CN106238787B - 以铣代车同时加工细长轴两端的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以铣代车同时加工细长轴两端的装置和方法，其特征在于：以铣代车同时加工细长轴两端的装置包括机体和穿设在机体上由一台第一电机驱动的凸轮轴，所述凸轮轴上设有两个凸轮和一个链轮，分别是第一凸轮、第二凸轮和第一链轮，所述第一凸轮驱动第一撬杆撬动第一推杆移动，所述第一推杆套置在第一套筒内，以推移落入所述第一套筒内的细长轴坯料；所述第二凸轮驱动第二撬杆撬动第二推杆移动，所述第二推杆连接行进刀架，本发明装置结构简单、紧凑和造价低廉，且无需多次定位装夹同一细长轴工件，使生产效率显著提高，同时有利于保证加工细长轴两端的同轴度。

Description

以铣代车同时加工细长轴两端的装置和方法

技术领域：

本发明涉及一种以铣代车同时加工细长轴两端的装置和方法。

背景技术：

在机械零件加工生产中，常常遇到细长杆两端都要加工，且尺寸要求一样的零件（如简易滚针轴承保持架立柱、玩具汽车轮轴等）。这类零件数量大，精度要求不是很高。目前加工此类零件多采用仪表车床、小型数控车床等设备加工，车完一端，再车另一端要调头，加工步骤麻烦，效率地下，而且两端同轴度不易保证。

发明内容：

本发明的目的即在于提供一种以铣代车同时加工细长轴两端的装置和方法，该以铣代车同时加工细长轴两端的装置结构紧凑、造价低廉、生产效率高。

本发明以铣代车同时加工细长轴两端的装置，其特征在于：包括机体和穿设在机体上由一台第一电机驱动的凸轮轴，所述凸轮轴上设有两个凸轮和一个链轮，分别是第一凸轮、第二凸轮和第一链轮，所述第一凸轮驱动第一撬杆撬动第一推杆移动，所述第一推杆套置在第一套筒内，以推移落入所述第一套筒内的细长轴坯料；所述第二凸轮驱动第二撬杆撬动第二推杆移动，所述第二推杆连接行进刀架，以在第二推杆被推动时带动行进刀架移动，所述行进刀架上设有由第二电机驱动转动的刀盘。

进一步的，上述第一电机通过第一皮带轮的内轮槽及皮带带动减速器转动，所述减速器通过第二皮带轮带动凸轮轴转动，所述第一皮带轮的外轮槽通过第三皮带轮带动第一齿轮轴转动，所述第一齿轮轴上的齿轮与齿轮组啮合并驱动用于夹紧细长轴坯料中部的夹头转动。

进一步的，上述夹头包括弹性夹头和套在弹性夹头外围的主轴，所述主轴外围套设有轴承以支持固定在机体上，所述主轴后部设有与齿轮组啮合的转动齿轮，所述弹性夹头后部设有可沿其轴向移动的推板，所述推板上连接有第三推杆，所述第三推杆端部陷在第三凸轮的圆周槽道内，以被转动的第三凸轮驱动移动，所述第三凸轮与所述第一链轮驱动转动的第二链轮同轴转动，所述弹性夹头的前部呈外锥形中空管状，在其周部切割有四个开缝，所述主轴内孔为与弹性夹头外锥面相配合的锥孔，以在弹性夹头被推板推移后弹性夹头内缩夹紧细长轴中部。

进一步的，上述第一套筒筒内的一端伸入第一推杆，在第一套筒上部开设有槽口，所述槽口位置设有漏斗，以利细长轴落入漏斗后通过槽口进入第一套筒筒内，在第一套筒内的细长轴被第一推杆沿第一套筒推入弹性夹头内，以顶出上一根加工过的细长轴。

进一步的，上述第一凸轮的圆柱外周开设有凹槽，凹槽轴向侧表面上设有第一曲线轮廓，所述第一撬杆的一端通过拐形推杆上的销抵靠在该第一曲线轮廓上，所述第一撬杆的另一端即与第一推杆一端连接，所述第一撬杆中部靠近第一凸轮的一端铰接在机体上，在第一撬杆与机体之间设有复位弹簧。

进一步的，上述第二凸轮的外圆表面径向上设有第二曲线轮廓，所述第二撬杆的一端铰接第一中间杆，所述第一中间杆的另一端连接伸缩杆一端，所述伸缩杆的另一端抵靠在该第二曲线轮廓上，所述伸缩杆与机体中间设有回复弹簧。

本发明以铣代车同时加工细长轴两端的方法，其特征在于：通过可旋转的夹头夹紧细长轴中部，使细长轴两端头露在外面，可旋转的夹头并排设有一可相对靠近或远离的刀架，通过刀架上设有的与细长轴旋转轴线相垂直的旋转铣刀盘对细长轴两端头进行缩径加工，所述旋转铣刀盘的旋转轴线与细长轴旋转轴线平行。

进一步的，以铣代车同时加工细长轴两端的装置包括机体和穿设在机体上由一台第一电机驱动的凸轮轴，所述凸轮轴上设有两个凸轮和一个链轮，分别是第一凸轮、第二凸轮和第一链轮，所述第一凸轮驱动第一撬杆撬动第一推杆移动，所述第一推杆套置在第一套筒内，以推移落入所述第一套筒内的细长轴坯料；所述第二凸轮驱动第二撬杆撬动第二推杆移动，所述第二推杆连接行进刀架，以在第二推杆被推动时带动行进刀架移动，所述行进刀架上设有由第二电机驱动转动的刀盘；工作时，第一电机驱动凸轮轴转动，第一凸轮、第二凸轮和由第一链轮带动的第三凸轮同时跟随转动，第一凸轮的第一曲线轮廓带动第一撬杆撬动第一推杆移动，将第一套筒内的细长轴坯料推往夹头内部；接着第三凸轮的曲线轮廓带动夹头上的弹性夹头移动，使其与主轴内锥孔配合夹紧细长轴坯料，接着凸轮轴上的第一皮带轮外轮槽带动第一齿轮轴、齿轮组和转动齿轮转动，使夹头夹着细长轴坯料转动；然后第二凸轮带动第二撬杆撬动第二推杆移动，使行进刀架移动，从而实现进刀量，行进刀架上的刀盘在第二电机驱动下持续转动，以实现对细长轴坯料两端的切削加工。

本发明装置由于采用单独一台第一电机通过三组凸轮机构进行工件的进料、装夹、带动旋转和进刀，使机械结构简单、紧凑和造价低廉，且无需多次定位装夹同一细长轴工件，使生产效率显著提高，同时有利于保证加工细长轴两端的同轴度。

附图说明：

图1是本发明的工作原理图；

图2是第一凸轮驱动结构构造示意图；

图3是图2局部俯视图；

图4是弹性夹头结构连接构造示意图；

图5是第二凸轮驱动结构构造示意图；

图6是第二凸轮轮廓构造示意图；

图7是第三凸轮的构造示意图；

图8是图7左视图；

图9是第三凸轮的轨迹图。

具体实施方式：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本发明以铣代车同时加工细长轴两端的装置，包括机体1和穿设在机体1上由一台第一电机2驱动的凸轮轴3，所述凸轮轴3上设有两个凸轮和一个链轮，分别是第一凸轮4、第二凸轮5和和第一链轮40，所述第一凸轮4驱动第一撬杆7撬动第一推杆8移动，所述第一推杆8套置在第一套筒9内，以推移落入所述第一套筒内的细长轴坯料；所述第二凸轮5驱动第二撬杆10撬动第二推杆11移动，所述第二推杆11连接行进刀架12，以在第二推杆被推动时带动行进刀架移动，所述行进刀架12上设有由第二电机13驱动转动的刀盘14，所述刀盘上装有铣刀，在第二电机13转动后，通过皮带轮驱动刀盘轴和刀盘14转动，所述刀盘14的旋转轴与第一套筒、夹头的轴线平行。

进一步，为了设计合理，上述第一电机2通过第一皮带轮15的内轮槽1501及皮带带动减速器16转动，所述减速器16通过第二皮带轮17带动凸轮轴3转动，所述第一皮带轮15的外轮槽1502通过第三皮带轮18带动第一齿轮轴19转动，所述第一齿轮轴19上的齿轮与齿轮组20啮合并驱动用于夹紧细长轴坯料中部的夹头21转动。

进一步，为了设计合理，上述夹头21包括弹性夹头23和套在弹性夹头外围的主轴24，所述主轴24外围套设有轴承以支持固定在机体1上，所述主轴24后部设有与齿轮组20啮合的转动齿轮25，所述弹性夹头23后部设有可沿其轴向移动的推板26，所述推板26上连接有第三推杆27，所述第三推杆27一端部陷在第三凸轮的圆周槽道（环形凹槽38）内，另一端部连接推板26，第三推杆27被转动的第三凸轮驱动移动，所述第三凸轮6与所述第一链轮40驱动转动的第二链轮41同轴转动，所述弹性夹头23的前部呈外锥形中空管状，在其周部切割有四个开缝29，所述主轴内孔30为与弹性夹头外锥面相配合的锥孔，以在弹性夹头被推板推移后弹性夹头内缩夹紧细长轴中部。第一链轮40通过链条28驱动第二链轮41转动。

在第一链轮40带动下第二链轮41转动，使与第二链轮41同轴的第三凸轮6通过环形凹槽38其槽内轴向侧表面的曲线轮廓推动第三推杆27移动，使推板26移动，让弹性夹头23与主轴24相对靠近，使弹性夹头23夹紧细长轴坯料31。

进一步，为了设计合理，上述第一套筒9筒内的一端伸入第一推杆8，在第一套筒9上部开设有槽口37，所述槽口位置可以设有漏斗，以利细长轴落入漏斗后通过槽口进入第一套筒筒内，在第一套筒内的细长轴31被第一推杆8沿第一套筒推入弹性夹头内，以顶出上一根加工过的细长轴。

进一步，为了设计合理，上述第一凸轮的圆柱外周开设有凹槽，第一凸轮的构造与第三凸轮构造相同，其凹槽轴向侧表面设有第一曲线轮廓32，（第一曲线轮廓32的与第三凸轮的曲线轮廓不同）所述第一撬杆的一端通过拐形推杆上的销抵靠在该第一曲线轮廓上，所述第一撬杆的另一端即与第一推杆一端连接，所述第一撬杆中部靠近第一凸轮的一端铰接在机体上，在第一撬杆与机体之间设有复位弹簧。

进一步，为了设计合理，上述第二凸轮的外圆表面径向上设有第二曲线轮廓33，所述第二撬杆10的一端铰接第一中间杆34，所述第一中间杆34的另一端连接伸缩杆35一端，所述伸缩杆35的另一端抵靠在该第二曲线轮廓33上，所述伸缩杆与机体中间设有回复弹簧36。

第二凸轮的第二曲线轮廓33（如图6所示）包括A、B、C、D、E五个点，其中A’、E’为切点，是做图产生，A、B、C、D、E五个是确定的点，BC段为圆弧，其所对应圆周角为120度，其半径为60.8mm，圆心在OC连线上；EA段为圆弧，其所对应圆周角为85度，其半径为30mm，圆心为O点；CD段为以O点为圆心，以62.2 mm为半径的圆弧，EE’为圆弧EA的切线，E’D段为CD段、EA段的半径为10 mm的倒圆角，AA’为圆弧EA的切线，A’B为AA’与BC的半径为10 mm的倒圆角。

第三凸轮构造如图7、8所示，该第三凸轮为一圆柱形，在其外周沿设有环形凹槽38，在环形凹槽38侧面39即推动第三推杆27移动，该侧面39在圆周表面上的轨迹如图9所示，其中AB段圆周角为60度，BC段圆周角为165度，CD段圆周角为45度，DA段为90度。

第一撬杆7的摆转角度控制在与竖直线呈正负25度范围内。第一撬杆7的铰接点与两端铰接点的长度比为1:15。为了使细长轴31工件较为准确的进入夹头21内，在第一套筒9槽口37通往第一套筒9出料端上的通道42呈锥形孔道，在锥形孔道的最小端直径比细长轴31直径大1.2毫米，锥形孔道的最大端直径是细长轴31直径大2毫米，从而较好的定位细长轴31直径，同时也有利于细长轴31落料时，靠近或远离锥形孔道出料端的一端先下料（即细长轴31并未水平的落到槽底部），从而更容易进入锥形孔道内。第一推杆8的顶推端面设有橡胶垫片，所述橡胶垫片的端面上设有凹弧，凹弧直径为细长轴31直径的三倍，这样设计合理，起到减少对细长轴31的损伤，也起到缓冲作用。

夹头21的入料端设有橡胶头43，其具有喇叭口，以利细长轴31的推入，橡胶头43的内孔道44长度为细长轴31长度的五分之一，其直径小于夹头21的内孔直径，但大于细长轴31直径0.6毫米，这样在细长轴31被推入时，不会直接与金属质材的夹头21摩擦，减少表面磨损。

本发明以铣代车同时加工细长轴两端的方法，通过可旋转的夹头夹紧细长轴中部，使细长轴两端头露在外面，可旋转的夹头并排设有一可相对靠近或远离的刀架，通过刀架上设有的与细长轴旋转轴线相垂直的旋转铣刀盘对细长轴两端头进行缩径加工，所述旋转铣刀盘的旋转刀轴与细长轴旋转轴线平行。

进一步，以铣代车同时加工细长轴两端的装置包括机体和穿设在机体上由一台第一电机驱动的凸轮轴，所述凸轮轴上设有两个凸轮和一个链轮，分别是第一凸轮、第二凸轮和第一链轮，所述第一凸轮驱动第一撬杆撬动第一推杆移动，所述第一推杆套置在第一套筒内，以推移落入所述第一套筒内的细长轴坯料；所述第二凸轮驱动第二撬杆撬动第二推杆移动，所述第二推杆连接行进刀架，以在第二推杆被推动时带动行进刀架移动，所述行进刀架上设有由第二电机驱动转动的刀盘；工作时，第一电机驱动凸轮轴转动，第一凸轮、第二凸轮和由第一链轮带动的第三凸轮同时跟随转动，第一凸轮的第一曲线轮廓带动第一撬杆撬动第一推杆移动，将第一套筒内的细长轴坯料推往夹头内部；接着第三凸轮的曲线轮廓带动夹头上的弹性夹头移动，使其与主轴内锥孔配合夹紧细长轴坯料，接着凸轮轴上的第一皮带轮外轮槽带动第一齿轮轴、齿轮组和转动齿轮转动，使夹头夹着细长轴坯料转动；然后第二凸轮带动第二撬杆撬动第二推杆移动，使行进刀架移动，从而实现进刀量，行进刀架上的刀盘在第二电机驱动下持续转动，以实现对细长轴坯料两端的切削加工。

本发明装置由于采用单独一台第一电机通过三组凸轮机构进行工件的进料、装夹、带动旋转和进刀，使机械结构简单、紧凑和造价低廉，且无需多次定位装夹同一细长轴工件，使生产效率显著提高，同时有利于保证加工细长轴两端的同轴度；在槽口37底端设有负压抽气口，这样可以使细长轴31从漏斗落下后容易进入槽口37底部，避免了无料进入，而机台任然动作的不足，也避免了阻碍后续细长轴31的进料。

更为具体详细的工作原理：

铣刀传动路径，走刀凸轮圆周曲线分为五段：快速进刀→切削进给→暂停（修正尺寸精度）→快速退刀→暂停（原点）→快速进刀，周期循环；走刀凸轮装在凸轮轴上。

主电机传动路径。主电机动力传输：一是电机通过皮带轮、中间轴、过渡轴、齿轮将动力传输至（工件）主轴组件，带动工件旋转。二是电机通过皮带轮、平行轴减速器、皮带轮传至凸轮轴，带动凸轮轴低速转动，凸轮轴上装有皮带轮、送料凸轮、夹紧链轮、走刀凸轮，从而控制送料、夹紧、走刀、切削加工的有序进行。三是电机通过皮带轮带动冷却系统。

凸轮轴传动控制路径。凸轮轴上安装的送料凸轮、夹紧链轮、走刀凸轮，其相对角度有严格要求，达到同时有序控制送料系统、夹紧系统、走刀系统之目的。一是送料系统，送料凸轮有两个，一个为径向凸轮，一个为轴向凸轮；由送料轴向凸轮通过推杆、杠杆、轴承、弹簧、送料推杆、导向槽以及螺钉等联接件将工件送入主轴组件弹性夹头内，并推出已加工零件，且碰到送料定位板止，定位板装于夹紧凸轮端面。当工件较短时，由送料径向凸轮通过推杆、连杆、轴承、弹簧等推转送料架，以接长导向槽；工件较长时，可不用送料架机构。二是夹紧系统，凸轮轴通过一对相同链轮将运动传至夹紧轴组件，夹紧轴组件主要包括轴、轴套、夹紧凸轮（轴向）、送料定位板、外固定套管等，夹紧凸轮通过拨杆、弹簧、导向销、拨叉组件控制主轴组件中弹性夹头夹紧或松开。三是走刀系统，由走刀凸轮（径向）通过推杆、杠杆、联接件、微调螺母、轴承、弹簧等拖动导轨副中的上导轨，从而带动刀架移动。

其他机构。一是倒角机构，在铣刀切削点前方各装有一把倒角刀，通过异形刀杆安装于中刀架上。二是润滑系统，本装置所用轴承多为密封滚珠轴承和滑动轴承（含油合金套），接触点多是滚珠轴承外圈或滑动轴承内圈接触，其余需润滑处以人工添油方式滴油润滑。三是冷却系统，由冷却水泵驱动，喷淋处设在铣刀与工件接触处，即工件两端。四是上料系统，采用偏震盘上料系统（外购，市场上有卖）。五是防护罩，由薄钢板冷作焊成，固定于机架和主板，防止切屑、冷却水飞溅入主轴组件、皮带轮等造成损失。

综上所述，本装置以刀具电机驱动铣刀轴组件，轴上按加工要求间距装两把锯片铣刀，带动铣刀旋转；以主电机驱动主轴组件，主轴组件内弹性夹头由夹紧凸轮控制夹紧（或松开）工件，切削时带动工件旋转；主电机经减速器带动凸轮轴低速转动，通过凸轮轴上送料凸轮、夹紧链轮、走刀凸轮有序地控制送料、夹紧、切削加工，达到以铣代车两端同时加工之目的。

本装置具有结构紧凑、造价低廉、生产效率高等特点，设备安装简单，占地面积小，生产效率是自动仪表车床的3~5倍，极具成本和利润优势。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种以铣代车同时加工细长轴两端的装置，其特征在于：包括机体和穿设在机体上由一台第一电机驱动的凸轮轴，所述凸轮轴上设有两个凸轮和一个链轮，分别是第一凸轮、第二凸轮和第一链轮，所述第一凸轮驱动第一撬杆撬动第一推杆移动，所述第一推杆套置在第一套筒内，以推移落入所述第一套筒内的细长轴坯料；所述第二凸轮驱动第二撬杆撬动第二推杆移动，所述第二推杆连接行进刀架，以在第二推杆被推动时带动行进刀架移动，所述行进刀架上设有由第二电机驱动转动的刀盘；所述第一电机通过第一皮带轮的内轮槽及皮带带动减速器转动，所述减速器通过第二皮带轮带动凸轮轴转动，所述第一皮带轮的外轮槽通过第三皮带轮带动第一齿轮轴转动，所述第一齿轮轴上的齿轮与齿轮组啮合并驱动用于夹紧细长轴坯料中部的夹头转动；所述夹头包括弹性夹头和套在弹性夹头外围的主轴，所述主轴外围套设有轴承以支持固定在机体上，所述主轴后部设有与齿轮组啮合的转动齿轮，所述弹性夹头后部设有可沿其轴向移动的推板，所述推板上连接有第三推杆，所述第三推杆端部陷在第三凸轮的圆周槽道内，第三推杆被第三凸轮驱动移动，所述第三凸轮与所述第一链轮驱动转动的第二链轮同轴转动，所述弹性夹头的前部呈外锥形中空管状，在其周部切割有四个开缝，所述主轴内孔为与弹性夹头外锥面相配合的锥孔，以在弹性夹头被推板推移后弹性夹头内缩夹紧细长轴中部。

2.根据权利要求1所述的以铣代车同时加工细长轴两端的装置，其特征在于：所述第一套筒筒内的一端伸入第一推杆，在第一套筒上部开设有槽口，所述槽口位置设有漏斗，有利于细长轴落入漏斗后通过槽口进入第一套筒筒内，在第一套筒内的细长轴被第一推杆沿第一套筒推入弹性夹头内，以顶出上一根加工过的细长轴。

3.根据权利要求2所述的以铣代车同时加工细长轴两端的装置，其特征在于：所述第一凸轮的圆柱外周开设有凹槽，凹槽轴向侧表面上设有第一曲线轮廓，所述第一撬杆的一端通过拐形推杆上的销抵靠在该第一曲线轮廓上，所述第一撬杆的另一端与第一推杆一端连接，所述第一撬杆中部靠近第一凸轮的一端铰接在机体上，在第一撬杆与机体之间设有复位弹簧。

4.根据权利要求3所述的以铣代车同时加工细长轴两端的装置，其特征在于：所述第二凸轮的外圆表面径向上设有第二曲线轮廓，所述第二撬杆的一端铰接第一中间杆，所述第一中间杆的另一端连接伸缩杆一端，所述伸缩杆的另一端抵靠在该第二曲线轮廓上，所述伸缩杆与机体中间设有回复弹簧。

5.一种以铣代车同时加工细长轴两端的方法，其特征在于：通过可旋转的夹头夹紧细长轴中部，使细长轴两端头露在外面，可旋转的夹头并排设有一可相对靠近或远离的刀架，通过刀架上设有的与细长轴旋转轴线相垂直的旋转铣刀盘对细长轴两端头进行缩径加工，所述旋转铣刀盘的旋转轴线与细长轴旋转轴线平行；以铣代车同时加工细长轴两端的装置包括机体和穿设在机体上由一台第一电机驱动的凸轮轴，所述凸轮轴上设有两个凸轮和一个链轮，分别是第一凸轮、第二凸轮和第一链轮，所述第一凸轮驱动第一撬杆撬动第一推杆移动，所述第一推杆套置在第一套筒内，以推移落入所述第一套筒内的细长轴坯料；所述第二凸轮驱动第二撬杆撬动第二推杆移动，所述第二推杆连接行进刀架，以在第二推杆被推动时带动行进刀架移动，所述行进刀架上设有由第二电机驱动转动的刀盘；工作时，第一电机驱动凸轮轴转动，第一凸轮、第二凸轮和由第一链轮带动的第三凸轮同时跟随转动，第一凸轮的第一曲线轮廓带动第一撬杆撬动第一推杆移动，将第一套筒内的细长轴坯料推往夹头内部；接着第三凸轮的曲线轮廓带动夹头上的弹性夹头移动，使其与主轴内锥孔配合夹紧细长轴坯料，接着凸轮轴上的第一皮带轮外轮槽带动第一齿轮轴、齿轮组和转动齿轮转动，使夹头夹着细长轴坯料转动；然后第二凸轮带动第二撬杆撬动第二推杆移动，使行进刀架移动，从而实现进刀量，行进刀架上的刀盘在第二电机驱动下持续转动，以实现对细长轴坯料两端的切削加工。