卷筒螺旋绳槽的加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术是一种卷筒螺旋绳槽的加工方法及装置。它是使用普通车刀采用液压仿形机构使车刀沿工件径向作仿形运动；仿形轮的转动是由差动减速箱和两台步进电机组成的差动机构以及主轴脉冲发生器、位移检测器、计算机、功率放大器组成的数控系统来完成的。本发明专利技术具有生产效率高，加工精度高，装置安全可靠，操作简便的优点，为机床制造提供了先进的技术方案，更适用于我国重型行业机床的改造。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于用于特殊工件的车削方法及其装置。一般起重、牵引用的钢丝绳是缠绕在钢或铸铁制成的卷筒螺旋槽上，螺旋槽可以是单头或双头，螺旋槽的旋转方向有右螺旋和左螺旋两种，螺旋槽的深度和螺距根据钢丝绳的粗细来决定。通常卷筒上螺旋绳槽的加工是在具有丝杠的车床上，用成形车刀以挑螺纹的方法进行，这种加工方法，每次吃刀深度很小，需要往复多次才能车成，不仅效率低，能耗大，而且不安全，容易造成人身或设备事故。随着螺旋槽尺寸的增大，上述缺点更加突出。为解决大型卷筒绳槽的加工，国外制造了专用的卷筒车床，如德国RAVENSBURG公司生产的Rope Drum Lathes。这种卷筒车床，它用普通硬质合金尖刀，象通常切削外圈一样，工件高速旋转，刀架缓慢纵向移动来车出卷筒绳槽。这种切削方法依据的原理是卷筒绳槽是由许多形状相同的制造单元(薄片)，按照螺旋规律排列组合而成的。即同一卷筒的不同位置的横截面形状完全相同，只是截面轴线的相位不同而已。按照这个原理，通过仿形机构，能使车刀的切削轨迹符合卷筒截面形状，通过机械传动以及电气控制系统，使仿形轮的转动满足在纵向走刀时，所切截面轴线相位的变化符合卷筒螺旋线的要求。德国卷筒车床所用的仿形轮是一个和卷筒螺旋绳槽形状相同的三维立体凸轮(即小卷筒)，这种仿形轮很难制造，难于达到要求的加工精度，仿形质量差。德国卷筒车床仿形轮的转动，是通过一系列齿轮机械传动方式完成的，对不同尺寸的螺旋绳槽，要根据导程的大小来改变机床挂轮。因此，结构复杂，操作不方便，在普通车床上很难实现用尖刀切削卷筒螺旋绳槽的方法，只能制成专用机床，其使用效率较低。本专利技术的目的是为了克服已有技术的不足，提出一种采用数控系统控制具有步进电机的差动机构使板状仿形轮转动的技术方案，以实现在普通车床上使用尖刀高速连续切削卷筒螺旋绳槽的方法。本专利技术的方法是在普通车床上，使用硬质合金尖刀进行卷筒螺旋绳槽的切削。工件随车床主轴旋转，仿形轮通过差动机构以及电气控制系统转动，液压随动阀上的仿形触头跟随仿形轮运动，随动阀驱动仿形刀架，使固定在刀架上的尖刀沿工件径向作仿形运动。仿形轮是一个板状凸轮，其形状是根据卷筒的纵截面的绳槽尺寸，按照极半径ρ与极角θ的函数关系ρ＝f(θ)计算而来的。仿形轮的转动是由差动减速箱和两台步进电机组成的差动机构以及由主轴脉冲发生器、位移检测器、计算机、功放驱动箱组成的数控系统来完成的。当主轴旋转，主轴脉冲发生器发出脉冲信号，经计算机控制，功放驱动步进电机D1，再经差动减速箱使板状仿形轮与工件做同步旋转，当车床拖板移动，位移检测器发出位移信号，经计算机实时计算、控制，经功放驱动步进电机D2，使之与拖板纵向位移成一定比例转动，再经差动减速箱合成，使板状仿形轮得到一个附加转速，即仿形轮跟随主轴同步转动的同时，还要附加拖板的位移差动，以实现螺旋绳槽的加工。本专利技术的装置是由安装在车床拖板上的液压仿形机构和仿形轮的差动机构以及电气控制系统组成。液压仿形机构包括仿形刀架、尖刀、随动阀、仿形触头和液压站;仿形轮是一个板状凸轮，它的转动由差动减速箱和两台步进电机组成的差动机构控制;电气控制系统是由主轴脉冲发生器、位移检测器、计算机、功放驱动箱组成的数控系统。主轴脉冲发生器安装在车床主轴上，位移检测器的定尺固定在床身上，滑尺安装在拖板上，脉冲发生器和位移检测器与数控柜接通传送信号，数控柜与步进电机D1和步进电机D2连接，分别传递主轴、拖板信号的控制命令。步进电机D1经差动齿轮传动使板状仿形轮与工件同步转动，步进电机D2经蜗杆蜗轮机构传动由四个啮合在一起的行星伞齿轮使仿形轮得到一个附加转速。本专利技术将通过以下实施例结合附图进一步加以说明。附图说明图1是本专利技术的构造图(兼作说明书摘要附图)。工件夹紧在主轴卡盘和尾座顶尖之间，主轴脉冲发生器是一个光电脉冲发生器，安装在主轴上，随车床主轴的转动发出720/转的脉冲信号，经数控柜的STD工业计算机控制，由功率放大器驱动步进电机D1，再经差动减速箱，使板状仿形轮与车床主轴做同步旋转，其转速为n1。位移检测器是一套感应同步器，也可以是光栅或磁栅数字显示器，定尺固定在床身上，滑尺安装在拖板上，位移检测器将车床拖板位移信号经数控柜的STD工业计算机实时计算、控制由功放器驱动步进电机D2，使之与车床拖板纵向位移成一定比例转动;步进电机D2的转动通过差动减速箱合成，使板状仿形轮得到一个附加转速n2，即板状仿形轮跟随主轴同步转动的同时还要附加拖板的位移差动。所以，板状仿形轮的实际转速n＝n1±n2，其中n2是当拖板移动一个导程T时相应仿形轮转动一圈的转速。安装在随动阀上的仿形触头跟随板状仿形轮运动，随动阀驱动由液压站供油的液压仿形刀架，使固定在刀架上的尖刀沿工件作径向仿形运动，随着拖板的移动(走刀)，就可加工出所需的螺旋绳槽。图2是差动机构图。上述实例中的差动减速箱的结构可以是由四个啮合在一起的伞齿轮组成行星传动，板状仿形轮与行星伞齿轮的轴成T形连接，并与步进电机D1同步转动，步进电机D2与蜗杆同轴连接，传动与蜗轮固定在一起的伞齿轮，使板状仿形轮随步进电机D1转动的同时，还要附加由于步进电机D2产生的差动。图3是数控系统的框图。上述实施例中的数控系统，其构成可以包括安装在柜门上的转换开关、拨码盘、数码管;安装在柜内的交、直流稳压器、功率放大器、STD工业计算机及发光二极管显示阵列;以及安装在车床拖板上的操作按钮站，走刀手柄联动开关;安装在差动减速箱上的仿形轮定位开关;安装在液压仿形刀架上的电磁阀、限位开关;安装在床身上的感应同步器;安装在主轴上的主轴光电脉冲发生器;安装在差动减速箱上的步进电机D1、D2。本专利技术与已有技术相比，具有以下优点1.生产效率高。由于使用普通尖刀加工卷筒绳槽，因此与传统的成形刀加工比较往复行程少，空行程速度快，生产效率可提高30～50%。由于自动化程度的提高，减轻了工人的劳动强度，促进了生产效率的增长。2.加工精度高。由于采用板状仿形轮，易于制造，提高了制造精度，使仿形轮廓误差控制在0.02mm以内;采用高速液压仿形机构，使仿形误差小于0.05mm;采用高分辨率的位移检测系统，高精度的步进电机，保证了绳槽成形误差小于0.05mm。3.装置安全、可靠。由于设有专用地线，电源采取隔离、抗干扰措施，输入/输出信号采用光电隔离技术，电源采取多级交、直流稳压措施等等，使装置安全可靠。4.装置操作简便。由于设有移动按钮站、工作状态显示、报警显示、蜂鸣报警、自动退刀、尺寸数显、拨码盘等装置，自动化程度高，工人操作十分简便。因此，本专利技术将为机床制造提供先进的技术方案，更适用于我国重型行业机床的改造。图面说明-主轴卡盘 -工件 -尾座顶尖-板状仿形轮 -差动减速箱-行星伞齿轮 -行星伞齿轮-行星伞齿轮 -行星伞齿轮-蜗轮 -蜗杆-步进电机D1 -步进电机D2-仿形触头 -随动阀-液压仿形刀 -尖刀-液压站 -位移检测器-数控柜 -主轴脉冲发生器权利要求1.一种卷筒螺旋绳槽的切削方法，工件随车床主轴旋转，仿形轮通过机械传动以及电气控制系统转动，随动阀上的仿形触头跟随仿形轮运动，随动阀驱动仿形刀架，使固定在刀架上的尖刀沿工件径向作仿形运动，其特征在于，所述的仿形轮是一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卷筒螺旋绳槽的切削方法，工件随车床主轴旋转，仿形轮通过机械传动以及电气控制系统转动，随动阀上的仿形触头跟随仿形轮运动，随动阀驱动仿形刀架，使固定在刀架上的尖刀沿工件径向作仿形运动，其特征在于，所述的仿形轮是一个板状凸轮，其形状是根据卷筒的纵截面的绳槽尺寸，按照极半径ρ与极角θ的函数关系：ρ＝ｆ（θ）计算而来的，仿形轮的转动是由差动减速箱和两台步进电机组成的差动机构以及由主轴脉冲发生器、位移检测器、计算机、功率放大器组成的数控系统来完成的，当主轴旋转，主轴脉冲发生器发出脉冲信号，经计算机控制，功率放大器驱动步进电机，再经差动减速箱使板状仿形轮与工件做同步旋转；当车床拖板移动，位移检测器发出位移信号，经计算机实时计算、控制，经功率放大器驱动步进电机，使之与拖板纵向位移成一定比例转动，再经差动减速箱合成，使板状仿形轮得到一个附加转速，即仿形轮跟随主轴同步转动的同时，还要附加拖板的位移差动，以实现螺旋绳槽的加工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张书正，郑振勇，曾文硕，高建东，宋雄伟，洪丕君，
申请(专利权)人：太原重型机器厂，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]