CN111810622A - 曲线盘变速机构 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种双面曲线盘变速机构，包括曲线盘、曲线盘固定轴走刀箱外部的曲线盘固定轴的轴上连接有速度标示盘，本发明是通过一个手柄来驱动一个曲线盘，由于曲线盘的双面均设置曲线槽，按一侧设置两个曲线槽、另一侧设置一个曲线槽的方式布置曲线槽，每个摆臂适配的曲线槽一周对应布置有多个升程槽段，进给箱基本组如此便可以轻松实现10级速比的转速配比，最大限度扩充了公制、英制、模数、径节螺纹范围和纵向、横向走刀量的范围，操作方便等。

Description

曲线盘变速机构

技术领域

本发明涉及车床进给箱(或走刀箱)集中控制的循环变速机构，更具体讲是一种用于机床变速箱的曲线盘多级变速机构。

背景技术

车床进给箱变速机构需要满足两方面的要求，其分别是输出切削螺纹的转速、输出纵向自动进给和横向自动进给走刀量的转速。普通金属切削机床中，机械传动式主轴的多级变速，大多采用以下方式，一种方式为单个手柄控制单个拨叉实现一组滑移齿轮的滑移啮合，通过多个手柄实现多组滑移齿轮的滑移啮合，达到主轴多级变速的目的；另一种方式为利用一个手柄带动单面曲线盘控制两个拨叉实现两组双联齿轮的滑动位移获得四种啮合组合，再通过与多个单手柄控制单个拨叉组合，达到主轴多级变速的目的；另一种方式为利用一个手柄带动单面曲线盘控制两个拨叉实现两组双联齿轮的滑动位移获得四种啮合组合，再通过与多个单手柄控制单个拨叉组合，达到主轴多级变速的目的。

鉴于普通车床的变速机构变速级别少、操作手柄多且操作易出错等缺陷，申请人的名称为“单面曲线盘八级变速机”(ZL201310751674.0) 的发明专利提供的技术方案中，只用一个手柄就实现八级变速的单面曲线盘八级变速机构。

尽管申请人的上述在先专利已对现有技术改进做出了显著贡献，然而，就现实的对机床的宽泛变速级的要求来讲，其变速级别仍难以满足要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种曲线盘变速机构，只用一个手柄就够操控机床变速箱实现进给箱基本组的至少十级的转速配比。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

其一是一种双面曲线盘变速机构，包括一个曲线盘的中部与曲线盘固定轴的一端连接且曲线盘的盘面与曲线盘固定轴轴芯垂直，曲线盘固定轴的中段从走刀箱箱体壁上穿置通过且两者构成转动配合，走刀箱外部的曲线盘固定轴的轴上连接有速度标示盘，其特征在于：所述曲线盘的一侧盘面上设有两道曲线槽，另一侧盘面设置1～2道曲线槽，摆臂与走刀箱箱体之间由销轴构成转动连接，摆臂上有滚子与曲线槽配合及摆臂上有卡接部与转动轴上的滑移齿轮上的卡接部卡嵌构成拨叉配合，曲线盘固定轴、销轴及摆臂上的滚子的轴芯平行布置。

其二是一种曲线盘变速机构，包括一个曲线盘的中部与曲线盘固定轴的一端连接且曲线盘的盘面与曲线盘固定轴轴芯垂直，曲线盘固定轴的中段从走刀箱箱体壁上穿置通过且两者构成转动配合，走刀箱外部的曲线盘固定轴的轴上连接有速度标示盘，其特征在于：所述曲线盘的一侧盘面上设有两道曲线槽，曲线盘的盘缘周面轮廓为凸轮曲线，摆臂与走刀箱箱体之间由销轴构成转动连接，摆臂上有滚子与曲线槽和凸轮曲线边缘配合及摆臂上有卡接部与转动轴上的滑移齿轮上的卡接部卡嵌构成拨叉配合，曲线盘固定轴、销轴及摆臂上的滚子的轴芯平行布置。

本发明是通过一个手柄来驱动一个曲线盘，由于曲线盘的双面或单面加盘圆周面均加以利用布置成凸轮曲线，按一侧设置两个曲线槽加另一侧设置一个曲线槽的方式布置曲线槽，或按一侧设置两个盘缘凸轮曲线的方案布置，每个摆臂适配的曲线槽或盘缘凸轮一周对应布置有四个升程段，进给箱基本组如此便可以实现12级速比的转速配比，因此在无需增加挂轮的前提下，最大限度扩充了公制、英制、模数、径节螺纹范围和纵向、横向走刀量的范围，操作方便等，并且不需要其它互锁机构的前提下输入轴和输出轴上齿轮组实现自动互锁。

附图概述

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的剖视结构示意图。

具体实施方式

一种双面曲线盘变速机构，包括一个曲线盘10的中部与曲线盘固定轴20的一端连接且曲线盘10的盘面与曲线盘固定轴20轴芯垂直，曲线盘固定轴20的中段从走刀箱30箱体壁上穿置通过且两者构成转动配合，走刀箱30外部的曲线盘固定轴20的轴上连接有速度标示盘21，所述曲线盘(10)的一侧盘面上设有两道曲线槽，另一侧盘面设置1～2 道曲线槽，摆臂与走刀箱30箱体之间由销轴31构成转动连接，摆臂上有滚子与曲线槽配合及摆臂上有卡接部与转动轴上的滑移齿轮的端面侧卡接部卡嵌构成拨叉配合，曲线盘固定轴20、销轴31及摆臂上的滚子的轴芯平行布置。

由上述方案可知，上述方案就是在曲线盘10的双面设置曲线槽，这样在一侧盘面的径向方向上设置里外两道环形曲线槽，另一面可以设置至少一道环形曲线槽，因此曲线盘上就可以设置至少三道曲线槽，轻而易举地解决了变速机构的变速级的显著增加，使用者使用的旋柄只有一个，调速选择具备了便利、轻松的切实体验。

与上述技术方相应的另外一种独立方案就是，利用一侧盘面设置曲线槽外加盘缘周面凸轮的方案，具体解决方案就是所述曲线盘10的一侧盘面上设有两道曲线槽，曲线盘10的盘缘周面轮廓为凸轮曲线，摆臂与走刀箱30箱体之间由销轴31构成转动连接，摆臂上有滚子与曲线槽和凸轮曲线边缘配合及摆臂上有卡接部与转动轴上的滑移齿轮上的卡接部卡嵌构成拨叉配合，曲线盘固定轴20、销轴31及摆臂上的滚子的轴芯平行布置。

上述两种基本方案的核心就是设置至少三个摆臂，与曲线盘的至少两面配合，实现至少12级的变速功能，鉴于曲线盘的双面设置曲线槽时已经可以提供至少15级的变速，所以以下着重说明双面四槽的方案。

鉴于空间位置的复杂关系，为便于理解本发明的技术方案，现定义有关方位，以下记述的外侧、内侧是以走刀箱30箱体壁为参考物的，如曲线盘10上靠近走刀箱30箱体壁的一侧为外侧、另一侧则为内侧，自然的，曲线盘10的内侧盘面上的曲线槽即为内曲线槽11，反之则为外曲线槽12；相应的，与内曲线槽11配合的则是内槽摆臂40；内槽摆臂40的外臂杆41、内臂杆42及其内侧、外侧亦按上述方位理解。

为了与内曲线槽11实现配合，本发明对摆臂的结构给出了以下优选方案：所述的摆臂包括内槽摆臂40，内槽摆臂40整体为U形杆状，内槽摆臂40的内槽摆臂外臂杆41由销轴31铰接连接在走刀箱30的箱壁上，内槽摆臂40的内槽摆臂内臂杆42的外侧设有滚子44与内曲线槽11构成滚动配合，内槽摆臂40的内槽摆臂内臂杆42的内侧设有拨叉45与转动轴上的齿轮上的卡接部卡嵌配合，卡接部可以是设置在齿轮端面侧的凸缘或槽部，内槽摆臂40的内槽摆臂底43临近横跨在曲线盘10的盘缘外部。

内槽摆臂40采用上述U形杆结构，既保证了内槽摆臂40依然由销轴31铰接连接在走刀箱30的箱壁上，又可以保证内槽摆臂40上的滚子44能够方便地实现与内曲线槽11构成滚动配合；这样还可以将拨叉 45布置在内槽摆臂内臂杆42上，如图所示，采用上述方案可以确定的是曲线盘10的直径可以选择至合理的尺寸，以便布置曲线槽及优化其各升程段，直径过小则不利于曲线槽的各段升程段的设计、加工；同时，还可以将各转动轴的间距适当靠近布置，减少了机箱的容装空间，齿轮的径向尺寸也可以适当减少。

同样的，外槽摆臂50也可以参考上述方案，即所述的摆臂包括外槽摆臂50，外槽摆臂50整体为U形杆状，外槽摆臂50的外槽摆臂外臂杆51由销轴31铰接连接在走刀箱30的箱壁上，外槽摆臂50的外槽摆臂外臂杆51的内侧设有滚子54与外曲线槽12构成滚动配合，外槽摆臂50的外槽摆臂内臂杆52的内侧设有拨叉45与转动轴上的齿轮上的卡接部卡嵌配合，卡接部可以是设置在齿轮端面侧的凸缘或槽部，外槽摆臂50的外槽摆臂底53临近横跨在曲线盘10的盘缘外部。

结合图1、2所示，转轴的间距减少的十分显著，几乎与曲线10的直径相符。

为了使曲线盘10的盘面区域利用率最大化，所述的摆臂共计设置四个，其中包括两个内槽摆臂40和两个外槽摆臂50，两个内槽摆臂40 分别与所述曲线盘10的内侧盘面上设置的两个曲线槽配合，两个外槽摆臂50分别与所述曲线盘10的外侧盘面上设置的两个曲线槽配合。采用上述方案，在无需加设其他附件或碰块的前提下，本发明提供的双面四槽的方案可以提供16级变速比，足以满足常规的变速比要求，甚至还有富余，这为功能拓展提供了预留空间。

如图所示，转动轴包括自上而下平行布置的第一、二、三传动轴1、 2、3，第一、二、三传动轴1、2、3位于曲线盘10的里侧盘面布置且与曲线盘固定轴20垂直。

与摆臂上的拨叉配合的转动轴上的齿轮为滑移齿轮，滑移齿轮布置在第一、三传动轴1、3上。

采用上述方案，可以将两个内槽摆臂40和两个外槽摆臂50布置在曲线盘10周向范围的上、下部位，且位于上部的两个又有客观的适当间隔间距，下部的也同样分隔开来，这不仅有利于曲线槽各升程段的布设，还确保了第一、二、三传动轴1、2、3上的各齿轮的合理布置及轴向滑移预留的空间。

结合图2，U形杆状的摆臂上设置滚子的相对侧的摆臂杆上设置有工艺通孔46，工艺通孔46与同一摆臂上的滚子同芯布置，曲线盘10上有通孔13，工艺通孔46可位移至通孔13同芯的位置处。

该工艺通孔46和通孔13配合时，可以利用工具将滚子或滚子轴从摆臂上的连接孔中挤出或冲出，实现拆卸滚子的目的，以便及时更换滚子或将曲线盘10与摆臂分离更换其他部件。需要说明的是，外槽摆臂50可以选用前述的U形杆状的方案时，可以采用上述工艺通孔46和通孔13配合的方案实施拆卸滚子的操作。

以上说明了摆臂为U形杆状的方案及相应的拨叉设置方案，本发明的摆臂还可以按以下方案设置，即内槽摆臂40整体呈h形，内槽摆臂内臂杆42为长杆。采用h形的摆臂方案，为布置拨叉45提供了至少两种布置方案，其一是布置在内槽摆臂内臂杆42的外段上，其二是内槽摆臂内臂杆42的里、外段上各布置一个，若选择前者，即拨叉布置在距离曲线盘固定轴20的较远，即布置在曲线盘10的盘缘外部，以适应于间距较大的传动轴上的齿轮拨动；若选择后者，设置了两个拨叉，当然也就可以驱动两者传动轴上的滑移齿轮了。

上述方案中滚子44也可以采用滑套结构，滚子44选用滚动轴承时时可以减少噪音和摩擦；另外即曲线盘10上的曲线槽11与摆臂之间的配合其实就是凸轮机构的具体实现，其中曲线槽11为主动件，滚子44 与曲线槽11之间可以是滚动配合，也可以是滑动配合，前者为优选方案，曲线盘10转动时实现拨叉45前进-停止-前进-停止，拨叉组件不限于直接驱动齿轮，也可以驱动下一级安装齿轮的轴类件或运动机构。本专利实现顺时针和逆时针的循环运动。操作更加减化。四个摆臂组按照设计的要求进行运动；手柄盘每转动一个角度，就输出一组数据。

具体装配时，走刀箱30箱体的前盖板上有安装孔内安装有支撑座 32，支撑座32为外端有外置翻边的管状体，曲线盘固定轴20与支撑座 32构成轴向限位的转动配合；速度盘21、曲线盘固定轴20及曲线盘10 周向同步的同轴连接，以下简述本发明的工作过程：

本发明实施例中设置了四个摆臂，以下仅以图1中的右上部位的内槽摆臂40为例进行说明：转动手柄盘9，曲线盘7随之转动一个角度，滚子45与曲线槽11的槽壁上滚动，并产生驱动力，驱动内槽摆臂40 绕销轴31转动；内槽摆臂40上的拨叉45水平轴向位移或停歇，拨叉 45与相应齿轮配合并驱动其同步位移或停歇。与曲线盘固定轴(20)相连的速度标示盘21上有手柄22，转动手柄22旋转一个角度，都会使相应的拨叉带动相应机构或齿轮实现一次推进和停歇，如此循环。

鉴于走刀箱内各转动轴布置的特殊性或者说个性化要求，本发明也可以采用以下技术方案，即所述曲线盘10的一侧盘面上设有两道曲线槽，另一侧盘面设置1道曲线槽，曲线10)的盘缘周面轮廓为凸轮曲线，四个摆臂上对应设置的滚子分别与曲线槽、凸轮曲线边缘配合。上述方案适用于各转动轴间距较大的布置场合，与曲线盘10的盘缘周面轮廓为凸轮曲线配合的摆臂的长度无需过长即可实现抵达所要推移的滑移齿轮，上述方案同时为双面曲线槽的具体布置方案提供新的选择途径，即可以减低双面曲线槽设计难度并优化彼此的协同布置。

Claims (11)

1.一种曲线盘变速机构，包括一个曲线盘(10)的中部与曲线盘固定轴(20)的一端连接且曲线盘(10)的盘面与曲线盘固定轴(20)轴芯垂直，曲线盘固定轴(20)的中段从走刀箱(30)箱体壁上穿置通过且两者构成转动配合，走刀箱(30)外部的曲线盘固定轴(20)的轴上连接有速度标示盘(21)，其特征在于：所述曲线盘(10)的一侧盘面上设有两道曲线槽，另一侧盘面设置1～2道曲线槽，摆臂与走刀箱(30)箱体之间由销轴(31)构成转动连接，摆臂上有滚子与曲线槽配合及摆臂上有卡接部与转动轴上的滑移齿轮上的卡接部卡嵌构成拨叉配合，曲线盘固定轴(20)、销轴(31)及摆臂上的滚子的轴芯平行布置。

2.一种曲线盘变速机构，包括一个圆形的曲线盘(10)的中部与曲线盘固定轴(20)的一端连接且曲线盘(10)的盘面与曲线盘固定轴(20)轴芯垂直，曲线盘固定轴(20)的中段从走刀箱(30)箱体壁上穿置通过且两者构成转动配合，走刀箱(30)外部的曲线盘固定轴(20)的轴上连接有速度标示盘(21)，其特征在于：所述曲线盘(10)的一侧盘面上设有两道曲线槽，曲线盘(10)的盘缘周面轮廓为凸轮曲线，摆臂与走刀箱(30)箱体之间由销轴(31)构成转动连接，摆臂上有滚子与曲线槽和凸轮曲线边缘配合及摆臂上有卡接部与转动轴上的滑移齿轮上的卡接部卡嵌构成拨叉配合，曲线盘固定轴(20)、销轴(31)及摆臂上的滚子的轴芯平行布置。

3.根据权利要求1所述的曲线盘变速机构，其特征在于：所述的摆臂包括内槽摆臂(40)，内槽摆臂(40)整体为U形杆状，内槽摆臂(40)的内槽摆臂外臂杆(41)由销轴(31)铰接连接在走刀箱(30)的箱壁上，内槽摆臂(40)的内槽摆臂内臂杆(42)的外侧设有滚子(44)与内曲线槽(11)构成滚动配合，内槽摆臂(40)的内槽摆臂内臂杆(42)的内侧设有拨叉(45)与转动轴上的齿轮上的卡接部卡嵌配合，内槽摆臂(40)的内槽摆臂底(43)临近横跨在曲线盘(10)的盘缘外部。

4.根据权利要求1所述的曲线盘变速机构，其特征在于：所述的摆臂包括外槽摆臂(50)，外槽摆臂(50)整体为U形杆状，外槽摆臂(50)的外槽摆臂外臂杆(51)由销轴(31)铰接连接在走刀箱(30)的箱壁上，外槽摆臂(50)的外槽摆臂外臂杆(51)的内侧设有滚子(54)与外曲线槽(12)构成滚动配合，外槽摆臂(50)的外槽摆臂内臂杆(52)的内侧设有拨叉(45)与转动轴上的齿轮端面侧卡接部卡嵌配合，外槽摆臂(50)的外槽摆臂底(53)临近横跨在曲线盘(10)的盘缘外部。

5.根据权利要求1或3或4所述的曲线盘变速机构，其特征在于：所述的摆臂共计设置四个，其中包括两个内槽摆臂(40)和两个外槽摆臂(50)，两个内槽摆臂(40)分别与所述曲线盘(10)的内侧盘面上设置的两个曲线槽配合，两个外槽摆臂(50)分别与所述曲线盘(10)的外侧盘面上设置的两个曲线槽配合。

6.根据权利要求1或3或4所述的曲线盘变速机构，其特征在于：转动轴包括自上而下平行布置的第一、二、三传动轴(1、2、3)，第一、二、三传动轴(1、2、3)位于曲线盘(10)的里侧盘面布置且与曲线盘固定轴(20)垂直。

7.根据权利要求6所述的曲线盘变速机构，其特征在于：与摆臂上的拨叉配合的转动轴上的齿轮为滑移齿轮，滑移齿轮布置在第一、三传动轴(1、3)上。

8.根据权利要求1或3或4所述的曲线盘变速机构，其特征在于：U形杆状的摆臂上设置滚子的相对侧的摆臂杆上设置有工艺通孔(46)，工艺通孔(46)与同一摆臂上的滚子同芯布置，曲线盘(10)上有通孔(13)，工艺通孔(46)可位移至通孔(13)同芯的位置处。

9.根据权利要求1或3或4所述的曲线盘变速机构，其特征在于：内槽摆臂(40)整体呈h形，内槽摆臂内臂杆(42)为长杆。

10.根据权利要求1或3或4所述的双面曲线盘变速机构，其特征在于：走刀箱(30)箱体的前盖板上有安装孔内安装有支撑座(32)，支撑座(32)为外端有外置翻边的管状体，曲线盘固定轴(20)与支撑座(32)构成轴向限位的转动配合；速度盘(21)、曲线盘固定轴(20)及曲线盘10周向同步的同轴连接。

11.根据权利要求1或3或4所述的曲线盘变速机构，其特征在于：所述曲线盘(10)的一侧盘面上设有两道曲线槽，另一侧盘面设置1道曲线槽，曲线盘(10)的盘缘周面轮廓为凸轮曲线，四个摆臂上对应设置的滚子分别与曲线槽、凸轮曲线边缘配合。

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