專(zhuān)利名稱(chēng)：漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。適用于金屬板料
三維曲面零件的漸進(jìn)成形過(guò)程，利用這種結(jié)構(gòu)的工具頭可減小板料漸進(jìn)成形所需成形力， 并提高零件的成形質(zhì)量。
背景技術(shù)：
漸進(jìn)成形是金屬板料三維曲面成形的柔性加工方法，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化制造。通常 在漸進(jìn)成形中使用的工具頭為整體式工具頭，其端部為球面形狀，成形時(shí)工具頭與板料處 于滑動(dòng)摩擦狀態(tài)，因此工具頭表面容易磨損，并造成板料成形精度下降、所需成形力加大， 同時(shí)成形零件的表面容易產(chǎn)生劃痕缺陷。工具頭磨損后需要整體更換，由于工具頭采用工 具鋼或合金鋼等硬度較高的材料制造，并且，其端部球面的加工精度要求較高，加工難度 大，因此更換尤為困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改變漸進(jìn)成形時(shí)容易在被加工板料上留下劃痕缺欠的現(xiàn)狀，提供
一種可以改善工具頭與板料接觸狀態(tài)、減小成形力、容易更換的漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，
提高板料的成形效果。 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下 —種漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，主要由成形球頭1 、工具桿3和滾珠循環(huán)套6組成， 所述的工具桿3 —端為圓錐臺(tái)形，所述的成形球頭1通過(guò)套裝在圓錐臺(tái)外側(cè)的滾珠循環(huán)套 6裝在圓錐臺(tái)頂面的凹球面內(nèi)，成形球頭1與圓錐臺(tái)頂面的凹球面之間采用滾動(dòng)配合，滾珠 循環(huán)套6通過(guò)鎖緊定位機(jī)構(gòu)鎖緊定位在工具桿3上。 所述的成形球頭1與圓錐臺(tái)頂面的凹球面之間的滾動(dòng)配合方式在成形球頭1與 工具桿3圓錐臺(tái)頂面的凹球面之間充填有滾珠2，滾珠循環(huán)套6的小頭端部?jī)?nèi)經(jīng)小于成形球 頭1直徑，并與成形球頭1的球面呈滑動(dòng)配合，滾珠循環(huán)套6小頭內(nèi)側(cè)開(kāi)有供滾珠回流補(bǔ)償 的環(huán)形回流槽。 所述的鎖緊定位機(jī)構(gòu)由卡位彈簧4和卡位鋼球5組成，工具桿3的圓周上設(shè)有多 個(gè)卡位孔，滾珠循環(huán)套6內(nèi)側(cè)與卡位孔對(duì)應(yīng)處設(shè)有卡位槽，卡位彈簧4和卡位鋼球5裝在卡 位孔內(nèi)，卡位彈簧4推動(dòng)卡位鋼球5部分進(jìn)入卡位槽，并與卡位槽的上邊緣接觸，對(duì)滾珠循 環(huán)套6產(chǎn)生軸向作用力。
本發(fā)明的技術(shù)效果 使用漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，成形球頭和工具桿分離，工具桿采用工具鋼或合 金鋼制成，端部球面經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理，表面耐磨損，可重復(fù)使用，成形球頭和滾珠可采用標(biāo)準(zhǔn) 優(yōu)質(zhì)軸承滾珠，磨損后可隨時(shí)更換；加工過(guò)程中，成形球頭與被加工板料間無(wú)摩擦，可提高 板料的成形效果，成形球頭與工具桿之間為滾動(dòng)摩擦，摩擦力較小，因此與采用整體工具頭 相比所需的成形力較??；滾珠定向流動(dòng)，并在滾珠循環(huán)套的回流槽中自動(dòng)回流補(bǔ)償；滾珠循環(huán)套與成形球頭之間有輕微的滑動(dòng)摩擦，摩擦力可由卡位彈簧的彈力控制，滾珠循環(huán)套 采用銅合金材料制造，摩擦效果好，磨損后產(chǎn)生的間隙，通過(guò)卡位彈簧與卡位鋼球的共同作 用自動(dòng)補(bǔ)償。


圖1是本發(fā)明的滾動(dòng)工具頭剖視圖。圖2是本發(fā)明滾動(dòng)工具頭的滾珠循環(huán)示意圖；圖2a是滾珠循環(huán)正視剖面圖；圖2b是A向滾珠循環(huán)路徑示意圖。圖3是本發(fā)明滾動(dòng)工具頭的磨損補(bǔ)償結(jié)構(gòu)圖；圖3a是磨損補(bǔ)償結(jié)構(gòu)正視剖面圖；圖3b是圖1的C處局部放大圖(磨損面F);圖3c是圖1的D處局部放大圖(補(bǔ)償點(diǎn)E);圖3d是磨損補(bǔ)償俯視剖面圖。本圖中1.成形球頭2.滾珠3.工具桿4.卡位彈簧5.卡位鋼球6.滾珠
循環(huán)套
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖所示實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體內(nèi)容及工作過(guò)程。 使用自循環(huán)滾動(dòng)工具頭的漸進(jìn)成形過(guò)程與整體式工具頭的漸進(jìn)成形過(guò)程相比主
要是，工具頭與被加工板料間的摩擦條件得到改善。 圖1是本發(fā)明滾動(dòng)工具頭的整體剖視圖，主要由成形球頭1、滾珠2、工具桿3、卡位 彈簧4、卡位鋼球5、滾珠循環(huán)套6組成；成形球頭1、滾珠2、采用標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)軸承滾珠，要求 其精度好、硬度大；工具桿3采用工具鋼或合金鋼制造，工具桿截面為圓形，其一端為平面， 與漸進(jìn)成形數(shù)控設(shè)備上的卡盤(pán)連接，另一端為圓錐臺(tái)形，頂面為內(nèi)凹球面，其表面經(jīng)過(guò)強(qiáng)化 處理，硬度高、耐磨損，圓錐臺(tái)上部開(kāi)有多個(gè)卡位孔；卡位彈簧4采用標(biāo)準(zhǔn)壓縮彈簧，購(gòu)置方 便、更換費(fèi)用較低；卡位鋼球5采用標(biāo)準(zhǔn)普通軸承滾珠，購(gòu)置方便、更換費(fèi)用較低；滾珠循環(huán) 套6采用銅合金材料制造，其形狀為空心圓錐形，其大頭端內(nèi)側(cè)開(kāi)有卡位槽，小頭內(nèi)側(cè)開(kāi)有 回流槽；成形球頭1與工具桿3球面端部之間充填一定數(shù)量的滾珠2，卡位彈簧4推動(dòng)卡位 鋼球5形成的側(cè)向力使?jié)L珠循環(huán)套6產(chǎn)生軸向作用力，此作用力通過(guò)滾珠循環(huán)套6小孔端 部將成形球頭1和滾珠2鎖緊定位于工具桿3上。 圖2是本發(fā)明滾動(dòng)工具頭的滾珠循環(huán)示意圖，成形球頭1與工具桿3球面端部之 間充填一定數(shù)量的滾珠2，滾珠2的直徑等于工具桿3球面半徑與成形球頭1半徑之差，其 數(shù)量為全部填滿(mǎn)后減掉三至五個(gè)滾珠2為宜，如果滾珠2全部填滿(mǎn)，容易造成滾珠2循環(huán)不 暢，而滾珠2裝填過(guò)少這容易造成受力滾珠過(guò)少產(chǎn)生局部偏載，使部分滾珠2受力過(guò)大而損 壞；滾珠2之間采用潤(rùn)滑液進(jìn)行潤(rùn)滑，減少滾珠2、成形球頭1及工具桿3球面的磨損。圖 2a是滾珠循環(huán)正視剖面圖，自循環(huán)滾動(dòng)工具頭工作時(shí)，成形球頭1順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，將帶 動(dòng)著滾珠2沿著順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，但滾珠2流動(dòng)到滾珠循環(huán)套6的回流槽后，無(wú)法繼續(xù)沿著 順時(shí)針?lè)较蛄鲃?dòng)，滾珠2受到擠壓后，在滾珠循環(huán)套6的回流槽中自動(dòng)向兩側(cè)流動(dòng)，如圖2a
4箭頭所示；為保證滾珠2在滾珠循環(huán)套6的回流槽中流動(dòng)順暢，回流槽外徑應(yīng)稍微大于成形 球頭1直徑與兩倍滾珠2之和，且圓角半徑應(yīng)稍微大于滾珠2半徑。圖2b是A向滾珠循環(huán) 路徑示意圖，在成形球頭1旋轉(zhuǎn)作用下，不同位置的滾珠2以不同的線(xiàn)速度向右流動(dòng)到滾珠 循環(huán)套6的回流槽后，自動(dòng)向兩側(cè)沿著回流槽的圓周流動(dòng)，流動(dòng)到左側(cè)時(shí)，滾珠2相互擠壓 補(bǔ)償回成形球頭1與工具桿3端部球面之間的空隙，并循環(huán)往復(fù)形成滾珠2的自動(dòng)循環(huán)流 動(dòng)。 圖3是本發(fā)明滾動(dòng)工具頭的磨損補(bǔ)償結(jié)構(gòu)圖，其中圖3a是磨損補(bǔ)償結(jié)構(gòu)正視剖面 圖，卡位彈簧4推動(dòng)卡位鋼球5形成的側(cè)向力使?jié)L珠循環(huán)套6產(chǎn)生軸向作用力，此作用力通 過(guò)滾珠循環(huán)套6小頭端部將成形球頭1和滾珠2鎖緊定位于工具桿3上。圖3b是磨損面 局部放大圖，圖3c是補(bǔ)償點(diǎn)局部放大圖，為了使成形球頭1和滾珠2不從工具桿球面端部 脫離，滾珠循環(huán)套6小頭端部?jī)?nèi)徑應(yīng)小于成形球頭1直徑，使小頭端部能夠鎖住成形球頭1 ; 滾珠循環(huán)套6小頭端部與成形球頭1之間為滑動(dòng)摩擦，接觸面位于圖3b所示F處，當(dāng)F處 磨損產(chǎn)生間隙時(shí)，卡位彈簧4將繼續(xù)推動(dòng)卡位鋼球5向前運(yùn)動(dòng)，在卡位鋼球5與滾珠循環(huán)套 6接觸點(diǎn)E處(圖3c所示)產(chǎn)生的軸向分力推動(dòng)滾珠循環(huán)套6向上移動(dòng)一定距離，將F處 磨損產(chǎn)生的間隙消除，使成形球頭1和滾珠2始終鎖緊定位于工具桿3上。圖3d是磨損補(bǔ) 償俯視剖面圖，滾珠循環(huán)套6小頭端部與成形球頭1之間接觸力大小，對(duì)自循環(huán)滾動(dòng)工具頭 攻錯(cuò)情況有很大影響，如果接觸力過(guò)小，容易造成成形球頭1和滾珠2脫落而無(wú)法使用，如 果接觸力過(guò)大，則滾珠循環(huán)套6與成形球頭1之間摩擦阻力會(huì)加大，甚至造成成形球頭1無(wú) 法轉(zhuǎn)動(dòng)而失去滾動(dòng)效果；此接觸力的大小可以通過(guò)改變卡位彈簧4的簧絲直徑進(jìn)行調(diào)整， 也可以通過(guò)改變卡位彈簧4和卡位鋼球5的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，圖3d為安裝兩個(gè)卡位彈簧4和 兩個(gè)卡位鋼球5的情況，如果接觸力不足，可以在工具桿3上再開(kāi)些卡位孔，安裝更多的卡 位彈簧4和卡位鋼球5，以滿(mǎn)足接觸力要求。
權(quán)利要求
一種漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，主要由成形球頭(1)、工具桿(3)和滾珠循環(huán)套(6)組成，其特征在于，所述的工具桿(3)一端為圓錐臺(tái)形，所述的成形球頭(1)通過(guò)套裝在圓錐臺(tái)外側(cè)的滾珠循環(huán)套(6)裝在圓錐臺(tái)頂面的凹球面內(nèi)，成形球頭(1)與圓錐臺(tái)頂面的凹球面之間采用滾動(dòng)配合，滾珠循環(huán)套(6)通過(guò)鎖緊定位機(jī)構(gòu)鎖緊定位在工具桿(3)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，其特征在于，所述的成形球頭(1) 與圓錐臺(tái)頂面的凹球面之間的滾動(dòng)配合方式在成形球頭(1)與工具桿(3)圓錐臺(tái)頂面的 凹球面之間充填有滾珠(2)，滾珠循環(huán)套(6)的小頭端部?jī)?nèi)經(jīng)小于成形球頭(1)直徑，并與 成形球頭(1)的球面呈滑動(dòng)配合，滾珠循環(huán)套(6)小頭內(nèi)側(cè)開(kāi)有供滾珠回流補(bǔ)償?shù)沫h(huán)形回 流槽。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，其特征在于，所述的鎖緊定 位機(jī)構(gòu)由卡位彈簧(4)和卡位鋼球(5)組成，工具桿(3)的圓周上設(shè)有多個(gè)卡位孔，滾珠循 環(huán)套(6)內(nèi)側(cè)與卡位孔對(duì)應(yīng)處設(shè)有卡位槽，卡位彈簧(4)和卡位鋼球(5)裝在卡位孔內(nèi)，卡 位彈簧(4)推動(dòng)卡位鋼球(5)部分進(jìn)入卡位槽，并與卡位槽的上邊緣接觸，對(duì)滾珠循環(huán)套 (6)產(chǎn)生軸向作用力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種漸進(jìn)成形用的滾動(dòng)工具頭，屬于機(jī)械工程領(lǐng)域。其目的是改變漸進(jìn)成形時(shí)成形頭容易在被加工板料上留下劃痕缺陷的現(xiàn)狀，提高板料的成形效果。該工具頭主要由成形球頭(1)、滾珠(2)、連接桿(3)、卡位彈簧(4)、卡位鋼球(5)、滾珠循環(huán)套(6)組成，成形球頭(1)與連接桿(3)球面端部之間充填一定數(shù)量的滾珠(2)，卡位彈簧(4)推動(dòng)卡位鋼球(5)形成的側(cè)向力使?jié)L珠循環(huán)套(6)產(chǎn)生軸向作用力，此作用力通過(guò)滾珠循環(huán)套(6)小孔端部將成形球頭(1)和滾珠(2)定位于連接桿(3)上，工作時(shí)，成形球頭(1)的滾動(dòng)使?jié)L珠(2)產(chǎn)生定向流動(dòng)，并在滾珠循環(huán)套(6)的回流槽中回流補(bǔ)償。
文檔編號(hào)B21D37/04GK101758135SQ20101003083
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月18日
發(fā)明者嚴(yán)慶光, 劉純國(guó), 崔向吉, 張志強(qiáng), 李明哲, 李湘吉, 胡志清, 蔡中義, 鄧玉山, 閆雪萍 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)