CN105108174A - 一种仿形车床切削补偿机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种仿形车床切削补偿机构，属于仿形加工领域。本发明包括轴杆、外套筒、外部压簧、压簧挡芯、内套筒和内部压簧，其中，内套筒与外套筒滑动连接，所述外部压簧套装在外套筒上，该外部压簧一端抵住内套筒上的内套筒挡板，外部压簧另一端抵住外套筒上的外套筒挡板；所述轴杆与内套筒同轴安装，轴杆外端的调节板与外套筒挡板贴合；在内套筒内设有内部压簧，在内部压簧伸入内套筒的一端连接有圆柱形的压簧挡芯，控制压簧挡芯的卡接对象在内套筒与外套筒间切换实现切削补偿。本发明通过外部压簧与内部压簧相互配合进行仿形加工，保证了足够的切削力，减轻了对仿形机构的磨损，提高了加工精度和使用寿命。

Description

一种仿形车床切削补偿机构

技术领域

本发明涉及仿形加工技术领域，更具体地说，涉及一种仿形车床切削补偿机构。

背景技术

用普通车床和磨床可以很容易在工件上加工出圆柱面，圆柱面的法线是直线。但是用普通车床和磨床难以在工件上加工出曲面，因而对于需要进行曲面加工的工件，多是通过数控车床来完成曲面加工。对于中小企业来说，数控车床价格较高，特别是针对大型轴类零件，需要采购大型数控车床，以中小企业的经济实力难以承受，导致了曲面轴类零件的加工难题。

经过不断的探索研究，本领域技术人员研究出通过仿形法加工曲面轴类零件的方法，设计出了仿形加工设备。如图1所示，现有的仿形设备多是将拉板与仿形靠轮连接，然后对拉板施加反向力，使拉板在托板上滑动，在托板纵向移动时，拉板可以随仿形靠轮的运动而运动，则拉板上的刀头可走出仿形面的曲线轨迹，实现仿形加工。该设计的关键点在于如何施加反向力，常用做法是对原轴杆进行改造，依靠压簧提供抵抗力，使轴杆带动拉板运动；或者是增加配重块提供反向力。但无论哪种方法，如果所施加的力较大，则仿形靠轮与仿形面间的摩擦较大，容易造成仿形面的磨损，使用寿命短；如果施加的力较小，则仿形靠轮难以与仿形面上的凹弧充分接触，导致加工误差大，精度差，因而成为仿形加工过程中的一大难题。

如中国专利号：ZL201220330898.5，授权公告日：2013年1月9日，该申请案公开了一种仿形车削装置，包括机床床身、主轴箱，刀架、尾座，床身上设有滑动配合的大托板沿床身横向运动，在大托板上设有滑动配合的中托板沿床身纵向运动，所述的刀架设在中托板的一端，在刀架对应的中托板一端设有弹簧与大托板连接，在中托板的另一端设有滚轮，滚轮与一个设在床身一侧的靠模板的仿形面配合。该装置通过对普通车床的改造实现自动回位的仿形加工方法，所加工曲面轴类零件的轴向尺寸有限，而且所采用的滑动压板在滑动时对加工尺寸影响较大，在弹簧的作用下容易出现跳刀现象，当仿形面的凸面与凹面间距较大时，弹簧难以提供足够的力满足加工需求。

中国专利申请号：200820159994.1，申请日：2009年6月24日，该申请案公开了一种机械加工装置，包括带有刀套的刀体，刀体、刀套和刀杆通过螺纹固定在一起，在刀杆上装有滑套，弹簧套在刀杆上，弹簧的一端有套，套通过推销与刀杆连接，套另一端与轴承连接，模板通过螺钉固定在机床尾座上。该方案中的弹簧同样无法满足大距离的运动需求，弹簧力过大将会造成模板局部磨损严重，因而需要进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中仿形车床中的切削力不易控制而导致加工精度低或仿形面磨损的不足，提供了一种仿形车床切削补偿机构，本发明的技术方案，通过外部压簧与内部压簧相互配合进行仿形加工，保证了足够的切削力，减轻了对仿形机构的磨损，提高了加工精度和使用寿命。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种仿形车床切削补偿机构，包括轴杆、外套筒、外部压簧、压簧挡芯、内套筒和内部压簧，其中，内套筒与外套筒滑动连接，所述外部压簧套装在外套筒上，该外部压簧一端抵住内套筒上的内套筒挡板，外部压簧另一端抵住外套筒上的外套筒挡板；所述轴杆与内套筒同轴安装，轴杆外端的调节板与外套筒挡板贴合；

在内套筒内设有内部压簧，在内部压簧伸入内套筒的一端连接有圆柱形的压簧芯，控制压簧芯的卡接对象在内套筒与外套筒间切换实现切削补偿。

作为本发明更进一步的改进，所述压簧挡芯通过连接环与内部压簧相连接，且压簧挡芯沿连接环径向对称设置。

作为本发明更进一步的改进，所述压簧挡芯沿内部压簧径向直接与内部压簧的端部相固连。

作为本发明更进一步的改进，所述内套筒上开设有内套筒槽，该内套筒槽主要由直线滑移段和卡合段组成，压簧挡芯与卡合段卡接；所述外套筒上设置有外套筒槽，该外套筒槽与内套筒槽结构相同，外套筒的卡合段与内套筒的卡合段设置方向相反，当外套筒运动时，压簧挡芯在外套筒的卡合段与内套筒的卡合段间切换。

作为本发明更进一步的改进，所述内套筒上的卡合段主要由内槽倾斜段、内槽过渡段和内槽圆弧段相互连接围成；内槽倾斜段与内槽过渡段连接的一端向内槽圆弧段倾斜，且内槽圆弧段与内槽倾斜段的最小距离不小于压簧挡芯的直径尺寸。

作为本发明更进一步的改进，所述内槽倾斜段与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度小于内槽圆弧段与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度。

作为本发明更进一步的改进，所述内槽倾斜段与竖直方向的夹角为30°～40°。

作为本发明更进一步的改进，所述直线滑移段的宽度不小于压簧挡芯的直径尺寸。

作为本发明更进一步的改进，所述外套筒的卡合段设有相应的外槽倾斜段、外槽过渡段和外槽圆弧段，所述内槽圆弧段与外槽倾斜段相对。

作为本发明更进一步的改进，所述压簧挡芯突出到直线滑移段的尺寸为压簧挡芯直径尺寸的0.25倍。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种仿形车床切削补偿机构，在使用时，内部压簧开始处于非工作状态，当外部压簧不足以提供足够的切削力时，随着外套筒的移动，内部压簧自动弹出，并对外套筒施加抵抗力，则外部压簧和内部压簧的抵抗力共同作用到轴杆上，使轴杆所受到的力波动范围较小，实现对切削力的补偿，大大提高了加工精度；

(2)本发明的一种仿形车床切削补偿机构，其中的内套筒槽的卡合段由内槽倾斜段、内槽过渡段和内槽圆弧段组成，外套筒槽的卡合段与内套筒槽中卡合段的设置方向相反，并使内槽圆弧段与外槽倾斜段相对，则在外套筒移动过程中，通过倾斜段能够使压簧挡芯在两者之间自由切换，自动化程度高，结构设计合理，易于实现；

(3)本发明的一种仿形车床切削补偿机构，把其与仿形车床的拉板相连，在仿形靠轮向凹弧面移动时，内部压簧弹出增加抵抗力使仿形靠轮与仿形面充分接触，加工精度高；在仿形靠轮向凸弧面移动时，外套筒在内套筒中收合，内部弹簧的补偿取消，避免了仿形面的凸弧部分过度磨损，延长了使用寿命。

附图说明

图1为普通仿形车床的结构示意图。

图2为本发明的一种仿形车床切削补偿机构的立体结构示意图；

图3为本发明的一种仿形车床切削补偿机构的内部结构示意图；

图4为本发明中内套筒槽与外套筒槽的配合结构示意图；

图5为本发明中内部压簧通过连接环与压簧挡芯相连的结构示意图；

图6为本发明中内部压簧直接与压簧挡芯相连的结构示意图。

示意图中的标号说明：201、调节板；202、轴杆；203、外套筒；204、外部压簧；205、外套筒槽；2051、外槽倾斜段；2052、外槽过渡段；2053、外槽圆弧段；206、压簧挡芯；2061、连接环；207、内套筒槽；2071、内槽倾斜段；2072、内槽过渡段；2073、内槽圆弧段；208、内套筒；209、内部压簧；210、内套筒挡板；211、外套筒挡板。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述，实施例中的方向描述与相应附图中的方向相对应。

实施例1

结合图2和图3，本实施例的一种仿形车床切削补偿机构，主要由轴杆202、外套筒203、外部压簧204、压簧挡芯206、内套筒208和内部压簧209等组成，其中，内套筒208与外套筒203滑动连接，外部压簧204套装在外套筒203上，该外部压簧204一端抵住内套筒208上的内套筒挡板210，外部压簧204另一端抵住外套筒203上的外套筒挡板211，用于提供外套筒203相对内套筒208滑动的力。本实施例中的轴杆202与内套筒208同轴安装，该轴杆202外端设有调节板201，轴杆202另一端设有螺纹，螺纹用于与仿形车床拉板上的螺母副连接，调节板201与外套筒挡板211贴合，通过外套筒挡板211把力传递到轴杆202上。此外，可以通过旋转调节板201调整轴杆202的旋入深度，由于调节板201与外套筒挡板211贴合，在调节板201转动时不会影响外套筒203的使用状态，可进行正常的调节。

众所周知，弹簧所能提供的力与其形变量呈正比关系，即形变量越大，所提供的力也就越大。仿形加工时，仿形曲面沿轴杆202方向的最大间距为D，则加工过程中外部压簧204的最大长度改变量为D。如果外部压簧204的反抗力较大，则仿形靠轮在仿形面运动时与仿形面摩擦较大，对仿形靠轮和仿形面的磨损较重，尤其是仿形面上的凸起部分的磨损最为严重，经过几次加工之后便无法继续使用，否则会严重影响仿形加工精度。如果外部压簧204的反抗力较小，则无法提供足够的力使仿形靠轮与仿形面上的凹弧段充分接触，拉板上的刀头的加工轨迹与仿形面的仿形曲线不重合，废品率提高。因此，该问题成为仿形加工过程中的技术难点。

为了解决该问题，普通的做法是将外部压簧204的反抗力设置在合理的范围内，在保证切削深度的情况下进行仿形加工。然而在实际加工过程中发现，依靠单个外部压簧204进行仿形加工时，当外部压簧204的运动变形量超过2D/3时将难以对轴杆202提供足够的力，同时会使仿形面的凸弧面部分磨损较为严重，形成局部磨损，整个仿形面被破坏。

针对上述问题，本实施例在内套筒208内设有内部压簧209，该内部压簧209与内套筒208同轴安装，在内部压簧209伸入内套筒208的一端连接有圆柱形的压簧挡芯206，如图5所示，压簧挡芯206通过连接环2061与内部压簧209相连接，且压簧挡芯206沿连接环2061径向对称设置，通过对称设置的压簧挡芯206来传递外部压簧204的抵抗力，受力分布更均匀。

本实施例在内套筒208上开设有内套筒槽207，该内套筒槽207主要由直线滑移段和卡合段组成，直线滑移段的宽度比压簧挡芯206的直径尺寸大0.8～1.5mm，主要目的是在较小的间隙内使压簧挡芯206可在直线滑移段中滑动。压簧挡芯206与卡合段卡接，则内部压簧209被限制在内套筒208中，其反抗力无法作用到外套筒203上，无法施加反抗力。在外套筒203上设置有外套筒槽205，该外套筒槽205与内套筒槽207结构相同，外套筒203的卡合段与内套筒208的卡合段设置方向相反。外套筒203运动时，压簧挡芯206可在外套筒203的卡合段与内套筒208的卡合段间切换，当压簧挡芯206卡接到外套筒槽205中的卡合段时，内部压簧209的反抗力作用到外套筒203上，并通过外套筒203传递到轴杆202上，此时内部压簧209和外部压簧204均通过外套筒203对轴杆202施加有抵抗力，不会因外部压簧204的伸长而导致力度不足的状况出现，则使用时可通过控制压簧挡芯206的卡接对象在内套筒208与外套筒203间切换实现切削补偿。

参看图4，本实施例中的内套筒208上的卡合段主要由内槽倾斜段2071、内槽过渡段2072和内槽圆弧段2073相互连接围成；内槽倾斜段2071的直径等于压簧挡芯206的直径，也可略大于压簧挡芯206的直径，主要用于挡住压簧挡芯206。内槽倾斜段2071与内槽过渡段2072连接的一端向内槽圆弧段2073倾斜，内槽倾斜段2071与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度小于内槽圆弧段2073与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度，即内槽倾斜段2071左侧的上端点低于内槽圆弧段2073左侧的下端点，且内槽圆弧段2073与内槽倾斜段2071的最小距离不小于压簧挡芯206的直径尺寸。则压簧挡芯206既可被卡接在卡合段内，又可沿直线滑移段滑动。

由于外套筒槽205与内套筒槽207结构相同，本实施例中的外套筒203的卡合段设有相应的外槽倾斜段2051、外槽过渡段2052和外槽圆弧段2053，但不同的是，外槽圆弧段2053与内槽圆弧段2073设置方向相反，使内槽圆弧段2073与外槽倾斜段2051相对，当外套筒203运动时，压簧挡芯206在内套筒208与外套筒203间切换。

实施例2

结合图6，本实施例的一种仿形车床切削补偿机构，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：本实施例中的压簧挡芯206直接与内部压簧209的端部相固连，该压簧挡芯206仍然可实现在内套筒208与外套筒203间切换的目的。

实施例3

本实施例的一种仿形车床切削补偿机构，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：在外套筒槽205和内套筒槽207中，压簧挡芯206突出到直线滑移段的宽度为压簧挡芯206直径的0.25倍，内槽倾斜段2071与竖直方向的夹角为40°，该角度可根据内槽圆弧段2073的左下侧端点与内槽倾斜段2071左上侧端点的纵向距离设计，也可把外槽倾斜段2051和内槽倾斜段2071设计为由第一倾斜段和第二倾斜段组成，第一倾斜段与直线滑移段连接，且第一倾斜段与直线滑移段方向的夹角小于第二倾斜段与直线滑移段方向的夹角。通过两个倾斜段也可达到对压簧挡芯206切换的目的。

具体使用时，把轴杆202与拉板上的螺母副螺纹连接，内套筒208与托板通过螺栓固定连接，则内部压簧209被托板端面抵入内套筒208中，由于外部压簧204一般在2D/3时无法继续提供足够的抵抗力，故通过调节板201转动轴杆202，使外套筒203上的卡合段超出内套筒208卡合段2D/3，此时压簧挡芯206卡在内槽圆弧段2073，同时处于外套筒203的直线滑移段中。参看图4，在仿形加工时，当仿形靠轮向仿形面上的凹弧面运动时，轴杆202随拉板一起相外运动，进而外部压簧204的抵抗力使外套筒203向上运动，压簧挡芯206在外套筒203的直线滑移段处于相对滑动状态，由于内槽倾斜段2071左侧的上端点低于内槽圆弧段2073左侧的下端点，则外槽圆弧段2053右侧下端点高于外槽倾斜段2051右侧上端点，当外套筒203运动到2D/3时，外槽圆弧段2053右侧下端点越过压簧挡芯206的横向中截面，外槽倾斜段2051与压簧挡芯206的右下侧圆弧面接触，并对其施加推力；随着外套筒203继续向上运动，外槽倾斜段2051逐渐把压簧挡芯206推出内槽圆弧段2073，当外槽圆弧段2053右侧下端点恰好越过内槽圆弧段2073的左侧下端点时，压簧挡芯206由于受到内部压簧209的抵抗力和外槽倾斜段2051的推力，自动滑移到外槽圆弧段2053，同时进入内套筒槽207的直线滑移段。内部压簧209的作用力通过外套筒203传递到轴杆202上，则实现内部压簧209对切削力的补偿。由于是在外槽圆弧段2053右侧下端点恰好越过内槽圆弧段2073的左侧下端点时完成压簧挡芯206的切换，过渡平缓，不会形成碰撞而导致切削力的剧烈变化，不影响正常的切削加工。

同理，当仿形靠轮向仿形面上的凸起弧面运动时，轴杆202被拉板反向拉着向下运动，进而带动外套筒203向下运动，当其移动距离达D/3时，内槽圆弧段2073左侧下端点恰好越过压簧挡芯206横向中截面，内槽倾斜段2071与压簧挡芯206的左下侧圆弧面接触，并对其施加推力；随着外套筒203继续向下运动，内槽倾斜段2071逐渐把压簧挡芯206推出外槽圆弧段2053；当内槽圆弧段2073左侧下端点恰好越过外槽圆弧段2053右侧下端点时，压簧挡芯206由于受到内部压簧209的抵抗力和内槽倾斜段2071的推力，自动滑移到内槽圆弧段2073，同时进入外套筒槽205的直线滑移段，消除切削力补偿，过渡平缓，不会形成碰撞而导致切削力的剧烈变化，不影响正常的切削加工。由于外部压簧204提供的反抗力逐渐增加，不会导致仿形面局部的过度磨损，延长了仿形机构的使用寿命。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：包括轴杆(202)、外套筒(203)、外部压簧(204)、压簧挡芯(206)、内套筒(208)和内部压簧(209)，其中，内套筒(208)与外套筒(203)滑动连接，所述外部压簧(204)套装在外套筒(203)上，该外部压簧(204)一端抵住内套筒(208)上的内套筒挡板(210)，外部压簧(204)另一端抵住外套筒(203)上的外套筒挡板(211)；所述轴杆(202)与内套筒(208)同轴安装，轴杆(202)外端的调节板(201)与外套筒挡板(211)贴合；

在内套筒(208)内设有内部压簧(209)，在内部压簧(209)伸入内套筒(208)的一端连接有圆柱形的压簧挡芯(206)，控制压簧挡芯(206)的卡接对象在内套筒(208)与外套筒(203)间切换实现切削补偿。

2.根据权利要求1所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述压簧芯(206)通过连接环(2061)与内部压簧(209)相连接，且压簧芯(206)沿连接环(2061)径向对称设置。

3.根据权利要求1所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述压簧挡芯(206)沿内部压簧(209)径向直接与内部压簧(209)的端部相固连。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述内套筒(208)上开设有内套筒槽(207)，该内套筒槽(207)主要由直线滑移段和卡合段组成，压簧挡芯(206)与卡合段卡接；所述外套筒(203)上设置有外套筒槽(205)，该外套筒槽(205)与内套筒槽(207)结构相同，外套筒(203)的卡合段与内套筒(208)的卡合段设置方向相反，当外套筒(203)运动时，压簧挡芯(206)在外套筒(203)的卡合段与内套筒(208)的卡合段间切换。

5.根据权利要求4所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述内套筒(208)上的卡合段主要由内槽倾斜段(2071)、内槽过渡段(2072)和内槽圆弧段(2073)相互连接围成；内槽倾斜段(2071)与内槽过渡段(2072)连接的一端向内槽圆弧段(2073)倾斜，且内槽圆弧段(2073)与内槽倾斜段(2071)的最小距离不小于压簧挡芯(206)的直径尺寸。

6.根据权利要求5所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述内槽倾斜段(2071)与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度小于内槽圆弧段(2073)与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度。

7.根据权利要求5所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述内槽倾斜段(2071)与竖直方向的夹角为30°～40°。

8.根据权利要求5所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述直线滑移段的宽度不小于压簧挡芯(206)的直径尺寸。

9.根据权利要求5所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述外套筒(203)的卡合段设有相应的外槽倾斜段(2051)、外槽过渡段(2052)和外槽圆弧段(2053)，所述内槽圆弧段(2073)与外槽倾斜段(2051)相对。

10.根据权利要求3或7所述的一种仿形车床切削补偿机构，其特征在于：所述压簧挡芯(206)突出到直线滑移段的尺寸为压簧挡芯(206)直径尺寸的0.25倍。