CN113118535B - 一种凸轮加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凸轮加工装置，其包括：具有刨刀的刨床；竖立设于刨床床身平台上的支架；成对设置的横梁，其与支架可滑动地连接，以沿着支架在高度方向上上、下移动；芯轴设于成对横梁之间，其上套设有若干个待加工的凸轮，其轴向端部设有齿轮；设于芯轴下方的夹具体；设于夹具体上的齿条，其与齿轮啮合连接；设于凸轮下方的滚轮座承接板；设于滚轮座承接板下方的滚轮组件，其与滚轮座承接板连接，且包括滚轮；凸轮轮廓柔性调节组件，其设于夹具体上，且具有可调型面；其中，齿轮和齿条的相对运动带动芯轴以及套设于芯轴上的凸轮绕着芯轴轴心转动；滚轮贴着可调型面的型面曲线滚动以带动滚轮座承接板、芯轴、凸轮和横梁在高度方向上上、下移动。

Description

一种凸轮加工装置

技术领域

本发明涉及一种机械加工装置，尤其涉及一种凸轮加工装置。

背景技术

众所周知，凸轮轴是汽车发动机里的重要组成部分，其可以控制发动机气门开闭的时序，并能够决定发动机运行过程中的平稳性和噪声大小。

在一般情况下，凸轮通常采用38MnVS3非调质钢作为原料，现有凸轮轴的制造工艺通常是将凸轮、链轮、轴分开制造，然后再利用热套进行定向安装。其中，凸轮通常采用锻造、钻削凸轮轴内孔、铣削粗加工凸轮轮廓、磨销内孔和磨销凸轮外轮廓的工艺路线进行加工，在完成上述加工过程中，还可以最后将凸轮按照定向冷冻安装在精加工过的光轴上。

需要说明的是，在上述的凸轮加工工艺流程中，铣削粗加工凸轮轮廓工序可以对凸轮的轮廓进行加工，由于凸轮表面存在锻造后的氧化皮，其硬度高且切削抗力大，对其进行加工的刀具通常耐用度较低。

此外，目前现有的铣削粗加工凸轮轮廓工序一次只能装夹一个凸轮进行加工，其生产效率十分的低下。另外，由于毛坯供应商锻造问题，在进料时，经常会有毛坯余量偏大的毛坯批次，如果还是按原有铣削粗加工工艺对凸轮轮廓进行加工，则会导致加工刀具的耐用度很低，甚至发生打刀的情况。

针对现有凸轮加工过程中所存在的缺陷与不足，目前已有部分研究人员进行了相关研究，并以取得一些成果，其已经有如下解决方案：1.对锻造好的凸轮毛坯进行正火处理降低表面氧化皮的硬度，改善切削加工性；2.优化铣刀轨迹，采用逆铣加工减少表面氧化皮对刀刃的损伤；3.采用精密锻造的毛坯，减少凸轮毛坯的余量；4.降低铣刀的转速和进给速度，减少加工过程中的切削力和振动，延缓铣刀磨损。

但需要注意的是，现有技术中的上述改进后的技术方案仍然存在不少缺陷，例如针对上述方案1，这一方案额外增加了一道工序，其在一定程度上会增加人员、设备、能源成本；相应地，针对上述方案2，由于凸轮的材料是钢制，其具有较大的任性，采用技术方案2中的逆铣加工会在已加工表面产生严重的冷作硬化，增加刀具磨损，减少刀具耐用度；此外，针对上述方案3，这一方案会对毛坯的整体位置形状精度提出更高的要求，否则会导致加工表面残留毛坯的情况；另外，针对上述方案4，采用这一技术方案会降低生产效率。由此可见，目前现有的凸轮加工改进手段均难以满足生产需要，存在一定程度的缺陷。

基于此，针对现有凸轮加工过程中存在的缺陷与不足，本案发明人同样进行了大量的研究，并期望获得一种凸轮加工装置，该凸轮加工装置结构简单，加工方便且生产效率高，其可以利用现有刨床工作台，通过合理的结构设计优化，可以实现若干个凸轮的同时加工，该凸轮加工装置适用性十分广泛，具有良好的推广前景和应用价值。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种凸轮加工装置，该凸轮加工装置结构简单，加工方便且生产效率高，其可以利用现有刨床工作台，通过合理的结构设计优化，可以实现若干个凸轮的同时加工。该凸轮加工装置扩大了刨床的加工性能，其生产效率高，生产成本低，维护简单，可靠性好，适用性十分广泛，具有良好的推广前景和应用价值。

为了实现上述目的，本发明提出了一种凸轮加工装置，其包括：

刨床，其具有加工凸轮的刨刀；

支架，其竖立地设于所述刨床的床身平台上；

成对设置的横梁，其与所述支架可滑动地连接，以沿着支架在高度方向上上、下移动；

芯轴，其设于成对设置的横梁之间，所述芯轴上套设有若干个待加工的凸轮，所述芯轴的轴向端部设有齿轮；

夹具体，其设于所述芯轴的下方；

齿条，其设于所述夹具体上，所述齿条与所述齿轮啮合连接；

滚轮座承接板，其设于所述凸轮的下方；

滚轮组件，其设于所述滚轮座承接板的下方，并与所述滚轮座承接板连接，所述滚轮组件包括滚轮；

凸轮轮廓柔性调节组件，其设于所述夹具体上，凸轮轮廓柔性调节组件具有柔性调节的可调型面；

其中，所述齿轮和齿条沿着横向方向的相对运动带动所述芯轴以及套设于芯轴上的凸轮绕着芯轴的轴心转动；所述滚轮在横向方向上贴着所述可调型面的型面曲线滚动以带动滚轮座承接板、芯轴、凸轮和横梁在高度方向上上、下移动。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，所述可调型面包括柔性钢片。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，所述凸轮轮廓柔性调节组件还包括：

螺纹孔板，其上设有螺纹孔；

若干个柔性调整支架，其上设有卡槽，所述可调型面通过卡槽设于所述柔性调整支架上；

若干个调节螺栓，其一端与螺纹孔板螺纹连接，其另一端与所述柔性调整支架对应连接，各所述调节螺栓调节各柔性调整支架的高度以调整可调型面的型面曲线。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，所述芯轴设置有若干个，该若干个芯轴彼此之间相互平行地设置，该若干个芯轴均设置于同一个滚轮座承接板上方；所述刨刀的数量与芯轴的数量对应。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，所述支架上设有竖向设置的导轨，所述横梁的端部设有滑块，所述滑块沿着导轨滑动以带动横梁沿着支架上、下滑动。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，其还包括：

导向轴，其竖立地设于所述夹具体上；

导套，其套设于导向轴上并能够沿导向轴的轴向方向上下滑动，所述齿条与所述导套连接；

弹簧，其套设于导向轴外围，并设于导套和夹具体之间，以向导套和齿条施加预紧力。

在本发明的上述技术方案中，本发明通过设置弹簧套设于导向轴外围，并设于导套和夹具体之间，以在导套和夹具体之间产生弹性形变，从而向导套和齿条施加预紧力，进而保证齿轮与齿条的啮合，保证本发明所述的凸轮加工装置的正常实施工作。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，所述导套内设有环形槽，所述环形槽内设有橡胶圈，所述橡胶圈与导向轴之间设有润滑块。

在本发明的上述技术方案中，润滑块可以采用二硫化钼石蜡块，环形槽中的橡胶圈能够和润滑块相互配合，以实现橡胶圈挤压润滑块，进而在导向轴表面产生润滑，从而减少摩擦。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，所述齿轮通过键设于芯轴上。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，在同一个芯轴上的若干个凸轮通过锁紧螺母在芯轴的轴向方向上被锁紧。

进一步地，在本发明所述的凸轮加工装置中，还包括凸轮轮廓固定组件，其设于所述夹具体上，所述凸轮轮廓固定组件具有不可调的固定型面，所述滚轮在横向方向上贴着所述固定型面的型面曲线滚动以带动滚轮座承接板、芯轴、凸轮和横梁在高度方向上上、下移动。

在本发明的上述技术方案中，在某些实施方式中，本发明所述的凸轮加工装置除凸轮轮廓柔性调节组件外还可以包括有凸轮轮廓固定组件，这两个组件同时安装设置在夹具体上。采用这种凸轮加工装置，可以根据不同型号的需要，将滚轮移动到凸轮轮廓固定组件的工位，进而生产出固定型号的凸轮。当然，在实际生产过程中，也可以根据生产去求将滚轮移动到凸轮轮廓柔性调节组件的工位，并根据凸轮轮廓调整调节螺栓进而调节可调型面，以生产出不同型号的凸轮。

本发明所述的凸轮加工装置相较于现有技术具有如下所述的优点和有益效果：

本发明所述的凸轮加工装置结构简单，加工方便且生产效率高，其利用现有刨床工作台，通过合理的结构设计优化，可以实现若干个凸轮的同时加工。该凸轮加工装置使用方便，维护简单，可靠性好，其适用性十分广泛，具有良好的推广前景和应用价值。

在本发明中，发明人通过合理设计，将传统刨床工作台的水平直线运动改变成上下直线运动和旋转运动，利用这两种运动配合联动生成凸轮轮廓，进而扩大了刨床的加工性能。

此外，在某些优选的实施方式中，本发明所述的凸轮加工装置可以在夹具体上同时设有凸轮轮廓固定组件和凸轮轮廓柔性调节组件，利用这两种工位相互配合，进而实现快速换型和柔性调整。

附图说明

图1为本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的结构示意图。

图2示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的芯轴与套设在芯轴上的凸轮结构的剖视图。

图3示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的齿轮与齿条的结构关系图。

图4为图3所示结构的A-A剖面图。

图5位图4所示结构的B-B剖面图。

图6示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的部分结构剖视图。

图7为图6所示凸轮加工装置的C处局部放大图。

图8示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的凸轮轮廓柔性调节组件与滚轮组件配合的结构示意图。

图9为图8所示结构的D-D剖面图。

图10示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在另一种实施方式下的夹具体上还设置有凸轮轮廓固定组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体的实施例对本发明所述的凸轮加工装置做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

图1为本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的结构示意图。

如图1所示，在本实施方式中，本发明所述的凸轮加工装置可以包括：刨床1、支架2、成对设置的横梁3、芯轴4、夹具体5、齿条6、滚轮座承接板7、滚轮组件8(如图6所示)和凸轮轮廓柔性调节组件9。其中，刨床1可以包括：刨刀101、滑枕102、床身平台103和工作台104，刨刀101可以设置安装在刨床1的滑枕102上；工作台104可以沿着横向方向移动，支架2竖立地设于所述刨床1的床身平台103上。

需要说明的是，在本发明所述的凸轮加工装置中，成对设置的横梁3与支架2均可滑动连接，其可以沿着支架2在高度方向上上、下移动。相应地，在本实施方式中，本发明所述的支架2上还设有竖向设置的导轨201，所述横梁3的端部设有滑块301(如图3所示)，该滑块301可以与导轨201匹配，并能够沿着导轨201滑动以带动横梁3沿着支架2上、下滑动。

由此可见，通过成对设置的横梁3与支架2的可滑动连接，可以实现横梁3沿着支架2上、下滑动，进而改变设于刨床1上的刨刀101与芯轴4的距离。

进一步参阅图1可以看出，在本实施方式中，本发明所述的芯轴4设置在成对设置的横梁3之间，其设置有三个芯轴4，这些芯轴4彼此之间相互平行设置，且设置在同一个滚轮座承接板7上方。当然，在一些其他的实施方式中，本发明所述的凸轮加工装置中的芯轴4还可以根据实际需求设置有若干个，该若干个芯轴4彼此之间相互平行地设置，该若干个芯轴4均设置于同一个滚轮座承接板7上方。

需要注意的是，在本发明中，设置在刨床1上的刨刀101数量需要与芯轴4数量对应，以对各个芯轴4上套设的凸轮10均进行加工，每个芯轴4上均套设有若干个待加工的凸轮10，这些芯轴4的轴向端部均设置有齿轮401(如图3所示)。

图2示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的芯轴与套设在芯轴上的凸轮结构的剖视图。

如图2所示，在本发明中，一根芯轴4上可以串联套设有多个凸轮10，其可以利用锁紧螺母402并采用轴向锁紧的装夹方式对芯轴4上的凸轮10进行夹紧固定，夹紧力能够一次传递并夹紧固定多个凸轮10。

需要说明的是，结合参考图1可以看出，在本实施方式中，本发明采用了三个芯轴4并在芯轴4上均套设了多个代加工的凸轮10，其可以在刨床1上安装三把刨刀101，以进行同时加工没从而大大提高生产效率。

图3示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的齿轮与齿条的结构关系图。

如图3所示，同时结合参考图1可以看出，为了显示清楚本发明所述的凸轮加工装置的齿轮401与齿条6的结构关系，图3对本发明所述凸轮加工装置的部分结构部件进行了省略和简化。

结合图1和图3可以看出，在本发明所述的凸轮加工装置中，芯轴4的下方还设置有夹具体5，该夹具体5上设置有齿条6，所述齿条6能够与芯轴4轴向端部的齿轮401相互配合，并实现啮合连接。

需要说明的是，在本实施方式中，齿轮401可以通过键固定设置在芯轴4的轴向端部。在本发明中，齿轮401和齿条6能够沿着横向方向的相对运动，并带动芯轴4以及套设于芯轴4上的凸轮10绕着芯轴4的轴心转动。

此外，进一步参阅图1和图3可以看出，在本实施方式中，齿条6通过一种辅助机构11横向设置在夹具体5上，该辅助机构11可以包括导向轴、导套和弹簧，其具体设置方式可以参考下述图4所示的辅助机构11的剖面图。

图4为图3所示结构的A-A剖面图。

如图4所示，同时结合参考图3可以看出，在本实施方式中，辅助机构11可以包括导向轴111、导套112和弹簧113。其中，导向轴111可以利用螺栓114竖立地设于芯轴4下方的夹具体5上；导套112套设于导向轴111上并能够沿导向轴111的轴向方向上下滑动，本发明中的齿条6与该导套112连接；弹簧113套设于导向轴111外围，并设于导套112和夹具体5之间，以在导套112和夹具体5之间产生弹性形变，向导套112和齿条6施加预紧力，进而保证齿轮401与齿条6的啮合。

需要注意的是，在本实施方式中，在本发明所述的导套112内还设置有环形槽，所述环形槽1121内设有橡胶圈12，该橡胶圈12与导向轴111之间还设有润滑块13，其具体结构可以参阅下述图5。

图5位图4所示结构的B-B剖面图。

如图5所示，在本实施方式中，环形槽1121中的橡胶圈12能够和润滑块13相互配合，以实现橡胶圈12挤压润滑块13，进而在导向轴111表面产生润滑，从而减少摩擦。

需要说明的是，在本实施方式中，润滑块13可以选用二硫化钼石蜡块。当然在一些其他的实施方式中，润滑块13也可以选用其他的润滑件，其同样可以实现本发明的效果。

图6示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的部分结构剖视图。

图7为图6所示凸轮加工装置的C处局部放大图。

如图6和图7所示，同时结合参考图1、图2和图3可以看出，在本实施方式中，滚轮座承接板7设置在芯轴4的下方，滚轮组件8对应地设置在滚轮座承接板7的下方。其中，该滚轮组件8与芯轴4下方的滚轮座承接板7连接，该滚轮组件8还具有滚轮801。

需要说明的是，在本发明中，芯轴4下方的夹具体5上还设置有凸轮轮廓柔性调节组件9，其具有柔性调节的可调型面901。其中，在本实施方式中，可调型面901可以包括柔性钢片。

在本发明所述的凸轮加工装置中，滚轮801能够在横向方向上贴着可调型面901的型面曲线滚动以带动滚轮座承接板7、芯轴4、凸轮10和横梁3在高度方向上上、下移动。

图8示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在一种实施方式下的凸轮轮廓柔性调节组件与滚轮组件配合的结构示意图。

图9为图8所示结构的D-D剖面图。

如图8所示，同时结合参考图9可以看出，在本实施方式中，本发明采用了凸轮轮廓柔性调节组件9，其可以由可调型面901、若干个柔性调整支架902、若干个调节螺栓903和螺纹孔板904组成。

需要说明的是，在本实施方式中，若干个柔性调整支架902上设置有卡槽，可调型面901可以通过卡槽设置固定于柔性调整支架902上。相应地，在本实施方式中，螺纹孔板904上还设置有螺纹孔，若干个调节螺栓903，其一端与螺纹孔板904螺纹连接，其另一端与柔性调整支架902对应连接，调节螺栓903能够对应调节与之匹配的各柔性调整支架902的高度，进而实现调整可调型面901的型面曲线。

在本发明所述的凸轮加工装置中，凸轮轮廓柔性调节组件9具有十分强的柔性，其可以根据需要调成可调型面901的形状，进而改变滚轮801的运动路径，从而调节出不同的凸轮轮廓，以实现根据不同型号的发动机凸轮要求进行快速调节。

图10示意性地显示了本发明所述的凸轮加工装置在另一种实施方式下的夹具体上还设置有凸轮轮廓固定组件的结构示意图。

如图10所示，为了显示清楚本发明所述的凸轮加工装置的凸轮轮廓固定组件14，图10对本发明所述凸轮加工装置的部分结构部件进行了省略和简化。在图10所示的实施方式中，本发明所述的凸轮加工装置除凸轮轮廓柔性调节组件9外还可以包括有凸轮轮廓固定组件14，其夹具体5上同时安装设置有凸轮轮廓柔性调节组件9和凸轮轮廓固定组件14。其中，凸轮轮廓固定组件14具有不可调的固定型面141。

在图10所示的实施方式中，采用这种凸轮加工装置，可以根据不同型号的需要，将滚轮111移动到凸轮轮廓固定组件14的工位，进而生产出固定型号的凸轮10。当然，在实际生产过程中，也可以根据生产去求将滚轮801移动到凸轮轮廓柔性调节组件9的工位并根据凸轮轮廓调整调节螺栓，调节可调型面901，以生产出不同型号的凸轮10。

综上所述可以看出，本发明所述的凸轮加工装置结构简单，加工方便且生产效率高，其可以利用现有刨床工作台，通过合理的结构设计优化，可以实现若干个凸轮的同时加工。该凸轮加工装置扩大了刨床的加工性能，其生产效率高，生产成本低，维护简单，可靠性好，适用性十分广泛，具有良好的推广前景和应用价值。

需要说明的是，本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式，本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合，除非相互之间产生矛盾。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本发明的具体实施例。显然本发明不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本发明公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种凸轮加工装置，其特征在于，包括：

刨床，其具有加工凸轮的刨刀；

支架，其竖立地设于所述刨床的床身平台上；

成对设置的横梁，其与所述支架可滑动地连接，以沿着支架在高度方向上上、下移动；

芯轴，其设于成对设置的横梁之间，所述芯轴上套设有若干个待加工的凸轮，所述芯轴的轴向端部设有齿轮；

夹具体，其设于所述芯轴的下方，并且能够横向运动；

齿条，其设于所述夹具体上，所述齿条与所述齿轮啮合连接；

滚轮座承接板，其设于所述凸轮的下方，所述滚轮座承接板与横梁连接；

滚轮组件，其设于所述滚轮座承接板的下方，并与所述滚轮座承接板连接，所述滚轮组件包括滚轮；

凸轮轮廓柔性调节组件，其设于所述夹具体上，凸轮轮廓柔性调节组件具有柔性调节的可调型面；

导向轴，其竖立地设于所述夹具体上；

导套，其套设于导向轴上并能够沿导向轴的轴向方向上下滑动，所述齿条与所述导套连接；

弹簧，其套设于导向轴外围，并设于导套和夹具体之间，以向导套和齿条施加预紧力，以保证齿轮与齿条的啮合；

其中，所述齿轮和齿条沿着横向方向的相对运动带动所述芯轴以及套设于芯轴上的凸轮绕着芯轴的轴心转动；所述滚轮在横向方向上贴着所述可调型面的型面曲线滚动以带动滚轮座承接板、芯轴、凸轮和横梁在高度方向上上、下移动。

2.如权利要求1所述的凸轮加工装置，其特征在于，所述可调型面包括柔性钢片。

3.如权利要求1所述的凸轮加工装置，其特征在于，所述凸轮轮廓柔性调节组件还包括：

螺纹孔板，其上设有螺纹孔；

若干个柔性调整支架，其上设有卡槽，所述可调型面通过卡槽设于所述柔性调整支架上；

若干个调节螺栓，其一端与螺纹孔板螺纹连接，其另一端与所述柔性调整支架对应连接，各所述调节螺栓调节各柔性调整支架的高度以调整可调型面的型面曲线。

4.如权利要求1所述的凸轮加工装置，其特征在于，所述芯轴设置有若干个，该若干个芯轴彼此之间相互平行地设置，该若干个芯轴均设置于同一个滚轮座承接板上方；所述刨刀的数量与芯轴的数量对应。

5.如权利要求1所述的凸轮加工装置，其特征在于，所述支架上设有竖向设置的导轨，所述横梁的端部设有滑块，所述滑块沿着导轨滑动以带动横梁沿着支架上、下滑动。

6.如权利要求1所述的凸轮加工装置，其特征在于，所述导套内设有环形槽，所述环形槽内设有橡胶圈，所述橡胶圈与导向轴之间设有润滑块。

7.如权利要求1所述的凸轮加工装置，其特征在于，所述齿轮通过键设于芯轴上。

8.如权利要求1所述的凸轮加工装置，其特征在于，在同一个芯轴上的若干个凸轮通过锁紧螺母在芯轴的轴向方向上被锁紧。

9.如权利要求1-8中任意一项所述的凸轮加工装置，其特征在于，还包括凸轮轮廓固定组件，其设于所述夹具体上，所述凸轮轮廓固定组件具有不可调的固定型面，所述滚轮在横向方向上贴着所述固定型面的型面曲线滚动以带动滚轮座承接板、芯轴、凸轮和横梁在高度方向上上、下移动。

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