CN203918138U - 一种加工细长复合材料外螺纹的机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种加工细长复合材料外螺纹的机械，包括普通车床、横向进给机构、跟刀架和加长导轨与动力机构，横向进给机构包含立架、电主轴和金钢石铣削刀具；跟刀架包含工件支承套、螺纹支承套；加长导轨与动力机构包含加长导轨、变频电机和三爪卡盘。本实用新型加工细长复合材料的外螺纹分两个工步：1、利用普通车床的车螺纹传动链和高速旋转的金钢石铣削刀具，完成复合材料前段的外螺纹铣削；2、通过加长导轨与动力机构中的三爪卡盘夹紧复合材料前段外螺纹的端头，启动变频电机实现被加工件的圆周运动，通过螺纹支承套决定螺纹的导程，通过高速旋转的金钢石铣削刀具对细长复合材料的全长外螺纹进行加工。

Description

一种加工细长复合材料外螺纹的机械

技术领域

本实用新型涉及一种加工外螺纹的机械，尤其涉及一种加工细长复合材料外螺纹的机械，属于机械设备设计制造技术领域。

背景技术

由两种或两种以上不同物理、化学性能的物质经人工合成后的固体材料，称为复合材料。由于这些材料具有很高的比强度和比刚度、抗疲劳性能好、工作安全性优、电绝缘性和化学惰性优良、极低的导热系数、良好的减磨耐磨性能及吸震和消声性能，因此在航天、航空、船舶、汽车、化工、电子、电器行业中得到广泛应用。但这些材料的切削加工性能通常较差，比如：加工复合材料玻璃钢时，其硬度和强度很高，玻璃组织填料难以切削，刀具很快被磨损而失去切削能力，且只能通过微量切削缓慢进行，同时，由于它的导热系数小，耐热性只有100℃～250℃，在切削力作用下和刀具磨钝后，热膨胀系数极大，一般为金属的3～4倍，因此，尺寸的稳定性较差，且当刀具对其挤压作用力大时，极易产生开裂、崩边和掉渣；加工酚醛、环氧、氨基等热固性塑料时，由于它的耐热性比热塑性塑料高，而且有的塑料强度（玻璃纤维基材的塑料）接近于金属，在车削时形成强烈的磨料磨损，热固性塑料强度大、硬度高、导热性极低，切削区的温度可达600℃，刀具耐用度明显下降，组织、硬度、强度不均匀，回弹性强，尺寸精度不易控制，组织极不均匀，特别是层压塑料更为严重，切削时易脆性开裂；切削加工SiO2含量达90%以上的高硅氧玻璃钢时，其中硬质点具有研磨的性质，使刀具磨损严重，工件起层、掉渣，粉尘严重，且同时存在树脂因切削温度高而烧焦的现象。众上所述，复合材料的切削加工难度是显面易见的，而用这种材料加工出直径8mm 、长3M的细长外螺纹，就更难上加难了。目前，国内加工上述细长外螺纹的唯一方法是：采用普通车床通过微量切削、多刀进给、分段移动加工的方法实现，其不但工作效率极低且出现螺纹错牙而前后不衔接缺陷。因此设计出一种加工细长复合材料外螺纹的专用机械，具有很高的经济价值。

发明内容

针对目前国内加工细长复合材料外螺纹难的现状，本实用新型提出一种加工细长复合材料外螺纹的机械，借以填补国内空白。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种加工细长复合材料外螺纹的机械，包括普通车床、横向进给机构、跟刀架和加长导轨与动力机构，所述的普通车床拆去夹持刀具的刀架；所述的横向进给机构包含立架、电主轴和金钢石铣削刀具，金钢石铣销刀具上设有锥角为螺纹牙型角的铣销锥面，该刀具被夹持在电主轴的输出轴端，并与电主轴的回转轴线同轴；所述的跟刀架由架座、工件支承套、螺纹支承套、弹簧和紧固螺钉组成；所述的加长导轨与动力机构由加长导轨、滑动溜板、变频电机、三爪卡盘组成，其特征在于：

所述横向进给机构中的立架固定在车床的刀架溜板上；

所述的电主轴以轴线垂直相交于车床主轴轴线的形式固定在立架上，且可沿车床主轴轴线的垂直方向作横向进给运动；

所述跟刀架的架座固定在车床的刀架溜板上，其位于金钢石铣削刀具的下方，且在架座中部设有一可供金钢石铣削刀具向车床回转轴线进给的凹入空间；

所述工件支承套内设有一与加工件外径形成间隙配合的纵向孔，所述螺纹支承套内设有一与加工件螺纹旋接的螺纹孔，工件支承套和螺纹支承套按照从左到右顺序依次相隔间隙配合在架座内的孔中，且两者的轴线均与车床的回转轴线同轴，其中工件支承套当纵向位置确定后通过架座上的紧固螺钉紧固定位，其中螺纹支承套，可沿车床的回转轴线作纵向移动，且当工件螺纹旋入后通过架座上的紧固螺钉紧固定位；

所述工件支承套在跟刀架架座置有凹入空间的相对位置上亦设有一凹入的平面，该平面与车床回转轴线的垂直距离小于其内纵向孔的半径并大于零；

所述弹簧设置在螺纹支承套与架座之间，且弹力指向车床的车头方向；

所述螺纹支承套的外径上设有沿轴向的键，跟刀架架座内设有与键相配合的键槽，两者配合限制螺纹支承套绕轴线旋转；

所述螺纹支承套的螺纹入口端设有外大内小的对中锥孔，以方便工件螺纹的对中旋入；

所述加长导轨设置在车床纵向导轨的延长轨迹上；

所述的滑动溜板可沿加长导轨作纵向自由运动；

所述的变频电机固定在滑动溜板上，其输出轴端固定连接三爪卡盘；

所述的三爪卡盘回转轴线与车床的回转轴线同轴。

本实用新型加工细长复合材料的外螺纹分两个工步：

一工步：细长复合材料工件从车床主轴孔中穿过，并使工件一端进入刀架纵向孔内形成孔对工件的对中支承；利用车床三爪卡盘的圆周运动和车螺纹传动链的纵向进给运动以及电主轴带动金钢石铣削刀具的高速旋转运动，完成复合材料前段的外螺纹铣削，并使前段外螺纹从螺纹支承套内旋出，然后紧固螺纹支承套；

二工步：停止车床主轴旋转，松开车床三爪卡盘，通过加长导轨与动力机构中的三爪卡盘夹紧复合材料前段外螺纹的端头，启动变频电机实现被加工件的圆周运动，通过螺纹支承套决定螺纹的导程，启动电主轴高速旋转实现金钢石铣削刀具对工件的切削运动，从而完成细长复合材料的全长外螺纹加工。

本实用新型能够加工出直径8mm、长达3M细长复合材料的外螺纹，解决了普通车床无法加工细长复合材料外螺纹的难题，因而具有设计新颖、原理明晰、结构合理、加工螺纹光滑、工作效率高的优点，填补了国内空白。

附图说明

图1为本实用新型一工步状态下的主视、局部剖视结构示意图；

图2为图1中A-A截面剖视结构示意图；

图3为图1中I部分结构移出放大图；

图4为图3中B-B截面剖视结构示意图；

图5为图3中C-C截面剖视结构示意图；

图6为本实用新型二工步状态下的主视、局部剖视结构示意图。

在图1～6中：1工件、2变频器、3普通车床、4立架、5和5’三爪卡盘、6电主轴、7螺纹工件、8变频电机、9滑动溜板、10加长导轨、11机架、12和20紧固螺钉、13金钢石铣削刀具、14工件支承套、15刀架溜板、16大拖板、17架座、18螺纹支承套、19弹簧、a对中锥孔、b键槽、c键。。

具体实施方式

下面结合附图并通过以下实施例对本实用新型作进一步说明：

如附图1、2、3、4、5所示，工件1为细长复合材料；普通车床3拆去夹持刀具的刀架；横向进给机构包含立架4、电主轴6和金钢石铣削刀具13，金钢石铣销刀具13上设有锥角为螺纹牙型角的铣销锥面，刀具被夹持在电主轴6的输出轴端，并与电主轴6的回转轴线同轴；跟刀架由架座17、工件支承套14、螺纹支承套18、弹簧19、紧固螺钉12和20组成；加长导轨与动力机构由加长导轨10、滑动溜板9、三爪卡盘5’、变频电机8组成；横向进给机构中的立架4固定在车床的刀架溜板15上；电主轴6以垂直于车床主轴轴线的形式固定在立架4上，且可沿车床主轴轴线的垂直方向作横向进给运动；跟刀架的架座17固定在车床的刀架溜板15上，其位于金钢石铣削刀具13的下方，且在架座17中部设有一可供金钢石铣削刀具13向车床回转轴线进给的凹入空间；工件支承套14内设有一与工件1外径形成间隙配合的纵向孔；螺纹支承套18内设有一与螺纹工件7螺纹参数相同的螺纹孔；工件支承套14和螺纹支承套18按照从左到右顺序依次相隔间隙配合在架座17的孔内，且两者的轴线均与车床的回转轴线同轴，其中工件支承套14当纵向位置确定后可通过架座17上的紧固螺钉12紧固定位，其中螺纹支承套18，可沿车床的回转轴线作纵向移动，且当螺纹工件7旋入后通过架座17上的紧固螺钉20紧固定位；工件支承套14在跟刀架架座17置有凹入空间的相对位置上亦设有一凹入的平面，该平面与车床回转轴线的垂直距离小于其内纵向孔的半径并大于零；弹簧19设置在螺纹支承套18与架座17之间，且弹力指向车床的车头方向；螺纹支承套18的外径上设有沿轴向的键c，跟刀架架座17内设有与键c相配合的键槽b，两者配合限制螺纹支承套18绕轴线旋转；螺纹支承套18的螺纹入口端设有外大内小的对中锥孔a，以方便螺纹工件7的对中旋入；加长导轨与动力机构中的加长导轨10设置在车床纵向导轨的延长轨迹上；滑动溜板9可沿加长导轨10作纵向自由运动；变频电机8固定在滑动溜板9上，其输出轴端固定连接三爪卡盘5’， 三爪卡盘5’的回转轴线与车床的回转轴线同轴。

本实用新型加工细长复合材料的外螺纹分两个工步

一工步：如图1所示，将工件1从普通车床3的主轴孔内伸入到工件支承套14内的纵向孔中对中支承；通过车床三爪卡盘5夹紧工件1，并使其端头位于金钢石铣削刀具13的下方；通过刀架溜板15、大拖板16以及横向进给机构调整金钢石铣削刀具13一次性铣削工件1外螺纹的纵横向相对位置；启动普通车床3的电动机和变频器2，利用普通车床3所具有的车螺纹传动链和电主轴6带动金钢石铣削刀具13高速旋转，完成工件1前段的外螺纹铣削，从而形成螺纹工件7，并使螺纹工件7的前段外螺纹旋出螺纹支承套18外，然后，通过架座17上的紧固螺钉20紧固螺纹支承套18。在此过程中，由于工件支承套14上设有一凹入的平面，且该平面与车床回转轴线的垂直距离小于其内纵向孔的半径并大于零，因而使其内的纵向孔包合工件1的大半圆柱，仅使其中很小的半圆柱裸露在外，既满足了金钢石铣削刀具13对其表面进行螺纹铣削的要求，又使工件1的对中包合稳定，因而加工出的螺纹形状精度得已充分保证；在此过程中，由于螺纹支承套18的螺纹入口端设有外大内小的对中锥孔a，且螺纹支承套18可在跟刀架架座17内沿键c与键槽b的配合方向作纵向移动，螺纹支承套18与跟刀架架座17之间还设有弹力指向车床头架的弹簧19，因而使已加工好的螺纹工件7端头能够不偏不倚地顺利接近螺纹支承套18的内螺纹，且在螺纹支承套18的可容让移动和弹簧19簧力的共同作用下，使两者之间的导程重合而旋入其内，旋入后通过架座17上的紧固螺钉20紧固螺纹支承套18，使螺纹支承套18不可纵向位移。

二工步：如图6所示，停止车床主轴转动，松开车床三爪卡盘5，通过加长导轨与动力机构中的三爪卡盘5’夹紧螺纹工件7前段外螺纹的端头，启动变频电机8实现工件1的圆周运动，通过螺纹支承套18决定螺纹的导程，启动电主轴6高速旋转实现金钢石铣削刀具13对工件1的切削运动，从而完成细长复合材料的全长外螺纹加工。在此过程中，螺纹工件7遵循固定螺纹支承套18内的设定导程并在三爪卡盘5’的带动下，作圆周与轴向方向上的合成运动，滑动溜板9同时在螺纹工件7的合成运动中，沿加长导轨10上作自由跟随动作。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化，比如：横向进给机构中的立架与跟刀架也可直接装在普通车床的大拖板上；螺纹支承套也可以通过人手直接旋合螺纹工件，然后固定在跟刀架上，诸如此类的等同效应变换，都应涵盖在本实用新型的技术范围之类。

Claims (6)

1.一种加工细长复合材料外螺纹的机械，包括普通车床、横向进给机构、跟刀架和加长导轨与动力机构，所述的普通车床拆去夹持刀具的刀架；所述的横向进给机构包含立架、电主轴和金钢石铣削刀具，金钢石铣销刀具上设有锥角为螺纹牙型角的铣销锥面，该刀具被夹持在电主轴的输出轴端，并与电主轴的回转轴线同轴；所述的跟刀架由架座、工件支承套、螺纹支承套、弹簧和紧固螺钉组成；所述的加长导轨与动力机构由加长导轨、滑动溜板、变频电机、三爪卡盘组成，其特征在于：

所述横向进给机构中的立架固定在车床的刀架溜板上；

所述的电主轴以轴线垂直相交于车床主轴轴线的形式固定在立架上，且可沿车床主轴轴线的垂直方向作横向进给运动；

所述跟刀架的架座固定在车床的刀架溜板上，其位于金钢石铣削刀具的下方，且在架座中部设有一可供金钢石铣削刀具向车床回转轴线进给的凹入空间；

所述工件支承套内设有一与加工件外径形成间隙配合的纵向孔；

所述螺纹支承套内设有一与加工件螺纹参数相同的螺纹孔；

所述工件支承套和螺纹支承套按照从左到右顺序依次相隔间隙配合在架座内的孔中，且两者的轴线均与车床的回转轴线同轴，其中螺纹支承套，可沿车床的回转轴线作纵向移动；

所述工件支承套在跟刀架架座置有凹入空间的相对位置上亦设有一凹入的平面，该平面与车床回转轴线的垂直距离小于其内纵向孔的半径并大于零；

所述加长导轨设置在车床纵向导轨的延长轨迹上；

所述的滑动溜板可沿加长导轨作纵向自由运动；

所述的变频电机固定在滑动溜板上，其输出轴端固定连接三爪卡盘；

所述的三爪卡盘回转轴线与车床的回转轴线同轴。

2.根据权利要求1所述的一种加工细长复合材料外螺纹的机械，其特征在于所述弹簧设置在螺纹支承套与架座之间，且弹力指向车床的车头方向。

3.根据权利要求1所述的一种加工细长复合材料外螺纹的机械，其特征在于所述螺纹支承套的外径上设有沿轴向的键，跟刀架架座内设有与键相配合的键槽。

4.根据权利要求1所述的一种加工细长复合材料外螺纹的机械，其特征在于所述螺纹支承套的螺纹入口端设有外大内小的对中锥孔。

5.根据权利要求1所述的一种加工细长复合材料外螺纹的机械，其特征在于所述工件支承套当纵向位置确定后通过架座上的紧固螺钉紧固定位。

6.根据权利要求1所述的一种加工细长复合材料外螺纹的机械，其特征在于所述螺纹支承套当工件螺纹旋入后通过架座上的紧固螺钉紧固定位。