CN114523336B - 多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构，包括探杆微调机构，探杆微调机构包括齿杆，齿杆上依次设置有阶梯挡帽、齿和腰形滑台；齿杆靠近阶梯挡帽的一端依次外套有微调内筒、微距测量仪和探杆测量机构；探杆测量机构包括探杆，探杆的两端分别设置有滑块和探头，滑块设置在腰形滑台内；与微距测量仪相邻、探杆测量机构的两侧对称设置关节机构，关节机构通过磁性底座连接杆连接磁性连接机构。本发明多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构，结构紧凑、调节方便、灵活、简捷，使用可靠，精度高，具备通用化、系列化，拆装、更换方便的特点；可以通过改变连接方式，应用在不同的相关领域的任何装备上。

Description

多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构

技术领域

本发明属于冷滚打成形设备技术领域，涉及一种多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构。

背景技术

高速冷滚打成形作为一种新型少无切屑渐进累积成形方法，有效解决了冷挤压和滚轧加工方法中设备吨位大、能耗大、金属流动困难等问题，具有高效、环保、精密、节能等诸多优点。冷滚打成形技术采用高速旋转的滚打轮对工件进行击打、滚压，迫使材料发生塑性流动，且随着进给运动使得变形逐渐累积，最终成形完整的齿形零件，滚打深度的控制对成形精度有着直接的影响。

目前冷滚打机床采用将滚打主轴上滚打轮旋转至最低位置后试接触工件的方法进行对刀，然后将工件移走后，通过z轴的丝杠旋转带动丝杠副向下移动，从而调节滚打主轴所安装的升降平台的高度来设置滚打深度。由于冷滚打成形过程中滚打主机头沿z向的承受高频的循环大载荷，且梯形丝杠自身存在间隙，因此通过丝杠旋转角度来确定滚打深度的方法存在较大的误差。实际的加工过程中往往通过游标卡尺对滚打轮下降后与工件的相对距离对滚打深度进行测量，由于滚打轮工作表面为圆弧形，这给滚打深度的测量带来了很多不便，同时造成测量误差也较大。

主要存在以下问题：(1)滚打轮作为圆形刀具，采用试接触的对刀方式难以保证对刀精度；(2)z轴方向的梯形丝杠轴向存在较大的间隙，通过旋转丝杠调节滚打轮的位置无法保证滚打深度的精度；(3)由于滚轧过程中金属材料弹性回复的存在，且弹性回复受材料属性和工艺参数的影响较大，需要对滚打后齿槽的深度进行测量，现有的装置无法快速精准测量成形后实际滚打深度。

发明内容

本发明的目的是提供一种多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构，具有能够确保圆弧形刀具的对刀精度在规定的误差范围内，进而实现刀具和主轴的相对位置的精确测量，并对成形齿槽的滚打深度进行快速测量的特点。

本发明所采用的技术方案是，多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构，包括探杆微调机构，探杆微调机构包括齿杆，齿杆上依次设置有阶梯挡帽、齿和腰形滑台；齿杆靠近阶梯挡帽的一端依次外套有微调内筒、微距测量仪和探杆测量机构；微距测量仪套在齿杆的齿上，探杆测量机构套在腰形滑台上，微调内筒与微距测量仪的壳体微距测量仪壳体连接；

探杆测量机构包括探杆，探杆的两端分别设置有滑块和探头，滑块设置在腰形滑台内；

与微距测量仪相邻、探杆测量机构的两侧对称设置关节机构，关节机构通过磁性底座连接杆连接磁性连接机构。

本发明的特点还在于：

微调内筒外套有微调外筒，微调外筒、远离阶梯挡帽的一端内壁设置有齿a，外壁设置有锁紧装置；微调内筒外壁设置有齿b，齿b和齿a相互啮合。

微距测量仪包括微距测量仪壳体内、齿杆上方同一平面上依次设置齿轮a、齿轮b和齿轮c，并且齿轮a和齿轮b啮合、齿轮b和齿轮c啮合，齿轮c下方、与齿杆同一平面位置设置有齿轮d，齿轮d和齿轮c同轴；齿轮a同轴位置设置小指针，齿轮b同轴位置设置大指针；齿轮a与弹簧的一端同轴上下布置，弹簧安装在弹簧中心轴上；微距测量仪壳体下部两侧分别设置水平仪a和水平仪b，水平仪a和水平仪b垂直设置。

齿轮d和齿杆上的齿啮合。

探杆测量机构还包括探杆测量机构壳体，探杆测量机构壳体、齿杆的下部相对应位置设置微距测量仪连接件，微距测量仪连接件依次连接探杆连接件和探杆的转动中心；探杆测量机构壳体与微距测量仪壳体连接。

探杆采用V形，夹角为90°，定长度比为1:4。

关节机构包括关节壳体，关节壳体内通过安装槽固定有固定架，固定架远离探杆测量机构的一端设置有夹孔a，夹孔a通过锁紧旋钮a固定连接固定架的一端，连接固定架的另一端也设置有夹孔b，夹孔b通过锁紧旋钮b固定磁性底座连接杆。

关节壳体和微距测量仪连接件通过关节连接杆固定在探杆测量机构壳体上，关节壳体有两个且对称布置在微距测量仪连接件的两侧。

磁性连接机构包括磁性底座，磁性底座一侧固接在磁性底座连接杆上，一侧通过梯形槽固定磁性连接架，磁性连接架的曲面中心位置设置有定位销。

磁性底座上设置有磁性底座旋钮，磁性连接架之间通过矩形架连接。

本发明的有益效果是：本发明多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构应用于冷滚打成形设备，它们组合在一起使用时，首次通过精细的调节满足使用要求，后续就可以便捷拆卸和快速、精准测量。本发明装置结构紧凑、调节方便、灵活、简捷，使用可靠，精度高，具备通用化、系列化，拆装、更换方便的特点。应用于要求精度高、调节方便、灵活的设备上；其适用性强以及应用范围广，可以应用到其他机床设备上实现轴进给误差与刀具相对位置检测，也可以用于机床研究部门、生产厂家对机床产品进行调试。可与其他设备刚性连接，也可与其他设备快速连接，进行刀具相对位置测量，轴进给测量。

附图说明

图1是本发明多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构的结构示意图；

图2是本发明对刀及滚打深度测量机构中探杆微调机构的结构示意图；

图3是本发明对刀及滚打深度测量机构中探杆微调机构的剖视图；

图4是本发明对刀及滚打深度测量机构中测距机构结构示意图与水平仪的俯视图；

图5是本发明对刀及滚打深度测量机构中测距机构与探杆测量机构的结构示意图；

图6是本发明对刀及滚打深度测量机构中关节部分与磁性底座部分的俯视图；

图7是本发明对刀及滚打深度测量机构中关节部分与磁性底座部分结构示意图。

图中，101.探杆微调机构，102.微距测量仪，103.探杆测量机构，104.关节机构，105.磁性连接机构，1.微调外筒，2.微调内筒，3.锁紧装置，4.齿杆，5.微距测量仪壳体，6.水平仪a，7.水平仪b，8.齿轮a，9.小指针，10.齿轮b，11.大指针，12.齿轮c，13.齿轮d，14.弹簧，15.滑块，16.探杆，17.探杆连接件，18.微距测量仪连接件，19.探杆测量机构壳体，20.关节壳体，21.关节连接杆，22.固定架，23.连接固定架，24.锁紧旋钮a，25.磁性底座连接杆，26.锁紧旋钮b，27.磁性底座，28.磁性连接架，29.定位销，30.磁性底座旋钮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构的结构如图1所示，包括探杆微调机构101，探杆微调机构101的一端连接微距测量仪102的一端，微距测量仪102的另一端与探杆测量机构103连接，与微距测量仪102相邻、探杆测量机构103的两侧对称设置关节机构104，关节机构104通过磁性底座连接杆25连接磁性连接机构105。

本发明对刀及滚打深度测量机构中探杆微调机构的结构如图2、图3所示，探杆微调机构101包括齿杆4，齿杆4的一端为阶梯挡帽，中间部分为齿杆，另外一端为腰形滑台结构，齿杆4依次穿过微调内筒2、微距测量仪102和探杆测量机构103，微调内筒2外套有微调外筒1，微调外筒1上设置有锁紧装置3；锁紧装置3用于锁紧微调外筒1和微调内筒2；微调外筒1一端的内表面为螺纹结构，微调内筒2一端的外表面为螺纹结构，微调外筒1和微调内筒2啮合，探杆微调机构101的微调外筒1和微调内筒2上分别设有微分刻度。

本发明对刀及滚打深度测量机构中测距机构与水平仪的结构如图4所示，微距测量仪102包括微距测量仪壳体5，微距测量仪壳体5内、齿杆4上方同一平面上依次设置齿轮a8、齿轮b10和齿轮c12，并且齿轮a8和齿轮b10啮合、齿轮b10和齿轮c12啮合，齿轮c12和齿杆4之间设置有齿轮d13，齿轮d13和齿轮c12同轴；齿轮a8同轴位置设置小指针9，齿轮b10同轴位置设置大指针11；弹簧14一端在弹簧中心轴上固定，另一端在齿轮a8的轴上固定；微距测量仪壳体5下部两侧分别设置水平仪a6和水平仪b7，水平仪a6和水平仪b7垂直设置，微距测量仪102内的齿杆4上设置有齿，齿与齿轮d13啮合。

本发明对刀及滚打深度测量机构中探杆测量机构的结构如图5所示，探杆测量机构103包括探杆测量机构壳体19，探杆测量机构壳体19、齿杆4的下部相对应位置设置微距测量仪连接件18，微距测量仪连接件18的一端与探杆测量机构壳体19通过关节连接杆21固定，微距测量仪连接件18的另一端依次连接探杆连接件17和探杆16，探杆16采用V形，夹角为90°，定长度比为1:4，探杆16的两端分别设置有探头和滑块15，探杆16的转动中心固定，探杆测量机构103内的齿杆4一端设置有腰形滑台，滑块15设置在腰形滑台上；探杆连接件17和微距测量仪连接件18呈一定角度布置，探杆连接件17的一端安装在探杆16的回转中心上并与探杆16构成转动副，滑块15与探杆16构成转动副、与齿杆4的腰形滑台构成滑动副。

本发明对刀及滚打深度测量机构中关节部分与磁性底座部分的结构图6、图7所示：

关节机构104包括关节壳体20，关节连接杆21的两端均布置安装槽，关节壳体20分别通过安装槽在关节连接杆21的两端对称安装，关节连接杆21与固定架22的一端连接，固定架22的另一端设置有夹孔a，固定架22一端为关节连接杆21的孔，另一端为夹孔a，整体为对勾结构，圆孔与夹孔a的轴线垂直布置，夹孔a通过锁紧旋钮a24固定连接固定架23的一端，连接固定架23的另一端也设置有夹孔b，夹孔b通过锁紧旋钮b26固定磁性底座连接杆25的一端。

磁性连接机构105包括磁性底座连接杆25，磁性底座连接杆25的另一端与磁性底座27一端连接，磁性底座27上设置有磁性底座旋钮30，磁性底座27的另一端通过梯形槽固定磁性连接架28，磁性连接架28的曲面中心位置设置有定位销29，定位销29与主轴上的销孔配合，利用磁性连接架28的曲面部分吸附至主轴表面。

关节机构104与磁性连接机构105均为对称布置，两侧磁性连接机构105的磁性连接架28之间通过矩形架固定。

本发明多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构，其工作原理如下：

将对刀及滚打深度测量机构通过磁性连接机构105的磁性连接架28与定位销29安装在冷滚打机床主轴上，通过拧紧锁紧旋钮b26将磁性连接杆25与连接固定架23上固定，通过拧紧锁紧旋钮a24将连接固定架23与固定架22上固定，通过微距测量仪壳体5上安装的水平仪6与水平仪7将微距测量仪102调至与地面水平位置安装。

通过旋转探杆微调机构101的微调外筒1带动齿杆4的阶梯挡帽部分，通过齿杆4上的腰形滑台与滑块15调整探杆16初始位置，并通过微距测量仪102的表盘调整指针零位。

通过探杆16的触头与工件接触，随着主轴移动，探杆16绕回转中心做转动，带动滑块15在齿杆4的腰形滑台上移动，进而带动齿杆4移动，通过齿杆4带动齿轮运动，通过微距测量仪102上的读数将主轴调整至要求位置后，将对刀及滚打深度测量机构取下。利用弹簧14将齿杆4复位，齿杆4上的腰形滑台通过滑块15将探杆16复位。

进一步，由微距测量仪102测得其数据为探杆16的移动量，从而主轴上安装的滚打轮与工件的相对位置由微距测量仪102测的数据得到。

滚打成形后，再次将对刀及滚打深度测量机构安装至测量位置，调节表盘指针当前位置为零位置，通过反向调节微距测量仪102，直至表盘读数不再发生变化即可获得实际滚打深度数据。

本发明对刀及滚打深度测量机构，包括探杆微调机构101，在探杆微调机构101上安装有调整锁紧装置3，探杆微调机构101的微调外筒1和微调内筒2上分别设有微分刻度；通过微调内筒2与微距测量仪外壳5连接，内筒2也作为微距测量仪102内齿杆4的外筒；微距测量仪外壳5上设有两个水平仪，微距测量仪102内设有测量机构和齿杆复位机构；通过滑块15将齿杆4的滑台与探杆16连接，传递探杆16的运动，探杆16回转中心的位置由微距测量仪连接件18与探杆连接件17固定；通过关节连接杆21将探杆测量机构103与两侧的关节机构104连接，关节机构104中通过连接固定架23与磁性连接机构105连接，利用两侧四个锁紧旋钮固定关节与磁性底座27的相对位置；通过梯形槽将磁性底座27与磁性连接架28连接；通过两侧磁性连接架28的弧面与定位销29将对刀装置安装在冷滚打机床主轴上，安装后保持微距测量仪102与地面平行；本发明能够确保立式冷滚打机床主轴上滚打轮升降的准确测量，进而实现立式冷滚打机床设备对刀操作，确定滚打工件与滚打轮的相对位置。

本发明多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构，结构紧凑、调节方便、灵活、简捷，使用可靠，精度高，具备通用化、系列化，拆装、更换方便的特点；可以通过改变连接方式，应用在不同的相关领域的任何装备上。

Claims (10)

1.多关节立式冷滚打机床对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，包括探杆微调机构(101)，所述探杆微调机构(101)包括齿杆(4)，所述齿杆(4)上依次设置有阶梯挡帽、齿和腰形滑台；所述齿杆(4)靠近阶梯挡帽的一端依次外套有微调内筒(2)、微距测量仪(102)和探杆测量机构(103)；所述微距测量仪(102)套在齿杆(4)的齿上，所述探杆测量机构(103)套在腰形滑台上，所述微调内筒(2)与微距测量仪(102)的壳体微距测量仪壳体(5)连接；

所述探杆测量机构(103)包括探杆(16)，所述探杆(16)的两端分别设置有滑块(15)和探头，所述滑块(15)设置在所述腰形滑台内；

与所述微距测量仪(102)相邻、探杆测量机构(103)的两侧对称设置关节机构(104)，所述关节机构(104)通过磁性底座连接杆(25)连接磁性连接机构(105)。

2.根据权利要求1所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述微调内筒(2)外套有微调外筒(1)，所述微调外筒(1)、远离阶梯挡帽的一端内壁设置有齿a，外壁设置有锁紧装置(3)；所述微调内筒(2)外壁设置有齿b，所述齿b和齿a相互啮合。

3.根据权利要求1所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述微距测量仪(102)包括微距测量仪壳体(5)内、齿杆(4)上方同一平面上依次设置齿轮a(8)、齿轮b(10)和齿轮c(12)，并且所述齿轮a(8)和齿轮b(10)啮合、齿轮b(10)和齿轮c(12)啮合，所述齿轮c(12)下方、与齿杆(4)同一平面位置设置有齿轮d(13)，所述齿轮d(13)和齿轮c(12)同轴；所述齿轮a(8)同轴位置设置小指针(9)，所述齿轮b(10)同轴位置设置大指针(11)；所述齿轮a(8)与弹簧(14)的一端同轴上下布置，所述弹簧(14)安装在弹簧中心轴上；所述微距测量仪壳体(5)下部两侧分别设置水平仪a(6)和水平仪b(7)，所述水平仪a(6)和水平仪b(7)垂直设置。

4.根据权利要求3所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述齿轮d(13)和齿杆(4)上所述的齿啮合。

5.根据权利要求1所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述探杆测量机构(103)还包括探杆测量机构壳体(19)，所述探杆测量机构壳体(19)、齿杆(4)的下部相对应位置设置微距测量仪连接件(18)，所述微距测量仪连接件(18)依次连接探杆连接件(17)和探杆(16)的转动中心；所述探杆测量机构壳体(19)与微距测量仪壳体(5)连接。

6.根据权利要求5所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述探杆(16)采用V形，夹角为90°，定长度比为1:4。

7.根据权利要求5所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述关节机构(104)包括关节壳体(20)，所述关节壳体(20)内通过安装槽固定有固定架(22)，所述固定架(22)远离探杆测量机构(103)的一端设置有夹孔a，所述夹孔a通过锁紧旋钮a(24)固定连接固定架(23)的一端，所述连接固定架(23)的另一端也设置有夹孔b，所述夹孔b通过锁紧旋钮b(26)固定磁性底座连接杆(25)。

8.根据权利要求7所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述关节壳体(20)和微距测量仪连接件(18)通过关节连接杆(21)固定在探杆测量机构壳体(19)上，所述关节壳体(20)有两个且对称布置在微距测量仪连接件(18)的两侧。

9.根据权利要求1所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述磁性连接机构(105)包括磁性底座(27)，所述磁性底座(27)一侧固接在磁性底座连接杆(25)上，一侧通过梯形槽固定磁性连接架(28)，所述磁性连接架(28)的曲面中心位置设置有定位销(29)。

10.根据权利要求9所述的对刀及滚打深度测量机构，其特征在于，所述磁性底座(27)上设置有磁性底座旋钮(30)，所述磁性连接架(28)之间通过矩形架连接。

Images