CN104668412A - 一种滚丝搓丝机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚丝搓丝机，包括：安装在床身上的滚丝轮组和一块安装在床身上的搓丝板，所述的滚丝轮组与所述的搓丝板做相对运动。本发明采用滚丝轮和搓丝板混合的加工方式，结合搓丝和滚丝的优点，减小工件在搓丝使的碾压阻力，如果使用两个滚丝轮配合一块搓丝板，使工件在被挤压的过程中，在外圆面上有三条受力线，使受力沿外圆面部分相互抵消，减小了圆筒形工件的变形，由此实现了薄板圆筒形工件的挤压加工，提高了圆筒形薄壁工件的加工效率。

Description

一种滚丝搓丝机

技术领域

本发明涉及一种滚丝搓丝机，是一种机械设备，是一种用于大批大量生产螺纹产品的机床，是一种螺纹加工机床。

背景技术

螺丝和螺栓这种超大批大量生产的产品，缩短加工时间是提高生产效率的关键因素，每提高零点几秒钟的加工时间，都会带来相当可观的经济效益。但是传统的搓丝机和滚丝机的生产效率基本上已经达到了极限，挤压成型，切断这些过程已经很难有提高效率的空间，只有搓丝或滚丝的过程相对使用的加工时间较长，但由于搓丝或滚丝的工艺已经相当成熟，要提高其加工速度也变得十分困难。因此，如何进一步提高碾压螺纹成型的速度是当前螺纹加工需要解决的问题。传统的大批大量加工螺纹的方式通常是滚丝和搓丝两种。这两种加工方式各有优缺点，互相不能代替。搓丝效率高，对批量较大，直径较小的螺纹产品较为适应，如螺丝的生产。而滚丝的方式适应于较大直径的螺纹加工，并且加工精度较高，然而生产率相对搓丝较低，如螺栓的生产。这两种螺纹加工方式的共同缺点是难于加工薄壁工件，或者是对于管型的工件加工较困难。由于滚丝和搓丝都是冷挤压加工，在常温下使工件塑性变形，形成产品。因此这两种加工方式对工件有特殊的要求，即在整体上强度较大，不能在加工中发生大的塑性变形，而在工件的被加工部位需要有一定变形能力。常规的搓丝和滚丝中工件使用的通常是实心的棒材，一般都能够承受外圆两侧受到的挤压，而整体不会出现塑性变形。对于管型材料来说，由于中心是空心，当外圆两侧受到挤压时，容易产生塑性变形，使加工后的产品截面形成椭圆形，而使加工失败。因此，在传统的螺纹加工中，对于铜、铝等强度不足的材料，以及薄壁的钢质管材，如果外圆面加工螺纹，通常只能采用切削加工的方式，这样就大大影响了加工的效率。对于标准件行业这种必须以大批大量生产才能维持其低成本运行的行业来说，高效率大量生产铜、铝和薄壁管材的外螺纹标准件是一个必须解决的难题。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种滚丝搓丝机。所述的滚丝搓丝机采用搓制和滚压混合的螺纹碾压加工方式，缩短搓丝板的行程，提高减少搓丝滚丝的时间，提高螺纹加工的效率。

本发明的目的是这样实现的：一种滚丝搓丝机，包括：安装在床身上的滚丝轮组和一块安装在床身上的搓丝板，所述的滚丝轮组与所述的搓丝板做相对运动。

进一步的，所述的搓丝板固定安装在床身上，所述的滚丝轮组通过滑动托板安装在床身上。

进一步的，所述的搓丝板通过滑动托板安装在床身上，所述的滚丝轮组固定安装在床身上。

进一步的，所述的滚丝轮组包括：一个滚丝轮和一个支板。

进一步的，所述的滚丝轮组包括：两个滚丝轮。

进一步的，所述的两个滚丝轮中一个滚丝轮的直径大于另一个滚丝轮的直径。

进一步的，所述的两个滚丝轮分别通过固定在床身上或滑动托板上的两根齿条传动。

进一步的，所述的两个滚丝轮其中之一通过一条固定安装在床身上或滑动托板上的齿条传动，两个滚丝轮之间通过齿轮传动。

进一步的，所述的两个滚丝轮直径相同。

进一步的，所述的两个滚丝轮通过固定在床身上或滑动托板上的齿条传动。

本发明产生的有益效果是：本发明采用滚丝轮和搓丝板混合的加工方式，结合搓丝和滚丝的优点，减小工件在搓丝使的碾压阻力，如果使用两个滚丝轮配合一块搓丝板，使工件在被挤压的过程中，在外圆面上有三条受力线，使受力沿外圆面部分相互抵消，减小了圆筒形工件的变形，由此实现了薄板圆筒形工件的挤压加工，提高了圆筒形薄壁工件的加工效率。由于搓制和滚丝是在三个方向上对工件进行挤压，使搓丝的行程减少三分之一，仅此一项就提高加工效率1.3倍，这对于标准件这种超大批大量生产的行业，其效果是十分巨大的。本发明对工件以连滚带搓的加工方式减小了对工件表面的压力，可以加工薄壁工件，避免了薄壁工件在加工中的整体塑性变形，解决了薄壁工件挤压螺纹加工的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述滚丝搓丝机的结构示意图；

图2是本发明的实施例一所述滚丝搓丝机加工工位示意图；

图3是本发明的实施例二所述滚丝搓丝机的带有托板的滚丝轮组的结构示意图；

图4是本发明的实施例三所述滚丝搓丝机的带有托板的搓丝板的结构示意图；

图5是本发明的实施例四所述滚丝搓丝机的带有支板的滚丝轮组的结构示意图；

图6是本发明的实施例六所述滚丝搓丝机的一大一小滚丝轮的结构示意图；

图7是本发明的实施例七所述滚丝搓丝机的一大一小滚丝轮过两根齿条传动的结构示意图；

图8是本发明的实施例八所述滚丝搓丝机的滚丝轮传动结构示意图；

图9是本发明的实施例九所述滚丝搓丝机的管型工件受力示意图；

图10是传统搓丝过程中，管型工件的变形情况示意图；

图11是本发明的实施例十所述滚丝搓丝机的滚丝轮传动结构示意图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种滚丝搓丝机，如图1、2所示。本实施例包括：包括：安装在床身3上的滚丝轮组1和一块安装在床身上的搓丝板4，所述的滚丝轮组与所述的搓丝板做相对运动。

本实施例将传统的搓丝机的一块搓丝板换成滚丝轮组，形成平面碾压和滚动碾压结合的螺纹加工方式。在搓丝滚丝过程中，搓丝板与滚丝轮外圆面的平行运动，形成搓丝板在滚丝轮外圆表面的相对的碾压运动，将两者之间的工件2碾压出螺纹。由于滚丝需要至少三个点的支撑，才能将工件约束在加工工位中，所以本实施例所述的滚丝轮组是由两个滚丝轮（如图1所示），或者一个滚丝轮加一个支板组成。其中，所述的支板可以换成小型的滚子，以减少对工件的摩擦力。并排安装在床身上的一对滚丝轮，所述的滚丝轮与一块安装在床身上的搓丝板做相对运动，所述的两个滚丝轮和搓丝板之间形成三角形空间，如图2中虚线表示的位置，所述的三角形空间为加工工位。

本实施例将滚丝和搓丝结合起来，将搓丝板和两个滚丝轮呈三角状态分布，如图2所示，两个滚丝轮或一个滚丝轮与支板的旋转轴平行安装，而搓丝板的平面与两个滚丝轮的轴平行，但不在一个平面内。搓丝板与两个滚丝轮处于相切的态势，但不能相切，因为相切则相当于两者之间产生了干涉，因此，搓丝板和滚丝轮之间要有一定的间隙。搓丝板与两个滚丝轮（或支板）之间这种相切而不接触的态势，使两个滚丝轮（或支板）和搓丝板之间形成一个三角形空间，这个三角形是两个腰为圆弧的三角形。这个三角形的两个圆弧形腰是滚丝轮，而底边则是搓丝板。工件就夹在这个三角形的空间中，如图1所示。

本实施例可以是在传统搓丝机的基础上进行改装，即将原活动搓丝板的位置由滚丝轮组代替。因此，本实施例所述的滚丝搓丝机也具有滚丝机或搓丝机所具有的床身、动力系统、供料装置等 一系列设置，以进行正常的螺纹加工。

所述的搓丝板即可以竖直安装，也可以水平安装，视整个机床的整体要求而具体设置。相应的滚丝轮组可以竖直安装（就滚丝轮回转轴的方向而言），也可以水平安装。

为形成搓丝板和滚丝轮组之间的相对运动，搓丝板和滚丝轮至少有两种安装方式：一种是将搓丝板固定，滚丝轮组往复移动；另一种是将滚丝轮组固定，搓丝板往复移动。即或者将搓丝板固定在床身上，而将滚丝轮组安装在一个滑动托板上，或者相反。这两种方式各有优缺点，可以根据需要选择。

不论是搓丝板运动，还是滚丝轮组运动，其运动均可以使用曲柄摇杆机构带动滑动托板，形成滚丝轮组和搓丝板的相对运动。也可以使用齿轮齿条带动或采用液压系统带动滑动托板。

不论滚丝轮组是固定还是滑动，滚丝轮组的构成也有多种选择：

滚丝轮组可以选择使用一个滚丝轮外加一个支板，滚丝轮、支板和搓丝板形成一个三角形的空间，将工件约束在这个三角形的空间中进行加工。

滚丝轮还可以选择使用两个滚丝轮，这两个滚丝轮与搓丝板同样可以形成一个三角形的空间，约束工件进行加工。支板可以选择与传统滚丝机相同的支板，也可以使用在支撑点（线）带有滚动体的支板，以减小支板对工件的摩擦。

两个滚丝轮可以选择两个不同直径的滚丝轮，形成一个大滚丝轮，一个小滚丝轮，或者两个直径相同的滚丝轮。由于受到滚丝轮外圆曲率的影响，两个直径相同的滚丝轮所能加工的工件的直径选择范围有限，因此，使用两个直径不同的滚丝轮可以加工更多中不同直径的工件。

由于滚丝轮在滚丝过程中需要动力，可以齿轮齿条对滚丝轮进行传动。不论滚丝轮组是否运动，都可以用齿条传功滚丝轮。如滚丝轮组安装在滑动托板上，就可以将齿条固定在床身上，用齿条带动滚丝轮转动。如果滚丝轮组固定安装在床身上，就可以将齿条安装在滑动托板上，同样可以带动滚丝轮转动。

当使用两个直径相同的滚丝轮时，可以在两个滚丝轮上分别设置两个直径相同的齿轮，并使用一条齿条即可带动两个滚丝轮转动。如果使用两个直径不同的滚丝轮，则分别在两个滚丝轮上设置不同直径的齿轮，同时使用两条不同齿距的齿条分别传动两个不同直径的齿轮。也可以使用一条齿条传动一个滚丝轮，再通过齿轮传动另一个滚丝轮。

实施例二：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于搓丝板和滚丝轮组的细化。本实施例所述的搓丝板固定安装在床身上，所述的滚丝轮组通过滑动托板5安装在床身上，如图3所示。

本实施例所述的搓丝板是固定的，而滚丝轮组则是往复运动，形成与搓丝板的搓丝碾压运动。因此，滚丝轮组安装在滑动托板上，来回运动，相当于传统搓丝机的滑动搓丝板。滑动托板的运动可以用曲柄摇杆机构带动，也可以通过液压系统或电机带动齿轮齿条产生。

在滑动托板运动的同时，滚丝轮也要旋转，以产生滚压的作用。滚丝轮可以通过滑动托板的运动而传递为滚丝轮的旋转，也可以通过在滑动托板上安装带动滚丝轮旋转的专用伺服电机或步进电机，以便与搓丝板同步。将滑动托板往复运动转换为滚丝轮的旋转运动，可以使用齿轮齿条的传动，即在床身上固定齿条，在滚丝轮上设置与齿条啮合的齿轮，即可以在滑动托板运动时，将往复运动转换为滚丝轮的旋转。

当滚丝轮组具有两个不同大小的滚丝轮时，就需要有两根不同模数的齿条对应两个不同直径的齿轮。而当两个滚丝轮的直径同样大小，则可以使用一条齿条，对应两个模数和直径相同的齿轮。

由于滚丝轮是运动的，因此，上料机构可以安装在搓丝板的一侧（如图1所示），工件通过上料机构进入工位后，在滚丝轮组的运动下，在工位中滚动向前，当达到搓丝板的另一侧时，则加工结束。

实施例三：

本实施例是实施例一的改进，是实施例一关于搓丝板和滚丝轮组的细化。本实施例所述的搓丝板通过滑动托板6安装在床身上，所述的滚丝轮组固定安装在床身上，如图4所示。

本实施例中搓丝板是运动的，而滚丝轮组是固定的。搓丝板安装在滑动托板上。由于搓丝板是往复运动的，因此，上料机构也需要与搓丝板同时运动，才能在不上料时影响到搓丝板的运动。

为使搓丝板的往复运动转换为滚丝轮旋转运动，可以在滑动托板上安装齿条，而在滚丝轮上安装与齿条啮合的齿轮，当滑动托板运动时，齿条带动滚丝轮上的齿轮转动，而产生滚丝轮的转动。

实施例四：

本实施例是实施例二、三的改进，是实施例二、三关于滚丝轮组的细化。本实施例所述的滚丝轮组包括：一个滚丝轮101和一个支板102，如图5所示。

传统滚丝轮在滚丝的时候需要有两个滚丝轮碾压，同时还需要有一个支板产生约束，使工件稳定在工位中。本实施例采用一个滚丝轮和一个支板，配合搓丝板形成三角形的工位空间。这个方案对于滚搓直径较小的工件十分有效，即利用了滚丝机精度高的优点，又提高了搓丝机的工作效率。由于有滚丝的作用，搓丝板的运动行程减少了，因此，提高了搓丝的效率。

图5中画出了滚丝轮和支板安装在滑动托板上的情况，搓丝板固定，滚丝轮和支板运动，滚丝轮和支板也可以固定安装在床身上，而搓丝板运动。

实施例五：

本实施例是实施例二、三的改进，是实施例二、三关于滚丝轮组的细化。本实施例所述的滚丝轮组包括：两个滚丝轮。

本实施例所述的滚丝轮组具有两个滚丝轮。这两个滚丝轮的直径可以相同，也可以不同。

两个相同直径的滚丝轮对工件的碾压受力均匀，特别适合对薄壁工件的加工，如对铜、铝等材料强度较软的薄壁管型工件的加工特别有效。可以保证工件在碾压过程中整体变形最小，在加工后不会出现塑性变形，而无法成为合格产品。

但由于两个直径相同滚丝轮和搓丝板之间的加工工位空间较难形成合适的尺寸范围，因此，其加工范围受到了限制。为此，可以使用两个直径不同的滚丝轮。

使用两个不同直径的滚丝轮与搓丝板配合，可以产生十分优良的加工环境。传统的滚丝机是由两个滚丝轮和一个支板形成的加工工位空间，工件在被两个滚丝轮碾压的同时，还要克服支板的阻力。而支板上的阻力完全是静摩擦，这种阻力的工件的转动和表面的形成十分不利。而本实施例由于使用两个滚丝轮和搓丝板配合，在三个点（线）上产生碾压，将原有的静摩擦变为带有碾压和滚动的运动，使摩擦减小，改善了加工环境。

图6中画出了两个滚丝轮安装在滑动托板上的情况，搓丝板固定，两个滚丝轮往复运动，两个滚丝轮也可以固定安装在床身上，而搓丝板往复运动。

两个滚丝轮与搓丝板的结合，其最大的优点是，减少了三分之一的搓丝板行程，由于是三点（线）加工，本实施例的工件无需如传统的搓丝机那样，要在搓丝板上滚动180度以上，而只需在搓丝板和滚丝轮上滚动略大于120度即可。这样就减少了整个加工过程的时间，即每个工件都可以减少三分之一的加工时间，这对于标准件这种超大批大量生产的工件来说，其效益是十分巨大的。

实施例六：

本实施例是实施例五的改进，是实施例五关于滚丝轮组的细化。本实施例所述的两个滚丝轮中一个滚丝轮103的直径大于另一个滚丝轮104的直径，如图6所示。

本实施例是两个滚丝轮，不论这两个滚丝轮是固定在床身上还是安装在滑动托板上。两个滚丝轮可以通过齿条和齿轮传动，产生滚丝轮的旋转运动，也可以通过齿轮传动产生旋转运动，也可以通过液压，气动传动产生旋转运动，也可以使用伺服电机产生旋转运动。

实施例七：

本实施例是实施例六的改进，是实施例六关于滚丝轮组的细化。本实施例所述的两个滚丝轮分别通过固定在床身上或滑动托板上的两根齿条105、106传动，如图7所示。

本实施例所述的滚丝轮可以通过两条模数相同或不同的齿条产生旋转运动，当两个滚丝轮安装在滑动托板上时，两根齿条可以固定安装在床身上，当两个滚丝轮固定安装在床身上时，齿条可以安装在滑动托板上。

实施例八：

本实施例是实施例六的改进，是实施例六关于滚丝轮组的细化。本实施例所述的两个滚丝轮其中之一通过一条固定安装在床身上或滑动托板上的齿条传动，两个滚丝轮之间通过齿轮107传动，如图8所示。

本实施例的两个滚丝轮之间使用一个中介齿轮传动，其中的主动的滚丝轮通过齿条传动，产生旋转的运动。

实施例九：

本实施例是实施例五的改进，是实施例五关于滚丝轮组的细化。本实施例所述的两个滚丝轮直径相同。

两个直径相同的滚丝轮其受力情况较好，使工件在三点（线）上受力，如图9所示，这样的受力状况对于薄壁管型工件十分有利。传统的搓丝机加工管型工件，由于两点（线）受力，工件变为扁圆形，如图10所示，如果工件壁厚较薄，或工件的材料强度较差，如果铜、铝等材料，则容易产生较大的变形，特别是图10中所示的K点，特别容易产生塑性变形，甚至断裂，即使不断裂，在加工后也不能恢复到原来的形状，致使加工失败。

而本实施例由于工件在加工中受三点（线）的力，工件表面的加工受力，有一部分沿工件壁相互抵消，如图9中箭头S的方向所示，只要工件具有足够的抗剪强度，就可以经得住两个滚丝轮和搓丝板的碾压力，完成螺纹的加工。

相对于传统的滚丝机，本实施例的工件受力情况也有所改善。传统的搓丝机是由两个滚丝轮和一个支板形成的加工约束，其中支板对工件只有摩擦阻力，而本实施例则将支板换位搓丝板，将原来纯粹的摩擦阻力改变为搓丝板的碾压。其碾压的过程可以消除一部分的摩擦阻力，并将另一部分摩擦阻力变为加工力。同时还将原支板对工件可能的损害，完全消除，提高了工件加工后的螺纹质量。

实施例十：

本实施例是实施例九的改进，是实施例九关于滚丝轮组的细化。本实施例所述的两个滚丝轮通过固定在床身上或滑动托板上的一根齿条108传动，如图11所示。

本实施例通过一根齿条即可以传动两个滚丝轮。尽管如果精心的选取齿轮和齿条的模数，也可以将两个不同直径的齿轮用同一个齿条传动，但齿轮的直径，以及滚丝轮的直径、齿条的尺寸都要受到很多的限制。而对于两个直径相同的滚丝轮用一根齿条同时传动，则结构比较简单，而且齿轮和齿条的设计也比较简单。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如滚丝轮和搓丝板的安装方式、运动方式，连接关系等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种滚丝搓丝机，其特征在于，包括：安装在床身上的滚丝轮组和一块安装在床身上的搓丝板，所述的滚丝轮组与所述的搓丝板做相对运动。

2.根据权利要求1所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的搓丝板固定安装在床身上，所述的滚丝轮组通过滑动托板安装在床身上。

3.根据权利要求1所述滚丝搓丝机，其特征在于，所述的搓丝板通过滑动托板安装在床身上，所述的滚丝轮组固定安装在床身上。

4.根据权利要求2或3所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的滚丝轮组包括：一个滚丝轮和一个支板。

5.根据权利要求2或3所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的滚丝轮组包括：两个滚丝轮。

6.根据权利要求5所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的两个滚丝轮中一个滚丝轮的直径大于另一个滚丝轮的直径。

7.根据权利要求6所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的两个滚丝轮分别通过固定在床身上或滑动托板上的两根齿条传动。

8.根据权利要求6所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的两个滚丝轮其中之一通过一条固定安装在床身上或滑动托板上的齿条传动，两个滚丝轮之间通过齿轮传动。

9.根据权利要求5所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的两个滚丝轮直径相同。

10.根据权利要求9所述的滚丝搓丝机，其特征在于，所述的两个滚丝轮通过固定在床身上或滑动托板上的齿条传动。