CN109226844A - 用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构及铣削装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构及铣削装置，该进给机构包括驱动组件、圆柱凸轮和凸轮从动件；所述圆柱凸轮的下端与所述驱动组件固定，所述驱动组件用于驱动所述圆柱凸轮旋转，所述圆柱凸轮的上端端面的中心沿轴向开设有用于容纳螺帽类工件的第一容纳槽，所述圆柱凸轮的圆柱面上开设有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽的螺距与螺帽类工件相同；所述凸轮从动件包括固定端和工作端，所述工作端伸入所述螺旋凹槽中。该机构利用圆柱凸轮机构原理实现尾扣铣削的螺旋进给，拓展了普铣设备在空间曲面加工方面的潜能，且具有结构简单、加工效率高和工艺稳定可靠等优点。

Description

用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构及铣削装置和方法

技术领域

本发明属于特殊零件铣削加工技术领域，尤其涉及一种用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构及铣削装置和方法。

背景技术

滚珠丝杠副是工具机械和精密机械上最常使用的高精度、可逆性和高效率的传动元件，可将旋转运动转换成线性运动（线性运动转换成旋转运动），或将扭矩转换成轴向作用力。由于摩擦力小的特性，滚珠丝杠副被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

如图1所示，尾扣31是指滚珠丝杠副中螺帽类工件3（如螺母）内螺纹两端不完整需要切除的部分，通常情况，在滚珠丝杠副的尾扣端，装有一个端部开有反向槽的反向器，用于保证循环过程中，滚珠沿螺旋槽从一端螺母外表面的插管或外螺旋槽返回螺母内螺旋槽的另一端，实现丝杠副在工况下的连续作业。尾扣31属空间螺旋结构，端面投影为多圆弧平滑相接曲线。

传统一般采用划线后再打磨、锉修等机加手段去除尾扣，普通铣床无法实现三轴联动加工，对于属空间螺旋结构的尾扣无法一次加工实现，需要反复拆卸测量再铣削，并借助钳工打磨才能成型，不仅加工效率低，加工成本高，而且产品一致性难以保证。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、加工效率高和工艺稳定可靠的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，及具有该进给机构的螺帽类工件尾扣铣削装置，还相应提供一种利用该装置进行螺帽类零件尾扣铣削的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，包括驱动组件、圆柱凸轮和凸轮从动件；所述圆柱凸轮的下端与所述驱动组件固定，所述驱动组件用于驱动所述圆柱凸轮旋转，所述圆柱凸轮的上端端面的中心沿轴向开设有用于容纳螺帽类工件的第一容纳槽，所述圆柱凸轮的圆柱面上开设有螺旋凹槽，所述螺旋凹槽的螺距与螺帽类工件相同；所述凸轮从动件包括固定端和工作端，所述工作端伸入所述螺旋凹槽中。

工作时，可先将上述进给机构安装于普通铣床工作台上，再将待加工的螺帽类工件固定于第一容纳槽中并与圆柱凸轮同轴设置，在固定凸轮从动件的基础上，圆柱凸轮除了自身旋转，还会沿轴向按设计轨迹规律抬升。凸轮沿轴向升程/降程严格按照预定轮廓曲线规律变化，设计不同从动件运动轮廓曲线可实现任意预定的运动规律。由于螺旋凹槽轮廓曲线与尾扣螺母为同螺距螺旋曲线，即可实现与螺帽类工件尾扣加工进给一致的预定空间曲线运动，再借助普通铣床悬在上述进给机构上方的切削刀具的单一回转运动，对工件按设计样板切入切出，尾扣部分即可随刀具旋转自然切除，实现了该空间曲面（尾扣）在普通设备上的精确高效铣削加工。

作为上述技术方案的进一步改进：

为提高批量加工效率，省略繁琐耗时的尾扣划线工序，所述圆柱凸轮的上端端面上固定有与螺帽类工件的尾扣相对应的对刀块。

所述对刀块为与所述圆柱凸轮同轴设置的扇环块，所述扇环块的圆心角度与与尾扣的圆心角度相同，以确保尾扣精准对刀。

结合本机构的工作工况，所述驱动组件包括涡轮、与涡轮啮合传动的蜗杆，以及用于驱动蜗杆旋转的驱动件，所述圆柱凸轮的下端固定于所述涡轮的中心孔中。采用涡轮蜗杆传动能得到很大的传动比，结构紧凑且传动平稳。

为进一步确保尾扣的精确加工，上述进给机构还包括角度测量座，所述角度测量座上开设有与所述圆柱凸轮的上端配合的第二容纳槽，所述第二容纳槽的槽壁上沿周向方向设有角度标记，所述圆柱凸轮的圆柱面上设有沿轴向方向延伸的标示线；所述第二容纳槽的底部开设有供所述圆柱凸轮的下端穿过的第一孔，所述圆柱凸轮的下端穿过所述第一孔，所述圆柱凸轮的上端置于所述第二容纳槽中；所述凸轮从动件的固定端与所述角度测量座固定。

该角度测量座工作时，将尾扣起点、圆柱凸轮的标示线与角度测量座上的角度标记的零线三者对齐，当加工完成，且圆柱凸轮旋转角度与尾扣的圆心角度相同时，说明加工角度到位。

为便于将上述进给机构安装于普铣设备的工作台上，该进给机构还包括底座，为保证涡轮蜗杆传动的可靠性，且延长其使用寿命，所述底座上开设有容纳所述驱动组件的第三容纳槽，所述蜗杆的一端从所述底座中伸出并与所述驱动件固连。

所述驱动件为固定于所述底座沿蜗杆长度方向的一侧的外表面上的手轮，驱动件也可以是电机等驱动设备。

所述第一容纳槽的底部设有用于固定所述螺帽类工件的第一固定件，所述圆柱凸轮的上端端面上还设有用于固定所述螺帽类工件的第二固定件。

所述第一固定件为固定于所述第一容纳槽底部的定位衬套，所述定位衬套的端面上开设有与所述螺帽类工件的止动台配合的止动槽。

所述第二固定件为铰链压板，所述铰链压板靠近所述圆柱凸轮轴线的一侧与所述螺帽类工件固定，所述铰链压板远离所述圆柱凸轮轴线的一侧与所述圆柱凸轮固定。

所述底座上设有用于关闭所述第三容纳槽的盖板，所述盖板上开设有与所述角度测量座配合的第二孔，所述角度测量座的下端穿过所述第二孔中并与所述盖板固定。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种螺帽类工件尾扣铣削装置，包括上述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，以及固定于所述用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构上方的铣削刀。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种利用上述的螺帽类工件尾扣铣削装置进行尾扣加工的方法，包括以下步骤：

S1：将螺帽类工件固定于第一容纳槽中并与所述圆柱凸轮同轴设置；

S2：启动驱动组件，圆柱凸轮实现螺旋进给，铣削刀回转对尾扣进行铣削。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的进给机构极大拓展了普铣设备在空间曲面加工方面的潜能，在不借助多轴设备基础上即可解决螺旋尾扣加工难题，降低了非高精度特殊空间曲面加工部位的加工成本，提高了加工效率。较之传统划线、打磨、锉修等机加手段而言，该机构更加稳定可靠，操作更加简捷高效。该进给机构具有结构简单，设计巧妙，操作方便，加工效率高的特点。

2、本发明的空间尾扣铣削方法也可作为大中小机加企业，丝杠副厂家在丝杠副螺母类工件尾扣高效加工的一种通用方法。

附图说明

图1为滚珠丝杠副中螺帽类工件带尾扣的结构示意图。

图2为本发明实施例的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构的立体结构示意图。

图3为图2的俯视结构示意图。

图4为图3中的A-A剖视示意图。

图5为图3中的B-B剖视示意图。

图6为本发明实施例中的圆柱凸轮的立体结构示意图。

图例说明：1、圆柱凸轮；11、第一容纳槽；12、螺旋凹槽；13、标示线；14、定位衬套；141、止动槽；15、铰链压板；2、凸轮从动件；21、固定端；22、工作端；3、螺帽类工件；31、尾扣；32、止动台；4、对刀块；5、涡轮；6、蜗杆；7、手轮；8、角度测量座；81、第二容纳槽；83、角度标记；82、第一孔；9、底座；91、第三容纳槽；92、盖板；921、第二孔；10、插销。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例：

如图2～5所示，本实施例的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，包括驱动组件、圆柱凸轮1、凸轮从动件2、对刀块4、涡轮5、蜗杆6、手轮7、角度测量座8和底座9。

底座9上开设有第三容纳槽91，涡轮5和蜗杆6传动连接并置于第三容纳槽91中，为保证圆柱凸轮1的复合运动，蜗杆6通过两个圆锥滚子轴承安装在底座9中，呈外“米”字安装模式，抵消轴向力对蜗杆6的冲击，保证运动平稳性。涡轮5与底座9之间装有两个推力滚子轴承，限其轴向位置，保证其具有回转自由度。

手轮7固定于底座9沿蜗杆6长度方向的一侧的外表面上，蜗杆6的相应端从底座9中伸出并与手轮7螺纹连接。

底座9上设有用于关闭第三容纳槽91的盖板92，盖板92上开设有与角度测量座8配合的第二孔921，角度测量座8的下端穿过第二孔921中并与盖板92固定。

角度测量座8上开设有与圆柱凸轮1的上端配合的第二容纳槽81，第二容纳槽81的底部开设有供圆柱凸轮1的下端穿过的第一孔82，圆柱凸轮1的下端穿过第一孔82后通过键固定于涡轮5的中心孔中，在轴向受力时可沿轴平行滑动，防止运动过程机构卡死，刚性破坏。圆柱凸轮1的上端置于第二容纳槽81中。

第二容纳槽81的槽壁上沿周向方向设有角度标记83，圆柱凸轮1的圆柱面上设有沿轴向方向延伸的标示线13；为调整丝杠螺母安装是否角度正确、加工角度是否到位，可通过角度测量座8进行间接检测。该角度测量座工作时，将尾扣起点、对刀块4起点、圆柱凸轮1的标示线13与角度测量座8上的角度标记83的零线三者对齐，当加工完成，且圆柱凸轮旋转角度与尾扣的圆心角度相同时，说明加工角度到位。

摇动手轮7，即可通过涡轮蜗杆的啮合传动带动圆柱凸轮1旋转。

如图6所示，圆柱凸轮1的上端端面的中心沿轴向开设有用于容纳螺帽类工件3的第一容纳槽11，圆柱凸轮1的圆柱面上开设有螺旋凹槽12，螺旋凹槽12的螺距与螺帽类工件3相同；凸轮从动件2包括固定端21和工作端22，固定端21与角度测量座8固定，工作端22伸入螺旋凹槽12中。因此，圆柱凸轮1旋转运动的同时将会受到凸轮从动件2的牵制，自身旋转的同时沿凸轮轴向规律性平动。

对刀块4固定于圆柱凸轮1的上端端面上并与螺帽类工件3的尾扣31相对应。

本实施例中，对刀块4为与圆柱凸轮1同轴设置的扇环块，扇环块的圆心角度与与尾扣31的圆心角度相同。

本实施例中，第一容纳槽11的底部固定有定位衬套14，定位衬套14的端面上开设有与螺帽类工件3的止动台32配合的止动槽141。

圆柱凸轮1的上端端面上还固定有铰链压板15，铰链压板15的下端具有与止动台32配合的卡槽，螺帽类工件3上端的止动台32卡入该卡槽中。

螺帽类工件3尾扣铣削加工流程如下：首先将上述进给机构安装在普铣工作台上，将螺帽类工件3（如丝杠螺母）置于第一容纳槽11中并与所述圆柱凸轮1同轴设置；丝杠螺母下端的止动台31卡入止动槽141中，上端由铰链压板1压紧，经压板锁紧销处的锁紧螺母锁死。摇动手轮7依次带动涡轮5、蜗杆6、圆柱凸轮1旋转，螺帽类工件3随圆柱凸轮1螺旋抬升，与刀具螺旋接触，尾扣多余材料即被切除。

加工尾扣端面形状主要采用由插销10与螺钉限位的不同对刀块4控制。加工不同工程直径、不同螺距的丝杠螺母，需整体、更换角度测量座8、定位衬套14、圆柱凸轮1三个部件。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，包括驱动组件、圆柱凸轮（1）和凸轮从动件（2）；所述圆柱凸轮（1）的下端与所述驱动组件固定，所述驱动组件用于驱动所述圆柱凸轮（1）旋转，所述圆柱凸轮（1）的上端端面的中心沿轴向开设有用于容纳螺帽类工件（3）的第一容纳槽（11），所述圆柱凸轮（1）的圆柱面上开设有螺旋凹槽（12），所述螺旋凹槽（12）的螺距与螺帽类工件（3）相同；所述凸轮从动件（2）包括固定端（21）和工作端（22），所述工作端（22）伸入所述螺旋凹槽（12）中。

2.根据权利要求1所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，所述圆柱凸轮（1）的上端端面上固定有与螺帽类工件（3）的尾扣（31）相对应的对刀块（4）。

3.根据权利要求2所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，所述对刀块（4）为与所述圆柱凸轮（1）同轴设置的扇环块，所述扇环块的圆心角度与与尾扣（31）的圆心角度相同。

4.根据权利要求1所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，所述驱动组件包括涡轮（5）、与涡轮（5）啮合传动的蜗杆（6），以及用于驱动蜗杆（6）旋转的驱动件，所述圆柱凸轮（1）的下端固定于所述涡轮（5）的中心孔中。

5.根据权利要求1所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，还包括角度测量座（8），所述角度测量座（8）上开设有与所述圆柱凸轮（1）的上端配合的第二容纳槽（81），所述第二容纳槽（81）的槽壁上沿周向方向设有角度标记（83），所述圆柱凸轮（1）的圆柱面上设有沿轴向方向延伸的标示线（13）；所述第二容纳槽（81）的底部开设有供所述圆柱凸轮（1）的下端穿过的第一孔（82），所述圆柱凸轮（1）的下端穿过所述第一孔（82），所述圆柱凸轮（1）的上端置于所述第二容纳槽（81）中；所述凸轮从动件（2）的固定端（21）与所述角度测量座（8）固定。

6.根据权利要求4所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，还包括底座（9），所述底座（9）上开设有容纳所述驱动组件的第三容纳槽（91），所述蜗杆（6）的一端从所述底座（9）中伸出并与所述驱动件固连。

7.根据权利要求6所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，所述驱动件为固定于所述底座（9）沿蜗杆（6）长度方向的一侧的外表面上的手轮（7）。

8.根据权利要求1～7任一项所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，其特征在于，所述第一容纳槽（11）的底部设有用于固定所述螺帽类工件（3）的第一固定件，所述圆柱凸轮（1）的上端端面上还设有用于固定所述螺帽类工件（3）的第二固定件。

9.一种螺帽类工件尾扣铣削装置，其特征在于，包括如权利要求1～8任一项所述的用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构，以及固定于所述用于螺帽类工件尾扣铣削的进给机构上方的铣削刀。

10.一种利用权利要求9所述的螺帽类工件尾扣铣削装置进行尾扣加工的方法，包括以下步骤：

（1）将螺帽类工件（3）固定于第一容纳槽（11）中并与所述圆柱凸轮（1）同轴设置；

（2）启动驱动组件，圆柱凸轮（1）实现螺旋进给，铣削刀回转对尾扣进行铣削。