CN108481018B - 自动对中中心架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动对中中心架，其要点是：包括机箱、驱动装置、平移凸轮、上压杆组件、下压杆组件和压头组件。平移凸轮左右滑动设置在机箱中，由驱动装置驱动平移凸轮左右运动。由平移凸轮使上压杆组件的上压杆和下压杆摆动，从而使位于上压杆和下压杆上的压头组件以及平移凸轮上的压头组件同时向待加工工件的轴线收拢，从而将待加工工件支撑，且压头组件的托轮架自动根据待加工工件的外边面的形状转动，确保位于托轮架上的2个托轮同时压紧在待加工工件上。

Description

自动对中中心架

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体是一种用于加工长轴类机械零件的辅助支撑用的自动对中中心架。

背景技术

中心架是一种用于细长轴类零件车削或磨削过程中的辅助支撑装置，使得超细光轴、精密丝杆、滚珠丝杠等零件的高精度加工成为可能。卧式车床或外圆磨床上通常常规的使用的闭式中心架为上下两体组合结构，三根向心芯轴支承工件。装夹工件时需要打开中心架上体，装入工件后合上上体，旋转工件根据圆跳动数值，调整芯轴的轴向移动量，达到中心架的支承和工件的旋转中心重合。工件完成加工后，又要打开中心架上体，卸下工件。使用常规的闭式中心架，工件调整同心时间长，精度低，效率低。

目前已有的自定心中心架大多采用液压油缸作为原动力，其存在需要专门配备液压站，液压元件加工精度要求高，加工装配难度大，使用空间受限，生产环境容易受到油污等缺点。也有一些自定心中心架采用电机直驱方式，但在定心过程中只能采用一种移动速度，如果选择较快的定心速度，会造成在定心滚轮接触工件表面时产生冲击，直接影响工件的精度和表面质量；如果选择较慢的定心速度，则会明显降低加工效率，而且该种方式在整个加工过程中电机始终保持在工作状态，能耗高，发热量大，电气元件寿命降低。目前无论是液压或电动自动定心中心架还是手动调整中心架，都只能用于支撑圆柱形轴径，而无法解决圆锥轴径的支撑问题。有些细长的轴类零件，一端没有可用于支撑的圆柱形轴段（只有较长的圆锥面），加工时无法使用中心架来提高其刚度，造成该类零件的加工效率和加工精度都非常低。目前对于圆锥面的细长轴类零件只能采用一端夹紧、另一端用顶尖顶紧或两端顶尖顶紧的装夹方式，如果长径比较大，工件刚性较差，受到切削力后工件会产生较大的弯曲变形，加工时只能选用很小的切削用量，不仅加工效率极低，也很难得到较高的加工精度。所以加工细长的圆锥面轴类零件，一直是机械加工中的一个技术难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，使用成本较低的可用于圆锥面的辅助支撑的自动对中中心架。

实现本发明目的的基本技术方案是：一种自动对中中心架，其结构特点是：包括机箱、驱动装置、平移凸轮、上压杆组件、下压杆组件和压头组件。机箱包括机体、上支架和下支架。上支架固定在机体的上侧上，且右端伸出机体外。下支架固定设置在机体的下侧上，且右端伸出机体外。从而机体、上支架和下支架形成具有开口向右的箱体结构。平移凸轮左右滑动设置在机体、上支架和下支架之间，由驱动装置驱动平移凸轮左右运动。

上压杆组件包括上压杆、上导向轮和上复位弹簧。上压杆由其中部铰接连接在机箱的上支架的右端上，形成杠杆结构。上导向轮转动设置在上压杆的左端上，沿平移凸轮的上导向面滚动运动。上复位弹簧设置在上压杆与上支架之间，使上导向轮始终压紧接触在平移凸轮的上导向面上。

下压杆组件包括下压杆、下导向轮和下复位弹簧。下压杆由其中部铰接连接在下支架的右端上，形成杠杆结构。下导向轮转动设置在下压杆的左端上，沿平移凸轮的下导向面滚动运动。下复位弹簧设置在下压杆与下支架之间，使下导向轮始终压紧接触在平移凸轮的下导向面上。

压头组件有3组，3组压头组件的结构相同，均包括托轮架和2个托轮。3组压头组件按其所处的位置的不同分别称为中压头组件、上压头组件和下压头组件。2个托轮均采用深沟球轴承，2个托轮依次沿前后向转动设置在托轮架上，托轮架可以摆动一定角度，使2个托轮的转动轴线与待加工工件的相接触部分的表面相互平行。中压头组件的托轮架铰接连接在平移凸轮的中部右端上，其转动轴线垂直于中压头组件的2个托轮的转动轴线和待加工工件的轴线所在的平面。上压头组件的托轮架铰接连接在上压杆的右端下侧上，其转动轴线沿左右向水平设置。下压头组件的托轮架铰接连接在下压杆的右端上侧上，其转动轴线沿左右向水平设置。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：驱动装置包括传动箱体、驱动电机、蜗杆、蜗轮、蜗轮轴和滚珠丝杆。蜗杆的转动轴沿前后向设置，蜗杆转动设置在传动箱体的上部上。蜗轮轴的转动轴沿左右向设置，蜗轮轴转动设置在传动箱体的中部上，蜗轮传动设置在蜗轮轴上且与蜗杆相啮合。驱动电机固定设置在传动箱体上，且电机轴与蜗杆传动连接。滚珠丝杆的丝杆的转动轴与蜗轮轴的转动轴同轴，滚珠丝杆转动设置在机体上，且与蜗轮轴传动连接。滚珠丝杆的丝杆座固定设置在平移凸轮上，从而丝杆转动来带动平移凸轮左右运动。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：驱动装置的驱动电机采用双速电机。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：还包括行程开关组件。行程开关组件包括2个行程开关和1个行程感应限位块。2个行程开关从左至右依次设置在机体的中部右部上，2个行程开关按其所处的左右位置的不同分为左行程开关和右行程开关。行程感应限位块固定设置在平移凸轮中部右部上。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的自动对中中心架有效解决了轴类零件圆锥面自动定心和辅助支撑的技术问题，能大大提高细长的圆锥面轴类零件的加工刚度，不仅能大大提高该类零件的加工效率，还能有效地提高加工精度；同时本发明的自动对中中心架也可用于圆柱面的自动定心和辅助支撑。本发明的自动对中中心架的结构简单，安装拆卸工件方便快捷，能快速自动定心，定心精度高，大大缩短辅助加工时间。

（2）本发明的自动对中中心架的驱动装置采用涡轮蜗杆传动副，具有自锁的特点，在加工过程中电机可以不工作，更加节能，进一步降低了使用成本，而且可靠性较好。

（3）本发明的驱动装置的驱动电机采用双速电机，能实现开始快速接近工件和后来慢速自动接触工件并对中的功能，既能有效提高工件装夹的效率，又能较好地保护工件表面。

（4）本发明的驱动装置采用滚珠丝杠，将回转运动转换成直线运动并保持较高的传动精度，由于滚珠丝杠可以消除传动间隙，所以锁紧后轴向无窜动，能有效提高工件的加工精度。

（5）本发明的驱动装置采用蜗轮蜗杆传动副，能大传动比降速，传动系统结构简单，体积小，成本底。

（6）本发明的压头组件采用滚动轴承作为接触支承，不仅接触精度高，而且使用寿命长，成本低。本发明的压头组件的托轮架可以摆动一定角度，使2个托轮的转动轴线与待加工工件的相接触部分的表面相互平行，确保2个托轮同时压紧在待加工工件上。

附图说明

图1为本发明的自动对中中心架去掉行程开关组件时处于松开状态时的结构示意图。

图2为图1中的自动对中中心架处于支撑工件状态时的结构示意图。

图3为图2的自动对中中心架加上行程开关组件后的俯视示意图。

图4为图2中的D向示意图。

图5为图2中的A向局部示意图。

图6为图3去掉上支架和上压杆组件后的结构示意图。

图7为图2中B-B剖视示意图。

图8为图2中的机体的结构示意图。

图9为图8的左视示意图。

图10为图9的C-C剖视示意图。

上述附图中的标记如下：机箱1，机体1-1，上支架1-2，下支架1-3，驱动装置2，传动箱体2-1，驱动电机2-2，蜗杆2-3，蜗轮2-4，蜗轮轴2-5，滚珠丝杆2-6，平移凸轮3，上压杆组件4，上压杆4-1，上导向轮4-2，上复位弹簧4-3，下压杆组件5，下压杆5-1，下导向轮5-2，下复位弹簧5-3，压头组件6，中压头组件6a，上压头组件6b，下压头组件6c，托轮架6-1，托轮6-2，行程开关组件7，行程开关7-1，左行程开关7-1a，右行程开关7-1b，行程感应限位块7-2，待加工工件100。

具体实施方式

本发明的方位的描述按照图1所示的方位进行，也即图1所示的上下左右方向即为描述的上下左右方向，图1所朝的一方为前方，背离图1的一方为后方。

（实施例1）

见图1至图10，本发明的自动对中中心架包括机箱1、驱动装置2、平移凸轮3、上压杆组件4、下压杆组件5、压头组件6和行程开关组件7。

见图1至图4和图8至图10，机箱1包括机体1-1、上支架1-2和下支架1-3。上支架1-2固定在机体1-1的上侧上，且右端伸出机体1-1外。下支架固定设置在机体1-1的下侧上，且右端伸出机体1-1外。从而机体1-1、上支架1-2和下支架1-3形成具有开口向右的箱体结构。平移凸轮3左右滑动设置在机体1-1、上支架1-2和下支架1-3之间，由驱动装置2驱动平移凸轮3左右运动。

见图1至图4、图6和图7，驱动装置2包括传动箱体2-1、驱动电机2-2、蜗杆2-3、蜗轮2-4、蜗轮轴2-5和滚珠丝杆2-6。驱动电机2-2采用双速电机。蜗杆2-3的转动轴沿前后向设置，蜗杆2-3转动设置在传动箱体2-1的上部上。蜗轮轴2-5的转动轴沿左右向设置，蜗轮轴2-5转动设置在传动箱体2-1的中部上，蜗轮2-4传动设置在蜗轮轴2-5上且与蜗杆2-3相啮合。驱动电机2-2固定设置在传动箱体2-1上，且电机轴与蜗杆2-3传动连接。滚珠丝杆2-6的丝杆的转动轴与蜗轮轴2-5的转动轴同轴，滚珠丝杆2-6转动设置在机体1-1上，且与蜗轮轴2-5传动连接。滚珠丝杆2-6的丝杆座固定设置在平移凸轮3上，从而丝杆转动来带动平移凸轮3左右运动。

见图1至图5，上压杆组件4包括上压杆4-1、上导向轮4-2和上复位弹簧4-3。上压杆4-1由其中部铰接连接在上支架1-2的右端上，形成杠杆结构。上导向轮4-2转动设置在上压杆4-1的左端上，沿平移凸轮3的上导向面3-1滚动运动。上复位弹簧4-3设置在上压杆4-1与上支架1-2之间，使上导向轮4-2始终压紧接触在平移凸轮3的上导向面3-1上。

见图1至图4，下压杆组件5包括下压杆5-1、下导向轮5-2和下复位弹簧5-3。下压杆5-1由其中部铰接连接在下支架1-3的右端上，形成杠杆结构。下导向轮5-2转动设置在下压杆5-1的左端上，沿平移凸轮3的下导向面3-2滚动运动。下复位弹簧5-3设置在下压杆5-1与下支架1-3之间，使下导向轮5-2始终压紧接触在平移凸轮3的下导向面3-2上。

见图1至图6，压头组件6有3组，3组压头组件6的结构相同，均包括托轮架6-1和2个托轮6-2。3组压头组件6按其所处的位置的不同分别称为中压头组件6a、上压头组件6b和下压头组件6c。2个托轮6-2均采用深沟球轴承，2个托轮6-2依次沿前后向转动设置在托轮架6-1上，托轮架6-1可以摆动一定角度，使2个托轮6-2的转动轴线与待加工工件100的相接触部分的表面相互平行。中压头组件6a的托轮架6-1铰接连接在平移凸轮3的中部右端上，其转动轴线垂直于中压头组件6a的2个托轮6-2的转动轴线和待加工工件100的轴线所在的平面。上压头组件6b的托轮架6-1铰接连接在上压杆4-1的右端下侧上，其转动轴线沿左右向水平设置。下压头组件6c的托轮架6-1铰接连接在下压杆5-1的右端上侧上，其转动轴线沿左右向水平设置。

见图1、图3、图4和图6，行程开关组件7包括2个行程开关7-1和1个行程感应限位块7-2。2个行程开关7-1从左至右依次设置在机体1-1的中部右部上，2个行程开关7-1按其所处的左右位置的不同分为左行程开关7-1a和右行程开关7-1b。行程感应限位块7-2固定设置在平移凸轮3中部右部上。

本发明的自动对中中心架使用时，将中心架轴向调整安装于工件需辅助支撑的圆锥轴段的适当位置，设定好位于右侧的右行程开关7-1b与待加工工件100的轴线的距离，首先使自动对中中心架处于松开状态，将待加工工件100采用一夹一顶或双顶装夹。驱动装置2的双速电机先以高速转动，带动蜗杆2-3转动，进而使蜗轮2-4转动，在通过蜗轮2-4使蜗轮轴2-5转动，从而通过蜗轮轴2-5带动滚珠丝杆2-6的丝杆转动，使得丝杆座带动平移凸轮3向右运动，平移凸轮3将上压杆组件4的上压杆4-1的左端向上顶，将下压杆组件5的下压杆5-1的左端向下顶，从而使得上压杆组件4的上压杆4-1的右端向下向待加工工件100靠近，同时下压杆组件5的下压杆5-1的右端向上向待加工工件100靠近，且3组压头组件6到待加工工件100的轴线的距离始终保持相同（由平移凸轮3的曲线保证）。当位于左侧的左行程开关7-1a检测到平移凸轮3上的行程感应限位块7-2的信号时，双速电机由高速转动状态切换至低速转动，当位于右侧的右行程开关7-1b检测到平移凸轮3上的行程感应限位块7-2的信号时，双速电机停止工作，蜗杆2-3和蜗轮2-4自锁，从而将待加工工件100压紧支撑。各压头组件6的托轮架6-1自动根据待加工工件100的外边面的形状转动，确保2个托轮6-2同时压紧在待加工工件100上。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换和变化，具体应用过程中还可以根据上述实施例的启发进行相应的改造，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自动对中中心架，其特征在于：包括机箱、驱动装置、平移凸轮、上压杆组件、下压杆组件和压头组件；机箱包括机体、上支架和下支架；上支架固定在机体的上侧上，且右端伸出机体外；下支架固定设置在机体的下侧上，且右端伸出机体外；从而机体、上支架和下支架形成具有开口向右的箱体结构；平移凸轮左右滑动设置在机体、上支架和下支架之间，由驱动装置驱动平移凸轮左右运动；

上压杆组件包括上压杆、上导向轮和上复位弹簧；上压杆由其中部铰接连接在机箱的上支架的右端上，形成杠杆结构；上导向轮转动设置在上压杆的左端上，沿平移凸轮的上导向面滚动运动；上复位弹簧设置在上压杆与上支架之间，使上导向轮始终压紧接触在平移凸轮的上导向面上；

下压杆组件包括下压杆、下导向轮和下复位弹簧；下压杆由其中部铰接连接在下支架的右端上，形成杠杆结构；下导向轮转动设置在下压杆的左端上，沿平移凸轮的下导向面滚动运动；下复位弹簧设置在下压杆与下支架之间，使下导向轮始终压紧接触在平移凸轮的下导向面上；

压头组件有3组，3组压头组件的结构相同，均包括托轮架和2个托轮；3组压头组件按其所处的位置的不同分别称为中压头组件、上压头组件和下压头组件；2个托轮均采用深沟球轴承，2个托轮依次沿前后向转动设置在托轮架上，托轮架可以摆动一定角度，使2个托轮的转动轴线与待加工工件的相接触部分的表面相互平行；中压头组件的托轮架铰接连接在平移凸轮的中部右端上，其转动轴线垂直于中压头组件的2个托轮的转动轴线和待加工工件的轴线所在的平面；上压头组件的托轮架铰接连接在上压杆的右端下侧上，其转动轴线沿左右向水平设置；下压头组件的托轮架铰接连接在下压杆的右端上侧上，其转动轴线沿左右向水平设置。

2.根据权利要求1所述的自动对中中心架，其特征在于：驱动装置包括传动箱体、驱动电机、蜗杆、蜗轮、蜗轮轴和滚珠丝杆；蜗杆的转动轴沿前后向设置，蜗杆转动设置在传动箱体的上部上；蜗轮轴的转动轴沿左右向设置，蜗轮轴转动设置在传动箱体的中部上，蜗轮传动设置在蜗轮轴上且与蜗杆相啮合；驱动电机固定设置在传动箱体上，且电机轴与蜗杆传动连接；滚珠丝杆的丝杆的转动轴与蜗轮轴的转动轴同轴，滚珠丝杆转动设置在机体上，且与蜗轮轴传动连接；滚珠丝杆的丝杆座固定设置在平移凸轮上，从而丝杆转动来带动平移凸轮左右运动。

3.根据权利要求2所述的自动对中中心架，其特征在于：驱动装置的驱动电机采用双速电机。

4.根据权利要求1至3之一所述的自动对中中心架，其特征在于：还包括行程开关组件；行程开关组件包括2个行程开关和1个行程感应限位块；2个行程开关从左至右依次设置在机体的中部右部上，2个行程开关按其所处的左右位置的不同分为左行程开关和右行程开关；行程感应限位块固定设置在平移凸轮中部右部上。