数控多功能丝锥铲磨机

507 编辑：中冶有色技术网来源：苏州精协机械制造有限公司

2023-12-13 15:55:34

权利要求书： 1.一种数控多功能丝锥铲磨机，包括X向滑板机构、Y向滑板机构以及磨头机构，其特征在于：

所述Y向滑板机构包括：Y向导轨基座，Y向安装于所述Y向导轨基座两侧并Y向错位设置的两条直线滚珠导轨，安装于所述直线滚珠导轨上的滑块，安装于所述滑块上的Y向滑板，安装于所述Y向滑板上的尾顶尖座，以及安装于所述尾顶尖座上的尾顶尖，所述尾顶尖与主轴机构的A轴同轴对应设置；所述Y向滑板由滚珠丝杆驱动位移，所述滚珠丝杆由伺服电机驱动；其中，所述滚珠丝杆通过中间的滚珠丝杆挂板及两端的滚珠丝杆座与滚珠丝杆尾座安装在所述Y向导轨基座上，且所述滚珠丝杆与所述Y向滑板的底部通过螺纹啮合；

其中：X向上所述尾顶尖轴线距离所述X向滑板机构底部的间距记为H1，X向上所述X向滑板机构底部距离所述滚珠丝杆轴线的间距记为H2，Y向上两个所述滑块的跨度值记为L，Y向上操作者与工件的操作间距记为S，Y向上所述滑块外边缘距离所述Y向滑板边缘的间距记为α，Y向上位于所述Y向滑板一端的所述尾顶尖轴线距离所述Y向滑板另一端的间距记为A，则L≥3(H1+H2)，且A＝△L+α，其中△L两条所述直线滚珠导轨通过Y向错位设置的错位值，即△L＝L?S；

所述X向滑板机构包括安装在Y向滑板上的X向导轨板，所述X向导轨板上安装有X向导轨及X向滑板机架，所述X向滑板机架上安装有伺服电机以及由所述伺服电机驱动的减速器与主轴组件，所述主轴组件上安装有工件拨转机构，所述工件拨转机构上安装有同轴对应所述尾顶尖的头顶尖；所述X向导轨上安装有X向滑块，所述X向滑块上安装有X向滑板，所述X向滑板机架安装在所述X向滑板上；所述X向滑板连接至台阶齿条的一端，所述台阶齿条连接有安装在轴承座上的齿轮轴，所述齿轮轴位于所述X向滑板机架内，且所述齿轮轴通过手柄驱动转动进而驱动所述X向滑板沿所述X向导轨滑动，所述X向滑板驱动所述X向滑板机架沿X向移动并带动所述头顶尖沿X向进退；所述台阶齿条的另一端连接至调节夹块，所述调节夹块安装在所述X向导轨上，所述调节夹块与所述X向滑板机架通过导柱连接，所述导柱上套设有位于所述调节夹块与X向滑板机架之间的压簧；其中，所述台阶齿条伸入所述X向滑板机架内的一端具有凸台，所述凸台两端通过所述X向滑板机架进行X向限位；

所述磨头机构包括安装底座以及设置在所述安装底座上的基座，所述安装底座内设置有用于所述基座Z向调节的滚柱用于支承；所述基座上安装有电磨头座，以及X向安装于所述电磨头座上的电磨头，所述电磨头驱动安装于磨轮夹板组件上的磨轮进行转动以实现对夹持于所述头顶尖与尾顶尖之间的丝锥的加工；所述电磨头座内设置有Y向联动的蜗轮、蜗杆、小齿轮轴及大齿轮轴，所述蜗杆由手轮驱动转动，所述蜗杆驱动啮合的所述蜗轮，所述蜗轮驱动所述小齿轮轴转动，所述小齿轮轴驱动所述大齿轮轴转动，所述大齿轮轴驱动所述磨轮倾斜以实现磨削角度的调整；所述大齿轮轴由两侧的设置有Y向的滚针轴承用于支承；所述蜗杆由一对向心轴承及一对推力轴承支承。

2.根据权利要求1所述的数控多功能丝锥铲磨机，其特征在于，所述Y向滑板精度为

0.01mm，且Y向滑板正反向传动精度为0.01mm。

3.根据权利要求1所述的数控多功能丝锥铲磨机，其特征在于，所述手柄通过夹紧块连接至所述齿轮轴，且所述手柄上设置有按钮开关以实现工件装卸与开关机联动。

4.根据权利要求1所述的数控多功能丝锥铲磨机，其特征在于，所述磨轮的直径为

250mm，厚度为10～16mm，切线速度为58m/s。

5.根据权利要求1所述的数控多功能丝锥铲磨机，其特征在于，以工件磨削点为中心，所述磨轮的Y向调节角度为?40°～45°，Z向调节角度为±5°。

说明书：数控多功能丝锥铲磨机技术领域[0001] 本发明涉及一种数控多功能丝锥铲磨机。背景技术[0002] 随着有色金属、合金以及其它具有良好塑性、韧性的材料的广泛应用，采用普通丝锥对这些材料进行内螺纹加工已难以达到精度要求。长期的加工实践证明：仅仅改变切削丝锥的结构(如寻求最佳的几何形状)或采用新型的丝锥材料，已不能完全满足高质量、高生产率和低成本加工螺孔的要求。而“冷挤压无屑加工”是一种新的内螺纹加工工艺方法，即在预制工件底孔上，采用无屑丝锥(挤压丝锥)冷挤压的方法使工件产生塑性变形从而形成内螺纹。由于采用冷挤压无屑加工能完成普通丝锥切削加工无法胜任的内螺纹加工，因此该工艺的应用日益广泛，而挤压丝锥的磨削加工也越来越受到人们的重视。[0003] 现有的用于挤压丝锥铲磨磨削的铲磨机，其主轴机构作为核心部件具有诸多缺陷：①现有技术的用于工件定位的顶尖为安装在空心主轴上的滑动顶尖，通过顶尖滑动调节以实现工件的加紧与卸载并适用于不同尺寸工件，但调节精度差且适应工件尺寸范围小；②工件的装卸均需人工来回跑动启停设备及操作手柄实现工件装卸，劳动强度大且效率低。[0004] 此外，其磨头机构作为核心部件具有诸多缺陷：①高速磨削过程振动较大而容易出现偏移，从而导致丝锥磨削精度较差；②磨头体积较大，设备调节及使用均不方便；③磨头的磨损严重，频繁更换磨头费时费力。[0005] 此外，其滑板机构也具有诸多缺陷：①计量学中按“阿贝原理”，计量点与作用点必须相处一条直线上，偏离时则出现误差，而现有的铲磨机，当工件位于A轴主轴时，X向滑板对A轴出现H1偏差，而Y向滑板对X向又出现H2偏差，则∑H＝H1+H2，设计上只能通过尽量减小∑H取值的方法减小偏差，设计难度较大；②现有方法中，为尽量减小上述偏差，常用的方法是加大滑板导向滚动件滑块的跨度L，使L≥3∑H，则导致滑块跨度较大并超出操作者与工件的操作间距S而导致操作不方便的问题。发明内容[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种数控多功能丝锥铲磨机，包括X向滑板机构、Y向滑板机构以及磨头机构，其中：[0007] 所述Y向滑板机构包括：Y向导轨基座，Y向安装于所述Y向导轨基座两侧并Y向错位设置的两条直线滚珠导轨，安装于所述直线滚珠导轨上的滑块，安装于所述滑块上的Y向滑板，安装于所述Y向滑板上的尾顶尖座，以及安装于所述尾顶尖座上的尾顶尖，所述尾顶尖与主轴机构的A轴同轴对应设置；所述Y向滑板由滚珠丝杆驱动位移，所述滚珠丝杆由伺服电机驱动；其中：X向上所述尾顶尖轴线距离所述X向滑板机构底部的间距记为H1，X向上所述X向滑板机构底部距离所述滚珠丝杆轴线的间距记为H2，Y向上两个所述滑块的跨度值记为L，Y向上操作者与工件的操作间距记为S，Y向上所述滑块外边缘距离所述Y向滑板边缘的间距记为α，Y向上位于所述Y向滑板一端的所述尾顶尖轴线距离所述Y向滑板另一端的间距记为A，则L≥3(H1+H2)，且A＝△L+α，其中△L两条所述直线滚珠导轨通过Y向错位设置的错位值，即△L＝L?S；[0008] 所述X向滑板机构包括安装在Y向滑板上的X向导轨板，所述X向导轨板上安装有X向导轨及X向滑板机架，所述X向滑板机架上安装有伺服电机以及由所述伺服电机驱动的减速器与主轴组件，所述主轴组件上安装有工件拨转机构，所述工件拨转机构上安装有同轴对应所述尾顶尖的头顶尖；所述X向导轨上安装有X向滑块，所述X向滑块上安装有X向滑板，所述X向滑板机架安装在所述X向滑板上；所述X向滑板连接至台阶齿条的一端，所述台阶齿条连接有安装在轴承座上的齿轮轴，所述齿轮轴位于所述X向滑板机架内，且所述齿轮轴通过手柄驱动转动进而驱动所述X向滑板沿所述X向导轨滑动，所述X向滑板驱动所述X向滑板机架沿X向移动并带动所述头顶尖沿X向进退；所述台阶齿条的另一端连接至调节夹块，所述调节夹块安装在所述X向导轨上，所述调节夹块与所述X向滑板机架通过导柱连接，所述导柱上套设有位于所述调节夹块与X向滑板机架之间的压簧；[0009] 所述磨头机构包括安装底座以及设置在所述安装底座上的基座，所述安装底座内设置有用于所述基座Z向调节的滚柱用于支承；所述基座上安装有电磨头座，以及X向安装于所述电磨头座上的电磨头，所述电磨头驱动安装于磨轮夹板组件上的磨轮进行转动以实现对夹持于所述头顶尖与尾顶尖之间的丝锥的加工；所述电磨头座内设置有Y向联动的蜗轮、蜗杆、小齿轮轴及大齿轮轴，所述蜗杆由手轮驱动转动，所述蜗杆驱动啮合的所述蜗轮，所述蜗轮驱动所述小齿轮轴转动，所述小齿轮轴驱动所述大齿轮轴转动，所述大齿轮轴驱动所述磨轮倾斜以实现磨削角度的调整；所述大齿轮轴由两侧的设置有Y向的滚针轴承用于支承；所述蜗杆由一对向心轴承及一对推力轴承支承。[0010] 其中，所述滚珠丝杆通过中间的滚珠丝杆挂板及两端的滚珠丝杆座与滚珠丝杆尾座安装在所述Y向导轨基座上，且所述滚珠丝杆与所述Y向滑板的底部通过螺纹啮合；所述Y向滑板精度为0.01mm，且Y向滑板正反向传动精度为0.01mm。[0011] 其中，所述台阶齿条伸入所述X向滑板机架内的一端具有凸台，所述凸台两端通过所述X向滑板机架进行X向限位；所述手柄通过夹紧块连接至所述齿轮轴，且所述手柄上设置有按钮开关以实现工件装卸与开关机联动。[0012] 其中，所述磨轮的直径为250mm，厚度为10～16mm，切线速度为58m/s；以工件磨削点为中心，所述磨轮的Y向调节角度为?40°～45°，Z向调节角度为±5°。[0013] 通过上述技术方案，本发明具有如下优越之处：[0014] ①通过将两条直线导轨在Y向上前后错位布局，从而解决了滑块跨度L超出操作者与工件的操作间距S的矛盾问题，其Y向滑板精度为0.01mm，且Y向滑板正反向传动精度为0.01mm，实际操作过程操作者位于错位段而操作方位比较舒适；

[0015] ②待切削丝锥的一端固定在尾顶尖座的尾顶尖上，另一端通过安装在X向滑板机构上的头顶尖带动转动，由于头顶尖可在X向滑板的作用下沿X向调节，调节精度高，可达0.01mm；

[0016] ③X向滑板通过双导轨导向定位，且X向导轨上设置有调节夹块，调节夹块通过与X向滑板联动且通过导柱及压簧对工件施加顶紧力，因而可以根据工件长度而使压簧呈现不同的伸缩程度，因此可以实现不同长度工件的切削加工；[0017] ④由于在装卸工件的手柄上加装了低压小型按钮开关，可以使工件装卸与开关机联动，减轻劳动强度并提高功效；[0018] ⑤由于采用了大重量的电磨头，基于物理学静惯量原理，因此切削平稳无振动；[0019] ⑥大齿轮轴的Y向轴心采用两只大尺寸滚针轴承支承，安装底座的Z向采用一排滚柱支承，且Y轴以一对小齿轮轴及大齿轮轴配合蜗轮蜗杆传动，可以方便的通过手轮进行磨轮加工角度的调节；[0020] ⑦为确保铲磨不损伤边上的刃口，磨轮的最大尺寸为250mm，当磨损到180mm后，可以有效确保尾顶尖位于颈部具有足够的工作空间。附图说明[0021] 图1为本发明实施例所公开的Y向滑板机构主视示意图；[0022] 图2为本发明实施例所公开的Y向滑板机构俯视示意图；[0023] 图3为本发明实施例所公开的X向滑板机构俯视示意图；[0024] 图4为本发明实施例所公开的X向滑板机构右视示意图；[0025] 图5为图3中A?A向剖视示意图；[0026] 图6为图4中B?B向剖视示意图；[0027] 图7为本发明实施例所公开的磨头机构主视结构示意图；[0028] 图8为本发明实施例所公开的磨头机构俯视结构示意图；[0029] 图9为图8中C?C向剖视结构示意图。[0030] 图中数字表示：[0031] 110.滑块111.Y向导轨基座112.直线滚珠导轨113.Y向滑板 114.尾顶尖座115.尾顶尖

[0032] 116.X向滑板机构117.主轴机构118.伺服电机[0033] 119.滚珠丝杆座120.滚珠丝杆121.滚珠丝杆挂板122.滚珠丝杆尾座211.Y向滑板 212.X向导轨板

[0034] 213.尾顶尖座214.X向滑板机架 215.伺服电机[0035] 216.减速器217.主轴组件 218.工件拨转机构[0036] 219.X向导轨 220.X向滑块 221.X向滑板[0037] 222.齿轮轴223.轴承座224.手柄[0038] 225.台阶齿条226.压簧227.导柱[0039] 228.调节夹块229.夹紧块230.按钮开关[0040] 311.安装底座312.基座313.电磨头座[0041] 314.电磨头315.磨轮夹板组件316.磨轮[0042] 317.滚柱318.大齿轮轴319.滚针轴承[0043] 320.螺母条321.小齿轮蜗轮座322.小齿轮轴[0044] 323.蜗轮324.手轮325.蜗杆[0045] 326.向心轴承327.推力轴承328.端盖具体实施方式[0046] 参考图1及2，本发明的Y向滑板机构包括：Y向导轨基座111，Y向安装于Y向导轨基座111两侧并Y向错位设置的两条直线滚珠导轨112，安装于直线滚珠导轨112上的滑块110，安装于滑块110上的Y向滑板113，安装于Y向滑板113上的尾顶尖座114，以及安装于尾顶尖座114上的尾顶尖115，尾顶尖115与A轴主轴机构117的A轴同轴对应设置；Y向滑板113由滚珠丝杆120驱动位移，滚珠丝杆120由伺服电机18驱动，滚珠丝杆120通过中间的滚珠丝杆挂板121及两端的滚珠丝杆座119与滚珠丝杆尾座122安装在Y向导轨基座111上，且滚珠丝杆120与Y向滑板113的底部通过螺纹啮合；其中：X向上的尾顶尖115轴线距离X向滑板机构底部的间距记为H1，X向上X向滑板机构116底部距离滚珠丝杆轴线的间距记为H2，Y向上两个滑块110的跨度值记为L，Y向上操作者与工件的操作间距记为S，Y向上滑块110外边缘距离Y向滑板113边缘的间距记为α，Y向上位于Y向滑板113一端的尾顶尖115轴线距离Y向滑板113另一端的间距离记为A，则L≥3(H1+H2)，且A＝△L+α，其中△L两条直线滚珠导轨112通过Y向错位设置的错位值，即△L＝L?S。

[0047] 参考图3?6，本发明的X向滑板机构包括安装在Y向滑板211上的X向导轨板212，X向导轨板212上安装有X向导轨219及X向滑板机架214，X向滑板机架214上安装有伺服电机215以及由伺服电机215驱动的减速器216与主轴组件217，主轴组件217上安装有工件拨转机构218，工件拨转机构218上安装有同轴对应尾顶尖115的头顶尖；X向导轨219上安装有X向滑块220，X向滑块220上安装有X向滑板221，X向滑板机架214安装在X向滑板221上；X向滑板

221连接至台阶齿条225的一端，台阶齿条225连接有安装在轴承座223上的齿轮轴22，齿轮轴222位于X向滑板机架214内，且齿轮轴222通过手柄224驱动转动进而驱动X向滑板221沿X向导轨219滑动，X向滑221驱动X向滑板机架214沿X向移动并带动头顶尖沿X向进退；台阶齿条225的另一端连接至调节夹块228，调节夹块228安装在X向导轨219上，调节夹块228与X向滑板机架214通过导柱227连接，导柱227上套设有位于调节夹块228与X向滑板机架214之间的压簧226。

[0048] 参考图5，台阶齿条225伸入X向滑板机架214内的一端具有凸台，凸台两端通过X向滑板机架214进行X向限位；参考图6，手柄224通过夹紧块229连接至齿轮轴222，且手柄224上设置有按钮开关230以实现工件装卸与伺服电机215启停联动。[0049] 参考图7?9，本发明的磨头机构包括：安装底座311以及设置在安装底座311上的基座312，安装底座311内设置有用于基座312Z向调节的滚柱317用于支承；基座312上安装有电磨头座313，以及X向安装于电磨头座313上的电磨头314，电磨头314驱动安装于磨轮夹板组件315上的磨轮316进行转动以实现对夹持于头顶尖与尾顶尖115之间的丝锥的加工；电磨头座313内设置有Y向联动的蜗轮323、蜗杆325、小齿轮轴322及大齿轮轴318，小齿轮轴322及蜗轮323安装在小齿轮蜗轮座321上；蜗杆325由手轮324驱动转动，蜗杆35驱动啮合的蜗轮323，蜗轮323驱动小齿轮轴322转动，小齿轮轴322驱动大齿轮轴318转动，大齿轮轴318驱动磨轮316倾斜以实现磨削角度的调整；大齿轮轴318由两侧的设置有Y向的滚针轴承319用于支承；蜗杆325由一对向心轴承326及一对推力轴承327支承；通过螺母条320锁紧的端盖328将联动的蜗轮323蜗杆、小齿轮轴322及大齿轮轴318封闭在电磨头座313内。其中，磨轮316的直径为250mm，厚度为10～16mm，切线速度为58m/s；以工件磨削点为中心，磨轮316的Y向调节角度为?40°～45°，Z向调节角度为±5°。

[0050] 参考图1?2，本发明通过将两条直线导轨在Y向上前后错位布局，从而解决了滑块110跨度L超出操作者与工件的操作间距S的矛盾问题，其Y向滑板113精度为0.01mm，且Y向滑板113正反向传动精度为0.01mm，实际操作过程操作者位于错位段而操作方位比较舒适。

参考图3?6，本发明中，待切削丝锥的一端固定在尾顶尖座213的尾顶尖115上，另一端通过安装在X向滑板机构上的头顶尖带动转动，由于头顶尖可在X向滑板221的作用下沿X向调节，调节精度高，可达0.01mm；X向滑板221通过双导轨导向定位，且X向导轨219上设置有调节夹块228，调节夹块228通过与X向滑板221联动且通过导柱227及压簧226对工件施加顶紧力，因而可以根据工件长度而使压簧226呈现不同的伸缩程度，因此可以实现不同长度工件的切削加工；由于在装卸工件的手柄224上加装了低压小型按钮开关230，可以使工件装卸与开关机联动，减轻劳动强度并提高功效。参考图7?9，本发明由于采用了大重量的电磨头

314，基于物理学静惯量原理，因此切削平稳无振动；大齿轮轴318的Y向轴心采用两只大尺寸滚针轴承319支承，安装底座311的Z向采用一排滚柱317支承，且Y轴以一对小齿轮轴322及大齿轮轴318配合蜗轮323蜗杆325传动，可以方便的通过手轮324进行磨轮316加工角度的调节；为确保铲磨不损伤边上的刃口，磨轮316的最大尺寸为250mm，当磨损到180mm后，可以有效确保尾顶尖位于颈部具有足够的工作空间。

[0051] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。