CN109894867B - 微型零件高精密车削设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了微型零件高精密车削设备，包括旋转单元、径向车削单元、轴向车削单元、轴向定位单元及联合驱动源，联合驱动源包括传动轴和分别与传动轴相传动连接动力源、旋转单元、凸轮转轴，凸轮转轴上设有若干用于驱动径向车削单元、轴向车削单元及轴向定位单元作业的驱动凸轮。本发明能实现对旋转单元、径向车削单元、轴向车削单元、轴向定位单元的联合驱动，消除了传统各单元动力源输出之间的配合误差，满足微型零件的高精密车削作业需求。采用全机械联动的方式，具备较高地配合稳定性，无需复杂的编程调控，设备成本低廉运行高效，极大地降低了微型零件生产成本。整体结构设计合理，各单元之间配合设计巧妙，易于实现及推广应用。

Description

微型零件高精密车削设备

技术领域

本发明涉及微型零件高精密车削设备，属于机械车床的技术领域。

背景技术

车削设备一般包括普通车床、数控车床及加工中心。

其中，车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床，数控车床与普通车床一样，也是用来加工零件旋转表面的。一般能够自动完成外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。数控车床和普通车床的工件安装方式基本相同，为了提高加工效率，数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。

加工中心是指备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序。因而大大减少了工件装夹时间，测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。

目前工业制品越来越精细，销钉螺母都趋于微型化，传统地普通车床很难实现微型零件的高精度加工，因此会采用了加工中心，加工中心非常昂贵，且用来制作微型螺母销钉等零件时生产成本非常高昂。

经过对传统车床进行观察，其导致精度低的主要原因在于旋转机构、径向车削机构与轴向车削机构均为独立运行，相互之间的配合易出现偏差，在调试过程中无法避免相对误差，最终在产品上体现出来的误差范围远超出需求范围。尤其是轴向车削机构，镗孔道等轴向车削精度无法保障，在轴向车削过程中，车削部与料轴端面之间存在接触游离，在微型件的车削过程中尤为明显。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统车床车削成型精度低的问题，提出微型零件高精密车削设备。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

微型零件高精密车削设备，包括：

旋转单元，用于夹持固定料轴并进行旋转驱动；

径向车削单元，用于对料轴进行径向位移车削，包括若干个径向车削机构；

轴向车削单元，用于对料轴进行轴向位移车削，包括至少一个轴向车削机构；

轴向定位单元，用于在料轴端面上进行预打点，所述轴向定位单元包括打点曲臂，所述打点曲臂具备避让所述轴向车削单元的避让偏摆位移、及轴向作业位移；

联合驱动源，包括动力源、传动轴及凸轮转轴，其中，所述动力源与所述传动轴相传动连接，所述传动轴分别与所述旋转单元、所述凸轮转轴相传动连接，

所述凸轮转轴上设有与所述径向车削机构一一对应匹配的径向驱动凸轮、与所述轴向车削机构相对应的轴向驱动凸轮、及与所述轴向定位单元相对应设置的偏摆凸轮和位移凸轮，

其中，任意所述径向驱动凸轮与对应所述径向车削机构之间设有径向驱动摇臂，所述径向驱动摇臂用于将所述径向驱动凸轮的驱动位移转换为所述径向车削机构的径向往复位移，

所述轴向驱动凸轮与所述轴向车削机构之间设有轴切削驱动摆臂，所述轴切削驱动摆臂用于将所述轴向驱动凸轮的驱动位移转换为所述轴向车削机构的轴向往复位移，

所述偏摆凸轮配接有用于驱动所述打点曲臂偏摆位移的偏摆摇臂，

所述位移凸轮配接有用于驱动所述打点曲臂轴向位移的打点摆臂。

优选地，所述轴向车削单元包括偏摆座、设置于所述偏摆座底部的偏摆驱动盘，所述偏摆座内设有两个相平行设置的轴向车削机构，

所述凸轮转轴上设有偏摆座驱动凸轮，所述偏摆座与所述偏摆座驱动凸轮之间设有工位切换摇臂，所述工位切换摇臂用于将所述偏摆座驱动凸轮的驱动位移转换为所述偏摆座上两个轴向车削机构的工位切换位移。

优选地，任意所述轴向车削机构包括车削杆、导向杆及受驱块，所述导向杆与所述受驱块相固接，所述车削杆一端与所述受驱块相配接，所述受驱块与所述轴切削驱动摆臂相干涉，所述受驱块与所述偏摆座之间设有套接在所述导向杆上的复位弹性件。

优选地，其中一个所述轴向车削机构为自旋转轴向车削机构，所述自旋转轴向车削机构的车削杆与所述受驱块之间为旋转配接，所述车削杆为花键轴，所述花键轴上滑动设置有花筒，所述花筒与所述传动轴相传动连接。

优选地，其中一个所述轴向车削机构为定向轴向车削机构，所述定向轴向车削机构的车削杆轴向滑动配接在所述受驱块内，并且所述受驱块与所述车削杆之间设有用于对所述车削杆进行周向锁止或释放的限位弹性件。

优选地，所述导向杆朝向所述旋转单元的轴端设有距离传感器。

优选地，所述轴向定位单元包括用于承载所述打点曲臂的支撑架，所述打点曲臂的轴杆部上设有驱动环体，所述偏摆摇臂与所述驱动环体相驱动干涉，并且所述偏摆摇臂的驱动端与所述驱动环体具备轴向相对位移。

本发明的有益效果主要体现在：

1.能实现对旋转单元、径向车削单元、轴向车削单元、轴向定位单元的联合驱动，消除了传统各单元动力源输出之间的配合误差，满足微型零件的高精密车削作业需求。

2.采用全机械联动的方式，具备较高地配合稳定性，无需复杂的编程调控，设备成本低廉运行高效，极大地降低了微型零件生产成本。

3.整体结构设计合理，各单元之间配合设计巧妙，易于实现及推广应用。

4.易于在传统车床上进行传动改造，具备较高地经济价值。

附图说明

图1是本发明微型零件高精密车削设备的整体结构示意图。

图2是本发明中联合驱动源的结构示意图。

图3是本发明中轴向车削单元的结构示意图。

图4是本发明中轴向车削单元的另一视角示意图。

图5是本发明中轴向车削单元的偏摆传动示意图。

图6是本发明中轴向定位单元的结构示意图。

图7是本发明中打点曲臂的偏摆传动示意图。

图8是本发明中打点曲臂的轴向驱动示意图。

具体实施方式

本发明提供微型零件高精密车削设备。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。

微型零件高精密车削设备，如图1所示，包括旋转单元1、径向车削单元2、轴向车削单元3、轴向定位单元4、联合驱动源5。

具体地，旋转单元1用于夹持固定料轴并进行旋转驱动，其还可以通过设置轴向传动装置实现轴向位移。

径向车削单元2用于对料轴进行径向位移车削，包括若干个径向车削机构21。

轴向车削单元3用于对料轴进行轴向位移车削，包括至少一个轴向车削机构31。

轴向定位单元4用于在料轴端面上进行预打点，轴向定位单元4包括打点曲臂41，打点曲臂41具备避让轴向车削单元3的避让偏摆位移、及轴向作业位移。

如图2所示，联合驱动源5包括动力源51、传动轴52及凸轮转轴53，其中，动力源51与传动轴52相传动连接，传动轴52分别与旋转单元1、凸轮转轴53相传动连接。

凸轮转轴53上设有与径向车削机构21一一对应匹配的径向驱动凸轮22、与轴向车削机构31相对应的轴向驱动凸轮32、及与轴向定位单元4相对应设置的偏摆凸轮42和位移凸轮43。

其中，任意径向驱动凸轮22与对应径向车削机构21之间设有径向驱动摇臂23，径向驱动摇臂23用于将径向驱动凸轮22的驱动位移转换为径向车削机构21的径向往复位移。

轴向驱动凸轮32与轴向车削机构31之间设有轴切削驱动摆臂33，轴切削驱动摆臂33用于将轴向驱动凸轮32的驱动位移转换为轴向车削机构31的轴向往复位移。

偏摆凸轮42配接有用于驱动打点曲臂41偏摆位移的偏摆摇臂421，位移凸轮43配接有用于驱动打点曲臂41轴向位移的打点摆臂431。

具体地实现过程及原理说明：

采用一个动力源51作为旋转单元1、径向车削单元2、轴向车削单元3及轴向定位单元4的联合驱动，降低了多种动力源相配合的相对误差。

在进行车削作业时，传动轴52传动实现旋转单元1夹持料轴的持续性旋转，通过径向驱动凸轮22的驱动端设计实现各径向车削机构21的交错式持续运行，通过轴向驱动凸轮32设计轴向车削机构31的间隙时穿插作业，通过偏摆凸轮42与位移凸轮43设计实现对打点曲臂41的间隙时穿插作业。

需要说明的是，轴向车削机构31和打点曲臂41为交错式运行，即先进行轴向预打点后，打点曲臂41让出避让空间后再进行轴向车削，当轴向车削结束避让空间后，再进行预打点。如此设计增加了轴向切削的精度。

径向车削机构21的交错式运行属于现有技术，径向驱动摇臂23一般包括伸缩杆及位于伸缩杆两端的连接曲臂，需要说明的是，其运行中与轴向车削机构31、打点曲臂41的运行不需要绝对交错，仅需要避让径向切削量较大的径向车削工位时序。

在一个具体实施例中，如图3至图5所示，轴向车削单元3包括偏摆座6、设置于偏摆座6底部的偏摆驱动盘61，偏摆座6内设有两个相平行设置的轴向车削机构31。

凸轮转轴53上设有偏摆座驱动凸轮62，偏摆座6与偏摆座驱动凸轮62之间设有工位切换摇臂63，工位切换摇臂63用于将偏摆座驱动凸轮62的驱动位移转换为偏摆座6上两个轴向车削机构的工位切换位移。

具体地说明，轴向车削可以存在两种车削，例如镗孔、攻丝；镗孔、倒角；攻丝、倒角等双工序作业，因此设置两个可以切换的轴向工位。

通过偏摆座驱动凸轮62与工位切换摇臂63能实现工位切换驱动，且由凸轮转轴53实现驱动，满足一个动力源51的全程控制需求。

在一个优选实施例中，如图3至图5所示，任意轴向车削机构31包括车削杆311、导向杆312及受驱块313，导向杆312与受驱块313相固接，车削杆311一端与受驱块313相配接，受驱块313与轴切削驱动摆臂33相干涉，受驱块313与偏摆座6之间设有套接在导向杆312上的复位弹性件。

具体地说明，传统的轴向车削机构31是单根车削杆，其具备轴向滑动位移，但是无法实现旋转作业，本案中的双杆设计，提供了其可旋转的可能，另外，当车削杆具备旋转位移时，其很难实现距离感应。

在一个具体实施例中，导向杆312朝向旋转单元1的轴端设有距离传感器，其用于安全行程监控及传动机械精度调节使用。

在一个具体实施例中，一个轴向车削机构31为自旋转轴向车削机构，自旋转轴向车削机构的车削杆311与受驱块313之间为旋转配接，车削杆311为花键轴，花键轴311上滑动设置有花筒，花筒与传动轴52相传动连接。

具体地说明，通过花筒能实现与传动轴52的传动连接，从而驱动车削杆311旋转，而车削杆311旋转过程中，花筒与花键轴之间又存在轴向相对位移，旋转与轴向位移不相干涉。

该实施例的轴向车削机构31尤为适用在料轴端面成型环状型槽。

在一个具体实施例中，一个轴向车削机构31为定向轴向车削机构，定向轴向车削机构的车削杆311轴向滑动配接在受驱块313内，并且受驱块313与车削杆311之间设有用于对车削杆311进行周向锁止或释放的限位弹性件。

附图中省略了该实施例的图示，具体地实现原理说明，受驱块313受驱状态下进行轴向车削位移时，限位弹性件受到压缩后限制车削杆311旋转，车削杆311的车削端在料轴上进行定点车削，当受驱块313轴向反向位移时，限位弹性件弹性复位使得车削杆311脱离限制旋转状态，其能实现自由旋转。

如此设计的好处是能实现在旋转单元1无轴向位移状态下的攻丝作业，通过车削杆311限制旋转实现轴向位移的攻丝作业，当攻丝结束后，车削杆311能脱离旋转限制状态，具备随动旋转位移，能在退离过程中与料轴分离。

如图6至图8所示，轴向定位单元4包括用于承载打点曲臂41的支撑架7，打点曲臂41的轴杆部上设有驱动环体8，偏摆摇臂421与驱动环体8相驱动干涉，并且偏摆摇臂421的驱动端9与驱动环体8具备轴向相对位移。

具体地说明，通过偏摆摇臂421能实现对偏摆凸轮42对驱动环体8的往复式旋转驱动，从而实现对打点曲臂41的偏摆驱动，在位移凸轮43通过打点摆臂431对打点曲臂41进行轴向位移驱动时，由于驱动端9与驱动环体8之间存在轴向位移，因此不会干涉到驱动环体8的旋转驱动，满足打点曲臂41的轴向位移与轴向偏摆位移不相干涉的需求。

通过以上描述可以发现，本发明微型零件高精密车削设备，能实现对旋转单元、径向车削单元、轴向车削单元、轴向定位单元的联合驱动，消除了传统各单元动力源输出之间的配合误差，满足微型零件的高精密车削作业需求。采用全机械联动的方式，具备较高地配合稳定性，无需复杂的编程调控，设备成本低廉运行高效，极大地降低了微型零件生产成本。整体结构设计合理，各单元之间配合设计巧妙，易于实现及推广应用。易于在传统车床上进行传动改造，具备较高地经济价值。

以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.微型零件高精密车削设备，其特征在于包括：旋转单元，用于夹持固定料轴并进行旋转驱动；径向车削单元，用于对料轴进行径向位移车削，包括若干个径向车削机构；轴向车削单元，用于对料轴进行轴向位移车削，包括至少一个轴向车削机构；轴向定位单元，用于在料轴端面上进行预打点，所述轴向定位单元包括打点曲臂，所述打点曲臂具备避让所述轴向车削单元的避让偏摆位移、及轴向作业位移；联合驱动源，包括动力源、传动轴及凸轮转轴，其中，所述动力源与所述传动轴相传动连接，所述传动轴分别与所述旋转单元、所述凸轮转轴相传动连接，所述凸轮转轴上设有与所述径向车削机构一一对应匹配的径向驱动凸轮、与所述轴向车削机构相对应的轴向驱动凸轮、及与所述轴向定位单元相对应设置的偏摆凸轮和位移凸轮，其中，任意所述径向驱动凸轮与对应所述径向车削机构之间设有径向驱动摇臂，所述径向驱动摇臂用于将所述径向驱动凸轮的驱动位移转换为所述径向车削机构的径向往复位移，所述轴向驱动凸轮与所述轴向车削机构之间设有轴切削驱动摆臂，所述轴切削驱动摆臂用于将所述轴向驱动凸轮的驱动位移转换为所述轴向车削机构的轴向往复位移，所述偏摆凸轮配接有用于驱动所述打点曲臂偏摆位移的偏摆摇臂，所述位移凸轮配接有用于驱动所述打点曲臂轴向位移的打点摆臂；

所述轴向车削单元包括偏摆座、设置于所述偏摆座底部的偏摆驱动盘，所述偏摆座内设有两个相平行设置的轴向车削机构，所述凸轮转轴上设有偏摆座驱动凸轮，所述偏摆座与所述偏摆座驱动凸轮之间设有工位切换摇臂，所述工位切换摇臂用于将所述偏摆座驱动凸轮的驱动位移转换为所述偏摆座上两个轴向车削机构的工位切换位移；

任意所述轴向车削机构包括车削杆、导向杆及受驱块，所述导向杆与所述受驱块相固接，所述车削杆一端与所述受驱块相配接，所述受驱块与所述轴切削驱动摆臂相干涉，所述受驱块与所述偏摆座之间设有套接在所述导向杆上的复位弹性件；

其中一个所述轴向车削机构为自旋转轴向车削机构，所述自旋转轴向车削机构的车削杆与所述受驱块之间为旋转配接，所述车削杆为花键轴，所述花键轴上滑动设置有花筒，所述花筒与所述传动轴相传动连接；

其中一个所述轴向车削机构为定向轴向车削机构，所述定向轴向车削机构的车削杆轴向滑动配接在所述受驱块内，并且所述受驱块与所述车削杆之间设有用于对所述车削杆进行周向锁止或释放的限位弹性件。

2.根据权利要求1所述微型零件高精密车削设备，其特征在于：所述导向杆朝向所述旋转单元的轴端设有距离传感器。

3.根据权利要求1所述微型零件高精密车削设备，其特征在于：所述轴向定位单元包括用于承载所述打点曲臂的支撑架，所述打点曲臂的轴杆部上设有驱动环体，所述偏摆摇臂与所述驱动环体相驱动干涉，并且所述偏摆摇臂的驱动端与所述驱动环体具备轴向相对位移。