專利名稱：卷筒螺旋繩槽的加工方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于用于特殊工件的車削方法及其裝置。
一般起重、牽引用的鋼絲繩是纏繞在鋼或鑄鐵制成的卷筒螺旋槽上，螺旋槽可以是單頭或雙頭，螺旋槽的旋轉(zhuǎn)方向有右螺旋和左螺旋兩種，螺旋槽的深度和螺距根據(jù)鋼絲繩的粗細(xì)來(lái)決定。通常卷筒上螺旋繩槽的加工是在具有絲杠的車床上，用成形車刀以挑螺紋的方法進(jìn)行，這種加工方法，每次吃刀深度很小，需要往復(fù)多次才能車成，不僅效率低，能耗大，而且不安全，容易造成人身或設(shè)備事故。隨著螺旋槽尺寸的增大，上述缺點(diǎn)更加突出。
為解決大型卷筒繩槽的加工，國(guó)外制造了專用的卷筒車床，如德國(guó)RAVENSBURG公司生產(chǎn)的Rope Drum Lathes。這種卷筒車床，它用普通硬質(zhì)合金尖刀，象通常切削外圈一樣，工件高速旋轉(zhuǎn)，刀架緩慢縱向移動(dòng)來(lái)車出卷筒繩槽。這種切削方法依據(jù)的原理是卷筒繩槽是由許多形狀相同的制造單元(薄片)，按照螺旋規(guī)律排列組合而成的。即同一卷筒的不同位置的橫截面形狀完全相同，只是截面軸線的相位不同而已。按照這個(gè)原理，通過(guò)仿形機(jī)構(gòu)，能使車刀的切削軌跡符合卷筒截面形狀，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)以及電氣控制系統(tǒng)，使仿形輪的轉(zhuǎn)動(dòng)滿足在縱向走刀時(shí)，所切截面軸線相位的變化符合卷筒螺旋線的要求。德國(guó)卷筒車床所用的仿形輪是一個(gè)和卷筒螺旋繩槽形狀相同的三維立體凸輪(即小卷筒)，這種仿形輪很難制造，難于達(dá)到要求的加工精度，仿形質(zhì)量差。德國(guó)卷筒車床仿形輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，是通過(guò)一系列齒輪機(jī)械傳動(dòng)方式完成的，對(duì)不同尺寸的螺旋繩槽，要根據(jù)導(dǎo)程的大小來(lái)改變機(jī)床掛輪。因此，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便，在普通車床上很難實(shí)現(xiàn)用尖刀切削卷筒螺旋繩槽的方法，只能制成專用機(jī)床，其使用效率較低。
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的不足，提出一種采用數(shù)控系統(tǒng)控制具有步進(jìn)電機(jī)的差動(dòng)機(jī)構(gòu)使板狀仿形輪轉(zhuǎn)動(dòng)的技術(shù)方案，以實(shí)現(xiàn)在普通車床上使用尖刀高速連續(xù)切削卷筒螺旋繩槽的方法。
本發(fā)明的方法是在普通車床上，使用硬質(zhì)合金尖刀進(jìn)行卷筒螺旋繩槽的切削。工件隨車床主軸旋轉(zhuǎn)，仿形輪通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)以及電氣控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓隨動(dòng)閥上的仿形觸頭跟隨仿形輪運(yùn)動(dòng)，隨動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)仿形刀架，使固定在刀架上的尖刀沿工件徑向作仿形運(yùn)動(dòng)。仿形輪是一個(gè)板狀凸輪，其形狀是根據(jù)卷筒的縱截面的繩槽尺寸，按照極半徑ρ與極角θ的函數(shù)關(guān)系ρ＝f(θ)計(jì)算而來(lái)的。仿形輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是由差動(dòng)減速箱和兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)組成的差動(dòng)機(jī)構(gòu)以及由主軸脈沖發(fā)生器、位移檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)、功放驅(qū)動(dòng)箱組成的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)完成的。當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)控制，功放驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)D1，再經(jīng)差動(dòng)減速箱使板狀仿形輪與工件做同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)車床拖板移動(dòng)，位移檢測(cè)器發(fā)出位移信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算、控制，經(jīng)功放驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)D2，使之與拖板縱向位移成一定比例轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)差動(dòng)減速箱合成，使板狀仿形輪得到一個(gè)附加轉(zhuǎn)速，即仿形輪跟隨主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還要附加拖板的位移差動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)螺旋繩槽的加工。
本發(fā)明的裝置是由安裝在車床拖板上的液壓仿形機(jī)構(gòu)和仿形輪的差動(dòng)機(jī)構(gòu)以及電氣控制系統(tǒng)組成。液壓仿形機(jī)構(gòu)包括仿形刀架、尖刀、隨動(dòng)閥、仿形觸頭和液壓站;仿形輪是一個(gè)板狀凸輪，它的轉(zhuǎn)動(dòng)由差動(dòng)減速箱和兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)組成的差動(dòng)機(jī)構(gòu)控制;電氣控制系統(tǒng)是由主軸脈沖發(fā)生器、位移檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)、功放驅(qū)動(dòng)箱組成的數(shù)控系統(tǒng)。主軸脈沖發(fā)生器安裝在車床主軸上，位移檢測(cè)器的定尺固定在床身上，滑尺安裝在拖板上，脈沖發(fā)生器和位移檢測(cè)器與數(shù)控柜接通傳送信號(hào)，數(shù)控柜與步進(jìn)電機(jī)D1和步進(jìn)電機(jī)D2連接，分別傳遞主軸、拖板信號(hào)的控制命令。步進(jìn)電機(jī)D1經(jīng)差動(dòng)齒輪傳動(dòng)使板狀仿形輪與工件同步轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)D2經(jīng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)由四個(gè)嚙合在一起的行星傘齒輪使仿形輪得到一個(gè)附加轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明將通過(guò)以下實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步加以說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的構(gòu)造圖(兼作說(shuō)明書摘要附圖)。
工件[2]夾緊在主軸卡盤[1]和尾座頂尖[3]之間，主軸脈沖發(fā)生器[15]是一個(gè)光電脈沖發(fā)生器，安裝在主軸上，隨車床主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)出720/轉(zhuǎn)的脈沖信號(hào)，經(jīng)數(shù)控柜[14]的STD工業(yè)計(jì)算機(jī)控制，由功率放大器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)D1[6]，再經(jīng)差動(dòng)減速箱[5]，使板狀仿形輪[4]與車床主軸做同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為n1。位移檢測(cè)器[13]是一套感應(yīng)同步器，也可以是光柵或磁柵數(shù)字顯示器，定尺固定在床身上，滑尺安裝在拖板[16]上，位移檢測(cè)器[13]將車床拖板位移信號(hào)經(jīng)數(shù)控柜[14]的STD工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算、控制由功放器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)D2[7]，使之與車床拖板縱向位移成一定比例轉(zhuǎn)動(dòng);步進(jìn)電機(jī)D2[7]的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)差動(dòng)減速箱[5]合成，使板狀仿形輪[4]得到一個(gè)附加轉(zhuǎn)速n2，即板狀仿形輪[4]跟隨主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還要附加拖板的位移差動(dòng)。所以，板狀仿形輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速n＝n1±n2，其中n2是當(dāng)拖板移動(dòng)一個(gè)導(dǎo)程T時(shí)相應(yīng)仿形輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的轉(zhuǎn)速。安裝在隨動(dòng)閥[9]上的仿形觸頭[8]跟隨板狀仿形輪[4]運(yùn)動(dòng)，隨動(dòng)閥[9]驅(qū)動(dòng)由液壓站[12]供油的液壓仿形刀架[10]，使固定在刀架上的尖刀[11]沿工件作徑向仿形運(yùn)動(dòng)，隨著拖板[16]的移動(dòng)(走刀)，就可加工出所需的螺旋繩槽。
圖2是差動(dòng)機(jī)構(gòu)圖。
上述實(shí)例中的差動(dòng)減速箱的結(jié)構(gòu)可以是由四個(gè)嚙合在一起的傘齒輪[5-1][5-2][5-3][5-4]組成行星傳動(dòng)，板狀仿形輪[4]與行星傘齒輪[5-2][5-4]的軸成T形連接，并與步進(jìn)電機(jī)D1[6]同步轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)D2[7]與蝸桿[5-6]同軸連接，傳動(dòng)與蝸輪[5-5]固定在一起的傘齒輪[5-3]，使板狀仿形輪[4]隨步進(jìn)電機(jī)D1轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還要附加由于步進(jìn)電機(jī)D2產(chǎn)生的差動(dòng)。
圖3是數(shù)控系統(tǒng)的框圖。
上述實(shí)施例中的數(shù)控系統(tǒng)，其構(gòu)成可以包括安裝在柜門上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、撥碼盤、數(shù)碼管;安裝在柜內(nèi)的交、直流穩(wěn)壓器、功率放大器、STD工業(yè)計(jì)算機(jī)及發(fā)光二極管顯示陣列;以及安裝在車床拖板上的操作按鈕站，走刀手柄聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān);安裝在差動(dòng)減速箱上的仿形輪定位開(kāi)關(guān);安裝在液壓仿形刀架上的電磁閥、限位開(kāi)關(guān);安裝在床身上的感應(yīng)同步器;安裝在主軸上的主軸光電脈沖發(fā)生器;安裝在差動(dòng)減速箱上的步進(jìn)電機(jī)D1、D2。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.生產(chǎn)效率高。由于使用普通尖刀加工卷筒繩槽，因此與傳統(tǒng)的成形刀加工比較往復(fù)行程少，空行程速度快，生產(chǎn)效率可提高30～50%。由于自動(dòng)化程度的提高，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，促進(jìn)了生產(chǎn)效率的增長(zhǎng)。
2.加工精度高。由于采用板狀仿形輪，易于制造，提高了制造精度，使仿形輪廓誤差控制在0.02mm以內(nèi);采用高速液壓仿形機(jī)構(gòu)，使仿形誤差小于0.05mm;采用高分辨率的位移檢測(cè)系統(tǒng)，高精度的步進(jìn)電機(jī)，保證了繩槽成形誤差小于0.05mm。
3.裝置安全、可靠。由于設(shè)有專用地線，電源采取隔離、抗干擾措施，輸入/輸出信號(hào)采用光電隔離技術(shù)，電源采取多級(jí)交、直流穩(wěn)壓措施等等，使裝置安全可靠。
4.裝置操作簡(jiǎn)便。由于設(shè)有移動(dòng)按鈕站、工作狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示、蜂鳴報(bào)警、自動(dòng)退刀、尺寸數(shù)顯、撥碼盤等裝置，自動(dòng)化程度高，工人操作十分簡(jiǎn)便。
因此，本發(fā)明將為機(jī)床制造提供先進(jìn)的技術(shù)方案，更適用于我國(guó)重型行業(yè)機(jī)床的改造。
圖面說(shuō)明[1]-主軸卡盤 [2]-工件 [3]-尾座頂尖[4]-板狀仿形輪 [5]-差動(dòng)減速箱[5-1]-行星傘齒輪 [5-2]-行星傘齒輪[5-3]-行星傘齒輪 [5-4]-行星傘齒輪[5-5]-蝸輪 [5-6]-蝸桿[6]-步進(jìn)電機(jī)D1 [7]-步進(jìn)電機(jī)D2[8]-仿形觸頭 [9]-隨動(dòng)閥[10]-液壓仿形刀 [11]-尖刀[12]-液壓站 [13]-位移檢測(cè)器[14]-數(shù)控柜 [15]-主軸脈沖發(fā)生器
權(quán)利要求
1.一種卷筒螺旋繩槽的切削方法，工件隨車床主軸旋轉(zhuǎn)，仿形輪通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)以及電氣控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，隨動(dòng)閥上的仿形觸頭跟隨仿形輪運(yùn)動(dòng)，隨動(dòng)閥驅(qū)動(dòng)仿形刀架，使固定在刀架上的尖刀沿工件徑向作仿形運(yùn)動(dòng)，其特征在于，所述的仿形輪是一個(gè)板狀凸輪，其形狀是根據(jù)卷筒的縱截面的繩槽尺寸，按照極半徑ρ與極角θ的函數(shù)關(guān)系ρ=f(θ)計(jì)算而來(lái)的，仿形輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是由差動(dòng)減速箱和兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)組成的差動(dòng)機(jī)構(gòu)以及由主軸脈沖發(fā)生器、位移檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)、功率放大器組成的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)完成的，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸脈沖發(fā)生器發(fā)出脈沖信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)控制，功率放大器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，再經(jīng)差動(dòng)減速箱使板狀仿形輪與工件做同步旋轉(zhuǎn)；當(dāng)車床拖板移動(dòng)，位移檢測(cè)器發(fā)出位移信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算、控制，經(jīng)功率放大器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，使之與拖板縱向位移成一定比例轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)差動(dòng)減速箱合成，使板狀仿形輪得到一個(gè)附加轉(zhuǎn)速，即仿形輪跟隨主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還要附加拖板的位移差動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)螺旋繩槽的加工。
2.一種卷筒螺旋繩槽的切削裝置，是由安裝在車床拖板上的液壓仿形機(jī)構(gòu)和仿形輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及電氣控制系統(tǒng)組成，液壓仿形機(jī)構(gòu)包括仿形刀架、尖刀、隨動(dòng)閥、仿形觸頭和液壓站，特征在于，所述的仿形輪是一個(gè)板狀凸輪，它的轉(zhuǎn)動(dòng)由差動(dòng)減速箱和兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)組成的差動(dòng)機(jī)構(gòu)控制，所述的電氣控制系統(tǒng)是由主軸脈沖發(fā)生器、位移檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)、功率放大器組成的數(shù)控系統(tǒng)，主軸脈沖發(fā)生器安裝在車床主軸上，位移檢測(cè)器的定尺固定在床身上，滑尺安裝在拖板上，脈沖發(fā)生器和位移檢測(cè)器與數(shù)控柜接通傳送信號(hào)，數(shù)控柜與步進(jìn)電機(jī)D1和步進(jìn)電機(jī)D2連接，分別傳遞主軸、拖板信號(hào)的控制命令，步進(jìn)電機(jī)D1經(jīng)差動(dòng)減速箱使板狀仿形輪轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)D2與蝸桿同軸，帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)傘齒輪。
3.按照權(quán)利要求2所述的卷筒螺旋繩槽的切削裝置，其特征在于，所述的差動(dòng)減速箱是由四個(gè)嚙合在一起的傘齒輪組成行星傳動(dòng)，仿形輪與行星齒輪軸成T形連接，并與步進(jìn)電機(jī)D1同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)D2與蝸桿同軸，傳動(dòng)與蝸輪固定在一起的傘齒輪。
4.按照權(quán)利要求2所述的卷筒螺旋繩槽的切削裝置，其特征在于，所述的主軸脈沖發(fā)生器是一個(gè)光電脈沖發(fā)生器。
5.按照權(quán)利要求2所述的卷筒螺旋繩槽的切削裝置，其特征在于，所述的位移檢測(cè)器是一個(gè)感應(yīng)同步器。
6.按照權(quán)利要求2所述的卷筒螺旋繩槽的切削裝置，其特征在于，所述的位移檢測(cè)器是一個(gè)光柵數(shù)字顯示器。
7.按照權(quán)利要求2所述的卷筒螺旋繩槽的切削裝置，其特征在于，所述的位移檢測(cè)器是一個(gè)磁柵數(shù)字顯示器。
8.按照權(quán)利要求2所述的卷筒螺旋繩槽的切削裝置，其特征在于，所述的計(jì)算機(jī)是一個(gè)STD工業(yè)計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明是一種卷筒螺旋繩槽的加工方法及裝置。它是使用普通車刀采用液壓仿形機(jī)構(gòu)使車刀沿工件徑向作仿形運(yùn)動(dòng)；仿形輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是由差動(dòng)減速箱和兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)組成的差動(dòng)機(jī)構(gòu)以及主軸脈沖發(fā)生器、位移檢測(cè)器、計(jì)算機(jī)、功率放大器組成的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)完成的。本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高，加工精度高，裝置安全可靠，操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，為機(jī)床制造提供了先進(jìn)的技術(shù)方案，更適用于我國(guó)重型行業(yè)機(jī)床的改造。
文檔編號(hào)G05B19/18GK1066202SQ9110283
公開(kāi)日1992年11月18日 申請(qǐng)日期1991年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年4月27日
發(fā)明者張書正, 鄭振勇, 曾文碩, 高建東, 宋雄偉, 洪丕君 申請(qǐng)人:太原重型機(jī)器廠