專利名稱：數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數控車床，具體涉及一種安裝在數控車床尾座孔上的恒力自補式精密鉆孔裝置。
背景技術：
臥式數控車床是對旋轉類零件上進行鉆孔加工的主要設備之一，它的尾座鉆孔深度和鉆孔直徑最大，鉆頭定位準確、更換快捷。但因尾座自身獨特的傳動結構和鉆孔方式的限制，使數控車床尾座不能共享數控車床的數字控制系統，無法實現在數字控制下自動鉆孔。在日常工作中，人們常利用數控車床的縱向運動機構上的刀架，來代替尾座夾持鉆頭進行自動鉆孔，又因縱向運動機構在主軸箱和尾座之間受到運動行程的限定和中心架夾持工件等方面的位置影響，刀架上的鉆頭在有限的床身軌道上不僅鉆孔行程短，而且在刀架上 適用于安裝的鉆頭規(guī)格很少。在文獻資料中，有的因其傳動機構的運動精度等方面影響，使運動構件與司服電機轉角存在隨動性差和同步性低等缺陷，制約了在數控下對超長臺階孔高精度加工的技術要求。如《數字化鉆孔裝置》專利號200720035704. 8。

發(fā)明內容
針對數控車床的尾座存在的不足現象，在不改變數控車床尾座原有尺寸的基礎上，利用其尾座孔為安裝基準體，并共享數控車床的數字控制操作系統為前提，設計了與數控車床尾座相配套的數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置，以恒力自適應式螺旋傳動機構和自適應式錯位齒輪機構為傳動方式，增強各機件在運動時的隨動性和同步性，使鉆桿往復運動精度滿足在數字控制下對長孔加工的技術要求，實現數控車床尾座在不移動的情況下，提高對200毫米以上的超長臺階孔加工質量和效率，并可制成與系列型號的數控車床尾座相配套的通用附件。本發(fā)明的技術解決方案是該鉆孔裝置由安裝在車床尾座孔上的定位基準體組件、動力輸入機構、自適應式錯位齒輪傳動機構和自適應式螺旋傳動機構組成，所述的定位基準體組件包括定位板、主套筒、螺栓、間隔套、左軸承、右軸承、有尾鍵和螺帽，首先用螺栓將定位板緊固在主套筒中部的法蘭盤上，其次將左軸承、間隔套和右軸承依次套插在主套筒右端的外徑上和大齒輪的內孔中，再用并緊螺帽緊固在主套筒右端的外徑上，組合成定位基準體組件；所述的動力輸入機構包括齒軸、彈簧、活動離合爪、圓柱銷、小齒輪、小齒輪殼、軸承座和軸承，首先依次將彈簧、活動離合爪和小齒輪套裝在齒軸中部的軸徑上，通過按壓小齒輪迫使彈簧收縮，使活動離合爪上的長槽與齒軸上的銷孔對中，用圓柱銷插入定位即形成同一旋轉體，其次將齒軸左端帶有內鍵槽的孔套插在司服電機帶有平鍵的軸徑上，小齒輪殼開有豁口槽的一面朝下，在其右端孔處用螺釘連接的軸承座孔內的軸承套裝在齒軸右端的軸徑上，其后用四棵長螺釘分別貫穿在小齒輪殼、定位板并旋緊在司服電機的四個螺孔上，使司服電機和小齒輪殼分別壓緊在定位板兩側面的孔徑圓上，使活動離合爪在彈簧力作用下與小齒輪上的離合爪呈彈性嚙合，組合成動力輸入機構；所述的自適應式錯位齒輪傳動機構包括左齒輪、右齒輪、銷形簧、螺桿和螺套體，首先將兩根銷形簧的一端分別插在左齒輪右端面呈對稱設置的圓柱孔和圓錐孔中，兩根銷形簧的另一端分別插在右齒輪左端面呈對稱設置的圓錐孔和圓柱孔中，使左齒輪的內外齒與右齒輪的內外齒呈相互對等微量的錯位狀態(tài)，在外力作用下克服兩銷形簧的彈力讓左齒輪、右齒輪的內外齒對齊，并分別與大齒輪和小齒輪的齒嚙合，在銷形簧預壓力作用下，使左、右兩齒輪與大、小兩齒輪分別形成相互有著一定反向旋轉力的錯位齒輪，其次用螺桿經螺套體將左齒輪、右齒輪和左軸承、右軸承分別限位在大齒輪的外齒輪上和內孔中，其后將齒輪殼上設有的豁口槽朝上套包在小齒輪殼設有的豁口槽外側，用螺絲固定在定位板的外徑圓上，組合成自適應式錯位齒輪傳動機構；所述的自適應式螺旋傳動機構包括大彈簧、左銅螺母、右銅螺母、外螺套和鉆桿，首先將鉆桿上帶有鍵槽的T形螺紋插套在左銅套、右銅套內孔和主套筒孔內已安裝好的有尾鍵上，其次將裝有大彈簧的左銅螺母右端設有的內花鍵套插在右銅螺母左端設有的外花鍵上，再將左銅螺母和右銅螺母依次旋合在鉆桿的右端開有鍵槽的T形螺徑上，其后由右向左推動鉆桿依次將大彈簧、左銅螺母和右銅螺母送入螺套體右端的內孔和內花鍵槽中，迫使大彈簧受到螺套體和左銅螺母的相對擠壓而收縮，并用外螺套將右銅螺母緊固定位在螺套體孔中，左銅螺母和右銅螺母與螺套體在花鍵的作用下形成相同角速度，而左銅螺母在大彈簧的預壓力作用下，推動鉆桿上的T形螺紋右螺紋面與右銅螺母的 左螺紋面相對運動貼合，使左銅螺母和右銅螺母在鉆桿的T形螺徑上產生恒定的相反軸向彈性旋合力，組合成自適應式螺旋傳動機構。其中，小齒輪殼上設有單向注油閥。本發(fā)明設計了具有恒力自適應式錯位齒輪傳動機構，有效解決傳統齒輪傳動機構的齒輪嚙合間隙，從而提高自適應式錯位齒輪傳動機構上的主動齒輪與從動齒輪在旋轉運動時的隨動性和同步性，填補了傳統錯位齒輪不能適時自行調節(jié)齒輪嚙合間隙的空白。本發(fā)明設計了具有恒力自適應式螺旋傳動機構，有效解決傳統螺旋副螺母與絲桿的軸向旋合間隙，從而提高自適應式螺旋傳動機構上的螺母轉角與鉆桿上的絲桿在往復運動時的隨動性和同步性，填補了傳統螺旋副因運動精度低下不能代替滾動螺旋的空白。本發(fā)明設計的主套筒左端外徑上通過螺帽安裝在數控車床尾座孔中，主套筒的左中部大外徑上通過螺栓安裝定位板，主套筒的右中部通過左軸承和右軸承安裝大齒輪，主套筒的右端外螺徑上安裝并緊螺帽，主套筒的兩端內孔安裝左銅套和右銅套。本發(fā)明設計的定位板外形呈方圓接合體，呈方形體一端兩側面設有同心臺階孔和四個螺孔，通過四個螺孔內螺釘將司服電機和小齒輪殼分別安裝在定位板兩側面的臺階孔中，呈圓形一端外徑上通過螺絲安裝大齒輪殼。本發(fā)明設計的鉆桿左端外徑上開有沖退鉆頭槽，內徑上設有內錐孔安裝鉆頭，右端為T形螺紋安裝左、右兩銅螺母。該數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置共享主機數字控制操作系統，與主機的尾座整合便捷，結構靈巧，工作穩(wěn)定，能顯著提高數控車床尾座的自動鉆孔性能、工作效益以及鉆孔質量，達到數控車床尾座具有專用數控鉆孔機床的鉆孔技術能力。


圖I為本發(fā)明的右視示意圖。
圖2為圖I的B-B向結構示意圖。圖3為圖2的A-A向局部示意圖。圖中1鉆桿，2螺帽，3有尾鍵，4車床尾座，5主套筒，6司服電機，7螺栓，8定位板，9平鍵，10彈簧，11圓柱銷，12活動離合爪，13小齒輪，14小齒輪殼，15軸承，16齒軸，17軸承座，18左軸承，19右軸承，20螺套體，21左銅螺母，22右銅螺母，23外螺套，24大彈簧，25并緊螺帽，26螺桿，27大齒輪，28齒輪殼，29右齒輪，30左齒輪，31銷形簧，32間隔套，33右銅套，34左銅套，35松緊手柄，36注油閥，37螺孔，38銷形簧孔。
具體實施例方式如圖1-3所示，該鉆孔裝置由安裝在車床尾座4孔上的定位基準體組件、動力輸入機構、自適應式錯位齒輪傳動機構和自適應式螺旋傳動機構組成，所述的定位基準體組件包括定位板8、主套筒5、螺栓7、間隔套32、左軸承18、右軸承19、有尾鍵3、并緊螺帽25和螺帽2，首先用螺栓7將定位板8緊固在主套筒5中部的法蘭盤上，其次將左軸承18、間隔套32和右軸承19依次套插在主套筒5右端的外徑上和大齒輪27的內孔中，再用并緊螺帽25緊固在主套筒5右端的外徑上，組合成定位基準體組件；所述的動力輸入機構包括齒軸16、彈簧10、活動離合爪12、圓柱銷11、小齒輪13、小齒輪殼14、軸承座17和軸承15，首先依次將彈簧10、活動離合爪12和小齒輪13套裝在齒軸16中部的軸徑上，通過按壓小齒輪13迫使彈簧10收縮，使活動離合爪12上的長槽與齒軸16上的銷孔對中，用圓柱銷11定位即形成同一旋轉體，其次將齒軸16左端帶有內鍵槽的孔套插在司服電機6帶有平鍵9的軸徑上，小齒輪殼14開有豁口槽的一面朝下，在其右端孔處用螺釘連接的軸承座17孔內的軸承15套裝在齒軸16右端的軸徑上，其后用四棵長螺釘分別貫穿在小齒輪殼14、定位板8并旋緊在司服電機6的四個螺孔37上，使司服電機6和小齒輪殼14分別壓緊在定位板8兩側面的孔徑圓上，使活動離合爪12在彈簧10力作用下與小齒輪13上的離合爪呈彈性嚙合，組合成動力輸入機構；所述的自適應式錯位齒輪傳動機構包括左齒輪30、右齒輪29、銷形簧31、螺桿26和螺套體20，首先將兩根銷形簧31的一端分別插在左齒輪30右端面呈 對稱設置的圓柱孔和圓錐孔中，兩根銷形簧31的另一端分別插在右齒輪29左端面呈對稱設置的圓錐孔和圓柱孔中，使左齒輪30的內外齒與右齒輪29的內外齒呈相互對等微量的錯位狀態(tài)，在外力作用下克服兩銷形簧31的彈力讓左齒輪30、右齒輪29的內外齒對齊，并分別與大齒輪27和小齒輪13的齒嚙合，在銷形簧預壓力作用下，使左、右兩齒輪與大、小兩齒輪分別形成相互有著一定反向旋轉力的錯位齒輪，其次螺桿26經螺套體20將左齒輪、右齒輪和左軸承18、右軸承19分別限位在大齒輪27的外齒上和內孔中，其后將齒輪殼28上設有的豁口槽的一面朝上套包在小齒輪殼14設有的豁口槽外側，用螺絲固定在定位板8的外徑圓上，組合成自適應式錯位齒輪傳動機構；所述的自適應式螺旋傳動機構包括大彈簧24、左銅螺母21、右銅螺母22、外螺套23和鉆桿1，首先將鉆桿I上帶有鍵槽的T形螺紋插套在左銅套34、右銅套33內孔和主套筒5孔內已安裝好的有尾鍵3上，其次將裝有大彈簧24的左銅螺母21右端設有的內花鍵套插在右銅螺母22左端設有的外花鍵上，再將左銅螺母21和右銅螺母22依次旋合在鉆桿I的右端開有鍵槽的T形螺徑上，其后由右向左推動鉆桿I依次將大彈簧24、左銅螺母21和右銅螺母22送入螺套體20右端的內孔和內花槽孔中，迫使大彈簧24受到螺套體20和左銅螺母21的相對擠壓而收縮，并用外螺套23將右銅螺母22緊固定位在螺套體20孔中，左銅螺母21和右銅螺母22與螺套體20在花鍵的作用下形成相同角速度，而左銅螺母21在大彈簧24的預壓力作用下，推動鉆桿I上的T形螺紋右螺紋面與右銅螺母22的左螺紋面相對運動貼合，使左銅螺母21和右銅螺母20在鉆桿I的T形螺徑上產生恒定的相反軸向彈性旋合力，組合成自適應式螺旋傳動機構。其中，小齒輪殼14上設有單向注油閥33。由于數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置是以數控車床尾座4孔為安裝基準， 因此在與尾座安裝時，只需將主機尾座4上的原有手輪和尾座套筒卸下，將該鉆孔裝置上的主套筒5的左端外徑插入數控車床的尾座4孔中，再用螺帽2將主套筒5緊固在數控車床的尾座4孔上。即完成該鉆孔裝置與數控車床尾座孔安裝組合。所以數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置上的鉆桿軸心線與數控車床尾座孔心線吻合和數控車床主軸同心，與尾座安裝定位精度高，通用性好，滿足數控車床高精度鉆孔要求。在齒輪傳機構方面，由于左齒輪30和右齒輪29在兩個銷形簧31作用下，左右兩齒輪角速度相同，當它們的內外兩齒分別與大齒輪27和小齒輪13的嚙合有間隙或齒形有摩損時，在兩個銷形簧31釋放的預壓力作用下，使左齒輪30和右齒輪29作相互反向旋轉，因此，左、右兩齒輪與大齒輪27和小齒輪13有嚙合間隙時，能自行達到適時補償和調節(jié)，從而減少小齒輪與大齒輪在單位時間內作正反旋轉時所產生的傳動誤差，增強運動構件間的隨動性和同步性，提高齒輪傳動的精確性。在螺旋機構傳動方面，由于右銅螺母22上的小花鍵和大花鍵分別插在左銅螺母21和螺套體20的內花鍵中，并由外螺套23將其緊固定位在螺套體20孔內，使螺套體20與左右兩銅螺母角速度相同，當旋合在鉆桿I呈T形螺徑上的左右銅螺母有軸向旋合間隙或螺紋牙形有摩損時，在大彈簧24釋放的預壓力作用下，使左銅螺母21和右銅螺母22在鉆桿I的T形螺徑上作相互反向滑動，使鉆桿I呈T形螺紋上的左右兩個螺紋面分別與左銅螺母21的右螺紋面和右銅螺母22的左螺紋面作無間隙貼合，因此，左、右兩銅螺母與鉆桿I的螺徑有磨損或有軸向旋合間隙時，能自行達到適時補償和調節(jié)，消除螺母與鉆桿I的T形螺紋在單位時間內作正反旋轉時產生的傳動誤差，增強運動構件間的隨動性和同步性，提高螺旋傳動的精確性。在鉆孔工作中，司服電機6經平鍵9、圓柱銷11和彈簧10作用下，活動離合爪12與小齒輪13離合爪嚙合形成角速相同，并帶動自適應式錯位齒輪旋轉，由于自適應式錯位齒輪的內齒與大齒輪27的外齒呈圓周嚙合，因此，自適應式錯位齒輪與大齒輪27其角速度相同；大齒輪27經螺桿26作用與螺套體20其角速度相同；右銅螺母22上的小外花鍵和大外花鍵分別與左銅螺母21的內花鍵和螺套體20內花鍵嚙合其角速度相同。當螺套體20左旋轉時，左銅螺母21右螺紋面與鉆桿IT形螺紋的左螺紋面緊貼，經旋轉推動鉆桿I在主套筒5的左銅套34和右銅套33孔內作右軸向滑動，形成鉆孔時的無間隙退刀運動；當螺套體20右旋轉時，右螺母22的左螺面紋與鉆桿I矩形螺紋的右螺紋面已經緊貼，經旋轉推動鉆桿I在主套筒5的左銅套34和右銅套33孔內作左軸向滑動，形成鉆孔時的無間隙進刀運動；因此，恒力自補式數控車床尾座精密鉆孔裝置，滿足鉆桿上的刀具在數字控制下的對鉆、鉸擴等孔項目加工技術要求，增強了鉆桿軸向運動的位置性和穩(wěn)定，拓展了與不同規(guī)格車床尾座組合的通用性。恒力自補式鉆孔裝置在傳動機構中設有過載保護裝置，當快速進退運動超程或鉆削阻力過大時，活動離合爪12克服小彈簧10的壓力與小齒輪13上的離合爪打滑，使小齒輪13停止旋轉，并發(fā)出噠噠噠的聲響加以提示，以防超負荷而損壞運動構件或鉆孔裝置。技術注意事項
I、大彈簧24的壓力應根據鉆桿在主套筒5的左銅套34和右銅套33孔內的滑動阻力系數通過外螺套23進行調節(jié)。2、司服電機6采用偏位設計，兼顧車床尾座快速松緊手柄35和尾座固定螺帽的松緊操作。3、左右兩銅螺母采用左窄右寬的設計形式，提高該裝置的效能利用和經濟實用性。 4、在鉆頭快速進刀發(fā)生碰撞，并有噠噠噠的聲響時，說明過載保護生效，此時需要重新對刀才能保證鉆孔深度的精確控制。
權利要求
1.數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置，其特征是該鉆孔裝置由安裝在車床尾座(4)孔上的定位基準體組件、動力輸入機構、自適應式錯位齒輪傳動機構和自適應式螺旋傳動機構組成，所述的定位基準體組件包括定位板(8)、主套筒(5)、螺栓(7)、間隔套(32)、左軸承(18)、右軸承(19)、有尾鍵(3)、并緊螺帽(25)和螺帽(2)，首先用螺栓(7)將定位板(8)緊固在主套筒(5)中部的法蘭盤上，其次將左軸承(18)、間隔套(32)和右軸承(19)依次套插在主套筒(5)右端的外徑上和大齒輪(27)的內孔中，再用并緊螺帽(25)緊固在主套筒(5)右端的外徑上,組合成定位基準體組件；所述的動力輸入機構包括齒軸(16)、彈簧(10 )、活動離合爪(12 )、圓柱銷(11)、小齒輪(13 )、小齒輪殼(14)、軸承座(17 )和軸承(15)，首先依次將彈簧(10)、活動離合爪(12)和小齒輪(13)套裝在齒軸(16)中部的軸徑上，通過按壓小齒輪(13)迫使彈簧(10)收縮，使活動離合爪(12)上的長槽與齒軸(16)上的銷孔對中，用圓柱銷(11)定位即形成同一旋轉體，其次將齒軸(16)左端帶有內鍵槽的孔套插在司服電機(6)帶有平鍵(9)的軸徑上，小齒輪殼(14)開有豁口槽的一面朝下，在其右端孔處用螺釘連接的軸承座(17)孔內的軸承(15)套裝在齒軸(16)右端的軸徑上，其后用四棵長螺釘分別貫穿在小齒輪殼(14)、定位板(8)并旋緊在司服電機(6)的四個螺孔(37)上，使司服電機(6)和小齒輪殼(14)分別壓緊在定位板(8)兩側面的孔徑圓上，使活動離合爪(12)在彈簧(10)力作用下與小齒輪(13)上的離合爪呈彈性嚙合，組合成動力輸入機構；所述的自適應式錯位齒輪傳動機構包括左齒輪(30)、右齒輪(29)、銷形簧(31)、螺桿(26)和螺套體(20)，首先將兩根銷形簧(31)的一端分別插在左齒輪(30)右端面呈對稱設置的圓柱孔和圓錐孔中，兩根銷形簧(31)的另一端分別插在右齒輪(29)左端面呈對稱設置的圓錐孔和圓柱孔中，使左齒輪(30)的內外齒與右齒輪(29)的內外齒呈相互對等微量的錯位狀態(tài)，在外力作用下克服兩銷形簧(31)的彈力讓左齒輪(30)、右齒輪(29)的內外齒對齊，并分別與大齒輪(27)和小齒輪(13)的齒嚙合，在銷形簧預壓力作用下，使左、右兩齒輪與大、小兩齒輪分別形成相互有著一定反向旋轉力的錯位齒輪，其次螺桿(26)經螺套體(20)將左齒輪(30)、右齒輪(29)和左軸承(18)、右軸承(19)分別限位在大齒輪(27)的外齒上和內孔中，其后將齒輪殼(28)上設有的豁口槽一面朝上套包在小齒輪殼(14)設有的豁口槽外側，用螺絲固定在定位板(8)的外徑圓上，組合成自適應式錯位齒輪傳動機構；所述的自適應式螺旋傳動機構包括大彈簧(24)、左銅螺母(21)、右銅螺母(22)、外螺套(23)和鉆桿(I )，首先將鉆桿(I)上帶有鍵槽的T形螺紋插套在左銅套(34)、右銅套(33)內孔和主套筒(5 )孔內已安裝好的有尾鍵(3 )上，其次將裝有大彈簧(24 )的左銅螺母(21)右端設有的內花鍵套插在右銅螺母(22)左端設有的外花鍵上，再將左銅螺母(21)和右銅螺母(22)依次旋合在鉆桿(I)的右端開有鍵槽的T形螺徑上，其后由右向左推動鉆桿(I)依次將大彈簧(24)、左銅螺母(21)和右銅螺母(22)送入螺套體(20)右端的內孔和內花槽孔中，使大彈簧(24)受到螺套體(20)和左銅螺母(21)的相對擠壓而收縮，并用外螺套(23)將右銅螺母(22)緊固定位在螺套體(20)孔中，左銅螺母(21)和右銅螺母(22)與螺套體(20)在花鍵的作用下形成相同角速度，左銅螺母(21)在大彈簧(24)的預壓力作用下推動鉆桿(I)上的T形螺紋右螺紋面與右銅螺母(22)的左螺紋面相對運動貼合，使左銅螺母(21)和右銅螺母(20)在鉆桿(I)的T形螺徑上產生恒定的相反軸向彈性旋合力，組合成自適應式螺旋傳動機構。
2.根據權利要求I所述的數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置，其特征是其中，小齒輪殼(14) 上設有單向注油閥(33)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置，該鉆孔裝置由安裝在車床尾座(4)孔上的定位基準體組件、動力輸入機構、自適應式錯位齒輪傳動機構和自適應式螺旋傳動機構組成。本發(fā)明的數控車床尾座恒力自補式精密鉆孔裝置與主機的尾座整合便捷、定位精確，結構靈巧，工作穩(wěn)定，能顯著提高數控車床的性能、工作效益以及鉆孔質量，具有專用數控鉆孔機床的鉆孔技術能力，可制成與系列型號的數控車床尾座相配套的通用附件。
文檔編號B23B43/02GK102773521SQ20121025596
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者左曉明, 王文志 申請人:淮陰工學院