專利名稱：輪胎模具數(shù)控銑花機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎模具數(shù)控銑花機，特別是用于汽車、拖拉機輪胎模具花紋的加工，既能加工胎冠花紋，也能加工胎側(cè)花紋。
汽車、拖拉機輪胎花紋圖案千差萬別，各式各樣，所以輪胎模具的花紋是極其復(fù)雜的。目前，國內(nèi)傳統(tǒng)的制作工藝方法，基本是手工作業(yè)，其工藝路為劃線→粗加工(鉆、銑)→半精加工(鏟、鑿)→精加工(油石磨削、砂布拋光)，勞動量大，效率低。據(jù)了解，國外也無此專用機床。國內(nèi)北京、上海兩地也曾設(shè)計與制造過輪胎模具數(shù)控銑花機，例如北京是為清河北京橡膠模具機械廠設(shè)計與制造的，加工輪胎模具的花紋。機床則需要具有四個座標的數(shù)控控制系統(tǒng)，這樣必然會增加床數(shù)控系統(tǒng)的復(fù)雜程度，使機床成本大大增加，象清河的一臺四個座標軸的數(shù)控銑花機床，當時制造成本超過了30多萬人民幣，另外由于座柱軸數(shù)多，使機床的操縱與控制系統(tǒng)復(fù)雜，一般工作人員難于掌握，不易于推廣。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于制造，效率高，操作方便，性能可靠的輪胎模具數(shù)控銑花機。
本發(fā)明的特征是，它裝有兩個數(shù)控座標軸系統(tǒng)再加機械靠模仿型機構(gòu)就達到了需用四個數(shù)控座標軸控制系統(tǒng)的功能，在機床的滑板(36)上裝有機械靠模仿型機構(gòu)，(如圖2所示)，它包括支架(34)、靠模板(33)、軸承支架(31)、彈簧(30)及支撐桿(29)。支撐桿(29)按裝在支架(22)上，軸承支架(31)由支撐桿(29)支承，在彈簧(30)的作用下，使軸承架(31)上的滾輪(32)貼緊靠模板(33)的弧線;銑胎側(cè)花紋時，鎖緊軸(24)是漲開的，銑頭主軸(21)和套筒(20)可以在支架(22)、(23)內(nèi)軸向移動。轉(zhuǎn)動扇形齒輪(8)，銑頭主軸(21)以O(shè)2點為圓心在2γ角度內(nèi)擺動，滾輪(32)沿靠模板(33)弧線運動，推動銑頭軸(21)軸向移動，以完成胎側(cè)AB段花紋的銑削。兩數(shù)控座標傳動系統(tǒng)中的蝸輪付(4)、(15)，齒輪付(7)、(8)，變速箱(17)，均采用了可調(diào)整方法消除齒側(cè)隙，保證了較高的傳動精度;胎冠與胎側(cè)兩部分花紋均采用數(shù)控自動加工，在加工的同時，進行了分度運動。
輪胎模具花紋加工的原理是1、數(shù)控系統(tǒng)座標軸數(shù)目的確定;如圖3所示，AP段為胎冠花紋，AB段為胎側(cè)花紋?；yAP段底線是一個數(shù)值固定的R圓弧曲線，AP段花紋的側(cè)面一般為螺旋曲面，因此兩個座標的聯(lián)動即可解決胎冠花紋的加工問題。如圖1，(1)裝有工件的夾盤(19)有數(shù)控控制反正方向的回轉(zhuǎn)運動;(2)刀具(12)以O(shè)2為圓心，以R為半徑，在α角度內(nèi)作擺移運動，兩者合成的軌跡就是模具花紋的圖案，花紋加工的同時也滿足了分度的要求。
圖3所示，胎側(cè)花紋AB段底線是直線，或直線和曲線的聯(lián)線，花紋AB段的側(cè)面是直線或螺旋線，這樣的花紋從理論上講必須有三個以上的數(shù)控座標軸才能完成花紋圖案的加工。但該機在加工胎側(cè)花紋時，增設(shè)了機械靠模仿型機構(gòu)(圖2)，不管花紋多么復(fù)雜，除工件反正回轉(zhuǎn)運動外，只需刀具(12)作以O(shè)2點為圓心的轉(zhuǎn)動，這時刀具的轉(zhuǎn)動和加工胎冠花紋刀具的轉(zhuǎn)動是同一個數(shù)控座標軸;也就是說，由于增加了機械靠模仿型機構(gòu)，加工胎冠和胎側(cè)花紋圖案的數(shù)控座標完全相同。所以該機有兩個數(shù)控座標軸即可解決模具花紋的加工問題。
2、關(guān)于α角的計算，圖1中的α角，是銑削胎冠花紋時，銑刀主軸(21)，在扇形齒輪(8)的帶動下，繞O2點往復(fù)轉(zhuǎn)動的工作角度。該角度因圖紙而異，其計算公式為α＝arccos (R-h)/(R) ，(參見圖3)。胎冠花紋的加工完全是一個自動化過程，當一個花紋銑削完畢，加工下一個花紋時，刀具要離開模具，工件繼續(xù)轉(zhuǎn)動一個角度后，刀具再進行工作。所以α+△α才是刀具從一個花紋移動到另一個花紋所轉(zhuǎn)過的實際工作角度，這是數(shù)控編程應(yīng)注意的。
3、關(guān)于β角的計算，從圖2所示要以看出，銑削胎側(cè)花紋時，銑刀主軸(21)，在銑削胎冠花紋的位置上要轉(zhuǎn)運一β角度，而β角的數(shù)值取決于AB線段和模具(37)端面的夾角，該角度因圖紙而異，要根據(jù)圖紙具體計算。圖3是一模具花紋簡圖，AB為胎側(cè)花紋，AB切于R弧的B點，AB在QP上的投影為 (H1)/2 ，刀具中心線MN平行于OB，所以θ＝arcSin (BC)/(R) ，而圖2中的β＝90°+θ。
4、靠模輪廓曲線的繪制，圖2中靠模板(33)的弧線必須在加工胎側(cè)花紋前制作，有了準確的靠模曲線，才能加工出正確的胎側(cè)花紋。圖4中，(33)是靠模板，當胎側(cè)花紋AB段的底線為直線時，作AB的垂直平分線，因銑刀主軸(21)的擺動中心O2為一定點，聯(lián)接AO2，BO2，并作延長線，刀桿的長度為一定值L，刀具的頂點由A-B時，因O2E＜O2A，O2D＝L-O2E，根據(jù)O2D的長度在EO2延長線上作D點，在刀具的頂點運動到A、B點時，O2F＝O2C＝L-O2A＝L-O2B，在各自的延長線上作C、F點，若將AB線段細分若干段，則可精確的求出靠模的輪廓曲線。當胎側(cè)花紋AB的底線為一折線或其他線段時，可按圖5的方式繪制曲線。作AB、BC的垂直平分線，其交點O2便是刀具的擺動中心，按上述方法可求出靠模板的輪廓曲線。


圖1、胎冠花紋加工俯示2、胎側(cè)花紋加工俯示3、輪胎花紋示意4、靠模板曲線繪制5、靠模板曲線繪制6，輪胎單個花紋結(jié)構(gòu)7、刀具裝夾1中，由箱體(14)、蝸輪付(15)，主軸(16)及夾盤(19)組成床頭箱、箱體的一側(cè)蝸桿上裝有手柄(13)，另一側(cè)裝有步進電機(18)，和變速箱(17)，該部分的作用是通過變速箱(17)，蝸輪付(15)，使裝有工件(模具)的夾盤(19)在工作時轉(zhuǎn)動。
由銑頭主軸(21)，套筒(20)，支架(22)，(23)及電機(9)組成銑頭機構(gòu)，銑頭主軸(21)裝在套筒(20)內(nèi)，電機(9)通過皮帶輪(26)使銑頭主軸(21)轉(zhuǎn)動，銑頭主軸前端裝有夾頭(11)和刀具(12)，轉(zhuǎn)動齒輪軸(10)?？墒固淄?20)連同銑頭主軸(21)在支架(22)，(22)內(nèi)軸向移動，以便調(diào)解刀具(12)擺動半徑R的長短。(24)是鎖緊裝置，防止刀具(12)在工作中軸向竄動。當扇形齒輪(8)轉(zhuǎn)動時，整個銑頭機構(gòu)繞O2點，以完成刀具(12)在α角內(nèi)胎冠花紋加工。
由機座架殼體(28)蝸輪付(4)，齒輪付(7)、(8)及轉(zhuǎn)盤支架(25)組成機座架，扇形齒輪(8)裝在機座架殼體(28)上面。該部分的作用是通過蝸輪付(4)，齒輪付(7)、(8)，使銑頭機構(gòu)在工作時轉(zhuǎn)動。當銑削胎側(cè)花紋時，可轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤支架(25)繞01點轉(zhuǎn)動，改變銑頭主軸(21)的方向，使其刀具(12)對準胎側(cè)花紋(參看圖2)。
圖2中，由滑板(2)、(36)，床身(3)及絲杠(1)、(6)組成調(diào)整機構(gòu)，轉(zhuǎn)動絲杠(1)、(6)，可以使機座架殼體(28)縱橫向移動。以便調(diào)整銑頭機構(gòu)相對于模具(37)的正確加工位置。
下面，根據(jù)附圖中描述的實施例來解釋本發(fā)明。
1、花紋的加工路線圖6是7.5-16輪胎模具的一個花紋圖案，96段為胎冠花紋，70段為胎側(cè)花紋。刀具的加工路線，要根據(jù)刀具的規(guī)格確定，選用刀具的規(guī)格要盡量在一個回程中將花紋的寬度銑削完畢。該機所用刀具規(guī)格為Φ6、Φ8、Φ10、Φ12、Φ16，圖6中，甲-甲，乙-乙，丙-丙表示花紋的側(cè)面的斜度，該斜面是刀具本身來保證的。所以加工胎冠花紋時，刀具外圓的切削刃應(yīng)沿A-B-C-D-E行走;而胎側(cè)花紋刀具的行走路線為d-b-a-c-d-F-B-C-G-F，刀具的回程次數(shù)，決定于花紋的深度和花紋側(cè)面精修量的大小。
2、胎冠花紋的加工模具應(yīng)先加工胎冠花紋，加工前按圖7調(diào)整好銑削半徑R，按圖1的位置將銑頭主軸(21)調(diào)整到零度，轉(zhuǎn)動絲杠(1)和(6)使刀具(12)靠近胎冠的切削位置，吃刀深度在6～12mm，吃刀時轉(zhuǎn)動絲杠(6)，啟動數(shù)數(shù)控裝置按鈕，刀具(12)沿圖6中的A-B-C-D-E-S到R15，弧底及P點行走，然后刀具離開工件，模具轉(zhuǎn)過一個角度，再進行第二個花紋的銑削，以此循環(huán)，直至花紋加工完畢。
3、胎側(cè)花紋的加工加工前根據(jù)圖紙，按圖7調(diào)整好刀具銑削半徑R，按圖2所示位置的要求，按裝靠模機構(gòu)，(29)、(30)、(31)、(34)、轉(zhuǎn)動手柄軸(5)，使扇形齒輪(8)轉(zhuǎn)動一角度β2(30°)，使銑頭主軸(21)中心線對準模板(33)的中心線。然后，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤支架(25)，使機座架殼體(28)轉(zhuǎn)動一角度β1(β1＝β-β2)，這時銑刀主軸(21)正好處于和AB線段的垂直位置。轉(zhuǎn)動絲杠(1)和(6)，使刀具靠近胎側(cè)花紋的切削位置，轉(zhuǎn)動夾盤(19)，使刀具(12)對準胎冠花紋的銜接位置。胎側(cè)花紋一般都較淺，吃刀時，可以一次加工完畢，或底部少許留有精加工余量。啟動數(shù)控裝置按鈕(參見圖6)，刀具從FG線的位置切入，沿c-d-b-c-F-B-C-G-F路線行走。刀具離開工件后，工件轉(zhuǎn)動一個角度，再進行第二個花紋的加工，以此循環(huán)直至花紋加工完畢。
權(quán)利要求
1.一種包含有床頭箱、銑頭機構(gòu)、機座架、調(diào)整機構(gòu)、電氣裝置及數(shù)控座標軸的輪胎模具數(shù)控銑花機，其特征在于，它裝有兩個數(shù)控座標軸系統(tǒng)再加工機械靠模仿型機構(gòu)就達到了需用四個數(shù)控座標軸系統(tǒng)的功能。
2.按照權(quán)利要求1所說的輪胎模具數(shù)控銑花機，其特征在于機床的滑板[36]上裝有機械靠模仿型機構(gòu)，它包括支架[34]、靠模板[33]、軸承支架[31]、彈簧[30]及支撐桿[29]，支撐桿[29]按裝在支架[22]上，軸承支架[31]由支撐桿[29]支承，在彈簧[30]的作用下，使軸承架[31]上的滾輪[32]貼緊靠模板[33]的弧線;銑胎側(cè)花紋時，鎖緊軸[24]是漲開的，銑頭主軸[21]和套筒[20]可以在支架[22]、[23]內(nèi)軸向移動，轉(zhuǎn)動扇形齒輪[8]，銑頭主軸[21]以O(shè)2點為圓心在2γ角度內(nèi)擺動，滾輪[32]沿靠模板[33]弧線運動，推動銑頭主軸[21]軸向移動，以完成胎側(cè)AB段花紋的銑削。
3.按照權(quán)利要求1所說的輪胎模具銑花機，其特征在于兩數(shù)控座標傳動系統(tǒng)中的蝸輪付[4][15]齒輪付[7]、[8]、變速箱[17]均采用了可調(diào)整方法消除齒側(cè)隙，保證了較高的傳動精度。
4.按照權(quán)利要求1所說的輪胎模具數(shù)控銑花機，其特征在于胎冠與胎側(cè)兩部分花紋均采用數(shù)控自動加工，在自動加工的同時，進行了分度運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輪胎模具數(shù)控銑花機，主要用于汽車、拖拉機輪胎模具花紋圖形的加工，既能加工胎冠花紋也能加工胎側(cè)花紋。其特征是它裝有兩個數(shù)控坐標軸系統(tǒng)再加機械靠模機構(gòu)就達到需用四個數(shù)控坐標軸系統(tǒng)的功能。一種花紋可編制一種數(shù)控程序，不管花紋多么復(fù)雜，該機構(gòu)可實現(xiàn)，該機結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，易于制造，工作效率高，操作方便，性能可靠，是各輪胎模具制造廠的理想設(shè)備。
文檔編號B23P15/24GK1045936SQ8910526
公開日1990年10月10日 申請日期1989年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月27日
發(fā)明者梁明義, 王乃銀, 曹文彬, 許傳俊 申請人:定陶縣機械廠