專利名稱：一種步進式振動攻絲裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械加工技術領域，具體涉及一種步進式振動攻絲裝置。
背景技術：
振動攻絲工藝以其攻絲扭矩小、絲錐壽命長、螺紋質量好等優勢，自二十世紀六十 年代問世以來，吸引國內外學者及技術人員進行不斷研究。其中日本、前蘇聯、印度、波蘭等 國在振動攻絲方面進行了大量的實驗研究工作，并取得了良好的工藝效果，開發了相應的 振動攻絲裝置。現有技術中，普通的攻絲工藝為安裝在主軸上的絲錐只進行低速回轉運動， 切削速度低，加工過程中切削扭矩大，刀具壽命短，切削液潤滑效果差，攻制螺紋精度較低。 振動攻絲是在傳統攻絲方法的基礎上，人為地給絲錐施加有規律的扭轉振動，形成脈沖式 間斷切削，從而提高絲錐瞬時切削速度，達到降低切削力、提高切削液潤滑效果、改善加工 表面質量。目前的振動攻絲機大致分為四種類型 (1)基于偏心槽輪機構的單動力源機械式振動攻絲裝置這種裝置采用單一動力 源，通過兩條運動鏈將一個旋轉運動分成兩條支路，分別實現復合運動所需的低速旋轉和 高速旋轉運動，然后通過一個運動合成機構，將這兩個運動合成為低速公轉和高速自轉復 合的運動形式，最后通過一個偏心槽輪輸出機構，使機床主軸在低速旋轉運動基礎上產生 高頻往復式扭轉振動。如《振轉主軸箱》專利(專利號ZL85104259，公開號CN85104259、公 開日1986年12月3日)公開的一種三角凸輪振轉主軸箱。再如《鉆與振鉸主軸箱》專利 (專利號ZL86106470、公開號為CN86106470
公開日為1987年5月6日)公開的一種采用 兩套轉軸輪系傳動路線的鉆與振鉸主軸箱，即采用這種傳動方案。 (2)基于行星式傳動的往復式振動攻絲裝置這種裝置采用行星式傳動原理，直 接將單一的旋轉運動轉化為行星輪的低速公轉和高速自轉復合運動，然后通過一個偏心槽 輪輸出機構，將復合運動轉化成低速旋轉和高頻扭轉振動復合的運動形式輸出，實現主軸 的往復式振動攻絲。如在本發明以前的現有技術中，印度學者公布的振動攻絲附件專利即 米用這禾中機構[International Journal of Machine tools and Manufacture (國際機床 與制造雜志)1987. 27. (3) :343-340]。 (3)基于少齒差傳動機構的振動攻絲機這種方式采用一個動力源，通過偏心軸 帶動少齒差傳動機構中的小齒輪做公轉和自轉運動，再通過該小齒輪上偏心撥叉銷帶動撥 叉槽做變速回轉運動，從而將少齒差傳動中的小齒輪的低速公轉運動與高速自轉運動合 成，在主軸上實現往復式振動攻絲功能。如《一種基于少齒差傳動實現復合運動的振動攻絲 機》專利(專利號ZL200420086507. 5、公開號為CN275478
公開日為2006年2月1日)公 開的一種基于少齒差傳動實現復合運動的振動攻絲機。 (4)基于步進電機控制的振動攻絲裝置這種方法采用步進電機直接控制主 軸運動，使主軸產生往復式扭轉振動。如《一種高效多功能振動攻絲機》專利(專利號 93120021. 0、公開號為CN112468
公開日為1996年6月19日)公開的一種基于步進電機 的振動攻絲機。[0007] 上述四種旋轉和扭轉振動復合運動實現方法各自特點與不足之處分別為 (1)基于偏心槽輪機構的單動力源機械式振動攻絲裝置是由一個動力源通過兩條
傳動鏈分別實現所需的低速旋轉和高速旋轉運動，然后再將兩個運動進行合成，最后由偏
心槽輪輸出機構實現轉振動復合，這種方法的特點是可實現低速回轉與高頻扭振的合成，
缺點是傳動鏈長，結構復雜，體積大，合成機構裝配和制造結構工藝性差，而且低速旋轉與
產生扭轉振動的高速傳動鏈之間速比由齒輪齒數確定，難以調整。 (2)基于行星式傳動的往復式振動攻絲裝置省略了兩條傳動鏈和合成機構，直接通過行星傳動將自轉和公轉合成到行星輪上，結構復雜性得到大大簡化，但低速回轉與高頻扭振的速比受到很大限制，因此這種機構在生產中應用較少。 (3)基于少齒差傳動機構的振動攻絲機采用一個動力源，機構簡單，但小齒輪的公轉與自轉速度關系是由結構確定的，難以改變；撥叉銷與撥叉槽之間的磨損較大；撥叉銷的偏心距離調整困難；另外該機構采用了內齒輪傳動，制造成本高。故在實際應用中還存在
一定困難。 (4)基于步進電機控制的振動攻絲裝置采用步進電機直接控制主軸運動，使主軸產生往復式扭轉振動。這種方式結構簡單，運動參數調整方便，缺點是功率較小，需要配置專門的電器控制系統。 可以看出，現有的振動攻絲機在實現旋轉和扭轉振動復合的運動方式方面還存在許多問題，使振動攻絲產品的開發受到諸多限制。另外，現有的振動攻絲機主要實現的是往復式扭轉振動。
發明內容本實用新型目的在于提供一種步進式振動攻絲裝置，由于沒有絲錐的后退運動，因此所加工的螺紋配合比更小，絲錐的磨損更小，螺紋的牙型也更好，可實現內螺紋加工、鉸孔、鉆孔等作業。 本實用新型采用的技術方案為一種步進式振動攻絲裝置，包括同軸設置的第一帶輪和第二帶輪，第一帶輪、第二帶輪分別與機床低速動力源裝置和機床高速動力源裝置相連接，第一帶輪與軸A的一端固定連接，第二帶輪空套在軸A上，軸A的另一端伸入到主軸箱體內，并與主軸箱體內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接，主軸與主軸箱體內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接并伸出主軸箱體外。 旋轉與步進式扭轉振動復合機構的結構為包括與軸A的另一端固定連接的轉筒，轉筒的另一側設置有運動合成軸，運動合成軸與軸A分別位于轉筒的上下側且同時位于轉筒的中軸線上，第一帶輪和轉筒之間的軸A上還空套有齒輪A，齒輪A與第二帶輪同軸固定連接，齒輪A與齒輪B相嚙合，還包括一穿過轉筒且與轉筒中軸線平行設置的軸B，軸B的一端與齒輪B相連接，軸B的另一端固定連接有雙偏心凸輪，雙偏心凸輪與擺桿的一端相連接，擺桿的另一端與運動合成軸垂直固定連接，運動合成軸的下端與主軸連接，主軸通過軸承支撐在套筒中，套筒與齒輪C嚙合，齒輪C與設置在主軸箱體外部的進給手柄相連接。[0016] 本實用新型的特點還在于，雙偏心凸輪由外偏心輪和內偏心輪組成。[0017] 本實用新型與現有技術相比的優點為 (1)傳動關系簡單，低速轉動與扭轉振動頻率可任意調整，且控制簡單，不受結構限制。 (2)扭轉振動頻率可以實時調整，容易實現大速比的低速回轉與高頻扭轉振動，很好滿足了振動切削技術的要求。
(3)整個機構結構緊湊，沒有內齒輪傳動，裝配和制造工藝性較好。
(4)現有扭振機構角振幅的調整多數需要通過更換不同偏心量的偏心撥叉來實
現，而本發明的扭振機構通過改變雙偏心輪的相對位置，很容易實現扭轉振動角振幅的調整。 (5)與以往振動攻絲機所采取的往復扭轉振動不同，本使用新型實現的是單向扭轉振動，即步進式扭轉振動，這是一種新型的振動切削方式，所加工出的螺紋間隙小，螺紋牙型規矩，絲錐壽命長。
圖1是本實用新型步進式振動攻絲裝置結構示意圖； 圖2是本實用新型主軸箱體內部旋轉與步進式扭轉振動復合機構的結構示意圖；[0025] 圖3是本實用新型裝置中雙偏心凸輪驅動機構的結構圖。 圖中，l.第一帶輪，2.第二帶輪，3.齒輪B，4.轉筒，5.軸B，6.運動合成軸，7.雙偏心凸輪，8.擺桿，9.主軸箱體，IO.套筒，ll.主軸，12.齒輪C，13.軸A，14.齒輪A，15.機床低速動力源裝置，16.機床高速動力源裝置，17.進給手柄，71.外偏心輪，72.內偏心輪。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。 如圖1所示本實用新型的步進式振動攻絲裝置，包括同軸設置的第一帶輪1和第二帶輪2，第一帶輪1、第二帶輪2分別與機床低速動力源裝置15和機床高速動力源裝置16相連接，第一帶輪1與軸A13的一端固定連接，第二帶輪2空套在軸A13上，軸A13的另一端伸入到主軸箱體9內，并與主軸箱體9內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接，主軸11與主軸箱體9內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接并伸出主軸箱體9夕卜。 如圖2所示，主軸箱體9內部設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構的結構為包括與軸A13的另一端固定連接的轉筒4，轉筒4的另一側設置有運動合成軸6，運動合成軸6與軸A13分別位于轉筒4的上下側且同時位于轉筒4的中軸線上，第一帶輪1和轉筒4之間的軸A13上還空套有齒輪A14，齒輪A14與第二帶輪2同軸固定連接，齒輪A14與齒輪B3相嚙合，還包括一穿過轉筒4且與轉筒4中軸線平行設置的軸B5，軸B5的一端與齒輪B3相連接，軸B5的另一端固定連接有雙偏心凸輪7，雙偏心凸輪7與擺桿8的一端相連接，擺桿8的另一端與運動合成軸6垂直固定連接，運動合成軸6的下端與主軸11連接，主軸11通過軸承支撐在套筒10中，套筒10與齒輪C12嚙合，齒輪C12與設置在主軸箱體9外部的進給手柄17相連接。 第一帶輪1和第二帶輪2分別由機床低速動力源裝置15和機床高速動力源裝置16獨立控制，實現大速比的高低速運動復合。 雙偏心凸輪7由外偏心輪71和內偏心輪72組成。如圖3所示，雙偏心凸輪7機構實現步進式扭轉振動，其扭振幅值可通過該雙偏心凸輪機構來調整。軸B5的一端設置在雙偏心凸輪7上，另一端與齒輪B3連接，第二帶輪2的運動傳到軸B5，使軸B5自轉，然后帶動雙偏心凸輪7旋轉，從而帶動擺桿8圍繞運動合成軸6產生步進式扭轉振動，擺桿8與運動合成軸6呈垂直固定連接。 雙偏心凸輪7由外偏心輪71和內偏心輪72兩部分組成，通過調整這兩個偏心輪的相互位置來改變偏心距的大小，從而調整擺桿8的扭轉振動幅值大小。其中外偏心輪71的回轉中心為0"外偏心輪71的幾何中心為O，其偏心為= e ;內偏心輪72的回轉中心為02，內偏心輪72的幾何中心為(V其偏心為= e ;雙偏心凸輪7的偏心S = 002。當兩個偏心輪的偏心方向一致時，雙偏心凸輪7的最大偏心S為2e。當這兩個偏心方向相反時，雙偏心凸輪7的偏心S最小為O。雙偏心凸輪7的偏心為0< S <2e。因此雙偏心凸輪7的偏心S調整范圍為0 2e，運動合成軸6的扭轉振動角幅值的調整范圍為0 2e/L，其中L為運動合成軸6中心與軸B5中心之間的水平距離。當雙偏心凸輪7旋轉一周，通過偏心推動桿8擺動一次，實現運動合成軸6的步進式扭轉振動一次。[0033] 本實用新型步進式振動攻絲裝置的工作過程為 機床低速動力源裝置15帶動第一帶輪1轉動，第一帶輪1的轉動通過軸A13帶動轉筒4的轉動，轉筒4的轉動帶動軸B5圍繞運動合成軸6轉動，軸B5的公轉帶動擺桿8圍繞著運動合成軸6轉動，擺桿8再帶動運動合成軸6旋轉，實現運動合成軸6的低速回轉運動。機床高速動力源裝置16帶動第二帶輪2轉動，第二帶輪2直接帶動齒輪A14轉動，齒輪A14再通過齒輪B3帶動軸B5自轉，軸B5的自轉帶動雙偏心凸輪7實現高速轉動，雙偏心凸輪7再通過擺桿8帶動運動合成軸6實現高頻步進式扭轉振動運動。這樣，運動合成軸6上既有低速回轉運動，也有高頻步進式扭轉振動運動，從而實現了低速回轉與高頻步進式扭轉振動運動的合成。 運動合成軸6的下端通過花鍵與機床主軸11連接，從而將運動合成軸6上的旋轉與步進式扭轉振動所形成的復合運動傳遞給主軸11。主軸箱體9外部設有進給手柄17，進給手柄17與設置在主軸箱體9內部的齒輪C12連接，齒輪C12與套筒10嚙合，主軸11通過軸承支承在套筒10內。進給手柄17帶動齒輪C12轉動，齒輪C12的轉動帶動套筒10上下移動，這樣，套筒10就可以帶動主軸11做上下進給運動。主軸11的上下進給運動與主軸ll上的旋轉與步進式扭轉振動所形成的復合運動相互不干擾，從而實現主軸的步進式振動攻絲功能。
權利要求一種步進式振動攻絲裝置，其特征在于，包括同軸設置的第一帶輪(1)和第二帶輪(2)，所述的第一帶輪(1)、第二帶輪(2)分別與機床低速動力源裝置(15)和機床高速動力源裝置(16)相連接，第一帶輪(1)與軸A(13)的一端固定連接，第二帶輪(2)空套在軸A(13)上，所述的軸A(13)的另一端伸入到主軸箱體(9)內，并與主軸箱體(9)內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接，主軸(11)與主軸箱體(9)內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接并伸出主軸箱體(9)外；所述的旋轉與步進式扭轉振動復合機構的結構為包括與軸A(13)的另一端固定連接的轉筒(4)，轉筒(4)的另一側設置有運動合成軸(6)，所述的運動合成軸(6)與軸A(13)分別位于轉筒(4)的上下側且同時位于轉筒(4)的中軸線上，第一帶輪(1)和轉筒(4)之間的軸A(13)上還空套有齒輪A(14)，所述的齒輪A(14)與第二帶輪(2)同軸固定連接，所述的齒輪A(14)與齒輪B(3)相嚙合，還包括一穿過轉筒(4)且與轉筒(4)中軸線平行設置的軸B(5)，所述軸B(5)的一端與齒輪B(3)相連接，軸B(5)的另一端固定連接有雙偏心凸輪(7)，雙偏心凸輪(7)與擺桿(8)的一端相連接，所述擺桿(8)的另一端與運動合成軸(6)垂直固定連接，所述運動合成軸(6)的下端與主軸(11)連接，主軸(11)通過軸承支撐在套筒(10)中，套筒(10)與齒輪C(12)嚙合，齒輪C(12)與設置在主軸箱體(9)外部的進給手柄(17)相連接。
2. 根據權利要求1所述的一種步進式振動攻絲裝置，其特征在于所述的雙偏心凸輪 (7)由外偏心輪(71)和內偏心輪(72)組成。
專利摘要本實用新型提供的一種步進式攻絲裝置，包括同軸設置的第一帶輪和第二帶輪，第一帶輪、第二帶輪分別與機床低速動力源裝置和機床高速動力源裝置相連接，第一帶輪與軸A的一端固定連接，第二帶輪空套在軸A上，軸A的另一端伸入到主軸箱體內，并與主軸箱體內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接，主軸與主軸箱體內設置的旋轉與步進式扭轉振動復合機構相連接并伸出主軸箱體外。本實用新型傳動簡單，結構緊湊，構件數量少，步進式振動攻絲具有絲錐磨損小、所加工的螺紋配合好。
文檔編號B23G1/18GK201505772SQ20092030935
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月1日 優先權日2009年9月1日
發明者孫國印, 張廣鵬, 施慶峰, 柴福強 申請人:西安理工大學