧构件表面接触时，使压紧构件向滚压头移动。使楔作往复运动的油缸的活塞杆固定在压紧构件的环上，而油缸的腔室则与移动活动顶尖的油缸的活塞杆腔室相通。弹簧定位装置装在滚压头上，与油缸的活塞杆配合动作，使所装的楔作往复运动。

使用这种移动压紧构件的装置，可以在动横梁的任何位置分开带滚压滚子的滑块，但是，只有严格地在动顶尖的凸肩和面向它的压紧构件表面接触的位置上，滚子才合拢。这就导致只有在动横梁由动顶尖移向固定顶尖的过程中才能在零件表面上滚压外形，而不能在动横梁由固定顶尖向动顶尖移动的过程中滚压外形，因为，在固定顶尖附近不能收拢带滚压滚子的滑块。这种零件表面上的外形的“单向”滚压降低了设备的生产效率。

毛坯是分批进行加工的，而每一批中的毛坯可能是由不同机械性能的材料制成的。毛坯在滚压外形时要伸长，如果滚压具有不同机械性能的材料的毛坯，毛坯的伸长程度是不同的。毛坯的伸长不同，将使动顶尖处于不同的位置，因而导致顶尖上的凸肩的位置也不同，而滚压出来的外形的尺寸精度却决定于凸肩位置的精度。毛坯上中心孔的深度和外形不同，也能使动顶尖凸肩的位置产生差异。

导向装置的长度影响其刚度。导向杆越长，机器的刚度越小。滚压的外形的尺寸精度与设备的刚度有关。因而，导向杆越长，则滚压外形的尺寸精度越低。为了收拢带滚压滚子的滑块，为了动横梁能在移动距离内完成带滚压滚子的滑块的收拢，都必须加长导向杆。由于加长导向杆会降低所滚压的外形尺寸精度。所以是极不希望的。此外，带滚压滚子的滑块在收拢时的移动距离内是不工作的，即在移动这一段距离时并没有滚压毛坯的外形。这种空走行程的存在降低了设备的生产率。

动横梁具有很大的质量，因而具有很大的惯性，也就是动横梁在接到停止指令之后仍要移动一段距离，由于影响动横梁的惯性的变量很多，所以很难确定这一段距离的长度。滚压外形的尺寸精度有赖于动顶尖凸肩与动横梁的相互之间的位置精度。由于动横梁的惯性，在动横梁接到停止指令之后，它与动顶尖凸肩之间的距离就是不固定的，于是就使滚压外形的尺寸精度降低了，特别是在动横梁最后一次工作行程时，更是如此。

此外，用同一个液压系统的两个液压缸来操纵动顶尖的位移和使楔返回的做法，会使工作阻力小的油缸，也就是移动顶尖的油缸先磨损。因此，两个液压油缸不是同时磨损，而是先后磨损，这同样也降低设备的生产率。

滚压外形的尺寸精度有赖于带滚压滚子的滑块相对于被加工零件的位置精度，而这种位置精度又取决于带滚压滚子的滑块与楔的相互位置精度。在上述设备中，带滚压滚子的滑块与楔的位置是靠摩擦力固定的，这种摩擦力，一方面，是在朝向滑块的楔的侧表面与滑块端面的接触处产生的，另一方面，是在楔的侧表面和与之相对应的滚压头壳体表面的接触处产生的，同时，楔的回程液压缸的活塞杆的侧表面和朝向它的弹簧固定装置的端面接触时，也产生摩擦力。摩擦力的大小在很大程度上取决于带滚压滚子的滑块对楔的压力。当该装置处于工作行程时，这个压力和与之相应的摩擦力就大，从而能保证楔相对于带滚压滚子的滑块的固定位置;但是，在空行程时，这个压力不复存在，此时摩擦力减小，即不能保证固定，因此，可能发生意想不到的、楔相对于带滚压滚子的滑块的位移，从而更进一步降低了被加工零件外形的尺寸精度。

本发明在原理上提出了创造一种能在动横梁的任何位置上合拢带滚压滚子的滑块的纵向滚压外形的设备，以提高其生产效率和滚压外形的尺寸精度。

这一任务用下述办法来解决：在该纵向滚压外形的设备中，具有用至少两根导向杆连结起来的两根固定横梁，在其中一根固定横梁上装有液压油缸，油缸的轴线与导向杆的轴线平行，在活塞杆的伸出端装有与之同轴的动顶尖，而在另一根横梁上安装着与动顶尖同轴线的固定顶尖。还有装在导向杆上的液力传动装置，它可以携带着动横梁沿导向杆作往复运动，动横梁上装有滚压头，滚压头由有沟槽的壳体;布置在槽中的带滚压滚子的滑块，在楔的作用下，滚子可相对于顶尖轴线作径向移动;用调节螺钉与楔相连接的压紧构件及其移动装置，按照本发明，移动压紧构件的装置包括至少两个安装在活动横梁上的双向液压油缸，其活塞杆与由活动板和装在上面的转动环组成的压紧构件刚性连接。转动环的轴线与顶尖的轴线重合，并在朝向滚压滚子一侧的端面上制出能使调节螺钉头在其中移动的固定槽和盲孔，每个盲孔与一条固定槽相对应，并且成为该固定槽的延续部分，并且孔的开口就在这个端面上，每条固定槽和与之对应的盲孔的对称轴线互相平行，并且平行于顶尖轴线并与之等距离。

压紧构件的移动装置包括至少两个装在动横梁上的双向液压油缸，油缸的活塞杆与压紧构件刚性连接，使用这种移动装置可以在动横梁处在任何一个位置时收拢带滚压滚子的滑块，而与动横梁在工件的哪一方无关。这就有了实现“双向”滚压外形的可能性，即外形的滚压成形过程与动横梁是从动顶尖向固定顶尖运动，还是反过来运动无关。“双向”滚压外形几乎提高生产效率两倍。

此外，这种移动压紧构件的装置无需在动顶尖上制作凸肩，因为收拢这种带滚压滚子的滑块并不需要动顶尖的凸肩，从而就消除了与动顶尖的凸肩和动横梁的相对位置有关的所有滚压出来的外形的尺寸误差，也就是消除了在成批加工具有不同机械性能的零件和具有不同外形与深度的顶尖孔的零件时所产生的误差，同时，也消除了与动横梁的惯性有关的误差。

此外，在收拢带滚压滚子的滑块时，也不需要动顶尖的空走行程了，因为即使在动横梁不动时，这种压紧构件的移动装置同样能使滚子收拢。这就能缩短导向杆的长度，所缩短的长度等于动横梁在收拢带滚压滚子的滑块时空走行程的长度，从而提高了设备的刚度，也就是提高了在零件表面上所滚压的外形的精度。由于节约了动横梁在完成收拢带滚压滚子的滑块时的空走行程的时间，设备的生产率也提高了。

另外，这种移动压紧构件的装置完全保证压紧构件与动横梁之间的位置固定不动，使得楔与带滚压滚子的滑块之间的相对位置能可靠地固定，从而也就提高了滚压精度。

有两个单独的液压传动机构分别用液压缸操纵动顶尖的移动和操纵移动压紧构件的装置，使得动顶尖和压紧构件的运动能同时进行，这也提高了设备的生产效率。

压紧构件制成可移动的板的形状，其中装有可转动的园环，园环的轴线与顶尖的轴线重合，并在其朝向滚压滚子一侧的端面上制有调节螺杆头可在里面移动的固定槽和盲孔，每一个盲孔和一条固定槽相对应，并且成为在该端面上有开口的固定槽的延续，而每条槽的对称轴线和与之相应的盲孔的轴线相互平行，并且和顶尖轴线平行，并与顶尖轴线处在同样的距离。这种结构能把压紧构件与调节螺钉快速卸开，并能个别地调节与某根楔相对应的调节螺钉的位置。拆下压紧构件时可单独调整每个调节螺钉，排除了补充调整其它调节螺钉的必要性，这就提高了调整精度，从而也就提高了滚压外形的尺寸精度。

按照本发明，固定槽的断面最好呈“T”形，而在垂直于顶尖轴线的平面上的每个调节螺钉头的表面和与之接触的固定槽的相应表面之间，间隙要做得最小，以保证带滚压滚子的滑块在沿着向顶尖轴线的方向上能均匀一致地作径向移动。调节螺钉与转动园环间的非刚性连接简化了拆、装和楔的调整，也附带提高了滚压外形的尺寸精度与设备的生产效率。

按照本发明，最好在压紧构件的活动板上配置至少两个挡块，而在动横梁上也配置至少另外两个与活动板的挡块相对应的挡块，在所形成的两对挡块中，可对其中任何一对进行调节。借助于挡块的接触，使压紧构件相对于动横梁精确地定位，可以稳定动横梁在以后工作行程中所滚压的外形尺寸精度。为了改变最后的外形的尺寸，可调节其中任何一对挡块。

按照本发明，最好在转动环上与固定槽的盲孔相对的一侧，在离顶尖轴线相同的距离上制造一个通孔。每个通孔对应一条固定槽，并成为固定槽的延续部分。这样就能快速地拆、装楔，能使设备的生产效率进一步提高。

按照本发明，本设备中也可以有使转动环相对于活动板转动的传动机构。这样可以在安装和拆卸转动环时，使它能相对于活动板转动。

依照本发明，本设备中还可以使转动环有相对于活动板固定其本身位置的定位装置，该定位装置做成双臂杆的形状，一条臂与活动板相连而另一条臂与转动环相连。这使得转动环对于活动板可以有三个固定位置。当调节螺钉头位于转动环的T形槽中时，为工作位置。调节螺钉头在转动环的盲孔中时为调整位置。螺钉头在转动环的通孔中时为安装或拆卸键的位置。

下面，参照附图详细说明纵向滚压外形的设备，其中：

图1是本发明的纵向滚压外形设备总图的纵剖面图;

图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的局部放大剖视图;

图3是图1中A处的放大视图;

图4是图1中转动环的B向局部放大视图;

图5是本发明的转动环相对于活动板的位置固定装置的俯视图;

图6是图5中沿Ⅵ-Ⅵ线的剖视图。

所提供的纵向滚压外形的设备具有用至少两根导向件，在本实施例中是两根导向杆1（图1）连接起来的两根固定横梁2和3。在固定横梁2上安装有液压油缸4，其轴线平行于导向杆1的轴线。在油缸4的活塞杆5的伸出端上安装着与之同轴线的动顶尖6，活塞7将油缸4的腔室分为活塞室8与活塞杆室9，活塞室8与活塞杆室9有油道（图中未示出）与供油机构（图中未示出）相通。在另一根固定横梁3上安装有与动顶尖6同轴线的固定顶尖10。在导向杆1上装有能沿导向杆1作往复运动的液力传动机构11。液力传动机构11制成至少有两个油缸，在本实施例中是两个油缸12，分别同轴地安装在各导向杆1上，同时，每个油缸12的内表面与导向杆1的相应表面形成由凸环13分隔成的两个腔室14、15，该凸环13布置在导向杆1的表面上，在液力传动机构中起活塞的作用。腔室14、15相应地通过在各导向杆1中做成的油道16、17与供油机构相通。在液力传动机构11的液压缸12上固定着动横梁18。滚压头19固定在动横梁18上，它具有带槽19′的外壳20（图2），配置在槽19′中的带滚压滚子22的滑块21（图1），滑块可在楔23和压紧构件24的作用下相对顶尖6与10的轴线作径向运动，与楔连结并可用调节螺钉25调整的压紧构件24有使它移动的机构26。压紧构件24的移动机构26由至少两个液压缸组成，在本实施例中是两个液压缸27，液压缸都装在动横梁18上。液压缸27的活塞杆28与压紧构件24刚性连接，而活塞29将液压缸的腔体分为活塞室30和活塞杆室31。活塞室30与活塞杆室31通过油路（图中未示出）与供油机构相通。压紧构件24具有活动板32，活动板32上装有转动环33，环的轴线与顶尖6、10的轴线重合。在转动环33（图3）的朝向滚压滚子一侧的端面上制出调节螺钉25的头部35可在其中移动的固定槽34和盲孔36（图4）。每个盲孔36与一个固定槽相对应，而且是在转动环33的这个端面上的同一固定槽34的延续。每一固定槽34和其相应的盲孔36的对称轴线都与顶尖6、10的轴线平行，并且处在离顶尖6、10的轴线等距离的位置上。在压紧构件24的活动板32上至少有两个挡块，在本实施例中是挡块37、38（图1）。在动横梁18上布置了至少两个另外的挡块，在本实施例中是挡块39、40。动横梁18上的各挡块39、40与挡块37、38相对应。在由挡块37和39及38和40所构成的成对挡块中其中任一方，在本实施例中为37、38，做成可以调节的。在转动环33上，在每一盲孔36的相应的固定槽34的对面，制出通孔41（图4），此通孔也成为该固定槽的延续部分。顶尖6、10的轴线到每一通孔41的距离等于顶尖6、10的轴线到盲孔36的距离。转动环33有可使它相对于活动板32转动的转动机构，这一机构做成手柄42的形状（图5、6），穿过在活动板32上做成的纵向沟槽43（图6）而固定在转动环33上。转动环33还有相对于活动板固定自己位置的固定装置，它做成双臂杠杆44，杠杆44用销45装在手柄42上加工出来的槽46中。双臂杠杆44的“a”臂由装在手柄42上的弹簧向上推。而双臂杠杆44的“B”臂则嵌入固定在活动板32上的板条51上的槽48、49、50（图5）的一个槽中。

本设备中有控制压紧构件相对于动横梁的位移的装置，它包括装在动横梁18上的行程开关52、53、54、55（图1），和装在活动板32一端的支架56。支架56的自由端装有可与行程开关52、53、54、55接触的止挡57。在一根固定横梁上，本实施例是在固定横梁2上，固定着另一支架58，上面安装有止挡59、60，它们轮流与装在动横梁18上的行程开关61相接触。模拟装置（图中未表示）控制行程开关52、53、54、55的工作制式。动横梁18上的行程开关52、53、54、55的位置，以及支架56上的止挡57的位置根据动横梁18在一个往复行程中带滚压滚子22的滑块21所需的收拢量的大小来调节。行程开关59、60与止挡61的位置则按动横梁18所要求的沿导向杆1的位移量大小来调节。

纵向滚压外形的设备按下述方式工作：在执行工作行程之前，设备必须处于起始位置。为此要沿通道17向腔室15供油（图1），油对腔室15的壁的作用力迫使腔室15的容积增大。于是，液压缸12沿导向杆1自固定横梁3向固定横梁2的方向移动，直至止挡59与行程开关61接触。当止挡59与行程开关61接触之时，终止向腔室15供油，于是液压缸12停止不动。在动横梁18沿导向杆1移动的同时，也开始向活塞杆室31供油。油对活塞杆室31的壁形成作用力，迫使活塞杆室31的容积增大。于是，活塞29、活塞杆28、与活塞杆28刚性连接的活动板32以及装在活动板32上的转动环33一起朝着动横梁18移动。用调节螺钉25固定在转动环33上的楔23和带滚压滚子22的滑块21，则向着顶尖6、10的轴线方向移动，直至止挡57与行程开关55接触为止。当止挡57与行程开关55接触时，停止向活塞杆室31供油。在此情况下，活塞29、活塞杆28、活动板32、转动环33、楔23、滑块21与滚压滚子22停止运动。当支架58上的止挡59与动横梁18上的行程开关61接触时，开始向活塞室8供油。油对活塞室8的壁的作用力推动活塞7、与活塞7连接的活塞杆5和活动顶尖6移动，直止工件在顶尖6、10之间夹紧时为止。在完成了所有上述过程之后，设备即处于初始位置。此时向腔室14供油，油对腔室14壁的压力推动液压缸12沿导向杠1由固定横梁2向固定横梁3的方向移动。动横梁18及所有装在它上面的零件也随同液压缸12一起运动，零件中有滚压头19，它包含带滚压滚子22的滑块21。工件表面外形的滚压成形就发生在这个动横梁18的工作行程的移动过程中。液压缸12连同固定在它上面的动横梁18一起移动到行程开关61与止挡60接触为止。当止挡60与行程开关61接触时，即停止向腔室14供油，液压缸12停止运动，于是完成了动横梁18的第一个工作行程。在行程开关61与止挡60接触的同时，开始沿通道17向腔室15供油。这时，动横梁18自固定横梁3移向固定横梁2，这一行程称为动横梁的校准行程。这时，在工件表面上进行的滚压加工是动横梁在第一个工作行程中带滚压滚子的滑块60收拢量的最后的外形滚压加工。当止挡59与行程开关61接触时，校准行程终止。当止挡59与行程开关61接触时，向活塞杆室31供油，压紧构件24又向动横梁18移动，从而带着滚压滚子22的滑块21在动横梁18的第二个工作行程时再向顶尖6、10的轴线方向移动。当止挡57与行程开关54接触时，压紧构件24相对于动横梁18的运动停止，开始向腔室14供油，使动横梁18自固定横梁2向固定横梁3的方向移动，进行动横梁18的第二个工作行程。如此重复在毛坯表面上的滚压外形的循环。在完成了全部必要的工作行程与校准行程之后，必须取下制成的零件，松开滚压滚子22。为了取下零件，在最后的校准行程之后，将油供入活塞杆室9中，使活塞杆与动顶尖6向固定横梁2的方向移动。顶尖6和10分开后，就能取下所加工的零件。为了分开滚压滚子22，要向液压缸27的活塞室30供油，使压紧构件24连同固定在上面的楔23向远离动横梁18的方向移动，于是带滚压滚子22的滑块21就分离了。

为了提高生产效率与保证能滚压高度高的外形，以进行零件的“双向”滚压，它与上述动横梁交替进行工作行程与核准行程的那种“单向滚压”的差别在于，在整个滚压过程中只进行一次校准行程。这种双向滚压过程是这样实现的：无论止挡60与行程开关61接触还是止挡59与行程开关61接触，带滚压滚子22的滑块都有收拢动作。

本设备也可以在零件表面上实现第三种滚压外形的方案，即，仅用工作行程单向滚压零件。这种滚压方法可使零件上滚压出来的外形的表面得到最大程度的强化，即，可使该表面“冷作硬化”，这样，零件就不必再进一步进行热处理了。这种加工方案是这样实现的：带滚压滚子22的滑块21仅当止挡59与行程开关61接触时才进行收拢。当止挡60与行程开关61接触时，带滚压滚子22的滑块21大幅度地分开。在动横梁18由固定横梁3向固定横梁2移动时是空走行程，即在零件表面上不进行外形的滚压。在下一次止挡59与行程开关61接触时，带滚压滚子22的滑块21再收拢，其值等于带滚压滚子22的滑块21在空走行程时的分开值与动横梁18在下一个工作行程时的收拢值的和。

Claims (6)

1、一种纵向滚压外形的设备，它具有下述部件：用至少两根导向杆(1)连接在一起的两根固定横梁(2和3)；液压油缸(4)装在其中的一根固定横梁上；在轴线与导向杆(1)的轴线平行的油缸活塞杆(5)的伸出端同轴地安装着动顶尖(6)；在另一横梁(3)上，装有固定顶尖(10)，与动顶尖(6)同轴线；安装在导向杆(1)上能携带动横梁(18)沿导向杆(1)作往复运动的液力传动机构(11)；动横梁上固定着滚压头(19)，滚压头由带沟槽(19′)的壳体(20)和装在槽(19′)中并在楔(23)的作用下能相对于顶尖(6、10)的轴线作径向移动的带滚压滚子(22)的滑块(21)组成；还有用调节螺钉(25)与楔(23)连接的压紧构件(24)和使压紧构件移动的装置(26)，其特征在于，移动压紧构件(24)的装置(26)由至少两个安装在动横梁(18)上的双向作用液压缸27组成，液压缸(27)的活塞杆(28)与具有转动环(33)的活动板(32)所组成的压紧构件(24)刚性连接，转动环(33)装在活动板(32)上，其轴线与顶尖(6、10)的轴线重合，而且在其朝向滚压滚子(22)一侧的端面上制出固定槽(34)，以便在其中布置调节螺钉(25)的头部(35)，而相应于一个固定槽(34)有一个其出口在同一端面上的盲孔(36)，并作为该固定槽(34)的延续部分，固定槽(34)以及与之对应的盲孔(36)的对称轴各自与顶尖(6、10)的轴线平行，并与顶尖(6、10)的轴线等距离。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于：固定槽（34）具有T形截面，位于垂直于顶尖（6、10）轴线的平面上的每个调节螺钉（25）的头部（35）的表面和与之接触的相应的固定槽（34）的表面之间的间隙做得最小，以确保带滚压滚子（22）的滑块（21）能相对于顶尖（6、10）的轴线作均匀一致的径向位移。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于：在压紧构件（24）的活动板（32）上配备至少两个挡块（37、38），而在动横梁（18）上也配备至少另外两个挡块（39、40），分别与在活动板（32）上的挡块（37、38）对应，从而形成挡块对（37和39、38和40），其中任何一对都可以进行调节。

4、如权利要求1所述的设备，其特征在于，在转动环（33）上，相对于与之对应的固定槽（34）的盲孔（36）的对面，且距顶尖（6、10）的轴线等距离处，制出通孔（41），它实际上是该固定槽（34）的延续部分。

5、如权利要求1或4中所述的设备，其特征在于，转动环（33）有相对于活动板（32）转动的转动机构。

6、如权利要求1、4、5中任何一项所述的设备，其特征在于，转动环（33）有固定其位置的定位装置，它制成双臂杠杆的形状，一条臂（“b”）与活动板（32）连结，而另一条臂（“a”）则与转动环（33）连接。

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