CN204934621U - 一种带有切削补偿机构的仿形车床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有切削补偿机构的仿形车床，属于仿形车床领域。本实用新型的仿形车床包括车床本体、拉板、托板和刀座，托板沿车床本体纵向滑动，拉板与托板滑动连接，使拉板沿托板横向滑动，所述刀座固定在拉板上；该车床还包括切削补偿机构和仿形机构；所述仿形机构包括仿形靠轮和曲面模板，仿形靠轮通过连杆设置在拉板上的调节孔中，所述切削补偿机构通过拉板控制仿形靠轮与曲面模板的仿形面配合。本实用新型通过切削补偿机构对加工过程中的切削力进行补偿，保证了足够的切削力，减轻了对仿形机构的磨损，提高了加工精度和使用寿命，而且易于改造实现，降低了生产成本。

Description

一种带有切削补偿机构的仿形车床

技术领域

本实用新型涉及仿形车床技术领域，更具体地说，涉及一种带有切削补偿机构的仿形车床。

背景技术

用普通车床和磨床可以很容易在工件上加工出圆柱面，圆柱面的法线是直线。但是用普通车床和磨床难以在工件上加工出曲面，因而对于需要进行曲面加工的工件，多是通过数控车床来完成曲面加工。对于中小企业来说，数控车床价格较高，特别是针对大型轴类零件，需要采购大型数控车床，以中小企业的经济实力难以承受，导致了曲面轴类零件的加工难题。

经过不断的探索研究，本领域技术人员研究出通过仿形法加工曲面轴类零件的方法，设计出了仿形加工设备。虽然利用该方法无需再依赖数控车床加工工件，但现有仿形车床加工精度低，难以满足高精度曲面轴类工件的加工。经过检索发现，现有技术中存在对普通车床设备进行改进而实现仿形加工的方法，如中国专利号：ZL201220330898.5，授权公告日：2013年1月9日，该申请案公开了一种仿形车削装置，包括机床床身、主轴箱，刀架、尾座，床身上设有滑动配合的大托板沿床身横向运动，在大托板上设有滑动配合的中托板沿床身纵向运动，所述的刀架设在中托板的一端，在刀架对应的中托板一端设有弹簧与大托板连接，在中托板的另一端设有滚轮，滚轮与一个设在床身一侧的靠模板的仿形面配合。该装置通过对普通车床的改造实现自动回位的仿形加工方法，所加工曲面轴类零件的轴向尺寸有限，而且所采用的滑动压板在滑动时对加工尺寸影响较大，在弹簧的作用下容易出现跳刀现象。

又如中国专利申请号：201010203881.9，申请日：2010年6月19日，该申请案公开了一种仿形车床，包括机架、变速箱安装在机架一端，机架上设有横向导轨，纵向导轨滑动安装在横向导轨上，尾座安装在机架上方，机架一侧设有仿形台，仿形模具通过仿形夹具安装在仿形台上；机架上与尾座相对位置安装有夹具头；车刀架上设有仿形头与仿形模具配合，车刀架通过支承轨安装在纵向导轨上，支承轨上设有轴承；车刀架通过其上的动螺母与丝杠连接。该方案中仿形头直接与仿形模具接触，摩擦力大，而且重力通过连杆作用到刀座的驱动力随着连杆角度的变化而变化，导致作用到刀座的力大小不均，仿形模具不同段的磨损程度也不同，致使仿形偏差较大。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有技术中仿形车床加工精度低、寿命短的不足，提供了一种带有切削补偿机构的仿形车床，本实用新型的技术方案，通过切削补偿机构对加工过程中的切削力进行补偿，保证了足够的切削力，减轻了对仿形机构的磨损，提高了加工精度和使用寿命，而且易于改造实现，降低了生产成本。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床，包括车床本体、拉板、托板和刀座，托板沿车床本体纵向滑动，拉板与托板滑动连接，使拉板沿托板横向滑动，所述刀座固定在拉板上；该车床还包括切削补偿机构和仿形机构；所述仿形机构包括仿形靠轮和曲面模板，仿形靠轮通过连杆设置在拉板上的调节孔中，所述切削补偿机构通过拉板控制仿形靠轮与曲面模板的仿形面配合。

作为本实用新型更进一步的改进，在车床本体一侧设置有托架，曲面模板固定在托架上，且曲面模板上具有仿形面的一侧朝向外侧。

作为本实用新型更进一步的改进，所述仿形靠轮的半径小于曲面模板的最小曲面半径。

作为本实用新型更进一步的改进，所述调节孔至少有两个，且各调节孔沿拉板长度方向依次排列。

作为本实用新型更进一步的改进，所述切削补偿机构包括轴杆、外套筒、外部压簧、限位杆、内套筒和内部压簧，其中，内套筒与托板外端面固定连接，轴杆带有螺纹的一端穿过内套筒与拉板上的螺母副螺纹连接，在轴杆另一端设置有调节板，所述外套筒一端设有圆形挡板，该挡板与调节板相贴合，外套筒另一端套装在内套筒上；在外套筒上装有同轴的外部压簧，该外部压簧一端抵住外套筒外端的挡板，外部压簧另一端抵住托板外端面。

作为本实用新型更进一步的改进，所述内套筒上开设有内套筒槽，该内套筒槽主要由直线滑移段和卡合段组成，在轴杆上套装有同轴的内部压簧，该内部压簧一端抵住托板外端面，内部压簧另一端固连有圆形的限位杆，该限位杆与卡合段卡接；所述外套筒上设置有外套筒槽，该外套筒槽与内套筒槽结构相同，外套筒的卡合段与内套筒的卡合段设置方向相反，当外套筒运动时，限位杆在外套筒的卡合段与内套筒的卡合段间切换。

作为本实用新型更进一步的改进，所述内套筒上的卡合段主要由内槽倾斜段、内槽过渡段和内槽圆弧段相互连接围成；内槽倾斜段的下端向内槽圆弧段倾斜，且内槽圆弧段与内槽倾斜段的最小距离不小于限位杆的直径尺寸。

作为本实用新型更进一步的改进，所述直线滑移段的宽度不小于限位杆的直径尺寸。

作为本实用新型更进一步的改进，所述外套筒的卡合段设有相应的外槽倾斜段、外槽过渡段和外槽圆弧段，所述内槽圆弧段与外槽倾斜段相对。

作为本实用新型更进一步的改进，在外部压簧外周套装有防尘套，在托板上设置有滑套。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床，在现有车床的基础上，只需把原调节丝杆改造成可通过切削补偿机构控制其滑动的轴杆便可，改造简单，易于实现，大大降低了生产成本；

(2)本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其中的切削补偿机构包括外部压簧和内部压簧，内部压簧开始处于非工作状态，当外部压簧不足以提供足够的切削力时，内部压簧自动弹出对切削力进行补偿，保证了刀头的切削量，大大提高了加工精度；

(3)本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其中的内套筒槽的卡合段由内槽倾斜段、内槽过渡段和内槽圆弧段组成，外套筒槽的卡合段与内套筒槽中卡合段的设置方向相反，通过倾斜段能够使限位杆在两者之间自由切换，自动化程度高，结构设计合理，易于实现；

(4)本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床，在拉板上设置有调节孔，至少两个调节孔沿拉板长度方向依次排列，仿形靠轮通过连杆固定在其中的一个调节孔中，可以通过改变仿形靠轮的安装位置来调整刀座与待加工工件中心轴的距离，实现对不同尺寸工件的仿形加工。

附图说明

图1为本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床的主视结构示意图；

图2为本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床的俯视结构示意图；

图3为本实用新型中托板与托架的配合机构示意图；

图4为本实用新型中仿形机构的结构示意图；

图5为本实用新型中切削补偿机构的立体结构示意图；

图6为本实用新型中切削补偿机构的内部结构示意图；

图7为本实用新型中内套筒槽与外套筒槽的配合结构示意图。

示意图中的标号说明：1、车床本体；2、切削补偿机构；201、调节板；202、轴杆；203、外套筒；204、外部压簧；205、外套筒槽；2051、外槽倾斜段；2052、外槽过渡段；2053、外槽圆弧段；206、限位杆；207、内套筒槽；2071、内槽倾斜段；2072、内槽过渡段；2073、内槽圆弧段；208、内套筒；209、内部压簧；210、滑套；211、防尘套；3、刀座；301、刀头；4、工件；501、拉板；502、托板；601、托架；602、仿形靠轮；603、曲面模板；604、调节孔；605、调节槽。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述，实施例中的方向描述与相应附图中的方向相对应。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种带有切削补偿机构的仿形车床，主要由车床本体1、拉板501、托板502、刀座3、切削补偿机构2和仿形机构等组成。其中，托板502与车床本体1间通过丝杆传动，使托板502沿车床本体1纵向滑动，即沿待加工工件4的轴向移动。如图3所示，在托板502上设置有榫头，拉板501下部为榫槽结构，通过榫槽与榫头的配合使拉板501与托板502滑动连接，该拉板501可沿托板502横向滑动。将刀座3固定在拉板501上，则在拉板501滑动的同时带动刀座3滑动。

结合图4，本实施例中的仿形机构包括仿形靠轮602和曲面模板603，仿形靠轮602通过连杆设置在拉板501上的调节孔604中，该调节孔604至少有两个，且各调节孔604沿拉板501长度方向依次排列，具体到本实施例所设置的调节孔604有5个。在车床本体1的仿形机构一侧设置有托架601，在曲面模板603的两端设置有调节槽605，在调节槽605中装有紧固螺栓，曲面模板603通过紧固螺栓固定在托架601上，且曲面模板603上具有仿形面的一侧朝向外侧。在实际使用时，可根据工件4的位置调整曲面模板603的位置。在仿形靠轮602沿曲面模板603运动的过程中，如果仿形靠轮602的直径尺寸过小，则无法与仿形面的所有面充分接触，故使仿形靠轮602半径小于曲面模板603上的最小曲面半径。

本实施例中的切削补偿机构2通过拉板501控制仿形靠轮602与曲面模板603的仿形面配合。该切削补偿机构2包括轴杆202、外套筒203、外部压簧204、限位杆206、内套筒208和内部压簧209。其中，内套筒208与托板502外端面固定连接，轴杆202带有螺纹的一端穿过内套筒208与拉板501上的螺母副螺纹连接；该螺纹连接既能使拉板501与轴杆202同步运动，又能通过旋入的螺纹长度调整轴杆202的突出长度，便于调整弹簧所施加的力。

结合图5和图6，在轴杆202另一端设置有调节板201，外套筒203一端设有圆形挡板，该挡板与调节板201相贴合，外套筒203另一端套装在内套筒208上，外套筒203与内套筒208间可相对滑动。在外套筒203上装有同轴的外部压簧204，该外部压簧204一端抵住外套筒203外端的挡板，外部压簧204另一端抵住托板502外端面，则外部压簧204对轴杆202施加有向左的力，使拉板501具有向左移动的趋势。进而使仿形靠轮602紧贴住仿形面，刀座3上的刀头301根据仿形面行走出仿形轨迹，实现仿形加工，而且外套筒203不会影响调节板201对横向进给量的调整。

众所周知，弹簧所能提供的力与其形变量呈正比关系，即形变量越大，所提供的力也就越大。仿形加工时，仿形曲面沿轴杆202方向的最大间距为D，则加工过程中外部压簧204的最大长度改变量为D。如果外部压簧204的反抗力较大，则仿形靠轮602在仿形面运动时，仿形靠轮602与仿形面摩擦较大，对仿形靠轮602和仿形面的磨损较重，尤其是仿形面上的凸起部分的磨损最为严重，经过几次加工之后便无法继续使用，否则会严重影响仿形加工精度。如果外部压簧204的反抗力较小，则无法提供足够的力使仿形靠轮602与仿形面上的凹弧段充分接触，刀头301的加工轨迹与仿形面的仿形曲线不同，废品率提高。因此，该问题成为仿形加工过程中的技术难点。

为了解决该为题，普通的做法是将外部压簧204的反抗力设置在合理的范围内，在保证吃刀量的情况下进行仿形加工。然而在实际加工过程中发现，依靠单个外部压簧204进行仿形加工时，当外部压簧204的运动变形量超过2D/3时将难以提供足够的力，同时会使仿形面的凸弧面部分磨损较为严重。

结合图7，针对上述问题，本实施例在内套筒208上开设有内套筒槽207，该内套筒槽207主要由直线滑移段和卡合段组成，在轴杆202上套装有同轴的内部压簧209，该内部压簧209一端抵住托板502外端面，内部压簧209另一端固连有圆形的限位杆206，该限位杆206与卡合段卡接，则内部压簧209无法对轴杆202施加向左的反抗力。该内套筒208上的卡合段主要由内槽倾斜段2071、内槽过渡段2072和内槽圆弧段2073相互连接围成。内槽圆弧段2073的直径等于限位杆206的直径，也可略大于限位杆206的直径，主要用于挡住限位杆206。内槽倾斜段2071的下端向内槽圆弧段2073倾斜，内槽倾斜段2071与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度小于内槽圆弧段2073与直线滑移段的连接点距离卡合段底部的长度，即内槽倾斜段2071左侧的上端点低于内槽圆弧段2073左侧的下端点，且内槽圆弧段2073与内槽倾斜段2071的最小距离不小于限位杆206的直径尺寸，直线滑移段的宽度不小于限位杆206的直径尺寸，则限位杆206既可被卡接在卡合段内，又可沿直线滑移段滑动。

此外，本实施中的外套筒203上设置有外套筒槽205，该外套筒槽205与内套筒槽207结构相同，也包括直线滑移段和卡合段，外套筒203的卡合段设有相应的外槽倾斜段2051、外槽过渡段2052和外槽圆弧段2053。但不同的是，外套筒203的卡合段与内套筒208的卡合段设置方向相反，使内槽圆弧段2073与外槽倾斜段2051相对，当外套筒203运动时，限位杆206在外套筒203的卡合段与内套筒208的卡合段间切换。

当仿形靠轮602向仿形面上的凹弧面运动时，外套筒203向上运动，限位杆206卡接在内槽圆弧段2073，同时相对外套筒203的直线滑移段处于滑动状态，由于外槽圆弧段2053右侧下端点高于外槽倾斜段2051右侧上端点，当外套筒203运动到2D/3时，外槽圆弧段2053右侧下端点越过限位杆206的横向中截面，外槽倾斜段2051与限位杆206的右下侧圆弧面接触，并对其施加推力；随着外套筒203继续向上运动，外槽倾斜段2051逐渐把限位杆206推出内槽圆弧段2073，当外槽圆弧段2053右侧下端点恰好越过内槽圆弧段2073的左侧下端点时，限位杆206由于受到内部压簧209的抵抗力和外槽倾斜段2051的推力，自动滑移到外槽圆弧段2053，同时进入内套筒槽207的直线滑移段。内部压簧209的作用力通过外套筒203传递到轴杆202上，则实现内部压簧209对切削力的补偿。由于是在外槽圆弧段2053右侧下端点恰好越过内槽圆弧段2073的左侧下端点时完成限位杆206的切换，过渡平缓，不会形成碰撞而导致切削力的剧烈变化，不影响正常的切削加工。

同理，参看图7，当仿形靠轮602向仿形面上的凸起弧面运动时，轴杆202被拉板501反向拉着向下运动，进而带动外套筒203向下运动，当其移动距离达D/3时，内槽圆弧段2073左侧下端点恰好越过限位杆206横向中截面，内槽倾斜段2071与限位杆206的左下侧圆弧面接触，并对其施加推力；随着外套筒203继续向下运动，内槽倾斜段2071逐渐把限位杆206推出外槽圆弧段2053；当内槽圆弧段2073左侧下端点恰好越过外槽圆弧段2053右侧下端点时，限位杆206由于受到内部压簧209的抵抗力和内槽倾斜段2071的推力，自动滑移到内槽圆弧段2073，同时进入外套筒槽205的直线滑移段，消除切削力补偿，过渡平缓，不会形成碰撞而导致切削力的剧烈变化，不影响正常的切削加工。由于外部压簧204提供的反抗力逐渐增加，不会导致仿形面局部的过度磨损，延长了仿形机构的使用寿命。

实施例2

本实施例的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：在外套筒槽205和内套筒槽207中，限位杆206突出到直线滑移段的宽度为限位杆206直径的0.25倍，外槽倾斜段2051和内槽倾斜段2071均由第一倾斜段和第二倾斜段组成，第一倾斜段与直线滑移段连接，且第一倾斜段与直线滑移段方向的夹角小于第二倾斜段与直线滑移段方向的夹角。通过两个倾斜段也可达到对限位杆206切换的目的。

实施例3

本实施例的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：在外部压簧204外周套装有防尘套211，防止灰尘进入外套筒203与内套筒208之间而影响其滑动性。在托板502上设置有滑套210，该滑套210可防止对轴杆202的磨损，保证其滑动性。由于外部压簧204的运动变形量超过2D/3时将难以提供仿形面凹弧所需的力，故外套筒槽205中的卡合段与内套筒槽207中卡合段的距离可设置为2D/3，并且使内部压簧209所补偿的抵抗力不超过外部压簧204单独作用时所施加的最大的抵抗力，以保证切削力在一个合理的范围内，既不会出现仿形靠轮602与仿形面贴合不紧的情况，又不会对仿形面造成过大的摩损，大大提高了加工精度。

针对本实用新型的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其具体使用过程为：

步骤一、装夹

在带有切削补偿机构的仿形车床上装夹待加工工件4；

步骤二、仿形机构的调整；

根据所要加工工件4的长度调整曲面模板603的位置，该调整通过改变调节槽605与紧固螺栓的相对位置实现；

步骤三、调节切削补偿机构；

根据工件4的轴径及仿形面上的最大间距D选择合适的调节孔604安装仿形靠轮602，通过调节板201调整外套筒203的卡合段与内套筒208的卡合段的距离为2D/3，由于外套筒203外端的挡板与调节板201相贴合，调节板201转动时不会影响外套筒203与；

步骤四、加工；

启动车床开始加工，刀座3在纵向运动，同时在横向受到切削补偿机构的抵抗力，仿形靠轮602贴着仿形面走动，则刀头301行走轨迹与仿形面曲线相同，实现仿形加工。

本实用新型通过对普通车床的改进便可实现仿形加工，由于采用了切削补偿机构，仿形精度高大大提高，仿形机构的使用寿命得到提高，结构设计合理，便于推广使用。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有切削补偿机构的仿形车床，包括车床本体(1)、拉板(501)、托板(502)和刀座(3)，托板(502)沿车床本体(1)纵向滑动，拉板(501)与托板(502)滑动连接，使拉板(501)沿托板(502)横向滑动，所述刀座(3)固定在拉板(501)上；其特征在于：还包括切削补偿机构(2)和仿形机构；所述仿形机构包括仿形靠轮(602)和曲面模板(603)，仿形靠轮(602)通过连杆设置在拉板(501)上的调节孔(604)中，所述切削补偿机构(2)通过拉板(501)控制仿形靠轮(602)与曲面模板(603)的仿形面配合。

2.根据权利要求1所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：在车床本体(1)一侧设置有托架(601)，曲面模板(603)固定在托架(601)上，且曲面模板(603)上具有仿形面的一侧朝向外侧。

3.根据权利要求2所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：所述仿形靠轮(602)的半径小于曲面模板(603)的最小曲面半径。

4.根据权利要求1所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：所述调节孔(604)至少有两个，且各调节孔(604)沿拉板(501)长度方向依次排列。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：所述切削补偿机构(2)包括轴杆(202)、外套筒(203)、外部压簧(204)、限位杆(206)、内套筒(208)和内部压簧(209)，其中，内套筒(208)与托板(502)外端面固定连接，轴杆(202)带有螺纹的一端穿过内套筒(208)与拉板(501)上的螺母副螺纹连接，在轴杆(202)另一端设置有调节板(201)，所述外套筒(203)一端设有圆形挡板，该挡板与调节板(201)相贴合，外套筒(203)另一端套装在内套筒(208)上；在外套筒(203)上装有同轴的外部压簧(204)，该外部压簧(204)一端抵住外套筒(203)外端的挡板，外部压簧(204)另一端抵住托板(502)外端面。

6.根据权利要求5所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：所述内套筒(208)上开设有内套筒槽(207)，该内套筒槽(207)主要由直线滑移段和卡合段组成，在轴杆(202)上套装有同轴的内部压簧(209)，该内部压簧(209)一端抵住托板(502)外端面，内部压簧(209)另一端固连有圆形的限位杆(206)，该限位杆(206)与卡合段卡接；所述外套筒(203)上设置有外套筒槽(205)，该外套筒槽(205)与内套筒槽(207)结构相同，外套筒(203)的卡合段与内套筒(208)的卡合段设置方向相反，当外套筒(203)运动时，限位杆(206)在外套筒(203)的卡合段与内套筒(208)的卡合段间切换。

7.根据权利要求6所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：所述内套筒(208)上的卡合段主要由内槽倾斜段(2071)、内槽过渡段(2072)和内槽圆弧段(2073)相互连接围成；内槽倾斜段(2071)的下端向内槽圆弧段(2073)倾斜，且内槽圆弧段(2073)与内槽倾斜段(2071)的最小距离不小于限位杆(206)的直径尺寸。

8.根据权利要求7所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：所述直线滑移段的宽度不小于限位杆(206)的直径尺寸。

9.根据权利要求8所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：所述外套筒(203)的卡合段设有相应的外槽倾斜段(2051)、外槽过渡段(2052)和外槽圆弧段(2053)，所述内槽圆弧段(2073)与外槽倾斜段(2051)相对。

10.根据权利要求9所述的一种带有切削补偿机构的仿形车床，其特征在于：在外部压簧(204)外周套装有防尘套(211)，在托板(502)上设置有滑套(210)。