CN115815651A - 一种辊套内孔加工专用镗床 - Google Patents

Abstract

一种辊套内孔加工专用镗床，包括安装在基座上的镗杆组件，在镗杆组件的一端固定有连接盘，在连接盘上连接有能够旋转的中心轴，中心轴与镗杆同轴设置；在中心轴上滑动连接有中心齿轮，在丝杠上固连有行星齿轮，中心齿轮通过减速齿轮组与行星齿轮啮合连接；在中心轴上连接有摇臂，在摇臂上悬挂有重锤。本发明简化了轴向传动机构，不但便于镗杆组件的拆装，而且仅需一个电机就实现了镗杆的旋转和镗刀的进给。此外，本发明能够根据切削抗力矩的变化自动调整阻力矩，保证切削的平稳进行。当切削抗力矩超出最大阻力矩时，本发明能够通过减速进刀、停止进刀、快速退刀的循环避免大切削量及硬点对镗刀产生的冲击，防止崩刀现象的发生。

Description

一种辊套内孔加工专用镗床

技术领域

本发明涉及机械加工设备领域，尤其是涉及一种辊套内孔加工专用镗床。

背景技术

对于辊套内孔的加工通常需要使用镗床。传统的镗床由主轴箱和卡盘带动辊套旋转，镗刀杆轴向移动对辊套的内孔进行切削。但是对于长度大于2米的大型辊套来说，由于自身重量大、转动惯量大，不但大幅增大了主轴箱及传动机构的负担，而且电能消耗巨大。此外，现有镗床的镗刀杆为悬臂结构，刚性差、下垂量大，难以保证深孔的加工精度。

申请号为201810718282.7的专利公开了一种用于加工铸轧机轧辊辊套的深孔镗床，该专利通过镗杆电机驱动主镗杆和副镗杆旋转，并通过丝杠电机驱动镗刀架沿主镗杆、副镗杆轴向移动，使镗刀对固定的辊套进行切削。由于辊套不用旋转，因此降低了主轴箱及传动机构的负担。由于主镗杆和副镗杆的存在，以及支撑条件的改变，增大了镗刀架的刚性。但是该深孔镗床还存在着以下不足：

1、该深孔镗床在加工前只有将镗杆组件整体拆下才能装夹辊套，但是由于该深孔镗床的传动机构过于复杂，镗杆组件的拆卸和安装都比较困难，而且拆装镗杆组件的用时较长，既占用人工，又严重地影响了设备的使用效率。

2、该深孔镗床采用电机和丝杠驱动镗刀架刚性进刀，但是辊套毛坯是锻造件或铸造件，粗镗时，镗刀吃刀量的变化很大，容易致使镗刀崩裂（崩刀）。尤其是辊套的材质是合金钢，在锻造或铸造后存在硬点，当遇到硬点时，不但会导致崩刀，还会对进刀机构及部件造成破坏。由于内孔加工不容易观察，操作者难以及时应对，往往造成更严重的事故发生。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种辊套内孔加工专用镗床，其目的在于：简化传动结构，以便于镗杆组件的拆装；根据进刀抗力自动减少进刀量，防止崩刀现象的发生。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种辊套内孔加工专用镗床，包括安装在基座上的镗杆组件，镗杆组件包括水平设置的镗杆、位于镗杆两端的轴承座、沿镗杆轴向滑动的镗刀架、与镗刀架螺接的丝杠；在镗杆的一端连接有电机，电机用于驱动镗杆旋转，在镗杆的另一端固定有连接盘，在连接盘上设有轴承，在轴承内安装有中心轴，中心轴与镗杆同轴设置；在中心轴上滑动连接有中心齿轮，在丝杠上固连有行星齿轮，中心齿轮通过减速齿轮组与行星齿轮啮合连接；在中心轴上连接有摇臂，在摇臂上悬挂有重锤。

进一步地改进技术方案，在丝杠上固连有两个行星齿轮，所述中心齿轮为双联齿轮；所述减速齿轮组为可变速减速齿轮组，移动双联齿轮，双联齿轮中的任一齿轮可通过可变速减速齿轮组与其中的一个行星齿轮啮合连接。

进一步地改进技术方案，在中心轴上设有多个环槽，在中心轴上设置有能够沿中心轴滑动的定位滑套，定位滑套具有与环槽相配合的碰珠结构，定位滑套的一端与中心齿轮连接。

进一步地改进技术方案，在中心轴远离中心齿轮的一端设有四方柱，在摇臂上设有与四方柱相对应的四方孔。

进一步地改进技术方案，在摇臂上设有多个铰接孔，所述重锤通过铰接轴铰接在摇臂的某一铰接孔内。

进一步地改进技术方案，在镗杆的端面上设置有多根连接杆，所述连接盘通过连接杆固定在镗杆的另一端。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

本发明的辊套内孔加工专用镗床不需要设置进给电机，仅需要一个电机就能够实现镗杆的旋转和镗刀的进给。由于轴向传动机构是独立的模块，且具有简洁紧凑、体积小的特点，因此在装夹辊套时，大幅降低了拆装镗杆组件的工作量，并使拆装难度得到大幅降低，提高了设备的使用效率。

此外，本发明的轴向传动机构能够根据切削抗力矩的变化，自动调整阻力矩，使阻力矩与抗力矩保持平衡，保证切削的平稳进行。当切削抗力矩超出最大阻力矩时，本发明的轴向传动机构能够通过减速进刀、停止进刀、快速退刀的循环，避免大切削量及硬点对镗刀产生的冲击，防止崩刀现象的发生。

附图说明

图1示出的是本辊套内孔加工专用镗床的结构示意图。

图2示出的是本轴向传动机构的结构示意图。

图3示出的是本轴向传动机构在去掉连接盘后的示意图。

图4示出的是本轴向传动机构在手动进刀状态下的结构示意图。

图5示出的是本轴向传动机构在自动进刀状态下的结构示意图。

图6示出的是摇臂及重锤在不同工作条件下的示意图。

图中：

100、基座；

200、镗杆组件；

201、镗杆；202、轴承座；203、镗刀架；204、丝杠；205、中心轴；206、中心齿轮；207、行星齿轮；208、Ⅰ级减速齿轮组；209、Ⅱ级减速齿轮组；210、定位滑套；211、摇臂；212、重锤；213、连接盘；214、连接杆；215、报警装置；

300、电机；

400、减速器；

500、联轴器；

600、V型固定架。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种辊套内孔加工专用镗床，如图1所示，其包括安装在基座100上的镗杆组件200。镗杆组件200包括水平设置的镗杆201、轴承座202、镗刀架203和丝杠204。具体的，镗杆201为较长的中空圆柱体，在镗杆201两端的设置有一对轴承座202，轴承座202通过螺栓连接在基座100上。在镗杆201上安装有镗刀架203，在镗刀架203上安装有镗刀。镗刀架203具有滑套结构，镗刀架203能够沿镗杆201的轴向滑动。在镗杆201上设有轴向凹槽，在轴向凹槽内安装有丝杠204，在镗刀架203安装有丝杠螺母，丝杠204旋转时能够推动镗刀架203沿镗杆201的轴向滑动，使镗刀架203实现轴向进刀。在基座100上还安装电机300、减速器400和一对V型固定架600，其中，减速器400通过联轴器500与镗杆201的一端连接，电机300经过减速器400的减速后，能够驱动镗杆201旋转。

参考图2和图3，为了简化现有轴向进刀的传动机构，在镗杆201远离电机300的一端，通过六根连接杆214固定有一个连接盘213，连接杆214的一端具有螺纹，连接盘213通过螺母螺接在连接杆214上。连接盘213为圆形，其小于小于轴承座202的内径。在连接盘213的中心安装有轴承，在轴承内安装有中心轴205，中心轴205与镗杆201同轴设置，在中心轴205上连接有中心齿轮206。在本实施例中，中心齿轮206为双联齿轮，具有一个齿数较少的齿轮和一个齿数较多的齿轮。在中心轴205上设有花键，双联齿轮能够沿中心轴205滑动，但是不能转动。

参考图3，在中心轴205上设有三个环槽，在中心轴205上设置有能够沿中心轴205滑动的定位滑套210，定位滑套210的左端与中心齿轮206连接。定位滑套210具有与环槽相配合的碰珠结构。具体的，在定位滑套210内设置有压簧和钢珠，在压簧的作用下，钢珠能够进入其中的一个环槽内，使双联齿轮中的某个中心齿轮206与其它齿轮相啮合。

参考图2，在中心轴205的右端设有四方柱，在摇臂211上设有与该四方柱相对应的四方孔。摇臂211类似常用的四方扳手，通过转动摇臂211能够使中心轴205及中心齿轮206旋转。在摇臂211上设有多个铰接孔，重锤212通过铰接轴铰接在摇臂的某一铰接孔内。摇臂211和重锤212的作用是使中心轴205产生阻力矩，将铰接轴插在不同的铰接孔内，可得到不同大小的阻力矩。

参考图3，在丝杠204上同轴固连有两个行星齿轮207，其中，右端的（齿数较少）行星齿轮207用于手动移动镗刀架203，左端的（齿数较多）行星齿轮207用于自动进刀。手动移动镗刀架203时（此时镗杆201不旋转），移动定位滑套210，使双联齿轮中的一个中心齿轮206与齿数较少的行星齿轮207啮合，定位滑套210的作用是防止中心齿轮206移动，保证啮合的正常进行。此时取下重锤212，然后转动摇臂211就可以使丝杠204旋转，因而使镗刀架203沿镗杆201移动。由于右端的行星齿轮207的齿数与中心齿轮206的齿数相近，因此，旋转摇臂211就可以使镗刀架203快速移动。

参考图4，在固定架与镗杆201之间还设置有两个齿轮轴，在其中的一个齿轮轴上连接有一组Ⅰ级减速齿轮组208，在另一个齿轮轴上连接有一组Ⅱ级减速齿轮组209。其中，Ⅰ级减速齿轮组208中的一个齿轮与Ⅱ级减速齿轮组209中一个的齿轮啮合，Ⅱ级减速齿轮组209中的另一个齿轮与齿数较多的行星齿轮207啮合。手动移动镗刀架203时，有一个中心齿轮206与齿数较少的行星齿轮207啮合，但是两个中心齿轮206都不能与Ⅰ级减速齿轮组208啮合，因此，Ⅰ级减速齿轮组208和Ⅱ级减速齿轮组209并不起作用。

参考图5，自动进刀前，首先移动定位滑套210，使其中的一个中心齿轮206与Ⅰ级减速齿轮组208啮合，Ⅰ级减速齿轮组208与Ⅱ级减速齿轮组209啮合，Ⅱ级减速齿轮组209与齿数较大的行星齿轮207啮合。自动进刀时，镗杆201在电机300的驱动下旋转，位于镗杆201上的丝杠204和齿轮轴随镗杆201旋转，此时丝杠204上的行星齿轮207和齿轮轴上的Ⅰ级减速齿轮组208、Ⅱ级减速齿轮组209相对于中心齿轮206作公转运动。由于摇臂211和重锤212对中心轴205产生的阻力矩能够使中心齿轮206保持不能转动或少量转动的状态，因此Ⅰ级减速齿轮组208上的齿轮在作公转运动的同时还在作自转运动。此时，中心齿轮就如行星减速器中固定的太阳轮，而Ⅰ级减速齿轮组208上的齿轮就如行星架上的行星轮，当行星架旋转时，行星轮在围绕太阳轮公转的同时还作自转运动。这样，旋转的Ⅰ级减速齿轮组208就能够通过Ⅱ级减速齿轮组209驱动丝杠204旋转，进而使镗刀架203实现自动进刀。

值得注意的是，丝杠204的转速远小于镗杆201的转速。其中，不动的中心齿轮206与公转的Ⅰ级减速齿轮组208啮合，使丝杠204得到一级减速；Ⅰ级减速齿轮组208与Ⅱ级减速齿轮组209啮合，使丝杠204得到二级减速；Ⅱ级减速齿轮组209与齿数较大的行星齿轮207啮合，使丝杠204得到三级减速。经过三次减速，丝杠204的转速远小于镗杆201的转速，这样，镗刀的进给速度远小于镗刀201的旋转速度，这非常符合镗刀对辊套的切削要求。

在本实施例中，Ⅰ级减速齿轮组208具有三个不同齿数的齿轮。通过移动定位滑套210，能够使其中的两个齿轮分别与中心轴205上的两个中心齿轮206对应啮合，这样就能够使镗刀获得两种不同的进给速度。

此外，本发明中的摇臂211和重锤212还有一个防崩刀的作用。参考图5，正常切削时，摇臂211和重锤212对中心轴205产生的阻力矩与镗刀进给所产生的抗力矩相平衡，此时中心齿轮206保持不能转动或少量转动的状态。当镗刀的吃刀量增大、或遇到小范围的硬点时，抗力矩相应增大。此时，中心齿轮206沿Ⅰ级减速齿轮组208公转的方向发生转动。由于中心齿轮206的转动方向与Ⅰ级减速齿轮组208公转的方向相同，Ⅰ级减速齿轮组208自转的速度相应降低，因此在中心齿轮206转动期间，镗刀的进刀量变小。镗刀的总切削量等于吃刀量与进刀量的乘积，进刀量的变小，有利于减少总切削量，对镗刀起到保护的作用。

参考图6，在中心齿轮206转动期间，摇臂211的杆部由向下倾斜的方向（虚线所示）转至接近水平的方向（实线所示），这样，随着阻力矩的增大，阻力矩与抗力矩重新建立平衡。当镗刀的吃刀量突然大幅增大、或遇到大范围的硬点时，抗力矩急剧增大，此时摇臂211的杆部即使处于水平状态（最大阻力矩状态），其阻力矩也小于抗力矩，切削无法进行。这时中心齿轮206沿Ⅰ级减速齿轮组208公转的方向继续转动，使镗刀的进刀量继续变小，直至停止进给。

继续参考图6，当重锤212过中垂线后，在重力的作用下，阻力矩变成动力矩，使中心齿轮206沿Ⅰ级减速齿轮组208公转的方向加速旋转，此时中心齿轮206变成主动轮，而且中心齿轮206的转速大于Ⅰ级减速齿轮组208的转速，Ⅰ级减速齿轮组208上的齿轮开始反向旋转，进而使镗刀架203反向运动，实现自动退刀。此后，如果没有人为干预，镗刀将不断地重复减速进刀、停止进刀、快速退刀的循环中。

为了提醒操作者，可以在中垂线的左侧设置报警装置215，当摇臂211转过中垂线后触发报警装置215，报警装置215报警，提醒操作者停机，并做出相应的处理。具体的，操作者可通过减少镗刀的吃刀量、进刀量（增大减速齿轮组的减速比），并适当增大摇臂211阻力矩的方式减少镗刀的总切削量，避免崩刀现象的发生。

参考图1，在装夹辊套时，由于轴向传动机构安装在镗杆201远离电机300的一端，并与镗杆201成为一个整体，而且轴向传动机构的整体结构比较紧凑，因此只需将该端的轴承座202从镗杆201的尾部向外拉出，然后将辊套套在镗杆201上，并通过一对V型固定架600对辊套进行固定，即可完成辊套的装夹。

还可以看出，本深孔加工专用镗床不需要设置丝杠进给电机，仅需要一个电机300就能够实现镗杆201的旋转和镗刀的进给。相比背景技术，本深孔加工专用镗床具有紧凑且巧妙的传动机构，在装夹辊套时，大幅降低了拆装镗杆组件200的工作量，并使拆装难度得到大幅降低，提高了设备的使用效率。

此外，本发明的轴向传动机构能够根据切削抗力矩的变化，自动调整阻力矩，使阻力矩与抗力矩保持平衡，保证切削的平稳进行。当切削抗力矩超出最大阻力矩时，本发明的轴向传动机构能够通过减速进刀、停止进刀、快速退刀的循环，避免大切削量及硬点对镗刀产生的冲击，防止崩刀现象的发生。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种辊套内孔加工专用镗床，包括安装在基座上的镗杆组件，镗杆组件包括水平设置的镗杆、位于镗杆两端的轴承座、沿镗杆轴向滑动的镗刀架、与镗刀架螺接的丝杠，在镗杆的一端连接有电机，电机用于驱动镗杆旋转，其特征是：在镗杆的另一端固定有连接盘，在连接盘上设有轴承，在轴承内安装有中心轴，中心轴与镗杆同轴设置；在中心轴上滑动连接有中心齿轮，在丝杠上固连有行星齿轮，中心齿轮通过减速齿轮组与行星齿轮啮合连接；在中心轴上连接有摇臂，在摇臂上悬挂有重锤。

2.如权利要求1所述的一种辊套内孔加工专用镗床，其特征是：在丝杠上固连有两个行星齿轮，所述中心齿轮为双联齿轮；所述减速齿轮组为可变速减速齿轮组，移动双联齿轮，双联齿轮中的任一齿轮可通过可变速减速齿轮组与其中的一个行星齿轮啮合连接。

3.如权利要求1或2所述的一种辊套内孔加工专用镗床，其特征是：在中心轴上设有多个环槽，在中心轴上设置有能够沿中心轴滑动的定位滑套，定位滑套具有与环槽相配合的碰珠结构，定位滑套的一端与中心齿轮连接。

4.如权利要求1所述的一种辊套内孔加工专用镗床，其特征是：在中心轴远离中心齿轮的一端设有四方柱，在摇臂上设有与四方柱相对应的四方孔。

5.如权利要求1所述的一种辊套内孔加工专用镗床，其特征是：在摇臂上设有多个铰接孔，所述重锤通过铰接轴铰接在摇臂的某一铰接孔内。

6.如权利要求1所述的一种辊套内孔加工专用镗床，其特征是：在镗杆的端面上设置有多根连接杆，所述连接盘通过连接杆固定在镗杆的另一端。

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