CN110340474B - 一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装与线切方法 - Google Patents

一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装与线切方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,包括工件固定架、过渡分度盘和固定支架,工件固定架为三级台阶轴结构,中间圆柱段上加工有定相位穿丝孔,穿丝孔位置与工件定相位销孔位置一致;工件套装在台阶轴结构的中间圆柱段外侧,通过限位垫片和工件固定螺母锁紧;工件固定架与过渡分度盘固定连接,过渡分度盘固定在固定支架上,通过对定销进行分度相位定位。本发明同时公开了行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切方法。本发明通过过渡分度盘的分度销孔实现需要的相位旋转(如90°),锁紧方式便捷,可减少找正时间,大幅提升加工效率。

Description

一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装与线切方法
技术领域
本发明涉及一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装与线切方法,属于机械制造类。
背景技术
行星丝杠是航空航天机电伺服传动机构中主要传动机构之一,行星丝杠其运动过程中滚棒轴向平行度需要依赖螺母两侧的齿轮控制,为保证滚棒的行星啮合运动时轴线与丝杆的平行度,固定在螺母两侧的齿圈需要保持在同相位。由于双联齿轮加工技术的成熟,但受限于螺母内腔空间狭小,尽管可以利用插齿机实现螺母齿圈固结结构的内齿圈加工,但对插齿机床功能要求高,目前实现存在困难。为实现现有行星丝杠设计,需要分别在齿圈和螺母上固定位置进行销孔加工,传统圆柱面上销孔常利用车铣复合机床或四轴加工中心进行钻铰加工,尽管可保证90°相位角的相对位置度,可由于对刀误差,对穿销孔轴线与圆柱面轴线往往不相交共面,存在较大误差,且对行星丝杠螺母这类硬度较大的零件进行圆柱面销孔加工难度非常大,采用电火花加工同样存在对刀不准的问题。而线切割由于对刀方式的差异,可较容易找到圆柱面母线高点位置,但其90度相位角较难保证,必须设计专用工装进行销孔加工。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装与线切方法,可实现行星丝杠典型零件螺母和齿圈的定向位销孔加工需求。
本发明的技术解决方案是:
一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,包括工件固定架、过渡分度盘和固定支架,工件固定架为三级台阶轴结构,所述台阶轴结构的中间圆柱段上加工有定相位穿丝孔,穿丝孔位置与工件定相位销孔位置一致;工件套装在台阶轴结构的中间圆柱段外侧,通过限位垫片和工件固定螺母锁紧;工件固定架与过渡分度盘固定连接,过渡分度盘固定在固定支架上,通过对定销进行分度相位定位。
过渡分度盘为圆环,其一侧端面加工有台阶孔,所述台阶孔上加工有键槽,固定架锁紧螺钉穿过所述台阶孔,将工件固定架与过渡分度盘连接在一起,固定架锁紧螺钉与台阶孔之间设置有卡紧垫片,所述卡紧垫片卡在所述键槽中。
过渡分度盘上加工有用于安装对定销的分度销孔。
过渡分度盘上相邻两个分度销孔相对于轴心的夹角为分度相位角度。
固定支架上加工有拔销固定孔,安装到位后,对定销插入拔销固定孔和分度销孔并锁紧,实现固定;当需要分度相位定位时,拔出对定销,旋转工件固定架和过渡分度盘构成的整体结构,当相位满足要求时,插入并锁紧对定销,实现过渡分度盘与固定支架的固定。
过渡分度盘与固定支架相接触的平面上加工有凸台,所述凸台与固定支架13上的凹槽相匹配,实现定位;
分度销孔相对该凸台外圆的位置度小于0.015mm,凸台外圆与过渡分度盘端面垂直度小于0.003mm,凸台外圆圆柱度小于0.005mm,所述过渡分度盘端面为过渡分度盘与工件固定架或固定支架相接触的端面。
所述固定支架为梯形结构,其配合面特征为沉孔结构;拔销固定孔位置度小于0.015mm,拔销固定孔底端面与沉孔轴线平行,且与固定支架端面垂直度小于0.005mm,所述固定支架端面是指固定支架与过渡分度盘相接触的端面。
过渡分度盘和固定支架之间通过卡紧螺母和锁紧螺栓固定,所述卡紧螺母两侧均设计有凸缘,所述凸缘能通过过渡分度盘的键槽,通过旋转某一相位实现卡紧。
工件固定架台阶轴结构的中间圆柱段外圆圆柱度小于0.002mm,与过渡分度盘接触的圆柱段两端平行度小于0.003mm,工件固定架与过渡分度盘接触的端面与自身轴线垂直度小于0.003mm。
一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切方法,步骤如下:
第一步:将固定支架利用螺钉固定于机床工作台上,沉孔轴线方向朝机床线切丝方向,找正端面,平面度小于0.005mm;
第二步:将工件固定架与过渡分度盘固定,放入卡紧垫片,并拨动卡紧垫片旋转,到位后,插入并锁紧固定架锁紧螺钉,实现工件固定架与过渡分度盘的固联;将卡紧螺母装配于过渡分度盘内;
第三步:拔起对定销,拨动卡紧螺母,按照需要的相位旋转第二步所述整体机构,旋转到位后,利用锁紧螺栓,锁紧固定支架与过渡分度盘,插入并锁紧对定销;
第四步:利用线切丝找正工件固定架穿丝孔处外圆的高点,记录高点位置,将工件装配于工件固定架上,利用工件固定螺母和限位垫片锁紧;
第五步:利用线切丝靠限位垫片一侧端面,记录轴向位置,穿丝并进行销孔切割;
第六步:重复第三步-第五步,进行分度位置销孔的线切割。
本发明与现有技术相比有益效果为:
(1)本发明工件装夹快捷,加工过程只需要对工装进行找正中心,更换工件和旋转相位非常便捷,可减少找正时间,大幅提升加工效率;
(2)本发明过渡分度盘上加工有用于安装对定销的分度销孔,相邻两个分度销孔相对于轴心的夹角为分度相位角度。通过过渡分度盘的分度销孔实现需要的相位旋转(如90°),保证所需要相位角的相对位置度,操作和锁紧方式便捷,利用卡紧键槽结构,在进行分度旋转时不会影响工件装夹精度。
(3)本发明过渡分度盘设计成台阶孔,是为实现工件固定架和固定支架快速安装,在台阶孔上加工键槽便于卡紧垫片和卡紧螺母的装配和锁紧,上述设计使工装结构紧凑,缩短了悬伸长度,有利于提升加工精度。此外台阶孔和键槽设计优势在于更换不同工件时,固定支架不用拆卸,只需要更换工件固定架,就可适应不同工件加工需求,提升批次加工的便捷性。
附图说明
图1为本发明销孔线切工装整体示意图;
图2为本发明工件固定架示意图;
图3为本发明过渡分度盘示意图;
图4为本发明固定支架示意图;
图5为本发明卡紧螺母、卡紧垫片示意图,其中(a)为卡紧螺母示意图,(b)为卡紧垫片示意图;
图中,1-工件固定架;2-工件固定螺母;3-限位垫片;4-工件;5-固定架锁紧螺钉;6-卡紧垫片;7-过渡分度盘;8-卡紧螺母;9-锁紧螺栓;10-弹簧;11-对定销;12-弹簧固定垫;13-固定支架。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明做详细说明。
本发明提供了一种专用于圆柱面上具有切向定相位要求的销孔加工工装与方法。
如图1所示,本发明行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装包括工件固定架1、过渡分度盘7和固定支架13,工件固定架1为三级台阶轴结构,台阶轴结构的中间圆柱段上加工有定相位穿丝孔,穿丝孔位置与工件4定相位销孔位置一致;工件4套装在台阶轴结构的中间圆柱段外侧,通过限位垫片3和工件固定螺母2锁紧。图2为工件固定架示意图。
如图3所示,过渡分度盘7为圆环状结构,其一侧端面加工有台阶孔,台阶孔上加工有键槽,固定架锁紧螺钉5穿过该台阶孔,将工件固定架1与过渡分度盘7连接在一起,固定架锁紧螺钉5与台阶孔之间设置有卡紧垫片6,卡紧垫片6卡在所述键槽中。如图5中(b)所示,卡紧垫片两侧设置有凸缘,该凸缘能通过过渡分度盘的键槽,通过旋转某一相位实现卡紧。
过渡分度盘7上加工有用于安装对定销11的分度销孔。分度销孔数量与线切孔数量和相位分布有关,不限于90°角。过渡分度盘7上相邻两个分度销孔相对于轴心的夹角为分度相位角度。如当分度相位角度为90°时,分度销孔为两个或四个。固定支架13上加工有拔销固定孔,对定销11上套有弹簧10,通过弹簧10实现锁紧时的预紧力。安装到位后,对定销11插入拔销固定孔和分度销孔并锁紧,实现固定;当需要分度相位定位时,拔出对定销11,旋转工件固定架1和过渡分度盘7构成的整体结构,当相位满足要求时,插入并锁紧对定销11,实现过渡分度盘7与固定支架13的固定。锁紧对定销11时,需要在弹簧10端面放置弹簧固定垫12,然后再通过螺钉实现锁紧。图4所示为固定支架示意图。
过渡分度盘7与固定支架13相接触的平面上加工有凸台,与固定支架13上的凹槽相匹配,实现定位。分度销孔相对该凸台外圆的位置度小于0.015mm,凸台外圆与过渡分度盘7端面(过渡分度盘7与工件固定架1或固定支架13相接触的端面)垂直度小于0.003mm,凸台外圆圆柱度小于0.005mm。
过渡分度盘7和固定支架13之间通过卡紧螺母8和锁紧螺栓9固定,如图5中(a)所示,卡紧螺母8两侧设计有凸缘,凸缘能通过过渡分度盘7的键槽,通过旋转某一相位实现卡紧。
固定支架13为梯形结构,其配合面特征为沉孔结构。拔销固定孔位置度小于0.015mm,拔销固定孔底端面与沉孔轴线平行,且与固定支架13端面(固定支架与过渡分度盘相接触的端面)垂直度小于0.005mm。
工件固定架1台阶轴结构的中间圆柱段外圆圆柱度小于0.002mm,与过渡分度盘7接触的圆柱段两端平行度小于0.003mm,工件固定架1与过渡分度盘7接触的端面与自身轴线垂直度小于0.003mm。
如果要求分度相位角度为90°,则在过渡分度盘7上加工两个或四个分度销孔,且相邻两个分度销孔相对于轴心的夹角为90°。此时,利用上述行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装的线切方法,步骤如下:
第一步:将固定支架13利用螺钉固定于机床工作台上,沉孔轴线方向朝机床线切丝方向,找正端面,平面度小于0.005mm;
第二步:将工件固定架1与过渡分度盘7固定,放入卡紧垫片6,并拨动卡紧垫片6旋转,到位后,插入并锁紧固定架锁紧螺钉5,实现工件固定架1与过渡分度盘7的固联;
将卡紧螺母8装配于过渡分度盘7内;
第三步:拔起对定销11,拨动卡紧螺母8,旋转第二步所述整体机构90°,旋转到位后,利用锁紧螺栓9,锁紧固定支架13与过渡分度盘7,插入并锁紧对定销11;
第四步:利用线切丝找正工件固定架1穿丝孔处外圆的高点,记录高点位置,将工件4装配于工件固定架1上,利用工件固定螺母2和限位垫片3锁紧;
第五步:利用线切丝靠限位垫片3一侧端面,记录轴向位置,穿丝并进行销孔切割;
第六步:重复第三步-第五步,进行90°分度位置销孔的线切割。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (9)

1.一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:包括工件固定架(1)、过渡分度盘(7)和固定支架(13),工件固定架(1)为三级台阶轴结构,所述台阶轴结构的中间圆柱段上加工有定相位穿丝孔,穿丝孔位置与工件(4)定相位销孔位置一致;工件(4)套装在台阶轴结构的中间圆柱段外侧,通过限位垫片(3)和工件固定螺母(2)锁紧;工件固定架(1)与过渡分度盘(7)固定连接,过渡分度盘(7)固定在固定支架(13)上,通过对定销(11)进行分度相位定位;
过渡分度盘(7)为圆环,其一侧端面加工有台阶孔,所述台阶孔上加工有键槽,固定架锁紧螺钉(5)穿过所述台阶孔,将工件固定架(1)与过渡分度盘(7)连接在一起,固定架锁紧螺钉(5)与台阶孔之间设置有卡紧垫片(6),所述卡紧垫片(6)卡在所述键槽中。
2.根据权利要求1所述的一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:过渡分度盘(7)上加工有用于安装对定销(11)的分度销孔。
3.根据权利要求2所述的一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:过渡分度盘(7)上相邻两个分度销孔相对于轴心的夹角为分度相位角度。
4.根据权利要求3所述的一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:固定支架(13)上加工有拔销固定孔,安装到位后,对定销(11)插入拔销固定孔和分度销孔并锁紧,实现固定;当需要分度相位定位时,拔出对定销(11),旋转工件固定架(1)和过渡分度盘(7)构成的整体结构,当相位满足要求时,插入并锁紧对定销(11),实现过渡分度盘(7)与固定支架(13)的固定。
5.根据权利要求4所述的一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:过渡分度盘(7)与固定支架(13)相接触的平面上加工有凸台,所述凸台与固定支架13上的凹槽相匹配,实现定位;
分度销孔相对该凸台外圆的位置度小于0.015mm,凸台外圆与过渡分度盘(7)端面垂直度小于0.003mm,凸台外圆圆柱度小于0.005mm,所述过渡分度盘(7)端面为过渡分度盘(7)与工件固定架(1)或固定支架(13)相接触的端面。
6.根据权利要求4所述的一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:所述固定支架(13)为梯形结构,其配合面特征为沉孔结构;拔销固定孔位置度小于0.015mm,拔销固定孔底端面与沉孔轴线平行,且与固定支架(13)端面垂直度小于0.005mm,所述固定支架(13)端面是指固定支架(13)与过渡分度盘(7)相接触的端面。
7.根据权利要求1所述的一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:过渡分度盘(7)和固定支架(13)之间通过卡紧螺母(8)和锁紧螺栓(9)固定,所述卡紧螺母(8)两侧均设计有凸缘,所述凸缘能通过过渡分度盘(7)的键槽,通过旋转某一相位实现卡紧。
8.根据权利要求1所述的一种行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装,其特征在于:工件固定架(1)台阶轴结构的中间圆柱段外圆圆柱度小于0.002mm,与过渡分度盘(7)接触的圆柱段两端平行度小于0.003mm,工件固定架(1)与过渡分度盘(7)接触的端面与自身轴线垂直度小于0.003mm。
9.一种利用权利要求6所述的行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切工装的行星丝杠用圆柱面定相位销孔线切方法,其特征在于步骤如下:
第一步:将固定支架(13)利用螺钉固定于机床工作台上,沉孔轴线方向朝机床线切丝方向,找正端面,平面度小于0.005mm;
第二步:将工件固定架(1)与过渡分度盘(7)固定,放入卡紧垫片(6),并拨动卡紧垫片(6)旋转,到位后,插入并锁紧固定架锁紧螺钉(5),实现工件固定架(1)与过渡分度盘(7)的固联;将卡紧螺母(8)装配于过渡分度盘(7)内;
第三步:拔起对定销(11),拨动卡紧螺母(8),按照需要的相位旋转第二步安装后的整体机构,旋转到位后,利用锁紧螺栓(9),锁紧固定支架(13)与过渡分度盘(7),插入并锁紧对定销(11);
第四步:利用线切丝找正工件固定架(1)穿丝孔处外圆的高点,记录高点位置,将工件(4)装配于工件固定架(1)上,利用工件固定螺母(2)和限位垫片(3)锁紧;
第五步:利用线切丝靠限位垫片(3)一侧端面,记录轴向位置,穿丝并进行销孔切割;
第六步:重复第三步-第五步,进行分度位置销孔的线切割。
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