CN113523370B - 一种多棱曲面柱零件的加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多棱曲面柱零件的加工设备，包括：支撑座，旋转平台，驱动装置，切削装置，夹持变位装置；旋转平台与支撑座转动连接，驱动装置驱动旋转平台转动；旋转平台上设有仿形板，仿形板外周间隔设有多个突起，突起边缘圆滑过渡；多个夹持变位装置间隔设置在旋转平台上且布置于同一圆周处；两个突起之间设有一个夹持变位装置；每个夹持变位装置包括夹持待加工零件的夹持部和驱动待加工零件步进翻转一定角度的、独立工作的拨动部；切削装置的刃口位于两个突起之间且在突起的推动下能远离待加工零件，并在复位件的作用下复位。本发明生产效率高，通过夹持变位装置能够适应不同产品尺寸的加工要求，满足产品多样性的需求。

Description

一种多棱曲面柱零件的加工设备
技术领域
本发明属于机加工技术领域，具体是一种多棱曲面柱零件的加工设备
背景技术
目前在企业生产中，用于加工六棱曲面柱零件(如图1所示)的生产设备主要是仿形铣床或数控机床。
中国专利“双工位仿形铣床”，授权公告号CN103302339B，授权公告日2015.05.20，公开一种双工位仿形铣床，包括机架、前后导轨、左右导轨、升降操作机构和机头；机架上设有工作台，在工作台上设有压紧缸；在左右导轨之间安装有仿形板；机头包括铣刀、主轴箱、电机，机头设置在前后导轨上，并位于工作台上方；升降操作机构设置在工作台上，双工位仿形铣床还包括上下气动换位机构，上下气动换位机构包括垂直导轨、升降缸及气弹簧，垂直导轨与左右导轨连接，垂直导轨、前后导轨和左右导轨三者相互垂直设置，升降缸及气弹簧设置在垂直导轨下方。
现有技术通常一台设备在一段时间仅能加工一个零件，并且产品尺寸发生改变需要重新手工制造仿形源工件或者重新进行数控编程，导致大批量生产时效率较低。
发明内容
针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种同一段时间内加工多个零件，生产效率高的、能够适应不同产品尺寸生产要求的多棱曲面柱零件的加工设备。
为了达到上述目的，本发明设计的多棱曲面柱零件的加工设备，其特征在于，包括：
支撑座，旋转平台，驱动装置，切削装置，夹持变位装置；
所述旋转平台与支撑座转动连接，驱动装置驱动旋转平台转动；
所述旋转平台上设有仿形板，所述仿形板外周间隔设有多个突起，突起边缘圆滑过渡；
多个夹持变位装置间隔设置在旋转平台上且布置于同一圆周处；两个所述突起之间设有一个夹持变位装置；
每个所述夹持变位装置包括夹持待加工零件的夹持部和驱动待加工零件步进翻转一定角度的、独立工作的拨动部；
所述切削装置设在支撑座旁；切削装置的刃口位于两个突起之间且在突起的推动下能远离待加工零件，并在复位件的作用下复位。
优选的，待加工零件每次翻转的角度α＝360°/n，n为多棱曲面柱零件的棱数。
优选的，所述拨动部包括拨杆、棘轮间歇机构和一固定在支撑座上的调节块；所述拨杆一端与棘轮间歇机构连接，另一端能与调节块周期性接触，中部通过复位弹簧与旋转平台连接；拨杆每与调节块接触一次则拨动棘轮间隙机构旋转α角，棘轮间隙机构带动夹持部上的待加工零件翻转α角。
进一步优选的，棘轮间歇机构包括与拨杆端部连接的棘轮壳体、与棘轮壳体固定连接的棘轮、与棘轮适配的棘爪、限制棘轮反向运动的止回棘爪、使棘爪复位的棘爪弹簧；棘轮通过同步机构与夹持机构连接；所述棘轮设有360°/α个棘齿。拨杆与调节块作用一次，调节块的高度变化使得拨杆向上运动进而带动棘轮壳体旋转α角，此时，棘轮也同步转动α角，并通过棘爪、止回棘爪限制棘轮的行程，同时利用同步机构打动夹持机构上的待加工零件翻转α角。
再进一步优选的，所述夹持机构包括与旋转平台固定连接的底座框架、固定在底座框架一侧的固定夹板、能在底座框架上滑动的活动夹板，活动夹板与底座框架之间设有压紧弹簧；待加工零件夹持在固定夹板和活动夹板之间；棘爪通过连接轴与固定夹板转动连接。
更进一步优选的，所述同步机构包括与连接轴固定连接的主动同步轮，设在固定夹板上的旋转顶针，与旋转顶针固定连接的从动同步轮；连接主动同步轮和从动同步轮的同步带。
优选的，所述驱动机构包括安装在支撑座上的电机、与电机输出轴连接的主动齿轮、与主动齿轮啮合固定安装在旋转平台上的从动齿轮。
优选的，所述切削装置包括安装在支撑座旁的固定立柱，与固定立柱顶部转动连接的摆动横梁，安装在摆动横梁一端的切削电机，刀具与切削电机的输出端连接；所述摆动横梁中部设有与固定立柱平行的随动杆；所述随动杆一端与摆动横梁连接，另一端通过拉力弹簧与支撑座侧壁连接；所述刀具的刃口在所述突起推动随动杆时远离待加工零件，并在拉力弹簧的作用下复位。
优选的，所述支撑座顶面设有环形导轨，所述旋转平台底面设有多个滑块，所述滑块设有与所述环形导轨适配的滑槽。
本发明的有益效果是：本发明一次上料可以不间断的加工六个工件，生产效率高；通过夹持变位装置能够适应不同产品尺寸的加工要求，满足产品多样性的需求。
附图说明
图1是待加工零件的立体示意图
图2是本发明的立体示意图
图3是本发明的俯视示意图
图4是本发明切削装置的结构示意图
图5是本发明夹持变位装置的结构示意图
图6是本发明夹持变位装置的侧视图
图7是本发明局部剖视立体示意图
图8是图2中A处的局部放大示意图
具体实施方式
下面通过图2～图8以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2和图8所示，本发明设计的多棱曲面柱零件的加工设备，包括：支撑座001，旋转平台002，驱动装置，切削装置100，夹持变位装置200；
支承座001作为设备的环形基座固定不动；支承座001上面安装有环形导轨010，旋转平台002上设有与环形导轨010适配的滑块011，见图7所示，旋转平台002通过滑块011和环形导轨010与支承座001转动连接，旋转平台002上设有从动齿轮006和仿形板003，驱动装置包括设在支撑座001上的减速电机009，减速电机009的输出端连接主动齿轮007，当主动齿轮007在减速电机009带动下旋转，经齿轮啮合从动齿轮006开始旋转带动旋转平台002和仿形板003整体作旋转运动。
多个夹持变位装置200间隔固定在旋转平台002上且布置于同一圆周处，随旋转平台002一起作旋转运动，且每一个夹持变位装置200都安装在仿形板003相连突起部分之间(平环部分处)，见图3所示。
每个所述夹持变位装置包括夹持待加工零件的夹持部和驱动待加工零件步进翻转一定角度的、独立工作的拨动部；待加工零件每次翻转的角度α＝360°/n，n为多棱曲面柱零件的棱数，本例中n＝6，α＝60°。所述拨动部包括拨杆210、棘轮间歇机构300和一固定在支撑座001上的调节块004；所述拨杆210一端与棘轮间歇机构300连接，另一端能与调节块004周期性接触，中部通过复位弹簧209与旋转平台002连接；拨杆210每与调节块004接触一次则拨动棘轮间隙机构300旋转α角，棘轮间隙机构300带动夹持部上的待加工零件翻转α角。
调节块004安装在支承座001上面固定不动，见图7，图8示。且每个夹持变位装置200随旋转平台002旋转一圈时，夹持变位装置200的拨杆210就会与调节块004作用一次，由于调节块004的高度变化，使得拨杆210向上运动。
棘轮间歇机构300包括与拨杆210端部连接的棘轮壳体305、与棘轮壳体305固定连接的棘轮302、与棘轮302适配的棘爪304、限制棘轮302反向运动的止回棘爪307、使棘爪304复位的棘爪弹簧303；棘轮302通过同步机构与夹持机构连接；所述棘轮302设有360°/α个棘齿，本例中设有6个棘齿。拨杆210与调节块004作用一次，调节块的高度变化使得拨杆向上运动进而带动棘轮壳体旋转α角，此时，棘轮也同步转动α角，并通过棘爪、止回棘爪限制棘轮的行程，同时利用同步机构打动夹持机构上的待加工零件翻转α角。
夹持变位装置200内部结构中，拨杆210与棘轮壳体305固定连接，棘爪304和棘爪弹簧303都固定安装在棘轮壳体305内部；见图6示，棘轮302与主动同步轮301通过连接轴306同轴联结，主动同步轮301通过同步带207与从动同步轮206进行动力传递。而从动同步轮206是与旋转轴204连接。因此当棘轮302旋转一定角度，最终旋转轴204会夹持住工件旋转同样的角度。
由于调节块004的高度变化，使得拨杆210向上运动见图6箭头所示，拨杆210向上运动使得棘轮壳体305作顺时针运动(图示)，棘轮壳体305作顺时针运动会使得固定安装在其内部的棘爪304同步顺时针运动，而此时棘轮302相对棘爪304是不动的。在本示例中，拨杆210与调节块004作用一次，调节块004的高度设计值会使拨杆210向上运动带动棘轮壳体305作顺时针运动60角度，安装在棘轮壳体305中的棘爪304也必须同步顺时针旋转60角度，而示例中棘轮302共6个棘齿均布，棘齿间角度为60角度，因此棘爪304要同步顺时针旋转60角度，必须要越过一个棘齿，当棘轮壳体305作顺时针运动时，跟随旋转的棘爪304曲面与棘齿曲面高副接触会带动棘轮302具有顺时针旋转倾向，但是由于止回棘爪307的存在阻碍棘轮302的顺时针运动，棘轮302仅具有按6图示逆时针旋转的可能。因此棘爪304曲面与棘齿曲面高副接触后无法带动棘轮302顺时针旋转。由于棘爪304的曲面特性，会压缩棘爪弹簧303，使得棘爪304既顺时针旋转运动同时向上提升，使得绕过棘齿后，曲面挤压不存在，棘爪弹簧303复位回弹和复位弹簧209的作用，作用的结果使得棘轮壳体305作逆时针运动，棘爪304逆时针拨动了一个棘齿运动，棘轮302也逆时针旋转了60度，最终旋转轴204会夹持住工件旋转同样的60度。
所述夹持机构包括与旋转平台002固定连接的底座框架201、固定在底座框架201一侧的固定夹板205、能在底座框架201上滑动的活动夹板203，活动夹板203与底座框架201之间设有压紧弹簧202；待加工零件夹持在固定夹板205和活动夹板203之间；棘爪304通过连接轴306与固定夹板205转动连接。
所述切削装置100包括安装在支撑座001旁的固定立柱101，与固定立柱101顶部转动连接的摆动横梁102，安装在摆动横梁102一端的切削电机103，刀具104与切削电机103的输出端连接；所述摆动横梁102中部设有与固定立柱101平行的随动杆105；所述随动杆105一端与摆动横梁102连接，另一端通过拉力弹簧005与支撑座001侧壁连接；所述刀具104的刃口在所述突起推动随动杆105时远离待加工零件，并在拉力弹簧005的作用下复位。
以上分析，夹持变位装置200的功能有两点：
1.加工过程中可以夹持紧固不同长度的工件；由于压紧弹簧202的弹性压缩，活动夹板203和固定夹板205之间的夹持距离是弹性可调节，并且可以适应不同长度的工件；
2.加工过程中只要拨杆210与调节块004作用一次，工件就会旋转60角度。
切削装置100安装在支承座001外面，随动杆105通过拉力弹簧005与支承座001柔性连接。切削电机103连接刀具104安装在摆动横梁102，摆动横梁102安装在固定立柱101上，在没有外力约束时可以绕固定立柱101旋转。见图2﹑图3所示，由于仿形板003上突起部分与平环部分交替分布，当仿形板003随旋转平台002顺时针转动时，突起部分和平环部分会与随动杆105交替作用：当突起部分与随动杆105作用时，由于突起部分对随动杆105的挤压使得摆动横梁102沿图3中箭头1方向摆动远离旋转平台002，安装在摆动横梁102上的刀具104也会远离旋转平台002，因此刀具104是无法对安装在夹持变位装置200上的工件进行加工，拉力弹簧005处于拉伸状态；随着旋转平台002的转动，突起部分远离随动杆105而平环部分开始靠近随动杆105，由于拉力弹簧005回弹作用，使得摆动横梁102沿图3中箭头2方向转向靠近旋转平台002，而夹持变位装置200都安装在仿形板003平环部分处，因此安装在摆动横梁102上的刀具104也会靠近旋转平台002，刀具104可以对安装在夹持变位装置200上的工件进行加工。
工作流程：
1.工件毛坯安装在夹持变位装置200上，减速电机009和切削电机103启动带动主动齿轮007和刀具104旋转；
2.由于齿轮啮合传动，主动齿轮007带动从动齿轮006开始旋转，进而带动旋转平台002和仿形板003以及安装在旋转平台002上的各夹持变位装置200整体作旋转运动；
3.当某一个夹持变位装置200旋转到其拨杆210与安装在支承座001上固定不动的调节块004接触作用一次，工件就会沿自身回转轴旋转60角度，然后继续随旋转平台002作水平方向旋转运动；
4.水平方向旋转运动的继续，当仿形板003上平环部分靠近随动杆105，由于拉力弹簧005回弹作用，摆动横梁102与其上安装的处于旋转状态的刀具104也会靠近恰好安装在仿形板003平环部分处的夹持变位装置200所夹持的工件毛坯并对其进行加工切削。由于在切削过程中，工件毛坯始终还在旋转平台002的带动下作旋转运动，因此切削后的加工面是一个曲面；
5.随着旋转平台002的转动，平环部分远离随动杆105而突起部分开始靠近随动杆105，突起部分对随动杆105的挤压使得摆动横梁102远离旋转平台002，安装在摆动横梁102上的刀具104也会远离旋转平台002，而突起部分处是没有安装夹持变位装置200，因此刀具104是无需进行切削加工的，拉力弹簧005处于拉伸状态；
6.依次重复3﹑4﹑5步骤，当旋转平台002完成旋转一周后，刀具104依次对所有夹持变位装置200所夹持的工件毛坯都进行了一次曲面加工；
7.由于本示例是以加工六棱曲面柱零件为对象说明，并且拨杆210与调节块004作用一次，工件就会旋转60角度，因此旋转平台002只有完成旋转六周后，所有夹持变位装置200上所夹持的工件毛坯才能被完整的加工成所需要的六棱曲面柱零件；
8.旋转平台002完成旋转六周后，工件毛坯被加工成六棱曲面柱零件，停机卸料。
本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种多棱曲面柱零件的加工设备，其特征在于，包括：
支撑座，旋转平台，驱动装置，切削装置，夹持变位装置；
所述旋转平台与支撑座转动连接，驱动装置驱动旋转平台转动；
所述旋转平台上设有仿形板，所述仿形板外周间隔设有多个突起，突起边缘圆滑过渡；
多个夹持变位装置间隔设置在旋转平台上且布置于同一圆周处；两个所述突起之间设有一个夹持变位装置；
每个所述夹持变位装置包括夹持待加工零件的夹持部和驱动待加工零件步进翻转一定角度的、独立工作的拨动部；
所述切削装置设在支撑座旁；切削装置的刃口位于两个突起之间且在突起的推动下能远离待加工零件，并在复位件的作用下复位；
待加工零件每次翻转的角度α＝360°/n，n为多棱曲面柱零件的棱数；
所述拨动部包括拨杆、棘轮间歇机构和一固定在支撑座上的调节块；所述拨杆一端与棘轮间歇机构连接，另一端能与调节块周期性接触，中部通过复位弹簧与旋转平台连接；拨杆每与调节块接触一次则拨动棘轮间隙机构旋转α角，棘轮间隙机构带动夹持部上的待加工零件翻转α角；
棘轮间歇机构包括与拨杆端部连接的棘轮壳体、与棘轮壳体固定连接的棘轮、与棘轮适配的棘爪、限制棘轮反向运动的止回棘爪、使棘爪复位的棘爪弹簧；棘轮通过同步机构与夹持机构连接；所述棘轮设有360°/α个棘齿；
所述夹持机构包括与旋转平台固定连接的底座框架、固定在底座框架一侧的固定夹板、能在底座框架上滑动的活动夹板，活动夹板与底座框架之间设有压紧弹簧；待加工零件夹持在固定夹板和活动夹板之间；棘爪通过连接轴与固定夹板转动连接；
所述同步机构包括与连接轴固定连接的主动同步轮，设在固定夹板上的旋转顶针，与旋转顶针固定连接的从动同步轮；连接主动同步轮和从动同步轮的同步带。
2.根据权利要求1所述的多棱曲面柱零件的加工设备，其特征在于：所述驱动装置包括安装在支撑座上的电机、与电机输出轴连接的主动齿轮、与主动齿轮啮合固定安装在旋转平台上的从动齿轮。
3.根据权利要求1所述的多棱曲面柱零件的加工设备，其特征在于：所述切削装置包括安装在支撑座旁的固定立柱，与固定立柱顶部转动连接的摆动横梁，安装在摆动横梁一端的切削电机，刀具与切削电机的输出端连接；所述摆动横梁中部设有与固定立柱平行的随动杆；所述随动杆一端与摆动横梁连接，另一端通过拉力弹簧与支撑座侧壁连接；所述刀具的刃口在所述突起推动随动杆时远离待加工零件，并在拉力弹簧的作用下复位。
4.根据权利要求1所述的多棱曲面柱零件的加工设备，其特征在于：所述支撑座顶面设有环形导轨，所述旋转平台底面设有多个滑块，所述滑块设有与所述环形导轨适配的滑槽。
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