一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床及加工方法技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床及加工方法，具有机床床体，所述机床床体包括相互独立的中部床体和侧部床体，在侧部床体之间固定连接上拉杆以及下拉杆，所述机床还包括进给加工机构以及工件夹紧系统，所述工件夹紧系统置于中部床体的正中央位置，所述进给加工机构数量设置为两套且对称设置于工件夹紧系统两侧，所述进给加工机构包括伺服液压进给系统以及工件加工机构，所述蜗杆的螺纹挤压成型机床还包括控制进给加工机构以及工件夹紧系统运行且实现蜗杆毛坯加工成型过程的综合控制系统。所述机床及加工方法质量满足汽车转向系统中蜗杆螺纹的图纸要求，并且生产效率高、节约成本，具有较高经济效益。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种螺纹挤压成型机床及加工方法，涉及汽车转向系统蜗杆加工领域。
技术介绍
：在汽车转向系统中，其蜗杆上的螺纹的加工，目前广泛采用传统的金属切削加工的方法，即，分两道或三道不同加工步骤或方法，先后连续地对蜗杆原材料毛坯进行加工：第一步粗加工，铣削方式去除大量材料，加工出螺纹的大概形状并留出一些余量供后续加工；其次半精加工，磨削出符合图纸要求的螺纹尺寸；最后精加工，挤压抛光螺纹表面。经过上面不同工艺的设备先后加工后，其蜗杆螺纹的加工质量很好，但投资高，生产效率不高；特别地，由于不同工序单台设备之间生产节拍不均衡，最大差距大于2倍以上，为了提高产能并最大化发挥节拍小的设备即精加工设备的利用率，需要追加一台或两台的节拍大的设备即粗加工或半精加工设备，所以相应地增加了设备和厂房面积的投资，从而更进一步增加设备投资金额，使总的设备投资额非常高。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、制作成本低且能有效提高加工效率的蜗杆的螺纹挤压成型机床及加工方法。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，具有机床床体，所述机床床体包括相互独立的中部床体和侧部床体，所述侧部床体置于中部床体两侧，在侧部床体之间固定连接相互平行设置的上拉杆以及下拉杆，所述上拉杆以及下拉杆均水平设置且分别固定在侧部床体的上下部，所述成型机床还包括对蜗杆毛坯进行加工的进给加工机构以及能将蜗杆毛坯夹紧固定的工件夹紧系统，所述工件夹紧系统置于中部床体的正中央位置，所述进给加工机构数量设置为两套且对称设置于工件夹紧系统两侧，所述进给加工机构包括伺服液压进给系统以及工件加工机构，所述蜗杆的螺纹挤压成型机床还包括控制进给加工机构以及工件夹紧系统运行且实现蜗杆毛坯加工成型过程的综合控制系统。作为优选，所述伺服液压进给系统包括伺服液压控制系统、加工机构固定头以及导轨，所述导轨水平固定在中部机床上且与待加工蜗杆毛坯的轴线垂直设置，所述加工机构固定头置于导轨上且能在导轨上前后自由滑动，伺服液压控制系统包括水平固定的伺服液压缸和控制伺服液压缸运行的伺服控制系统，所述加工机构固定头与伺服液压缸的推杆顶端固定连接，所述伺服液压缸的另一端固定在侧部机床上，所述伺服控制系统与综合控制系统数据连接。作为优选，所述工件加工机构包括对蜗杆毛坯进行加工的螺纹滚压模具以及控制螺纹滚压模具转动的交流伺服马达，所述螺纹滚压模具对称设置于工件夹紧系统的两侧，所述交流伺服马达与综合控制系统数据连接。作为优选，所述螺纹滚压模具呈圆形滚轮状，其轴线与待加工蜗杆毛坯的轴线平行设置，所述螺纹滚压模具与蜗杆毛坯接触的滚压面上设有多条“滚压齿条”，所述滚压齿条与螺纹滚压模具的轴线成夹角设置，在螺纹滚压模具的法向截面上，所述滚压齿条呈梯形外观设置，相邻的两个梯形的滚压齿条之间形成滚压槽。作为优选，所述梯形的滚压齿条的模数1.0mm-2.0mm，其高度设为2.3mm-4.5mm，其上底与斜边之间设有半径为0.3mm-0.6mm的圆角，所述滚压槽的底部宽度设为0.7mm-1.2mm，所述梯形的滚压齿条的斜边与滚压槽的底边之间具有半径为0.3mm-0.6mm的圆角，相邻梯形的滚压齿条的梯形中垂线之间的间距设为4.6mm-5.2mm，所述梯形的滚压齿条的斜边与其中垂线之间的夹角设为17度-19.5度锐角，且滚压齿条的斜侧面为平面。作为优选，所述工件夹紧系统包括用于夹紧蜗杆毛坯两端部的夹持夹具，以及置于夹持夹具下部的V型支架，以及置于V型支架底部并控制夹持夹具运行的支撑移动机构，所述夹持夹具固定在底部的支撑移动机构上且分别置于蜗杆毛坯前后端，所述支撑移动机构下部设有沿蜗杆毛坯轴向设置的滑轨，支撑移动机构在滑轨上自由前后滑动，所述夹持夹具夹紧固定蜗杆毛坯时，夹持夹具与蜗杆毛坯的两端设有双顶尖活动夹具，所述蜗杆毛坯通过双顶尖活动夹具在夹持夹具上自由转动，所述支撑移动机构数据连接综合控制系统。作为优选，在所述支撑移动机构下部设有位置传感器，所述位置传感器与综合控制系统数据连接。作为优选，所述位置传感器设置为非接触式常闭传感器。作为优选，所述螺纹挤压成型机床还包括冷却液冷却循环系统。一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床加工方法，包括以下步骤：步骤一：通过上料机构将待加工的蜗杆毛坯放置在V型支架上方，综合控制系统通过移动支撑机构控制夹持夹具开启并夹持蜗杆毛坯端部并抬起离开V型支架，直至加工工位；步骤二：综合控制系统控制伺服控制系统控制蜗杆毛坯两侧的伺服液压缸运行，推动两个加工机构固定头沿导轨同时向蜗杆毛坯所在加工工位靠拢关闭，直至加工工位的初始位置后停止移动；在滚压模具移动过程里，启动交流伺服马达，控制螺纹滚压模具转动，两个螺纹滚压模具的旋转方向相同；步骤三：根据综合控制系统内预设的程序，继续由伺服控制系统控制两侧的伺服液压缸推动旋转的螺纹挤压模具同时由加工初始位置靠近蜗杆毛坯同步开始加工挤压，其中，根据预设程序，两个螺纹挤压模具同步加工的过程中，进给方向相反，位移距离、位移速度、旋转速度以及旋转方向均相同，其单侧的螺纹挤压模具的加工挤压过程分为多个结构类似但参数值不同的加工工步，每个加工工步中螺纹挤压模具均具有不同的位移距离、位移速度、旋转速度以及旋转方向；步骤四：加工完成后，伺服控制系统控制伺服液压缸回到初始位置，支撑移动机构控制夹持夹具松开加工好的蜗杆成品件，蜗杆成品件跌到V型支架上，然后由下料机构将成品移至成品区。作为优先，所述步骤三中的加工工步数量设为三个以上，每个加工工步具体分为两个阶段，阶段一：螺纹挤压模具从进给初始位置按预设速度往蜗杆毛坯的轴线方向水平进给预设的距离直至终点位置，阶段二：加工机构固定头达到终点位置后停止移动，随后螺纹挤压模具停止转动，此时本阶段的终点位置为下一个工步的初始位置，即此时之后，螺纹挤压模具和机构固定头将根据下一个工步的参数开始调整位移速度、旋转速度以及旋转方向等加工参数。作为优选，所述加工工步的数量设置为三个，具体为，工步一、螺纹挤压模具进给距离为1.0mm，移动进给速度为65-80mm/min，螺纹挤压模具顺时针旋转，旋转速度15-25r/min；工步二、螺纹挤压模具进给距离为0.5mm，移动进给速度为40-65mm/min，螺纹挤压模具逆时针旋转，旋转速度20-50r/min；工步三、螺纹挤压模具进给距离为0.3mm，移动进给速度为15-50mm/min，螺纹挤压模具顺时针旋转，旋转速度25-75r/min。作为优选，所述工步三的加工阶段二中，螺纹挤压模具以25-75r/min的转速在终点位置停留0.3s以上的时间，退回至初始位置。作为优选，在步骤四中，所述螺纹挤压模具的最后一个加工工步结束后，综合控制系统控制支撑移动机构下部的位置传感器开启，位置传感器感应支撑移动机构的实时位置并控制其沿蜗杆的轴线方向回到初始位置，为加工下一个蜗杆毛坯提供相同的初始位置。与现有技术相比，本专利技术的有益之处是：所述汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床及加工方法，与传统金属切削方式相比，一步挤压成型技术，质量满足汽车转向系统中蜗杆螺纹的图纸要求，并且生产效率高，单台设备的产能高，其固定资产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，具有机床床体，其特征在于：所述机床床体包括相互独立的中部床体（3）和侧部床体（4），所述侧部床体（4）置于中部床体（3）两侧，在侧部床体（3）之间固定连接相互平行设置的上拉杆（1）以及下拉杆（2），所述上拉杆（1）以及下拉杆（2）均水平设置且分别固定在侧部床体（3）的上下部，所述成型机床还包括对蜗杆毛坯（5）进行加工的进给加工机构以及能将蜗杆毛坯（5）夹紧固定的工件夹紧系统，所述工件夹紧系统置于中部床体（3）的正中央位置，所述进给加工机构数量设置为两套且对称设置于工件夹紧系统两侧，所述进给加工机构包括伺服液压进给系统以及工件加工机构，所述蜗杆的螺纹挤压成型机床还包括控制进给加工机构以及工件夹紧系统运行且实现蜗杆毛坯（5）加工成型过程的综合控制系统。

【技术特征摘要】
1.一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，具有机床床体，其特征在于：所述机床床体包括相互独立的中部床体（3）和侧部床体（4），所述侧部床体（4）置于中部床体（3）两侧，在侧部床体（3）之间固定连接相互平行设置的上拉杆（1）以及下拉杆（2），所述上拉杆（1）以及下拉杆（2）均水平设置且分别固定在侧部床体（3）的上下部，所述成型机床还包括对蜗杆毛坯（5）进行加工的进给加工机构以及能将蜗杆毛坯（5）夹紧固定的工件夹紧系统，所述工件夹紧系统置于中部床体（3）的正中央位置，所述进给加工机构数量设置为两套且对称设置于工件夹紧系统两侧，所述进给加工机构包括伺服液压进给系统以及工件加工机构，所述蜗杆的螺纹挤压成型机床还包括控制进给加工机构以及工件夹紧系统运行且实现蜗杆毛坯（5）加工成型过程的综合控制系统。2.根据权利要求1所述的一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，其特征在于：所述伺服液压进给系统包括伺服液压控制系统、加工机构固定头（6）以及导轨（7），所述导轨（7）水平固定在中部机床（3）上且与待加工蜗杆毛坯（5）的轴线垂直设置，所述加工机构固定头（6）置于导轨（7）上且能在导轨（7）上前后自由滑动，伺服液压控制系统包括水平固定的伺服液压缸（8）和控制伺服液压缸（8）运行的伺服控制系统，所述加工机构固定头（6）与伺服液压缸（8）的推杆顶端固定连接，所述伺服液压缸（8）的另一端固定在侧部机床上，所述伺服控制系统与综合控制系统数据连接。3.根据权利要求1所述的一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，其特征在于：所述工件加工机构包括对蜗杆毛坯（5）进行加工的螺纹滚压模具（9）以及控制螺纹滚压模具（9）转动的交流伺服马达（10），所述螺纹滚压模具（9）对称设置于工件夹紧系统的两侧，所述交流伺服马达（10）与综合控制系统数据连接。4.根据权利要求3所述的一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，其特征在于：所述螺纹滚压模具（9）呈圆形滚轮状，其轴线与待加工蜗杆毛坯（5）的轴线平行设置，所述螺纹滚压模具（9）与蜗杆毛坯（5）接触的滚压面上设有多条滚压齿条（10），所述滚压齿条（10）与螺纹滚压模具（9）的轴线成夹角设置，在螺纹滚压模具（9）的法向截面上，所述滚压齿条（10）呈梯形外观设置，相邻的两个梯形的滚压齿条（10）之间形成滚压槽（11）。5.根据权利要求4所述的一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，其特征在于：所述梯形的滚压齿条（10）设为模数1.0mm-2.0mm,其高度设为2.3mm-4.5mm，其上底与斜边之间设有半径为0.3mm-0.6mm的圆角，所述滚压槽（11）的底部宽度设为0.7mm-1.2mm，所述梯形的滚压齿条（10）的斜边与滚压槽（11）的底边之间具有半径为0.3mm-0.6mm的圆角，相邻梯形的滚压齿条（10）的梯形中垂线之间的间距设为4.6mm-5.2mm，所述梯形的滚压齿条（10）的斜边与其中垂线之间的夹角设为17度-19.5度锐角,且滚压齿条（10）的斜侧面为平面。6.根据权利要求1所述的一种汽车转向系统中蜗杆的螺纹挤压成型机床，其特征在于：所述工件夹紧系统包括用于夹紧蜗杆毛坯（5）两端部的夹持夹具（12），以及置于夹持夹具（12）下部的V型支架（13），以及置于V型支架（13）底部并控制夹持夹具（12）运行的支撑移动机构（14），所述夹持夹具（12）固定在底部的支撑移动机构（14）上且分别置于蜗杆毛坯（5）前后端，所述支撑移动机构（14）下部设有沿蜗杆毛坯（5）轴向设置的滑轨，支撑移动机构（14）在滑轨上自由前后滑动，所述夹持夹具（12）夹紧固定蜗杆毛坯（5）时，夹持夹具（12）与蜗杆毛坯（5）的两端设有双顶尖活动夹具（15），所述蜗杆毛坯（5）通过双顶尖活动夹具（15）在夹持夹具（14）上自由转动，所述支撑移动机构（14）数据连接综合控制系统。7.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵青，张波，徐海丰，
申请(专利权)人：耐世特汽车系统苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32