CN109482969B - 一种高效剁齿机构及剁齿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效剁齿机构，包括剁刀、用于夹紧所述剁刀的夹持装置，所述剁刀竖直向下，夹持装置与剁齿滑枕固定连接，所述剁齿滑枕的上方设置支架，还包括贯穿所述支架的丝杆，所述支架顶部设置螺母，丝杆从所述螺母中穿过，所述丝杆的底端连接在位于支架内的压板上，所述剁齿滑枕的顶部与压板的底部之间设置弹簧，还包括用于驱动所述剁齿滑枕上下运动的第一直线驱动机构。本发明的目的在于提供一种高效剁齿机构及剁齿方法，以解决现有技术中剁齿机时常需要停机恢复、工作效率低下，同时工作压力高、耐久性较低的问题，实现无需停机恢复、提高工作效率，同时提高使用稳定性、延长使用寿命的目的。

Description

一种高效剁齿机构及剁齿方法

技术领域

本发明涉及锉刀加工领域，具体涉及一种高效剁齿机构及剁齿方法。

背景技术

剁齿，是用于制造锉刀的工艺。在用钢材轧制成各种形状的锉坯的钢制锉身工作面上，沿轴线方向有规律地剁出无数条锋利的刃口纹路。最初的锉刀剁齿系人工用一种平口小凿攻凿而成的，近代则采用剁齿机进行机械剁齿。剁好齿的锉刀经过热处理，达到所需硬度后方能使用。用剁齿机剁齿时噪音很大。现有技术中有依靠气动或者液压作为动力的剁齿机构，这类剁齿机构靠气缸或者液压缸直接连接剁齿滑枕机构以及剁刀，通过气缸或者液压缸的往复运动，带动剁齿滑枕机构以及剁刀实现往复运动，从而实现剁齿动作。但是，由于剁齿需要的瞬时冲量很大，现有的剁齿机由气缸或者液压缸输出，则需要气缸或者液压缸压力很高，导致剁齿响应速度慢、耐久性不高，究其原因，是因为剁齿力度较大，其长时间运行后，气缸或者液压缸组成的动力机构及其相关附件会由于温度过高、压力过大等因素，影响剁齿机构的使用性能及剁齿效果，必须停机等待其恢复，导致使用效率降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效剁齿机构及剁齿方法，以解决现有技术中剁齿机时常需要停机恢复、工作效率低下，同时工作压力高、耐久性较低的问题，实现无需停机恢复、提高工作效率，同时提高使用稳定性、延长使用寿命的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种高效剁齿机构，包括剁刀、用于夹紧所述剁刀的夹持装置，所述剁刀竖直向下，夹持装置与剁齿滑枕固定连接，所述剁齿滑枕的上方设置支架，还包括贯穿所述支架的丝杆，所述支架顶部设置螺母，丝杆从所述螺母中穿过，所述丝杆的底端连接在位于支架内的压板上，所述剁齿滑枕的顶部与压板的底部之间设置弹簧，还包括用于驱动所述剁齿滑枕上下运动的第一直线驱动机构。

针对现有技术中剁齿机时常需要停机恢复、工作效率低下，同时工作压力高、耐久性较低的问题，本发明提出一种高效剁齿机构，夹持装置夹紧剁刀，并使剁刀竖直向下，便于进行剁齿作业。夹持装置与剁齿滑枕固定连接，通过剁齿滑枕的移动带动夹持装置移动。剁齿滑枕的上方设置支架，丝杆的顶端位于剁齿滑枕上，丝杆的底端位于剁齿滑枕内并连接压板，螺母套设在丝杆上，且螺母位于支架顶部，因此拧紧螺母即可使丝杆相对固定。剁齿滑枕的顶部与压板的底部之间设置弹簧，第一直线驱动机构用于驱动所述剁齿滑枕上下运动。本发明使用过程，由第一直线驱动机构驱动剁齿滑枕上行，由于支架保持不动，因此压板相对不动，所以剁齿滑枕压缩弹簧，将第一直线驱动机构输出的动能转换为弹簧的弹性势能进行储存。之后第一直线驱动机构下行，剁齿滑枕在弹簧的复位力的推动下急速下降，在此过程中，弹簧的弹性势能和剁齿滑枕的重力势能共同转化成剁齿滑枕的动能，在剁刀刀头即将接触工件表面时，较大的动量转化为冲量，在极短的时间产生很大的力，使得剁刀完成工件表面齿纹的加工。上述加工过程相较于现有技术中由气缸或液压缸直接向剁刀输出驱动力的下行方式，驱动结构无需长时间在高压下运行，剁刀的动能绝大部分由弹簧的弹性势能转化而来，第一直线驱动机构不会连续带载工作，因此也不会出现长期运作后温度极高的问题。综上，由于第一直线驱动机构仅仅驱动剁齿滑枕上行，而不提供直接剁齿撞击的下行作用力，因此第一直线驱动机构的工作温度、压力、环境稳定性、瞬时振动幅度等均能够保持稳定，相较于现有技术，解决了剁齿机时常需要停机恢复、工作效率低下，同时工作压力高、耐久性较低的问题，实现了无需停机恢复、提高工作效率，同时提高使用稳定性、延长使用寿命的目的。此外，本发明中正向或反向转动丝杆，能够带动压板高度进行调整，从而增大或减小弹簧的初始压力，进而增大或减小剁齿滑枕在最高位置时弹簧的弹性势能，在剁齿滑枕向下运动过程中，增大或减小剁齿滑枕的动能，使得剁刀剁齿的锉纹深度更深或者更浅，从而实现对剁齿力度的可控可调，极大的提高本发明的适用范围；通过纯机械方式对剁齿力度进行调整，还能够显著提高对剁齿力度的控制精度。

优选的，所述第一直线驱动机构包括开设在所述剁齿滑枕内部的通孔，通孔内部顶面设置向下凸出的凸起，凸起下方设置位于通孔内的凸轮，所述凸轮与所述凸起相匹配，所述凸轮由电机驱动进行转动。本方案中的第一直线驱动机构为凸轮机构，具体的，由凸轮局部推动凸起，使得剁齿滑枕做上下往复运动。剁齿滑枕在向上运动过程中，弹簧被压缩，动能转化成弹簧的弹性势能和剁齿滑枕的重力势能，剁齿滑枕在急速下降过程中，弹簧的弹性势能和剁齿滑枕的重力势能转化成剁齿滑枕的动能，在剁刀刀头即将接触工件表面时，较大的动量转化为冲量，在极短的时间产生很大的力，使得剁刀完成工件表面齿纹的加工。此外，由凸轮带动剁齿滑枕上下移动，凸轮的从动件回程时间短，在剁刀刀头即将接触工件表面时动能较大，相较于现有技术中的剁齿机，更容易剁出齿纹，剁齿效率有明显提高。

优选的，所述电机的输出端通过联轴器带动旋转轴转动，所述旋转轴与凸轮之间平键连接。电机通过联轴器带动旋转轴旋转，进而通过平键带动凸轮转动，通过凸轮使得剁齿滑枕做上下往复运动。

优选的，还包括固定在支架上的标示尺，所述标示尺正对弹簧顶端，标示尺的刻度方向平行于弹簧的轴线。标示尺的刻度方向平行于弹簧的轴线，因此转动丝杆调整弹簧初始压力时，工作人员能够通过标示尺上的刻度，来对弹簧初始压力进行定量的控制，进一步提高本发明的可调控能力，实现对弹簧弹性势能及剁齿冲量的定量控制。

优选的，所述丝杆顶部固定手轮。便于工作人员转动手轮带动丝杆转动。

进一步的，还包括第二直线驱动机构，第二直线驱动机构的驱动端连接牵引杆，所述第二直线驱动机构的驱动方向、所述牵引杆的轴线，均平行于弹簧的轴线，所述牵引杆用于拉动剁齿滑枕进行移动。作为本发明的另一个发明点，发明人在大量研究过程中发现，现有技术中的气缸或液压缸驱动方式，其气缸或液压缸在开始工作或停止工作的过程中，均是带载启闭，每次停机恢复时不仅需要浪费大量时间导致效率低下，还会由于带载启闭导致气缸或液压缸的耐久性下降，现有技术中没有技术方案意识到这个问题。本方案针对上述问题，通过第二直线驱动机构驱动牵引杆上下移动，再由牵引杆拉动剁齿滑枕进行移动，从而使得剁齿滑枕与凸轮之间能够脱离。具体的，活牵引杆向上运动，进而带动剁齿滑枕向上移动，使得剁齿滑枕与凸轮表面脱离，从而做到在凸轮电机保持旋转过程中，剁齿功能由运行变成停止。而使得牵引杆向下运动，进而带动剁齿滑枕向下移动，使得剁齿滑枕与凸轮表面接触，从而做到在凸轮电机保持旋转过程中，剁齿功能由停止变成运行。从而实现剁齿机的离合功能。而当剁齿滑枕与凸轮表面脱离时，电机空载启动与关闭，能减少电机达到稳定速度与完成关闭的时间，同时在启闭过程中电机不具有荷载，因此对于电机而言能够显著降低不必要的损耗、延长使用寿命。

优选的，所述剁齿滑枕的外表面固定连接限位板，所述牵引杆自上而下穿过所述限位板，所述牵引杆的底端固定限位块，所述限位块无法从限位板内穿过。当牵引杆带动限位块上移至限位板的下表面时，牵引杆的继续上移即会带动剁齿滑枕上移，从而使得凸起脱离凸轮的驱动范围。而当凸起位于凸轮的驱动范围内时，剁齿滑枕的正常上下移动过程中，牵引杆随之上下移动，这个过程中限位块始终不会到达接触限位板的位置，因此正常剁齿过程中，剁齿滑枕不会脱离电机的驱动。

优选的，所述剁齿滑枕的顶部设置滑动轴承，滑动轴穿过滑动轴承插入至剁齿滑枕内。滑动轴，与滑动轴承间发生相对滑动，保证剁齿滑枕在竖直方向上移动，提高运行稳定性。

优选的，所述第二直线驱动机构为固定在支架外的气缸。本方案中的气缸也可替换成由直流伺服电机驱动的丝杠螺母机构，来达到使得剁齿滑枕向上移动的目的，但考虑到控制的简便以及成本要求，选用气缸作为离合功能的实现元件更为合适。

一种剁齿方法，包括以下步骤：

(a)转动丝杆调整弹簧初始压力，之后通过气缸驱动牵引杆上行，使牵引杆底端的限位块与剁齿滑枕外的限位板接触，带动剁齿滑枕压缩弹簧上行，直至剁齿滑枕内的凸起脱离凸轮的驱动范围；

(b)启动电机，驱动凸轮转动，待电机转速稳定至工作转速后，通过气缸驱动牵引杆下行，弹簧复位推动剁齿滑枕下行，剁刀接触被加工的工件；

(c)凸轮稳定转动驱动剁齿滑枕上下运动，使得剁刀不断接触被加工的工件，直至完成加工；

(d)气缸驱动牵引杆上行，使牵引杆底端的限位块与剁齿滑枕外的限位板接触，带动剁齿滑枕压缩弹簧上行，直至剁齿滑枕内的凸起脱离凸轮的驱动范围，关闭电机。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种高效剁齿机构及剁齿方法，加工过程相较于现有技术中由气缸或液压缸直接向剁刀输出驱动力的下行方式，驱动部件无需长时间在高压下运行，剁刀的动能绝大部分由弹簧的弹性势能转化而来，第一直线驱动机构不会连续带载工作，因此也不会出现长期运作后温度极高的问题。

2、本发明一种高效剁齿机构及剁齿方法，由于第一直线驱动机构仅仅驱动剁齿滑枕上行，而不提供直接剁齿撞击的下行作用力，因此第一直线驱动机构的工作温度、压力、环境稳定性、瞬时振动幅度等均能够保持稳定，相较于现有技术，解决了剁齿机时常需要停机恢复、工作效率低下，同时工作压力高、耐久性较低的问题，实现了无需停机恢复、提高工作效率，同时提高使用稳定性、延长使用寿命的目的。

3、本发明一种高效剁齿机构及剁齿方法，正向或反向转动丝杆，能够带动压板高度进行调整，从而增大或减小弹簧的初始压力，进而增大或减小剁齿滑枕在最高位置时弹簧的弹性势能，在剁齿滑枕向下运动过程中，增大或减小剁齿滑枕的动能，使得剁刀剁齿的锉纹深度更深或者更浅，从而实现对剁齿力度的可控可调，极大的提高本发明的适用范围；通过纯机械方式对剁齿力度进行调整，还能够显著提高对剁齿力度的控制精度。

4、本发明一种高效剁齿机构及剁齿方法，现有技术中的气缸或液压缸驱动方式，其气缸或液压缸在开始工作或停止工作的过程中，均是带载启闭，每次停机恢复时不仅需要浪费大量时间导致效率低下，还会由于带载启闭导致气缸或液压缸的耐久性下降。而本发明能够实现剁齿机的离合功能：当剁齿滑枕与凸轮表面脱离时，电机空载启动与关闭，能减少电机达到稳定速度与完成关闭的时间，同时在启闭过程中电机不具有荷载，因此对于电机而言能够显著提高开机速度，降低不必要的损耗、延长使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例的结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-手轮，2-丝杆，3-螺母，4-支架，5-标示尺，6-弹簧，7-气缸，8-牵引杆，9-滑动轴，10-滑动轴承，11-剁齿滑枕，12-旋转轴，13-凸轮，14-夹持装置，15-剁刀，16-压板，17-通孔，18-凸起，19-限位板，20-限位块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1所示的一种高效剁齿机构，包括剁刀15、用于夹紧所述剁刀15的夹持装置14，所述剁刀15竖直向下，夹持装置14与剁齿滑枕11固定连接，所述剁齿滑枕11的上方设置支架4，还包括贯穿所述支架4的丝杆2，所述支架4顶部设置螺母3，丝杆2从所述螺母3中穿过，所述丝杆2的底端连接在位于支架4内的压板16上，所述剁齿滑枕11的顶部与压板16的底部之间设置弹簧6，还包括用于驱动所述剁齿滑枕11上下运动的第一直线驱动机构。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图1所示，所述第一直线驱动机构包括开设在所述剁齿滑枕11内部的通孔17，通孔17内部顶面设置向下凸出的凸起18，凸起18下方设置位于通孔17内的凸轮13，所述凸轮13与所述凸起18相匹配，所述凸轮13由电机驱动进行转动。所述电机的输出端通过联轴器带动旋转轴12转动，所述旋转轴12与凸轮13之间平键连接。还包括固定在支架4上的标示尺5，所述标示尺5正对弹簧6顶端，标示尺5的刻度方向平行于弹簧6的轴线。所述丝杆2顶部固定手轮1。

实施例3：

在实施例2的基础上，还包括第二直线驱动机构，第二直线驱动机构的驱动端连接牵引杆8，所述第二直线驱动机构的驱动方向、所述牵引杆8的轴线，均平行于弹簧6的轴线，所述牵引杆8用于拉动剁齿滑枕11进行移动。所述剁齿滑枕11的外表面固定连接限位板19，所述牵引杆8自上而下穿过所述限位板19，所述牵引杆8的底端固定限位块20，所述限位块20无法从限位板19内穿过。所述剁齿滑枕11的顶部设置滑动轴承10，滑动轴9穿过滑动轴承10插入至剁齿滑枕11内。所述第二直线驱动机构为固定在支架4外的气缸7。

一种剁齿方法，包括以下步骤：(a)转动丝杆2调整弹簧6初始压力，之后通过气缸7驱动牵引杆8上行，使牵引杆8底端的限位块20与剁齿滑枕11外的限位板19接触，带动剁齿滑枕11压缩弹簧6上行，直至剁齿滑枕11内的凸起18脱离凸轮13的驱动范围；(b)启动电机，驱动凸轮13转动，待电机转速稳定至工作转速后，通过气缸7驱动牵引杆8下行，弹簧6复位推动剁齿滑枕11下行，剁刀15接触被加工的工件；(c)凸轮13稳定转动驱动剁齿滑枕11上下运动，使得剁刀15不断接触被加工的工件，直至完成加工；(d)气缸7驱动牵引杆8上行，使牵引杆8底端的限位块20与剁齿滑枕11外的限位板19接触，带动剁齿滑枕11压缩弹簧6上行，直至剁齿滑枕11内的凸起18脱离凸轮13的驱动范围，关闭电机。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效剁齿机构，包括剁刀(15)、用于夹紧所述剁刀(15)的夹持装置(14)，其特征在于，所述剁刀(15)竖直向下，夹持装置(14)与剁齿滑枕(11)固定连接，所述剁齿滑枕(11)的上方设置支架(4)，还包括贯穿所述支架(4)的丝杆(2)，所述支架(4)顶部设置螺母(3)，丝杆(2)从所述螺母(3)中穿过，所述丝杆(2)的底端连接在位于支架(4)内的压板(16)上，所述剁齿滑枕(11)的顶部与压板(16)的底部之间设置弹簧(6)，还包括用于驱动所述剁齿滑枕(11)上下运动的第一直线驱动机构；所述第一直线驱动机构包括开设在所述剁齿滑枕(11)内部的通孔(17)，通孔(17)内部顶面设置向下凸出的凸起(18)，凸起(18)下方设置位于通孔(17)内的凸轮(13)，所述凸轮(13)与所述凸起(18)相匹配，所述凸轮(13)由电机驱动进行转动；还包括第二直线驱动机构，第二直线驱动机构的驱动端连接牵引杆(8)，所述第二直线驱动机构的驱动方向、所述牵引杆(8)的轴线，均平行于弹簧(6)的轴线，所述牵引杆(8)用于拉动剁齿滑枕(11)进行移动。

2.根据权利要求1所述的一种高效剁齿机构，其特征在于，所述电机的输出端通过联轴器带动旋转轴(12)转动，所述旋转轴(12)与凸轮(13)之间平键连接。

3.根据权利要求1所述的一种高效剁齿机构，其特征在于，还包括固定在支架(4)上的标示尺(5)，所述标示尺(5)正对弹簧(6)顶端，标示尺(5)的刻度方向平行于弹簧(6)的轴线。

4.根据权利要求1所述的一种高效剁齿机构，其特征在于，所述丝杆(2)顶部固定手轮(1)。

5.根据权利要求1所述的一种高效剁齿机构，其特征在于，所述剁齿滑枕(11)的外表面固定连接限位板(19)，所述牵引杆(8)自上而下穿过所述限位板(19)，所述牵引杆(8)的底端固定限位块(20)，所述限位块(20)无法从限位板(19)内穿过。

6.根据权利要求1所述的一种高效剁齿机构，其特征在于，所述剁齿滑枕(11)的顶部设置滑动轴承(10)，滑动轴(9)穿过滑动轴承(10)插入至剁齿滑枕(11)内。

7.根据权利要求1所述的一种高效剁齿机构，其特征在于，所述第二直线驱动机构为固定在支架(4)外的气缸(7)。

8.一种剁齿方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)转动丝杆(2)调整弹簧(6)初始压力，之后通过气缸(7)驱动牵引杆(8)上行，使牵引杆(8)底端的限位块(20)与剁齿滑枕(11)外的限位板(19)接触，带动剁齿滑枕(11)压缩弹簧(6)上行，直至剁齿滑枕(11)内的凸起(18)脱离凸轮(13)的驱动范围；

(b)启动电机，驱动凸轮(13)转动，待电机转速稳定至工作转速后，通过气缸(7)驱动牵引杆(8)下行，弹簧(6)复位推动剁齿滑枕(11)下行，剁刀(15)接触被加工的工件；

(c)凸轮(13)稳定转动驱动剁齿滑枕(11)上下运动，使得剁刀(15)不断接触被加工的工件，直至完成加工；

(d)气缸(7)驱动牵引杆(8)上行，使牵引杆(8)底端的限位块(20)与剁齿滑枕(11)外的限位板(19)接触，带动剁齿滑枕(11)压缩弹簧(6)上行，直至剁齿滑枕(11)内的凸起(18)脱离凸轮(13)的驱动范围，关闭电机。

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