專利名稱:快速開合的鋼球螺旋傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是一種能夠快速開合的鋼球螺旋傳動裝置,屬機(jī)械螺旋傳動領(lǐng)域。
螺旋傳動應(yīng)用多而廣,幾乎每個機(jī)械都少不了。螺旋傳動有滑動摩擦和滾動摩擦兩種接觸方式,后者多用于精密傳動。螺旋的快速開合裝置應(yīng)用最典型的是車床的開合螺母,其缺點是制造精度不易控制、不易合到底而影響加工精度,不易實現(xiàn)自動化控制。滾珠絲杠螺旋傳動精度高但不能快速開合。近年來,出現(xiàn)了幾種快速開合的螺母機(jī)構(gòu),用于臺鉗中的螺旋傳動,如中國專利88204343·9、88205780·4,其缺點是機(jī)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜,不能大面積普及。中國專利87213118的快速開合機(jī)構(gòu)的缺點是夾緊行程短,不能完成連續(xù)慢速進(jìn)給動作,喪失了傳統(tǒng)臺鉗的功能。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、能夠快速開合的快速進(jìn)退慢速進(jìn)給都有的鋼球螺旋傳動裝置,可應(yīng)用于車床的螺旋傳動,實現(xiàn)自動停止進(jìn)給,不亂扣,易于實現(xiàn)自動控制。應(yīng)用于臺鉗、機(jī)用平口鉗、機(jī)床尾座、夾具等機(jī)構(gòu)的螺旋傳動,可實現(xiàn)快速進(jìn)退,又可保持傳統(tǒng)的慢進(jìn)慢退的工作方式。
本發(fā)明的特征是在絲杠與絲母套之間有一鋼球保持套,在套上有排列成螺旋狀的孔,在孔內(nèi)放置鋼球。其絲母套、鋼球保持套、絲杠三者之間可任意固定其一件,可用在不同場合的快速開合螺旋傳動,達(dá)到不同的工作需要。絲母套的內(nèi)圓上開有軸向直槽型、徑向螺旋型夠容納鋼球的空腔。移動鋼球保持套或絲母套即可實現(xiàn)快速的開合。
下面結(jié)合說明書附圖
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
圖一是本發(fā)明應(yīng)用于臺鉗,機(jī)床尾座,夾具等方面的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖二、圖三是本發(fā)明應(yīng)用于臺鉗,機(jī)床尾座上的位置示意圖。
圖四是本發(fā)明快速進(jìn)退時的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖五是絲杠型式的放大示意圖。圖中例舉兩種絲杠螺旋槽型式。
圖六是本發(fā)明應(yīng)用在機(jī)床絲杠螺旋傳動機(jī)構(gòu)的一個實施例的示意圖。
圖七是本發(fā)明應(yīng)用于車床絲杠螺旋傳動機(jī)構(gòu)的一個實施例的示意圖。
在圖中序號1、絲杠 2、鋼球 3、絲母套
4,鋼球保持套 5、定位銷 6、彈簧片 7、摩擦片8、定位螺釘 9、活銷 10、螺釘 11、防鎖片12、彈簧片 13、固定體 14、偏心銷 15、彈簧擋圈16、鎖緊螺母 17、止動墊圈 18、右支架 19、彈簧20、左支架 21、停進(jìn)導(dǎo)向銷 22、停進(jìn)擋套23、緊定螺釘 24、鍵 25、銷 26、操縱手柄27、定位螺釘 28、插銷 29、鋼球 30、彈簧31、套 32、齒輪 33、軸承 34、拖板箱體35、定位擋圈 36、撥叉 37、定位擋圈 38、停進(jìn)導(dǎo)向銷 39、拖板箱體 40、導(dǎo)向螺釘 41、鎖緊螺母 42、停進(jìn)定位套 43、介輪 44、光杠齒輪 45、導(dǎo)向鍵 46、光杠 47、定位裝置本發(fā)明應(yīng)用于臺鉗,機(jī)床尾座的螺旋傳動時,其運動是這樣實現(xiàn)的(參看圖一,圖二,圖三),工作時,如順時針旋轉(zhuǎn)絲杠1,在彈簧片6作用下,緊貼在絲杠外表面上的摩擦片7在摩擦力的作用下也跟著轉(zhuǎn)動(摩擦片7、彈簧片6、定位銷5三件鉚接在一起,插在鋼球保持套4上),鋼球保持套4的轉(zhuǎn)動帶動鋼球2從絲母套3的空腔向絲杠螺旋槽中運動,當(dāng)鋼球保持套旋轉(zhuǎn)一定的角度后,被定位螺釘8擋住,這時鋼球2已滑到絲母套3的內(nèi)圓面與絲杠1的圓弧螺旋槽之間(參看圖五),起到螺母的螺紋作用(參看圖一中的位置),繼續(xù)旋轉(zhuǎn)絲杠,臺鉗或尾座作慢速進(jìn)給運動。反向旋轉(zhuǎn)絲杠1,摩擦片7同樣帶動鋼球保持套4轉(zhuǎn)動,推動鋼球2至絲母套3的空腔中心處,被定位螺釘8擋住,這時推拉絲杠1,鋼球便從絲杠螺旋槽內(nèi)跳出進(jìn)入到絲母套的空腔,臺鉗的活動鉗體或尾座套筒便可快速進(jìn)退(圖四中的位置)。再工作時,只需把活動鉗體或套筒推至工作位置,再順時針旋轉(zhuǎn)絲杠1,如前所述此機(jī)構(gòu)便可自動進(jìn)入到慢速進(jìn)給的工作狀態(tài),慢速進(jìn)給距離可達(dá)極限位置。如需慢進(jìn)慢退的工況,只需在慢進(jìn)的過程中,把偏心銷14旋轉(zhuǎn)180度,將活銷9插入鋼球保持套4的槽中,鋼球保持套便被固定住,不能移動,鋼球2在鋼球保持套的孔中被絲母套的內(nèi)圓面擋住也被定位,這時本機(jī)構(gòu)失去快速進(jìn)退功能,正反向轉(zhuǎn)動絲杠只能慢速進(jìn)退,保持傳統(tǒng)臺鉗或尾座的全部功能。
為了提高絲杠的機(jī)械強(qiáng)度,絲杠的螺旋槽型式可采用單圓弧或雙圓弧(參看圖五),鋼球的直徑應(yīng)小于絲杠的螺距,螺旋槽的深度取鋼球半徑的3/4-2/3為宜,以便絲杠能把鋼球從保持套中推出。這樣加工出的絲杠螺旋槽之間留有較窄的外圓面,與絲母套空腔斜面形成一α角,如鋼球正好處在α角內(nèi),將會產(chǎn)生自鎖(如圖四中的位置)。為了壁免自鎖現(xiàn)象,把絲母套的軸向直槽空腔中的一個制成鍵槽,在鍵槽中置放了板狀的防鎖片11、彈簧片12和導(dǎo)向定位銷(三件鉚接在一起),其作用是在鋼球未進(jìn)入絲杠螺旋槽時,被鍵槽擋住,而使鋼球保持套不能旋轉(zhuǎn),只有當(dāng)鋼球進(jìn)入到螺旋槽時,防鎖片和彈簧片把鋼球頂出鍵槽,鋼球保持套才能旋轉(zhuǎn),同時把別的鋼球推入絲杠螺旋槽,從而避免了自鎖現(xiàn)象。
本發(fā)明應(yīng)用于臺鉗、機(jī)用平口鉗、機(jī)床尾座、工裝卡具時有以下優(yōu)點1.保持了傳統(tǒng)的工作方式,即慢進(jìn)慢退。
2.增加了快速進(jìn)退,提高工效,減輕了勞動強(qiáng)度。
3.開合速度快,合“螺母”時絲杠旋轉(zhuǎn)小于一轉(zhuǎn),開“螺母”時只需反轉(zhuǎn)1/4轉(zhuǎn)左右。
4.結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單,圓弧絲杠精度易保加工容易,可擠壓成形,比梯形絲杠加工費用低;絲母套是整體加工而成,強(qiáng)度高,幾道直槽空腔插、拉均可成形;鋼球保持套上的鋼球定位孔可用鉆模直接鉆出;鋼球價格便宜處處可購,所以本機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)成本相差不多。
5.使用壽命長,因參與工作的是鋼球,精度和硬度都較高,與絲杠摩擦系數(shù)小,鋼球有旋轉(zhuǎn)的因素,所以使用壽命可比傳統(tǒng)絲杠螺旋副大大延長。
本發(fā)明應(yīng)用于機(jī)床或?qū)C(jī)螺旋傳動與應(yīng)用于臺鉗時的工作原理基本相似,不同的是鋼球保持套被固定不動,絲母套作軸向和徑向位移,控制鋼球運動,達(dá)到快速開合的目的。
在機(jī)床需進(jìn)給時(參看圖六),按下手柄26,絲母套3上軸向直槽空腔的斜面壓迫鋼球2,使鋼球進(jìn)入絲杠的螺旋槽,被定位銷釘27擋住,鋼球在絲母套的內(nèi)圓面與鋼球保持套孔內(nèi)被固定,起到絲母內(nèi)螺紋的作用,這時機(jī)床作進(jìn)給動作。當(dāng)機(jī)床工作到位時,停進(jìn)導(dǎo)向銷21被停進(jìn)擋套22擋住(注停進(jìn)擋套22提前調(diào)好位置固定在絲杠或固定體上),向右移推動絲母套3,壓縮彈簧19,絲母套的內(nèi)圓面讓出鋼球2,在絲杠的作用下,鋼球進(jìn)入絲母套的螺旋槽空腔(與臺鉗結(jié)構(gòu)不同,絲母套除有軸向直槽空腔外又開有螺旋向空腔,兩腔交錯相通),與絲杠脫離,機(jī)床停止進(jìn)給。這時抬起手柄26,使鋼球從絲母套螺旋空腔進(jìn)入到直槽空腔,把機(jī)床退回起始位置,開始第二次進(jìn)給。
為了防止如圖四所示的自鎖現(xiàn)象,本機(jī)構(gòu)也如臺鉗機(jī)構(gòu)一樣,把絲母套上的直槽空腔中的一個改成鍵槽,防鎖片11,彈簧片12,定位銷5三件鉚接后插在鍵槽中心的孔中,防鎖原理與應(yīng)用在臺鉗時一樣。
本發(fā)明應(yīng)用于機(jī)床或?qū)C(jī)的優(yōu)點是1.有自動停進(jìn)裝置,停進(jìn)定位套裝在絲杠上,這在某些場合不能置放電器停進(jìn)時有著積極的意義。
2.機(jī)床進(jìn)退時絲杠可照常運轉(zhuǎn),這在某些短行程頻繁進(jìn)退時可對電機(jī)和機(jī)械有明顯的保護(hù)作用。
圖七是本發(fā)明應(yīng)用于車床絲杠螺旋傳動快合螺母的實施例示意圖。
本機(jī)構(gòu)的特征是在絲杠的后端有一可調(diào)的定位裝置47,或在拖板后面加一擋鐵,每次進(jìn)給前都需將拖板靠住定位裝置;絲母套與鋼球保持套用花鍵聯(lián)接,能軸向移動;絲母套開有螺旋狀空腔;絲杠可與鋼球保持套同時同向或反向旋轉(zhuǎn),產(chǎn)生差速運動;所加工螺紋不亂扣時鋼球保持套被固定,不轉(zhuǎn)動;也可將絲杠固定,只利用鋼球保持套和絲母套轉(zhuǎn)動,推動鋼球沿絲杠螺旋槽運動;使主軸得到整轉(zhuǎn)數(shù),達(dá)到不亂扣的目的。所以本機(jī)構(gòu)不需使用亂扣盤,只需配上合適的掛輪。
本機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是這樣的鋼球保持套的孔中放有鋼球,套裝在絲杠上,有凸肩的一端有齒輪32,另一端用鎖緊螺母固定在拖板箱體34、49的軸承33上。絲母套3套裝在鋼球保持套一端的花鍵軸上(圖七A-A剖面圖),使其能軸向位移,左右有定位裝置37、35。絲母套上開有螺旋狀空腔,其螺旋導(dǎo)程和鋼球保持套上孔的排列導(dǎo)程與絲杠1的導(dǎo)程和旋向相同。停進(jìn)導(dǎo)向銷38用導(dǎo)向螺釘40定位在拖板箱體39上,能軸向移動。停進(jìn)擋套42套裝在絲杠上或裝在車床床身上。齒輪44在筋板的套中旋轉(zhuǎn),并與光杠46用導(dǎo)向鍵保持軸向移動,光杠旋轉(zhuǎn)時,齒輪44通過介輪43把動力傳給齒輪32,帶動鋼球保持套轉(zhuǎn)動。介輪43能夠方便的拆下,拆下后有一定位裝置將齒輪32固定住,使其不能轉(zhuǎn)動(圖中未畫出)。齒輪32與鋼球保持套用花鍵聯(lián)接。絲杠端有一定位裝置,可將絲杠固定(圖中未畫出)。拖板后面有一定位裝置47,能將拖板擋住,調(diào)好位置后固定,使拖板不能再后退。
本機(jī)構(gòu)的工作原理是這樣的當(dāng)用車床加工螺紋時,如遇亂扣螺紋,可選與加工螺紋相近似的不亂扣螺距數(shù),如絲杠1的螺距是12mm零件的螺距要求1.25mm,如用常規(guī)方法加工,亂扣數(shù)是5,需使用亂扣盤,現(xiàn)只需選擇不亂扣的螺距1.5mm或1mm的掛輪,這與零件要求相差0.25mm,我們采用旋轉(zhuǎn)鋼球保持套與絲杠產(chǎn)生差速的方法來解決,其差速值為主軸每旋轉(zhuǎn)一圈±0.25mm,使加工出的螺紋螺距保持1.25mm。
又如,所加工螺紋螺距為8mm,亂扣數(shù)是2,現(xiàn)選擇6mm的螺距掛輪,與零件相差2mm,我們采用旋轉(zhuǎn)鋼球保持套的方法來解決,旋轉(zhuǎn)方向與絲杠相反,即使絲杠推動拖板進(jìn)給6mm,同時鋼球保持套推動拖板進(jìn)給2mm,使零件的螺距為8mm,符合圖紙要求。
我們還可以將絲杠1固定,進(jìn)給動作由光杠通過齒輪帶動鋼球保持套旋轉(zhuǎn)來完成。如加工零件螺距5.5mm,亂扣數(shù)是11,需使用亂扣盤,現(xiàn)將絲杠固定,合理選擇鋼球保持套的轉(zhuǎn)速,使主軸每轉(zhuǎn)一圈,鋼球保持套旋轉(zhuǎn)5.5/12圈,即進(jìn)給5.5mm,使零件符合要求。
如上所述,只能達(dá)到零件螺距符合要求,但要不亂扣,還需調(diào)整固定定位裝置47,具體操作如下,在進(jìn)給第一刀前,將拖板搖至工作位置,既零件前端合適的距離,將定位裝置47頂住拖板后端固定住(圖七中位置是頂住鋼球保持套端面),其作用是使本機(jī)具有記憶功能,既每次進(jìn)給都由此位置開始,使其忘掉絲杠螺距,只記住由此位置開始的差速螺距,又因差速效果使主軸得到整轉(zhuǎn)數(shù),所以,可達(dá)到不亂扣的目的。但在加工零件螺距超過絲杠1的螺距時,因絲杠和鋼球保持套的旋轉(zhuǎn)有一次以上的交叉,而使主軸旋轉(zhuǎn)不能得到整轉(zhuǎn)數(shù),所以仍有亂扣,如零件螺距24mm,主軸轉(zhuǎn)一圈,絲杠或鋼球保持套轉(zhuǎn)二圈(或各轉(zhuǎn)一圈),有二次交叉,亂扣數(shù)是2,因本機(jī)構(gòu)只有絲杠螺距之內(nèi)的小螺距記憶功能,所以加工大螺距時要注意加工方法,可打反車退刀。在整個加工過程中,所掛齒輪不能脫開,也不得中途合閘進(jìn)給,必順將拖板靠住定位裝置47后,再合閘進(jìn)給,否則本機(jī)構(gòu)沒有記憶功能,必順重新對刀。
具體運動是這樣的1.選擇加工零件相適的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n1。2.選擇絲杠、光杠的掛輪方式,a、鋼球保持套固定,用于不亂扣螺紋加工,計算方法與常規(guī)一樣,但需拆下介輪43。b、絲杠固定,由光杠帶動齒輪驅(qū)動鋼球保持套旋轉(zhuǎn),光杠轉(zhuǎn)速n=- (t2)/(t) × (a)/(a1) ×n1(1)c、絲杠與鋼球保持套同時旋轉(zhuǎn)的差速運動,先選擇不亂扣的與零件螺距相近似的螺距,再計算光杠的轉(zhuǎn)速n= (n1(t1-t2))/(t) × (a)/(a1) (2)
式(1)(2)中n-光杠46的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)/分;
n1-機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)/分;
t-絲杠1的螺距;
t1-所選不亂扣的螺距;
t2-加工零件所要求的螺距;
a-光杠齒輪44的齒數(shù);
a1-鋼球保持套上齒輪32的齒數(shù)。
其值為正值時,光杠46與絲杠同方向旋轉(zhuǎn),負(fù)值時與絲杠反方向旋轉(zhuǎn),(2)式應(yīng)盡量采用正值,使兩者同方向旋轉(zhuǎn)。3.開動機(jī)床,將拖板靠住定位裝置47,按動手柄使撥叉36左移,推動絲母套3左移,把鋼球2壓進(jìn)絲杠1的螺旋槽內(nèi),拖板開始進(jìn)給。當(dāng)車刀車至零件空刀槽時,停進(jìn)導(dǎo)向銷38被停進(jìn)擋套42擋住右移(定位擋套42提前調(diào)好位置,固定在絲杠上),推動絲母套3右移,手柄自動抬起,使鋼球2從絲杠1的螺旋槽中滑出,拖板即停止進(jìn)給。4.退刀,搖回大拖板靠在定位裝置47上,準(zhǔn)備第二刀的加工,因本機(jī)構(gòu)具有記憶功能,所以,按動手柄,使拔叉推動絲母套左移,待鋼球進(jìn)入到絲杠的螺旋槽內(nèi),即開始第二次進(jìn)給。
本機(jī)構(gòu)也可作機(jī)床、專機(jī)的傳動和進(jìn)給機(jī)構(gòu)使用。
本發(fā)明應(yīng)用于車床絲杠進(jìn)給機(jī)構(gòu)有以下優(yōu)點1.加工小螺距螺紋不亂扣,不需使用亂扣盤,增加了機(jī)床功能。
2.能自動停止進(jìn)給,這在車削芒孔內(nèi)螺紋時有明顯的保護(hù)作用。
3.合牙精度好,不會產(chǎn)生傳統(tǒng)開合螺母合牙不到底的現(xiàn)象。
4.合牙速度快,在絲杠轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)之內(nèi)即能合上,不受亂扣數(shù)限制。
5.強(qiáng)度高,絲母套是一個整圓,比傳統(tǒng)兩個半螺母受力好。
6.精度高,本螺旋運動副可使加工精度提高。
7.易實現(xiàn)自動控制,可用在自動車床或加工中心。
8.使用壽命長(優(yōu)點同臺鉗)。
9.保持了傳統(tǒng)絲杠傳動的全部功能,如打反車退刀等。
權(quán)利要求
1.一種能快速開合的螺旋傳動機(jī)構(gòu),由絲杠1、鋼球2等組成,其特征是一端有凸肩的鋼球保持套4套裝在絲杠1與絲母套3之間;絲母套3的內(nèi)圓面上開有槽狀空腔;鋼球保持套4上的孔排列成螺旋狀,孔中放鋼球2,其導(dǎo)程和旋向與絲杠1的導(dǎo)程和旋向相同;絲杠1、絲母套3、鋼球保持套4可分別作為固定件。
2.如權(quán)利要求1所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是絲母套3的內(nèi)圓面上的空腔是軸向直槽、螺旋狀槽?;蚴莾煞N槽的合成,螺旋狀槽的螺旋導(dǎo)程和旋向與絲杠1相同,軸向直槽空腔呈放射狀分布,其中一個空腔為鍵槽形,鍵槽中放有板狀防鎖片11、彈簧片12、導(dǎo)向銷三者的結(jié)合件。
3.如權(quán)利要求1所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是鋼球保持套4上的孔的排列為螺旋狀,其導(dǎo)程和旋向與絲杠1相同,孔的直徑與鋼球2相同,當(dāng)絲母套3的內(nèi)圓面上的空腔呈放射狀分布時,鋼球保持套4上孔的徑向分布與絲母套3的空腔對稱,鋼球保持套4的一端有凸肩。
4.如權(quán)利要求1所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是絲母套3的內(nèi)圓面上的槽狀空腔其深度小于鋼球2的直徑,空腔的一邊是斜面或曲面。
5.如權(quán)利要求1所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是當(dāng)絲母套3為固定件時,在鋼球保持套4有凸肩的一端有摩擦片7與絲杠1的外圓面接觸,定位螺釘8在凸肩的凹槽內(nèi),在絲母套的中間部位有一活銷9。
6.如權(quán)利要求1所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是當(dāng)鋼球保持套4為固定件時,絲母套3的內(nèi)圓面開有直槽和螺旋狀槽的空腔,停進(jìn)導(dǎo)向銷21與絲母套3的一端面接觸。
7.如權(quán)利要求1所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是當(dāng)本機(jī)構(gòu)應(yīng)用于車床絲杠螺旋傳動時,鋼球保持套4的一端固定有齒輪32,通過介輪43與套在光杠46上的齒輪44相嚙合,介輪43拆下后有一定位裝置將齒輪32固定;絲母套3與鋼球保持套4用花鍵或活鍵聯(lián)接,端面與停進(jìn)導(dǎo)向銷38相觸;絲母套的內(nèi)圓面上開有螺旋槽狀空腔,兩側(cè)有定位裝置37、35。
8.如權(quán)利要求1所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是當(dāng)本機(jī)構(gòu)應(yīng)用于車床螺旋傳動時,拖板前后有定位裝置41、47套在絲杠1上,可軸向移動,套上有緊定螺釘,可將套固定在絲杠上。
9.如權(quán)利要求1、8所述的螺旋傳動機(jī)構(gòu),其特征是拖板前后的定位裝置47、41改變其形狀后,也可以固定在機(jī)床床身上。
全文摘要
一種能快速開合的鋼球螺旋傳動裝置,以鋼球作為開合媒介,在絲母套與絲杠之間有一鋼球保持套,套上有排列成螺旋狀的孔,孔內(nèi)放有鋼球。其絲母套,絲杠,鋼球保持套三者之間可任意固定其一件,可用在不同場合的快速開合螺旋傳動。應(yīng)用于車床開合螺母機(jī)構(gòu),具有自動停進(jìn)、不亂扣的獨特功能。應(yīng)用于臺虎鉗、機(jī)用平口鉗、機(jī)床尾座的快速開合螺旋傳動,具有快速進(jìn)退功能,同時又保持了傳統(tǒng)螺旋傳動慢進(jìn)退功能。應(yīng)用于機(jī)床進(jìn)給,可自動停進(jìn),易實現(xiàn)自動控制。
文檔編號F16H25/22GK1050254SQ90106600
公開日1991年3月27日 申請日期1990年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月24日
發(fā)明者王俊卿, 趙玉蘭 申請人:王俊卿, 趙玉蘭