CN1191893C - 滚丝的端部加工装置 - Google Patents

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Abstract

对工件进行操作的装置，包括：有垂直轴线的滑动基座；至少两部件安装在基座上，以沿径向朝轴线滑动和离开轴线；在各部件上的工具；横进给机构用于使该部件向该轴线运动，包括一可相对于基座轴向运动的壳体和楔块，在壳体相对于基座轴向运动时使所述部件径向滑动；复位机构用于使所述部件离开轴线，复位机构为一弹簧；同步机构用于使所述工具的操作同步，包括装在各工具上的链轮和与其啮合的链条，还包括：至少一臂，该臂的一端枢装在基座上，另一端被偏压成朝链条运动；一惰轮安装在各臂的所述另一端并与链条啮合，各臂可允许链轮相对于基座摇摆，当工具不与工件啮合时使工具同步旋转，当工具与工件啮合时允许工具之间有一定的角度运动差。

Description

滚丝的端部加工装置
技术领域
本发明通常涉及工件的冷加工，尤其是涉及用于螺纹机床或旋转传递机构的、改进的端部加工装置，该螺纹机床或旋转传递机构适用于在工件上滚丝。
背景技术
已知在工件上滚丝。例如，美国专利No.3913365公开了一种用于滚丝的方法和机器。基本上，该专利指出，多个(例如两个或更多)滚丝模具(thread-rolling die)可以首先位于工件附近。在该专利的图1所示的实施例中，提供有两个模具。不过，在图10所示实施例中有三个模具。在各实例中，每个模具有一个凸轮表面，该凸轮表面包括一扁平部分、一个半径逐渐增加的第一部分、一个半径固定的第二部分和一个半径逐渐减小的第三部分。该模具通过一齿轮系相互连接。该模具首先布置成这样，即其上的扁平部分布置成紧靠面对着工件上的待滚丝部分。然后，该模具同步旋转一整圈，以便在工件上滚丝。
该装置有一些缺点。首先，使模具移动的机构通常行程有限，不适用于较大范围的不同尺寸的工件。第二，因为模具通过一个齿轮系连接，不能对与工件啮合的特定点进行调节，这些模具通常会相互约束并使得滚压在工件上的螺纹形状产生变形。第三，形成螺纹的速度或者材料去除的速度由滚丝的几何形状确定。因为它不能由机器操作者进行调节，因此可能导致螺纹质量差。第四，模具的几何形状通常需要专门的制造技术，因此可能受到成本的限制。
还已知能提供其它类型的滚丝头和装置。代表性的如美国专利No.5784912、4336703、5379623、5568743和5924317所述。在涉及现有技术的滚丝机器和机构的结构和操作时，这些现有技术参考资料的内容为本文参引。
因此，通常希望提供一种改进的滚丝装置，该装置相对紧凑，并与现有的相比，模具径向移动的范围能更大。该更大的范围使得模具能够充分离开，以便能越过轴肩进行滚丝。该轴肩通常由环绕杆形件的相对较窄的柱形部分的环形垂直表面形成。例如，阀芯可以有相对较窄的杆和在该杆上的径向扩大的瓣轮(lobe)。该瓣轮在其各侧有环形的垂直表面。越过轴肩，滚丝的操作将需要使模具远远分开，使模具轴向运动经过该瓣轮，然后使模具径向向内运动，以便在瓣轮的远侧在该工件上滚丝。当然，这种特定的解释仅是越过轴肩操作的一个实例。
还希望提供一种改进的滚丝装置，该装置能够用在螺纹机床或旋转传递机构上。
发明内容
对于在所述实施例的相应部件、部分或表面的括号内的参考标号，仅仅是为了示意说明，而不是为了限定，本发明大致提供了一种用于对工件进行操作的装置，包括：一滑动基座，该滑动基座有一垂直轴线，当所述装置装配好时，该滑动基座的所述垂直轴线与所述装置的一垂直轴线重合；至少两个部件，这两个部件安装在所述滑动基座上，以便沿径向朝着所述滑动基座轴线滑动和离开该滑动基座轴线；在各所述部件上的工具；横进给机构，用于可选择地使所述部件向所述滑动基座轴线运动，这样，所述工具将与所述工件啮合；所述横进给机构包括一个可相对于滑动基座轴向运动的壳体以及一楔块，该楔块可操作地布置，以便能在所述壳体相对于所述滑动基座轴向运动的作用下，使所述部件径向滑动；一复位机构，用于使所述部件离开所述滑动基座轴线，所述复位机构为一弹簧，该弹簧在所述部件之间起作用；以及一同步机构，用于使所述工具的操作同步，所述同步机构包括固定安装在各工具上的链轮和与所述链轮啮合的环形链条，所述同步机构还包括：至少一个臂，该臂的一端枢装在所述滑动基座上，另一端被偏压成朝所述链条运动；以及一个惰轮，该惰轮安装在各臂的所述另一端并与所述链条啮合，各臂可操作地布置，以允许所述同步机构的链轮相对于所述滑动基座摇摆，这样，当所述工具不与所述工件啮合时，使得所述工具同步旋转，但是当所述工具与所述工件啮合时，允许所述工具之间有一定的角度运动差异。
该改进的装置可以安装在螺纹机床上，在该螺纹机床中，工件相对于静止的装置旋转，或者该改进的装置可以安装在旋转传递机构上，在该旋转传递机构中，装置相对于静止的工件旋转。也可考虑，该工件和装置可以同时旋转，以便在它们之间形成不同的相对运动，该装置也可以用于其它类型的机器。
在优选实施例中，该工具是螺纹成形模具。不过，也可以很容易地用其它类型的工具(例如用于形成螺纹、抛光或进行其它成形或切割操作的工具)来代替该螺纹成形模具。
横进给机构可包括一个可轴向相对于滑动基座运动的壳体和固定在该壳体上的楔块，该楔块可操作地布置成能在壳体相对于滑动基座轴向运动的作用下，使部件沿着滑动基座轴线的方向径向滑动。该复位机构可以仅仅包括复位弹簧，该复位弹簧在两部件之间起作用，并迫使它们分开。
在优选实施例中，同步机构可操作地布置成尽管在模具之间有较大的径向相对运动的情况下也能使模具的相对转动同步。该同步机构允许一个模具相对于工件旋转，以便自动调节和紧随另一模具的轨迹运动。该同步机构可以包括固定安装在各模具上的链轮和与模具链轮啮合的环形链条。该同步机构还可以包括两个拉紧臂。各臂的一端枢轴安装在滑动基座上，另一端被偏压而向链条运动，同时一个可自由旋转的惰轮安装在该臂的另一端并与链条啮合。
因此，本发明的总目的是提供一种改进的、用于对工件进行操作(例如：形成螺纹、滚花、抛光、其它成形或切割操作等)的装置。
本发明的另一目的是提供一种改进的、滚丝的端部加工装置。
本发明的还一目的是提供一种改进的、滚丝的端部加工装置，该装置可以用于螺纹机床或旋转传递机构，且该装置能使模具在外壳体的固定界限内有较大的径向运动距离，从而能适应很宽范围的不同尺寸的工件，并能进行越过轴肩的滚丝操作。
通过前面和后面的说明书、附图和附加的权利要求，能够了解这些和其它目的和优点。
附图的简要说明
图1是改进的滚丝的端部加工装置的优选形式的等距视图。
图2是图1所示的装置的端视图。
图3是总体沿图2中的线3-3的局部垂直剖视图，尤其是表示用于可选择地使模具彼此相对运动的横进给机构。
图4是与图3类似的视图，但是表示已经从装置轴线上移动开并与工件的一部分配合的模具。
图5是滑动基座的等距视图，其中滑动件和壳体已被取下。
图6是图5所示滑动基座的侧视图。
图7是图6所示的滑动基座的左端视图。
图8是一个滑动件的左前等距视图，螺纹模具安装在该滑动件上。
图9是总体沿图8中的线9-9的局部水平剖视图。
图10是图8所示滑动件的左端视图。
图11是图8所示滑动件的侧视图。
图12是图8所示滑动件的右端视图。
图13是横进给机构壳体的等距视图，该视图表示在其上的、径向相对的扁平部分。
图14是总体沿图12中的线14-14的局部纵剖图。
图15是图12所示壳体的俯视图。
具体实施方式
首先，应当知道，相同的参考标号是指相同的结构元件、部分或表面，各个附图都是一致的，因为该元件、部分或表面可能会在整个说明书中进一步介绍或说明，而该详细说明是说明书的组成部分。除非另有说明，附图将和说明书一起阅读(例如：剖面线、部件的结构、比率、程度等)，并可认为是本发明的整个说明书的一部分。在下面的说明书中，术语“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上”和“下”，以及由这些词派生的形容词或副词(例如“水平”、“向右”、“向上”等)仅仅是指当该附图面对读者时所示结构的方向。类似的，术语“向内”和“向外”通常指表面相对于它的恰当的轴或延伸部分，或者旋转轴的方向。
下面参考附图，尤其是参考附图1-4，本发明提供了一种用于对工件进行操作的装置，该装置总体以30表示，该工件在图4中以W表示。该改进的装置表示有垂直轴y-y。该装置大致包括：滑动基座31；至少两个分别以32表示的部件，该部件安装在滑动基座上，以便进行朝轴y-y滑动或滑动离开该轴y-y；一个工具33，例如螺纹模具，该工具安装在各部件32上；一横进给机构，通常以34表示，用于可选择地使该部件朝轴y-y运动，这样，该工具将与工件啮合；以及一返回机构，通常以35表示，用于偏压或压迫该滑动部件离开该轴。
滑动基座31(图5-7)
如图5-7所示，滑动基座31是特定结构的部件，有前面部分36和后面部分38。当从正视图(图6)中看时，该前面部分的总体轮廓看起来像椭圆形，且沿水平轴x1-x1伸长。尤其是，该前面部分有朝前的垂直平表面39，一个朝后的垂直平表面40从后面部分38伸出。该前面部分的边界由椭圆形周边确定，该周边包括一弓形的右端表面41、一弓形的左端表面42、一上侧水平表面43和一下侧水平表面44。表面41、42、43、44分别在前后表面39、40之间延伸。沿轴x1-x1方向伸长的狭槽形凹进部分从前表面39向后延伸到滑动基座内，并与弓形端表面41、42相连。尤其是，如图所示，该凹进部分的边界由一朝下的水平平表面45、一朝前的垂直平表面46和一朝上的水平平表面48确定。一对矩形凹槽49、50分别从滑动基座的弓形端表面41、42纵向延伸到滑动基座中。该凹槽也与滑动基座的前后表面40、46相连。
最好如图7所示，滑动基座后面部分38成轴环形状，有水平的柱形外表面51和朝左的环形垂直端表面52。该滑动基座有一个沿轴y1-y1的阶梯通孔，该通孔的边界由直径相对较大的孔53、朝左的环形垂直凸肩表面(未标号)和直径相对较小的锥孔54确定，该直径相对较大的孔53从轴环的左端表面向右轴向延伸，该直径相对较小的孔54持续向右穿过滑动基座的前面部分，并开口于滑动基座的表面46上。如图所示，该滑动基座有多个孔(未标号)，以便于安装到其它构件上。
当该装置进行装配时，滑动基座的轴y1-y1与装置的轴y-y重合。
滑动部件32(图8-12)
由上可知，两个分别以32表示的滑动部件安装在滑动基座上。这两个部件结构相同，并可操作地反向(即从顶部看时一个相对于另一个旋转180°，如图9所示)安装在滑动基座上(见图3)，以便能彼此相对滑动。因为该滑动部件相同，由此仅对一个进行清楚说明。
如图所示，滑动部件32特定结构的机加工部件，有上面部分55和下面部分56。该上面部分55沿垂直轴y2-y2伸长，而该下面部分沿水平轴x2-x2伸长。
该上面部分55用于安装滚丝模33或者其它的切割、旋转或精加工工具(未示出)。上面部分55有一上部水平平表面57、左右垂直的平侧表面58、59、后部的部分柱形形状的垂直表面60和朝前的表面，该朝前的表面包括：一狭窄的倒U字形门樘状条形表面61，该条形表面61环绕向后延伸到该上面部分内的凹进部分的顶部和侧部；以及一下表面，该下表面的边界由表面62、63确定，且该表面62、63确定了一个朝上的支架表面64。上下凹进部分64、65从其朝前的表面61、62、63向后延伸到该上面部分内。该上面部分有两个分别由66表示的、对齐的垂直孔，以便安装销钉68(图3-4)的对向边缘端部分，模具33可旋转地装在该销钉68上。在安装该装置时，在各滑动部件上的孔66、66的轴相对于装置的轴线y-y布置在假想径向线上。
由前述可知，滑动基座的下面部分56沿水平轴线x2-x2伸长。如图所示，该下面部分是一机加工部件，有前部的部分柱形形状的表面69和朝上的水平平表面70、朝下的水平平表面71、在表面70、71的右侧边缘之间延伸的朝右的垂直平表面72和从表面71的左侧边缘向上延伸的朝左的垂直平表面73。
一拐角凹槽连接着表面69、72。尤其是，该凹槽的边界由朝右的垂直平表面74和朝前的垂直平表面75确定，该朝右的垂直平表面74从表面69的右侧边缘向后延伸，该朝前的垂直平表面75从表面74的后边缘向右延伸，并与右侧表面72的前边缘相连。
一轴向盲槽从表面75向后延伸到滑动基座下面部分内，该轴向盲槽的边界由半圆柱形凹表面76确定。该槽用于在该装置装配时位于与另一滑动部件的相应槽紧密相对的位置，以便形成一腔室，复位弹簧可操作的安装在该腔室内(图3)。该腔室的实际长度由槽76、76彼此交叠的长度决定。因此，复位弹簧抵靠该腔室的端部，以便使两滑动部件相互分开和离开装置的主轴线y-y。
在表面70、73之间还提供有另一拐角凹槽。尤其是，该凹槽的边界由朝上的水平平表面78和朝左的垂直平表面79确定，该朝上的水平平表面78从左侧表面73的上边缘向右延伸，该朝左的垂直平表面79从该朝上的水平平表面78连续向上，以便与表面70的左侧边缘相连。表面79与部件的表面58共面。
如图所示，该滑动部件可以整体形成，或者可以由几个子零件和部件装配而成。该滑动部件还有几个其它的孔和通道，不过这些孔和通道对于理解该改进的装置并不认为是重要的。因此省略对它们的说明，以便能正确了解该改进装置的基本结构和操作。
壳体80(图12-14)
下面参考图3-4和12-13，如图所示，该改进的装置还包括一壳体，总体以80表示，壳体安装成能控制相对于滑动基座的轴向运动，从而控制滑动部件和相关模具径向朝装配成的装置的轴线y-y的运动和离开该轴线y-y的运动。
如图所示，壳体80是特定结构的杯形件，有水平的环形底部81和侧壁结构82，该侧壁结构82从该环形底部81向上延伸并终止于最上面的环形端表面83。该壳体有轴线y2-y2，当该装置装配好时，该轴线y2-y2与装置的轴线y-y重合。
尤其是，侧壁82有垂直的内部柱形表面，该柱形表面有一对分别以85表示的径向相对的较大面积平面和另一对分别以86表示的径向相对的较小面积的浅凹口。相邻的平面和凹口以90°的角度间隔分开。该壳体有多个安装孔，不过这些安装孔对理解该装置并不特别重要。因此，不对它们进行介绍。
装配好的装置(图1-4)
装配好的装置30总体如图1-4所示。然后，装配好的装置可操作地安装在螺纹机床、旋转传递机构或其它类型的机器上。在螺纹机床中，工件绕轴线y-y相对于静止的装置旋转。在旋转传递机构中，该装置绕轴线y-y相对于静止的工件旋转。该螺纹机床和旋转传递机构是公知的，因此省略对它们的详细说明。在本申请中说明滑动基座31通过杆88保持在机器上就已经足够。该壳体安装成可选择和可控制地相对于滑动基座旋转和轴向运动。
分别以90表示的两个楔块安装在壳体的凹口89中。各楔块有向内和向上倾斜的表面91。滚子92的轴颈安装(journaled)在各滑动部件上，并布置成与相应楔块的倾斜表面配合。因此，如图3所示，当壳体相对于滑动基座向上运动时，两楔块的倾斜表面将迫使滑动部件径向向内朝装置的轴向y-y运动。反之，当壳体相对于滑动基座向下运动时，楔块的倾斜表面允许复位弹簧35膨胀，从而迫使滑动部件径向向外离开装置的轴线y-y。
同步机构93(图1-4)
下面参考图1-4，本优选形式的改进的装置尤其适用于在工件上滚丝，如图所示，该装置还包括同步机构，总体以93表示。如图所示，该同步机构大致包括固定安装在各模具33上的链轮和总体以95表示并与这两个链轮啮合的环形链条。而且，分别以96表示的一对臂可操作地安装在滑动基座上，并更向外偏压，以便使链条保持拉紧。如图所示，各杠杆臂有枢轴安装在滑动基座上的一边末端部分98，还有另一边的末端部分99。能自由旋转的惰轮100轴颈安装在各臂96的末端并与链条相啮合。这些臂被装于从臂的底表面向上延伸到该臂内的空腔内的弹簧适当偏压，以便径向向外运动，从而不管两模具的相对位置如何，都能使该链条保持拉紧。而且，该操作结构允许两模具径向相对运动，这样，一个模具可以跟踪或循着另一个模具的痕迹或沟槽而运动。通过使该臂能够有点向内弯曲或挠曲，就可以满足该自由，从而实现该目的。不过，应当知道，该同步机构并不局限于用链条和链轮。而是也可选择皮带和皮带轮结构，或者其它能很好地代替它们的结构。
变化形式
本发明可以考虑多种变化和改变。例如，尽管图中所示的优选实施例有两个可操作的布置于滑动部件上的滚丝模具，但是也可以用其它工具代替该模具。如上所述，该工具可以用于这样的操作例如形成螺纹、滚花、抛光，或者进行其它类型的成形或切割操作等。因此，在附后的权利要求中所用的术语“工具”的意思是广泛和一般性的。
第二，尽管如图所示该滚丝模具是不可旋转驱动的，但是应当知道，需要时，该工具可通过合适装置而旋转，该合适装置例如马达。
尽管如图所示的优选实施例有两个滑动部件，这两个滑动部件可彼此径向相对运动和相反运动，但这只是举例说明。实际上，该装置可以有多个滑动部件。因此，可以选择有两个、三个或四个滑动部件，各滑动部件都在其自身的径向轨道内。
同样，横进给机构可以很容易地进行变化或改变。在优选实施例中，如图所示的横进给机构是简单的壳体-楔块类型的结构，其中，壳体相对于滑动基座的轴向位置决定了滑动位置，从而决定了滚丝模具相对于工件的位置。不过，应当知道，也可以很容易地用其它用于使滑动部件彼此相对运动的机构和装置来代替该壳体-楔块类型的结构。同样，可以用其它类型的复位机构来代替复位弹簧35。如前所述，同步机构也是可要可不要，且并不是在每个实例中都需要。不过，需要时，可以采用如图1-4所示的链条-链轮形式，或者可以选择，采用皮带-皮带轮的形式或其它形式。在此只要说明希望能使一个模具径向向另一个模具运动就够了，这样一个模具可以循着另一个模具的痕迹运动。
结构的材料并不是非常重要。通常，模具和其它各种工件由工具钢制成。同样，元件的特定结构和装配也可以变化或改变。因此，可以用整体部件代替在所示实例中成分开形式的部件，反之亦然。
因此，尽管表示和说明了本发明的优选实施方式，并介绍了几种变化形式，但是本领域技术人员应当知道，在不脱离本发明的精神的情况下，可以进行其它的各种变化和改变，正如后面的权利要求所限定和区分的那样。

Claims (7)

1.一种用于对工件进行操作的装置，包括：
一滑动基座，该滑动基座有一垂直轴线，当所述装置装配好时，该滑动基座的所述垂直轴线与所述装置的一垂直轴线重合；
至少两个部件，这两个部件安装在所述滑动基座上，以便沿径向朝着所述滑动基座轴线滑动和离开该滑动基座轴线；
在各所述部件上的工具；
横进给机构，用于可选择地使所述部件向所述滑动基座轴线运动，这样，所述工具将与所述工件啮合；所述横进给机构包括一个可相对于滑动基座轴向运动的壳体以及一楔块，该楔块可操作地布置，以便能在所述壳体相对于所述滑动基座轴向运动的作用下，使所述部件径向滑动；
一复位机构，用于使所述部件离开所述滑动基座轴线，所述复位机构为一弹簧，该弹簧在所述部件之间起作用；以及
一同步机构，用于使所述工具的操作同步，所述同步机构包括固定安装在各工具上的链轮和与所述链轮啮合的环形链条，所述同步机构还包括：至少一个臂，该臂的一端枢装在所述滑动基座上，另一端被偏压成朝所述链条运动；以及一个惰轮，该惰轮安装在各臂的所述另一端并与所述链条啮合，各臂可操作地布置，以允许所述同步机构的链轮相对于所述滑动基座摇摆，这样，当所述工具不与所述工件啮合时，使得所述工具同步旋转，但是当所述工具与所述工件啮合时，允许所述工具之间有一定的角度运动差异。
2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述工件相对于所述滑动基座旋转。
3.根据权利要求2所述的装置，其中：所述装置安装在螺纹机床上。
4.根据权利要求1所述的装置，其中：所述装置相对于所述工件旋转。
5.根据权利要求4所述的装置，其中：所述装置安装在旋转传递机构上。
6.根据权利要求1所述的装置，其中：各所述工具为螺纹成形模具。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括：滚子，该滚子安装在所述部件上，并用于与所述楔块滚动接触。
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