CN107159828B - 一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置及模具更换方法 - Google Patents
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Abstract
一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置，包括工作平台，工作平台上布置有水平直线导轨和推拉式夹紧钳，水平直线导轨上固定螺纹滚压机构，螺纹滚压机构底座上固定有调位螺杆，调位螺杆能小范围调节滚压机构与推力夹紧钳的距离，水平直线导轨另一侧固定有减速机，减速机的输出端与三爪卡盘连接，输入端与伺服电机相连，螺纹滚压机构包括大组滚压机构和小组滚压机构，加工不同规格螺纹，可更换不同滚压模具组合，本发明避免了滚压模具径向位置和轴线倾斜角的调整，具有快速轻便、加工效率高、操作简便的优点。
Description
技术领域
本发明属于复杂型面轴类件的滚压成形技术领域，具体涉及一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置。
背景技术
复杂型面轴类件，主要包括螺纹件、花键轴、丝杆、蜗杆等，随着现代制造业的快速发展，诸多工业领域对上述复杂型面轴类件的使用性能和需求量要求不断提高。而目前复杂型面轴类零件的主要生产方式，即切削加工存在机械性能低、浪费材料、生产效率低等不足，相比于传统的切削加工，塑性滚压成形法加工复杂型面轴类零件，具有生产效率高、节省材料、成形零件机械性能增加、零件表面质量好等优点，逐渐成为广泛应用的高效高性能成形制造方法。
螺纹轴类零件作为机械工业中关键的连接及传动部件，传递系统动力、承载复杂扭矩，其制造工艺水平和产品质量，直接影响各类机械装备的精度、可靠度和使用寿命。目前螺纹轴类零件常用的塑性成形法包括圆柱滚压和平板搓丝，平板搓丝加工范围有限，主要用于小直径螺纹的加工，且模具费用高，设备主要依靠进口，工艺适应性差。圆柱滚压工艺的设备主要有大型滚丝机和小型滚压头，两轴和三轴滚丝机设备庞大、价格昂贵，多模具分轴驱动，依靠液压系统实现径向进给，模具和工件轴线交叉，加工不同规格外螺纹时模具更换复杂，需要重新调整模具径向位置和轴线偏转角，从而使得设备结构复杂、调整繁琐。使用小型滚压头加工螺纹件，只有安装在合适机床上才能实现滚压加工，同样存在模具更换复杂问题，且每个滚压头的模具轴线偏转角固定，使得可加工螺纹规格受限，加工件的螺纹螺旋角误差较大。
目前螺纹等复杂型面轴类件采用的滚压成形工艺及设备存在以下不足：
(1)平板搓丝工艺加工范围受限，模具复杂、费用高，工艺适应性差；
(2)两轴和三轴滚丝机设备庞大，价格昂贵，模具更换调节复杂；
(3)轴线偏转式滚压头加工规格受限，误差较大，加工适应性差。
综上，现有的各类外螺纹滚压设备均存在一定局限性，因此市场上缺少一种模具更换简便、结构简单、可独立加工多种规格外螺纹的轻便型设备。
发明内容
为了克服上述现有技术与设备的局限性，本发明的目的在于提供一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置，避免了滚压模具径向位置和轴线倾斜角的调整，简化了不同规格滚压模具的更换，具有快速轻便、加工效率高、操作简便的优点，独立实现多种规格和长度的外螺纹加工。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置，包括工作平台1，工作平台1上布置有水平直线导轨2，水平直线导轨2上通过滑块3固定螺纹滚压机构的底座4，底座4上固定有调位螺杆支架7，调位螺杆6安装在调位螺杆支架7上，调位螺杆6和水平直线导轨2一侧固定的推力夹钳5连接，水平直线导轨2另一侧固定有减速机机座27，减速机机座27上固定有减速机28，减速机28的输出端与三爪卡盘25连接，减速机28的输入端与伺服电机31相连，伺服电机31固定在电机机座30上。
所述的螺纹滚压机构包括大组滚压机构和小组滚压机构，大组滚压机构包括和底座4固定连接的左固定支板10和右固定支板13，左固定支板10和右固定支板13之间通过定位套筒11和螺栓紧固连接，左固定支板10上均布安装三个大滚丝轮轴8，大滚丝轮轴8的另一端安装在右固定支板13上，大滚压模具组合安装在大滚丝轮轴8上，大滚丝轮轴8的两端安装有第一轴用挡圈9；
所述的小组滚压机构包括左活动支板19和右活动支板20，左活动支板19、右活动支板20分别固定在左固定支板10、右固定支板13上，左活动支板19上均布三个小滚丝轮轴17，小滚丝轮轴17的另一端安装在右活动支板20上，小滚压模具组合安装在小滚丝轮轴17上，小滚丝轮轴17的两端安装有第二轴用挡圈18。
所述的大滚压模具组合有不同规格，每组大滚压模具组合包括一个大滚丝轮12，大滚丝轮12上螺纹齿型为螺旋齿，大滚丝轮12端面设置有定位孔和右固定支板13上的第一定位珠14配合，大滚丝轮12内孔的第一滚动轴承16连接在大滚丝轮轴8上，大滚丝轮12两端的第一推力轴承15分别顶在左固定支板10和右固定支板13上。
所述的小滚压模具组合有不同规格，每组小滚压模具组合包括一个小滚丝轮23，小滚丝轮23上螺纹齿型为螺旋齿，小滚丝轮23端面设置有定位孔和右活动支板20上的第二定位珠24配合，小滚丝轮23内孔的第二滚动轴承21连接在小滚丝轮轴17上，小滚丝轮23两端的第二推力轴承22顶在左活动支板19、右活动支板20上。
一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置滚压模具快速更换方法，包括以下步骤：
1)加工大直径外螺纹时，首先将工件32装夹到三爪卡盘25上，然后根据螺纹所需加工长度设定伺服电机31的转速和运行时间，根据所加工螺纹规格选择对应的大滚丝轮12、第一滚动轴承16、第一推力轴承15依次安装在大滚丝轮轴8上，调节三个大滚丝轮12的相位使第一定位珠14插入其上的定位孔中，调整螺纹滚压机构位置使大滚丝轮12端部靠近工件32端部，调节调位螺杆6的伸长长度使其靠近推力夹钳5的端部；
2)启动伺服电机31，闭合推力夹钳5推动螺纹滚压机构使大滚丝轮12咬入工件32端部，此时工件32做主动旋转运动，三个大滚丝轮12绕大滚丝轮轴8做随动旋转运动，由于大滚丝轮12和工件32螺纹升角不同，整个螺纹滚压机构沿水平直线导轨2向伺服电机31方向自进给；
3)当完成加工长度后，伺服电机31带动工件32反向旋转，螺纹滚压机构在大滚丝轮12和工件32的螺纹啮合下远离伺服电机31方向后退到初始位置，取下工件完成加工；
4)加工大直径的不同规格螺纹时，拆下大滚丝轮轴8端部的第一轴用挡圈9，抽出大滚丝轮轴8，更换与待加工螺纹对应的大滚压模具组合，重复上述步骤1)、2)、3)；
5)加工小直径的螺纹时，将左活动支板19和右活动支板20分别固定安装在左固定支板10和右固定支板13上，重复上述步骤1)、2)、3)，加工小直径的不同规格螺纹时，重复上述步骤4)。
本发明的有益效果为：
(1)本发明采用三平行螺旋齿滚压模具定中心距条件下的螺纹加工工艺，避免了滚压模具径向调节机构和轴线倾斜机构；
(2)本发明设有两个活动支板，只需拆装滚压模具轴即可快速更换滚压模具，实现不同直径外螺纹的滚压加工；
(3)本发明设备采用伺服电机驱动，实现不同长度外螺纹的加工，加工完成后工件反转实现自动回退卸料。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图2是大组滚压机构主视图。
图3是小组滚压机构主视图。
图4是图3的左视图。
图5是小组滚压模具组合示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
参照图1，一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置，包括工作平台1，工作平台1上布置有水平直线导轨2，水平直线导轨2上通过滑块3固定螺纹滚压机构的底座4，底座4上固定有调位螺杆支架7，调位螺杆6安装在调位螺杆支架7上，调位螺杆6和水平直线导轨2一侧固定的推力夹钳5连接，调位螺杆6能小范围调节滚压机构与推力夹钳5的水平距离，水平直线导轨2另一侧固定有减速机机座27，减速机机座27上固定有减速机28，减速机28的输出端通过第一联轴器26与三爪卡盘25连接，减速机28的输入端通过第二联轴器29与伺服电机31相连，伺服电机31固定在电机机座30上。
参照图1、图2和图3，所述的螺纹滚压机构包括大组滚压机构和小组滚压机构，大组滚压机构包括和底座4固定连接的左固定支板10和右固定支板13，左固定支板10和右固定支板13之间通过定位套筒11和螺栓紧固连接，左固定支板10上均布安装三个大滚丝轮轴8，大滚丝轮轴8的另一端安装在右固定支板13上，大滚压模具组合安装在大滚丝轮轴8上，大滚丝轮轴8的两端安装有第一轴用挡圈9，保证滚压过程中大滚丝轮轴8的轴向定位。
参照图3和图4，所述的小组滚压机构包括左活动支板19和右活动支板20，左活动支板19、右活动支板20分别固定在左固定支板10、右固定支板13上，左活动支板19上均布三个小滚丝轮轴17，小滚丝轮轴17的另一端安装在右活动支板20上，小滚压模具组合安装在小滚丝轮轴17上，小滚丝轮轴17的两端安装有第二轴用挡圈18，保证滚压过程中小滚丝轮轴17的轴向定位。
所述的大滚压模具组合有不同规格，每组大滚压模具组合包括一个大滚丝轮12，大滚丝轮12上螺纹齿型为螺旋齿，大滚丝轮12端面设置有定位孔和右固定支板13上的第一定位珠14配合，大滚丝轮12内孔的第一滚动轴承16连接在大滚丝轮轴8上，大滚丝轮12两端的第一推力轴承15分别顶在左固定支板10和右固定支板13上。
参照图5，所述的小滚压模具组合有不同规格，每组小滚压模具组合包括一个小滚丝轮23，小滚丝轮23上螺纹齿型为螺旋齿，小滚丝轮23端面设置有定位孔和右活动支板20上的第二定位珠24配合，小滚丝轮23内孔的第二滚动轴承21连接在小滚丝轮轴17上，小滚丝轮23两端的第二推力轴承22顶在左活动支板19、右活动支板20上。
一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置滚压模具快速更换方法，包括以下步骤：
1)加工大直径外螺纹时，首先将工件32装夹到三爪卡盘25上，然后根据螺纹所需加工长度设定伺服电机31的转速和运行时间，根据所加工螺纹规格选择对应的大滚丝轮12、第一滚动轴承16、第一推力轴承15依次安装在大滚丝轮轴8上，调节三个大滚丝轮12的相位使第一定位珠14插入其上的定位孔中，调整螺纹滚压机构位置使大滚丝轮12端部靠近工件32端部，调节调位螺杆6的伸长长度使其靠近推力夹钳5的端部；
2)启动伺服电机31，闭合推力夹钳5推动螺纹滚压机构使大滚丝轮12咬入工件32端部，此时工件32做主动旋转运动，三个大滚丝轮12绕大滚丝轮轴8做随动旋转运动，由于大滚丝轮12和工件32螺纹升角不同，整个螺纹滚压机构沿水平直线导轨2向伺服电机31方向自进给；
3)当完成加工长度后，伺服电机31带动工件32反向旋转，螺纹滚压机构在大滚丝轮12和工件32的螺纹啮合下远离伺服电机31方向后退到初始位置，取下工件完成加工；
4)加工大直径的不同规格螺纹时，拆下大滚丝轮轴8端部的第一轴用挡圈9，抽出大滚丝轮轴8，更换与待加工螺纹对应的大滚压模具组合，重复上述步骤1)、2)、3)；
5)加工小直径的螺纹时，将左活动支板19和右活动支板20分别固定安装在左固定支板10和右固定支板13上，重复上述步骤1)、2)、3)，加工小直径的不同规格螺纹时，重复上述步骤4)。
Claims (4)
1.一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置，包括工作平台(1)，其特征在于：工作平台(1)上布置有水平直线导轨(2)，水平直线导轨(2)上通过滑块(3)固定螺纹滚压机构的底座(4)，底座(4)上固定有调位螺杆支架(7)，调位螺杆(6)安装在调位螺杆支架(7)上，调位螺杆(6)和水平直线导轨(2)一侧固定的推力夹钳(5)连接，水平直线导轨(2)另一侧固定有减速机机座(27)，减速机机座(27)上固定有减速机(28)，减速机(28)的输出端与三爪卡盘(25)连接，减速机(28)的输入端与伺服电机(31)相连，伺服电机(31)固定在电机机座(30)上；
所述的螺纹滚压机构包括大组滚压机构和小组滚压机构，大组滚压机构包括和底座(4)固定连接的左固定支板(10)和右固定支板(13)，左固定支板(10)和右固定支板(13)之间通过定位套筒(11)和螺栓紧固连接，左固定支板(10)上均布安装三个大滚丝轮轴(8)，大滚丝轮轴(8)的另一端安装在右固定支板(13)上，大滚压模具组合安装在大滚丝轮轴(8)上，大滚丝轮轴(8)的两端安装有第一轴用挡圈(9)；
所述的小组滚压机构包括左活动支板(19)和右活动支板(20)，左活动支板(19)、右活动支板(20)分别固定在左固定支板(10)、右固定支板(13)上，左活动支板(19)上均布三个小滚丝轮轴(17)，小滚丝轮轴(17)的另一端安装在右活动支板(20)上，小滚压模具组合安装在小滚丝轮轴(17)上，小滚丝轮轴(17)的两端安装有第二轴用挡圈(18)。
2.根据权利要求1所述的一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置，其特征在于：所述的大滚压模具组合有不同规格，每组大滚压模具组合包括一个大滚丝轮(12)，大滚丝轮(12)上螺纹齿型为螺旋齿，大滚丝轮(12)端面设置有定位孔和右固定支板(13)上第一定位珠(14)配合，大滚丝轮(12)内孔的第一滚动轴承(16)连接在大滚丝轮轴(8)上，大滚丝轮(12)两端的第一推力轴承(15)分别顶在左固定支板(10)和右固定支板(13)上。
3.根据权利要求2所述的一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置，其特征在于：所述的小滚压模具组合有不同规格，每组小滚压模具组合包括一个小滚丝轮(23)，小滚丝轮(23)上螺纹齿型为螺旋齿，小滚丝轮(23)端面设置有定位孔和右活动支板(20)上的第二定位珠(24)配合，小滚丝轮(23)内孔的第二滚动轴承(21)连接在小滚丝轮轴(17)上，小滚丝轮(23)两端的第二推力轴承(22)顶在左活动支板(19)、右活动支板(20)上。
4.根据权利要求3所述的一种三平行轴式螺旋齿螺纹滚压伺服装置滚压模具快速更换方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)加工大直径外螺纹时，首先将工件(32)装夹到三爪卡盘(25)上，然后根据螺纹所需加工长度设定伺服电机(31)的转速和运行时间，根据所加工螺纹规格选择对应的大滚丝轮(12)、第一滚动轴承(16)、第一推力轴承(15)依次安装在大滚丝轮轴(8)上，调节三个大滚丝轮(12)的相位使第一定位珠(14)插入其上的定位孔中，调整螺纹滚压机构位置使大滚丝轮(12)端部靠近工件(32)端部，调节调位螺杆(6)的伸长长度使其靠近推力夹钳(5)的端部；
2)启动伺服电机(31)，闭合推力夹钳(5)推动螺纹滚压机构使大滚丝轮(12)咬入工件(32)端部，此时工件(32)做主动旋转运动，三个大滚丝轮(12)绕大滚丝轮轴(8)做随动旋转运动，由于大滚丝轮(12)和工件(32)螺纹升角不同，整个螺纹滚压机构沿水平直线导轨(2)向伺服电机(31)方向自进给；
3)当完成加工长度后，伺服电机(31)带动工件(32)反向旋转，螺纹滚压机构在大滚丝轮(12)和工件(32)的螺纹啮合下远离伺服电机(31)方向后退到初始位置，取下工件完成加工；
4)加工大直径的不同规格螺纹时，拆下大滚丝轮轴(8)端部的第一轴用挡圈(9)，抽出大滚丝轮轴(8)，更换与待加工螺纹对应的大滚压模具组合，重复上述步骤1)、2)、3)；
5)加工小直径的螺纹时，将左活动支板(19)和右活动支板(20)分别固定安装在左固定支板(10)和右固定支板(13)上，重复上述步骤1)、2)、3)，加工小直径的不同规格螺纹时，重复上述步骤4)。
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