專利名稱：軋輥螺紋槽加工方法及加工機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)床、未列入其他類的金屬加工。是涉及銑削中的特殊銑削加工，具體地說，是涉及工件的銑槽;本發(fā)明還涉及組合加工，是涉及一種用于兩種不同機(jī)械加工的機(jī)床。
螺紋鋼需要利用帶間斷螺紋槽的軋輥進(jìn)行軋制，這些軋輥上的螺紋槽是按螺旋軌跡沿孔形槽圓周方向分布的等距間斷螺旋槽。螺旋槽法向截面呈“V”形。為了在螺紋鋼上軋制廠名、強(qiáng)度等級(jí)、規(guī)格等標(biāo)記，還需在軋輥的螺紋槽之間空出適當(dāng)位置并刻上相應(yīng)標(biāo)記，這種空出適當(dāng)位置的作法稱跳槽。
加工上述軋輥的現(xiàn)有方法是讓工件勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)刀具繞與工件中心垂直的軸線勻速旋轉(zhuǎn)，形成切削螺紋槽的進(jìn)給成形。該方法有下列不足之處1、由于螺紋槽半徑小于孔形槽半徑R，刀桿直徑受孔形槽半徑的限制，小規(guī)格刀桿剛性低，切削深度小，需經(jīng)多次進(jìn)刀才能達(dá)到所需切削深度，因此加工效率低;2、加工螺紋槽時(shí)，工件與刀桿均勻速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跳槽較困難;3、螺紋槽螺旋角取決于槽距及軋輥直徑，當(dāng)槽距一定時(shí)，軋輥直徑越大，螺旋角越小，反之，直徑越小、螺旋角越大，無法根據(jù)最佳使用數(shù)值選取;4、軋輥上的廠名、強(qiáng)度、規(guī)格等標(biāo)記需用其他工藝方法加工，輔助工作時(shí)間長，需另增專用加工設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一種加工速度快，可任意調(diào)整螺紋槽螺旋角參數(shù)，優(yōu)化加工，便于操作和自動(dòng)控制的軋輥螺紋槽加工方法及加工機(jī)床。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種軋輥螺紋槽加工方法，特點(diǎn)是使軋輥工件繞自身軸旋轉(zhuǎn)，并使位于工件側(cè)面的刀具在機(jī)床加工主軸帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，然后使機(jī)床主軸繞一個(gè)與軋輥工件旋轉(zhuǎn)軸垂直的軸擺動(dòng)，同時(shí)使刀具作相對(duì)軋輥工件的直線運(yùn)動(dòng)，以構(gòu)成對(duì)軋輥工件的復(fù)合進(jìn)給。
本發(fā)明的方法中，刀具相對(duì)軋輥工件的直線運(yùn)動(dòng)，是沿主軸軸向作與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。或是和前述與軋輥旋轉(zhuǎn)軸垂直的軸一起作與工件旋轉(zhuǎn)軸垂直的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明方法中的機(jī)床，是采用具有車、銑功能的專用數(shù)控軋輥加工機(jī)床，銑制螺紋槽前，在同一機(jī)床上進(jìn)行車削軋輥外徑和孔形槽，當(dāng)然，也可采用只具銑削功能的專用數(shù)控機(jī)床，車削外徑等可采用其他設(shè)備預(yù)加工。
一種使用前述軋輥螺紋槽加工方法的數(shù)控軋輥加工機(jī)床，包括床身、車頭箱，其現(xiàn)有技術(shù)的不同點(diǎn)是一個(gè)回轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)置于床身上與車頭箱相對(duì)的一端，在床身中部裝有帶伺服電機(jī)的溜板箱和床鞍部件，床鞍部件的中拖板上裝有螺紋槽加工主軸箱，主軸還置于一個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)上;回轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)、溜板箱和床鞍部件、中拖板、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)均由相應(yīng)伺服電機(jī)通過相應(yīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別帶動(dòng)，主軸由螺紋槽加工主電機(jī)通過相應(yīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng);在床身或溜板側(cè)面裝有加工控制箱。
本發(fā)明機(jī)床中，在中拖板上還裝有車削刀具，相應(yīng)地，車頭箱中裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由車削主電機(jī)帶動(dòng)。當(dāng)然，中拖板上也可不裝車刀，相應(yīng)地，也不裝有關(guān)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和電機(jī)。
本發(fā)明機(jī)床中的回轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與伺服電機(jī)連接的蝸桿、及與蝸桿嚙合的蝸輪，蝸輪軸和軋輥工件一端接觸的頂針連接。當(dāng)然，亦可采用其他合適機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明機(jī)床中的溜板箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過溜板箱并與床身平行的第一滾珠絲桿副，一個(gè)蝸輪的軸與上述第一滾珠絲桿副連接，與蝸輪嚙合的蝸桿由一個(gè)伺服電機(jī)帶動(dòng)。當(dāng)然，亦可采用其他合適機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明機(jī)床中的中拖板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與一個(gè)伺服電機(jī)連接的蝸桿，與蝸桿嚙合的蝸輪的軸與位于中拖板下且同床身垂直的第二滾珠絲桿副連接。當(dāng)然，亦可采用其他合適機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明機(jī)床中擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與一個(gè)伺服電機(jī)連接的蝸桿，與蝸桿嚙合的蝸輪的軸與擺動(dòng)軸連接。當(dāng)然，亦可采用其他合適機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、主運(yùn)動(dòng)為高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，金屬切除率高;2、螺紋槽螺旋角不受槽距和軋輥直徑的影響，可任意調(diào)整，實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化，從而可以使軋制產(chǎn)品尤其是螺紋鋼的使用效果和材料消耗的綜合指標(biāo)達(dá)到最佳;3、刀具的剛性受規(guī)格大小的影響不大，可加工現(xiàn)有方法無法加工的小規(guī)格螺紋槽;4、便于空槽，能刻寫各種標(biāo)記，減少輔助時(shí)間，減少設(shè)備投資;5、實(shí)現(xiàn)了車、銑、刻等多功能加工，加工速度快，質(zhì)量高，便于進(jìn)行自動(dòng)化控制，容易操作，專用數(shù)控機(jī)床可利用現(xiàn)有機(jī)床床身等，制造容易，成本較低。該方法還可用于加工各種圓柱凸輪及花紋板材軋輥的花紋槽。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明

圖1為本發(fā)明所加工的一種螺紋鋼軋輥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的Ⅰ局部放大圖。
圖3為圖2中的A-A剖視圖。
圖4為圖1中螺紋槽展開示意圖。
圖5為本發(fā)明的一種加工方法示意圖。
圖6為本發(fā)明的另一種加工方法示意圖。
圖7為本發(fā)明中的專用數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1、圖2、圖3、圖4描述的是本發(fā)明所要加工的一種螺紋鋼軋輥，軋輥的工作表面有半徑為R，中心為O1的環(huán)形圓弧槽，又稱孔形槽。螺紋槽以O(shè)2為中心，半徑為r0、螺距為L，螺旋升角為β，按螺旋軌跡沿孔形槽圓周方向分布，螺紋槽法向截面呈“V”形。圖4中41為空槽，42為標(biāo)記示例。
圖5描述了本發(fā)明的一種螺紋鋼軋輥螺紋槽的加工方法。其是在利用通常的車削加工方法加工好軋輥外形和孔形槽后，再進(jìn)行銑削螺紋槽加工的。當(dāng)然，車削加工與銑削加工可以在一部專用機(jī)床上進(jìn)行。首先使軋輥工件51繞A軸56旋轉(zhuǎn)，在工件51側(cè)面裝有銑削刀具52，刀具52在主軸55的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，使主軸55繞一個(gè)位于工件51側(cè)面并與之軸線垂直的B軸54擺動(dòng)，并使銑削刀具在B軸54的帶動(dòng)下沿一個(gè)與工件51軸線垂直的X軸53作與工件51間的相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)，由此構(gòu)成銑刀52對(duì)工件51的復(fù)合進(jìn)給，從而在工件51表面銑削出螺紋槽來，各軸坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)均可在數(shù)控裝置的控制下進(jìn)行，目的是選擇出適當(dāng)?shù)慕嵌葏?shù)β和螺紋槽半徑r0并與孔形槽半徑R相適應(yīng)。當(dāng)然，也可采用數(shù)控以外的其他合適控制裝置。一螺紋槽加工完，使工件51繞A軸56轉(zhuǎn)動(dòng)一合適角度，使螺紋槽的展開槽距為L。改變工件51和B軸54中任一的轉(zhuǎn)動(dòng)方向即可改變被加工螺紋槽的螺旋方向。
圖6描述了本發(fā)明的另一種螺紋鋼軋輥螺紋槽的加工方法。其也是首先利用現(xiàn)有技術(shù)車削加工出軋輥外形和孔形槽，當(dāng)然，車削加工與其后的銑削加工可以在一部專用機(jī)床上加工。車削好的工件再進(jìn)行螺紋槽銑削加工。先使工件61繞A軸66旋轉(zhuǎn)，位于工件61側(cè)面的銑刀62在主軸63帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，在數(shù)控裝置控制下進(jìn)行復(fù)合進(jìn)給，主軸63繞一個(gè)與工件61垂直的B軸64擺動(dòng)，同時(shí)63沿其軸線W軸65相對(duì)工件61作直線運(yùn)動(dòng)，以在合適半徑R的孔形槽表面銑削出半徑為r0的螺紋槽來。螺紋槽的槽距L和螺旋方向的調(diào)整方法與圖5的描述類同。
圖7描述了使用上述本發(fā)明的加工方法的專用數(shù)控軋輥加工機(jī)床。其利用了規(guī)格適用的普通車床的床身和車頭箱等，車頭箱中有車削主軸1、頂針2、車削軋爪3、齒輪29、30、32、33、34、35、36、37、38、39、40等，還包括車削主電機(jī)27，三角帶主動(dòng)輪28、三角帶被動(dòng)輪31等傳動(dòng)部件。床身后端加裝回轉(zhuǎn)分度頭機(jī)構(gòu)，除了分度裝置外還包括螺紋槽加工軋爪7、頂針8、A軸9、蝸輪10、蝸桿11、齒輪12、A軸步進(jìn)電機(jī)13、套筒41等。由該機(jī)構(gòu)帶動(dòng)軋輥工件44旋轉(zhuǎn)。在床身中部的溜板箱和與之相連接的床鞍中裝有X軸步進(jìn)電機(jī)21、蝸輪24、蝸桿25，X軸滾絲桿副26等，在床身上還裝有用于帶動(dòng)溜板箱移動(dòng)蝸輪15、蝸桿16、Z軸滾珠絲桿副17、和Z軸步進(jìn)電機(jī)18。在床鞍的中拖板上則裝有螺紋槽加工主電機(jī)14、三角帶塔輪19、20、螺紋槽加工主軸6，主軸上裝有銑刀42，中拖板上還裝有B軸步進(jìn)電機(jī)23、蝸輪4、蝸桿5及B軸22。在床鞍上還裝有車刀夾具及車刀43。本實(shí)施例中的電氣控制部分的強(qiáng)電箱裝于車頭箱后側(cè)，電氣控制部分的控制器通過懸臂裝于溜板箱右側(cè)，當(dāng)然亦可裝于其他合適位置。
本發(fā)明方法中的第一種方法可結(jié)合下列公式使用X軸位置參數(shù)X=lsinB-
式中X為X軸位置參數(shù)B為B軸角度參數(shù)L為刀尖至B軸旋轉(zhuǎn)中心距離
r為螺紋槽半徑D0△A螺紋槽螺旋角β＝tgZL△B式中△A為螺紋槽始點(diǎn)至終點(diǎn)間A軸對(duì)應(yīng)的角度△B為螺紋槽始點(diǎn)至終點(diǎn)間B軸對(duì)應(yīng)的角度L同前D0為軋輥孔形槽度直徑本發(fā)明方法中的第二種方法可結(jié)合下列公式使用刀尖至B軸旋轉(zhuǎn)中心距離LD=esinB+
式中e為B軸旋轉(zhuǎn)中心距螺紋槽半徑r中心的距離B同前螺紋槽螺旋角β=tg-1(D0/2ΔA)/((e+r)ΔB)式中D0…△A、△B、e、r同前當(dāng)然，本發(fā)明方法的具體實(shí)施方案及專用數(shù)控機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)形式可以作合適的變化。
權(quán)利要求
1.一種軋輥螺紋槽加工方法，其特征在于使軋輥工件繞自身軸旋轉(zhuǎn)，并使位于工件側(cè)面的刀具在機(jī)床主軸帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，然后使機(jī)床主軸繞一個(gè)與軋輥工件旋轉(zhuǎn)軸垂直的軸擺動(dòng)，同時(shí)使刀具作相對(duì)軋輥工件的直線運(yùn)動(dòng)，以構(gòu)成刀具對(duì)軋輥工件的復(fù)合進(jìn)給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥螺紋槽加工方法，其特征在于刀具相對(duì)軋輥工件的直線運(yùn)動(dòng)，是和前述與軋輥旋轉(zhuǎn)軸垂直的軸一起作與工件旋轉(zhuǎn)軸垂直的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋輥螺紋槽加工方法，其特征在于刀具相對(duì)軋輥工件的直線運(yùn)動(dòng)，是沿主軸軸向作與工件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3所述的軋輥螺紋槽加工方法，其特征在于機(jī)床采用具有車、銑功能的專用數(shù)控軋輥加工機(jī)床，銑制螺紋槽前，在同一機(jī)床上進(jìn)行車削軋輥外徑和孔形槽。
5.一種使用權(quán)利要求1所述的軋輥螺紋槽加工方法的數(shù)控軋輥加工機(jī)床，包括床身、車頭箱，其特征在于一個(gè)回轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)置于床身上與車頭箱相對(duì)的一端，在床身中部裝有帶步進(jìn)電機(jī)的溜板箱和床鞍部件，床鞍部件的中拖板上裝有螺紋槽加工主軸箱，主軸還置于一個(gè)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)上;回轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)、溜板箱和床鞍部件、中拖板、擺動(dòng)機(jī)構(gòu)均由相應(yīng)伺服電機(jī)通過相應(yīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別帶動(dòng)，主軸由螺紋槽加工主電機(jī)通過相應(yīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng);在床身或溜板箱側(cè)面裝有加工控制箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)控軋輥加工機(jī)床，其特征在于在中拖板上還裝有車削刀具，相應(yīng)地，車頭箱中裝有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并由車削主電機(jī)帶動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的數(shù)控軋輥加工機(jī)床，其特征在于回轉(zhuǎn)分度機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與伺服電機(jī)連接的蝸桿、及與蝸桿嚙合的蝸輪，蝸輪軸和與軋輥工件一端接觸的頂針連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的數(shù)控軋輥加工機(jī)床，其特征在于溜板箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括穿過溜板箱并與床身平行的第一滾珠絲桿副，一個(gè)蝸輪的軸與上述第一滾珠絲桿副連接，與蝸輪嚙合的蝸桿由一個(gè)伺服電機(jī)帶動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的數(shù)控軋輥加工機(jī)床，其特征在于中拖板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與一個(gè)步進(jìn)電機(jī)連接的蝸桿，與蝸桿嚙合的蝸輪的軸與位于中拖板下且同床身垂直的第二滾珠絲桿副連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的數(shù)控軋輥加工機(jī)床，其特征在于擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括與一個(gè)伺服電機(jī)連接的蝸桿，與蝸桿嚙合的蝸輪的軸與擺動(dòng)軸連接。
全文摘要
公開了一種軋輥螺紋槽加工方法及加工機(jī)床。方法使工件旋轉(zhuǎn)，并使在工件側(cè)面的刀具隨主軸旋轉(zhuǎn)，再使主軸繞與工件垂直的軸擺動(dòng)，并使刀具作相對(duì)工件的直線運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成復(fù)合進(jìn)給。機(jī)床在床身、車頭箱基礎(chǔ)上，床身與車頭箱相對(duì)端有回轉(zhuǎn)分度頭，床身中部裝溜板箱和床鞍，床鞍中拖板上裝主軸箱和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，各機(jī)構(gòu)均由相應(yīng)伺服電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分別帶動(dòng)，主軸由主電機(jī)帶動(dòng)，床身或溜板箱側(cè)面有加工控制箱。加工速度快，易實(shí)現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化。
文檔編號(hào)B23P17/02GK1070858SQ92107698
公開日1993年4月14日 申請(qǐng)日期1992年8月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月31日
發(fā)明者楊育平 申請(qǐng)人:楊育平