本發(fā)明涉及機(jī)加工技術(shù)領(lǐng)域，屬于外圓切屑加工方法，具體說來，尤其涉及具有弧度彎曲的軸類零件外圓進(jìn)行切削加工方法及其專有切削裝置。

背景技術(shù)：

具有一定弧度彎曲軸類零件的外圓加工，大多采用手工打磨的加工方式，但手工打磨具有勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長、質(zhì)量不穩(wěn)定、影響因素復(fù)雜等許多缺陷，很難保證精確的加工質(zhì)量；即使現(xiàn)有的多軸聯(lián)動機(jī)床為彎曲軸類零件的加工提供可能，但這種加工方式不僅前期的對刀、程序控制、仿真加工等工作非常繁瑣，而且加工后工件的圓弧曲率和截面圓度很難保證，軸向彎曲表面存在不一致光滑的缺陷。專利號ZL201420601367.4公開一種車削加工彎曲長軸的裝置，包括徑向夾持待加工彎曲軸的壓輥裝置及其固定座，壓輥裝置包括分置于待加工彎曲軸橫向兩側(cè)的非彈性壓輥機(jī)構(gòu)和彈性壓輥機(jī)構(gòu)，固定架以垂直于車床加工軸線可滑動的連接于車床的大拖板上，固定架上連接有車刀架。加工時(shí)，待加工彎曲軸旋轉(zhuǎn)，固定座帶動整個(gè)裝置垂直于彎曲軸的軸線作直線往復(fù)運(yùn)動，兩個(gè)壓輥機(jī)構(gòu)對彎曲軸的外形進(jìn)行在線測量的同時(shí)通過固定架來實(shí)時(shí)調(diào)整車刀在車削過程中的位置，保證刀尖與彎曲軸軸線之間的距離不變，即通過機(jī)械方式保證車刀恒定的背吃刀量來實(shí)現(xiàn)彎曲軸的加工且保持原有曲率不變。車削加工過程中的軸向進(jìn)給通過大拖板帶動整個(gè)裝置沿彎曲軸的軸向移動實(shí)現(xiàn)。采用此種加工方式，車刀與工件的軸線之有一定偏差，加工后所得外圓為一近似橢圓，加工彎曲軸的彎曲弧度很小，且僅適用于車削直徑大于400mm，長度大于4m，直線度在0.2‰--14‰之間的彎曲軸，而且加工過程中工件轉(zhuǎn)速不能太高，切削效率極低。上述彎曲軸類零件加工的傳統(tǒng)方法是造成相關(guān)制造企業(yè)工人勞動強(qiáng)度大、加工質(zhì)量不穩(wěn)定、加工成本高的主要原因，已經(jīng)嚴(yán)重制約相關(guān)制造企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效益。本發(fā)明的目的即是對上述問題的一種具體解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種弧形彎曲軸類零件外圓的切削裝置及切削方法，應(yīng)該具有勞動強(qiáng)度低、工序簡單、容易操作和成本低等優(yōu)點(diǎn)，能完成直線軸類和具有較大弧度彎曲軸類零件的外圓切屑工作，不僅可以保證加工后的零件在軸線方向的曲率精度，而且加工的表面質(zhì)量較高。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種彎曲軸類零件外圓切削加工裝置，包括固定基座、設(shè)置在所述固定基座上的XY平面內(nèi)軸向進(jìn)給平臺，其特征在于：還包括一繞Z軸轉(zhuǎn)動輸出的刀盤偏轉(zhuǎn)裝置，該繞Z軸轉(zhuǎn)動輸出的刀盤偏轉(zhuǎn)裝置包括固定座、轉(zhuǎn)動臺以及使所述轉(zhuǎn)動臺在所述固定座上轉(zhuǎn)動的第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述固定座固定在所述XY平面內(nèi)軸向進(jìn)給平臺上，在所述轉(zhuǎn)動臺上設(shè)置有一旋風(fēng)銑削裝置，該旋風(fēng)銑削裝置在所述XY平面內(nèi)軸向進(jìn)給平臺和刀盤偏轉(zhuǎn)裝置的同步作用下具有沿彎曲軸類零件彎曲方向的進(jìn)給。

所述第一驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)和第一電機(jī)。

所述旋風(fēng)銑削裝置包括機(jī)座、刀盤、轉(zhuǎn)軸以及帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述刀盤固定在所述轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)軸的中心為輸送待加工工件的圓形通道；所述機(jī)座固定在所述轉(zhuǎn)動臺上。

所述第二驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括大帶輪、小帶輪、傳動帶以及第二電機(jī)，所述大帶輪連接在所述轉(zhuǎn)軸上，所述小帶輪連接在所述第二電機(jī)輸出軸上。

在所述刀盤同心圓周上均布連接有至少一把可徑向調(diào)節(jié)的刀具。

一種彎曲軸外圓切削加工方法，其特征是：利用旋風(fēng)銑削裝置提供刀具繞Y軸旋轉(zhuǎn)銑削的動力，通過內(nèi)旋風(fēng)銑頭繞Z軸的偏轉(zhuǎn)和銑刀盤在XY平面內(nèi)沿軸線軌跡追蹤的實(shí)時(shí)聯(lián)動，使得切削刀具隨彎曲軸線進(jìn)給運(yùn)動的同時(shí)，切削面實(shí)時(shí)與彎曲軸線的切線垂直。

具體方法為：

步驟一、將待加工零件從旋風(fēng)銑削裝置內(nèi)部穿過，通過固定基座上的工件裝夾部件夾緊待加工零件；

步驟二、根據(jù)待加工零件彎曲軸的瞬時(shí)曲率為r，實(shí)時(shí)控制沿軸線a₁a₂切向進(jìn)給切削速度v₁和刀盤繞Z軸偏轉(zhuǎn)角速度ω₁，使v₁、ω₁和r滿足關(guān)系為：v₁＝rω₁。

本發(fā)明一種弧形彎曲軸類零件外圓的切削裝置，在刀盤同心圓周上均布連接至少一把可徑向調(diào)節(jié)的刀具，刀盤與轉(zhuǎn)軸一端固定連接，轉(zhuǎn)軸的另一端與帶輪連接，同時(shí)轉(zhuǎn)軸通過軸承支承在機(jī)座上，由第一電機(jī)和帶傳動機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸帶動刀盤提供刀具的旋轉(zhuǎn)切削動力，機(jī)座固定在偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)盤上，由第二電機(jī)和蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)銑削刀盤的偏轉(zhuǎn)，并在機(jī)床的XY進(jìn)給平臺的帶動機(jī)座實(shí)現(xiàn)刀盤沿工件軸線的進(jìn)給切削。

切削方法具體是：對一定弧形彎曲的軸類零件進(jìn)行外圓切削時(shí)，工件固定不動，內(nèi)旋風(fēng)銑削裝置的電機(jī)通過帶傳動機(jī)構(gòu)為刀具提供Y軸旋轉(zhuǎn)銑削動力，銑刀盤一方面在機(jī)床的XY進(jìn)給平臺帶動下沿工件的軸線進(jìn)給，同時(shí)刀盤偏轉(zhuǎn)裝置通過蝸輪蝸桿傳動機(jī)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)盤使得銑刀盤自身繞Z軸轉(zhuǎn)動，保證任一瞬時(shí)刀尖進(jìn)給切削平面與工件軸線的切線垂直且切削中心在軸線上，實(shí)現(xiàn)對待加工彎曲軸類零件的外圓切削。

刀盤同心圓周上均布連接的刀具，每把刀具在刀盤徑向位置依靠兩個(gè)固定螺釘和一個(gè)調(diào)整螺栓調(diào)節(jié)，可以滿足針對不同直徑軸類零件的外圓切削加工。

刀盤偏轉(zhuǎn)裝置帶動轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸中心在任意時(shí)刻必須嚴(yán)格穿過刀具切屑面的圓心。

機(jī)床的XY向軸向進(jìn)給平臺，必須使得刀盤的銑削中心嚴(yán)格沿工件軸線進(jìn)給，以保證加工后零件的曲率精度。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

(1)應(yīng)用旋風(fēng)銑削和現(xiàn)有傳動機(jī)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合。對具有一定弧形彎曲軸類零件外圓的加工方法及其切削裝置，采用內(nèi)旋風(fēng)銑刀自身繞Y軸高速轉(zhuǎn)動，并依靠銑刀盤自身繞Z軸偏轉(zhuǎn)和底座在XY平面進(jìn)給平臺的聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)刀具沿工件軸向的進(jìn)給切削，有效提高加工速度和加工質(zhì)量，不僅可以保證加工后的零件在軸線方向的曲率精度，而且解決了目前多軸聯(lián)動機(jī)床對大弧度彎曲軸類零件加工不能一致光滑的問題。

(2)刀盤同心圓周上均布的刀體可沿刀盤徑向調(diào)節(jié)，能夠針對不同直徑大小的軸類工件進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)對直線軸類和弧形彎曲軸類零件的外圓進(jìn)行粗加工和精加工。

(3)本方法是一項(xiàng)原創(chuàng)性的對具有弧度彎曲軸類零件外圓切削加工的新方法，此方法工序簡單、勞動強(qiáng)度低、容易操作，用其進(jìn)行彎曲軸類零件的外圓切削時(shí)可以省去多臺傳統(tǒng)的切削聯(lián)動機(jī)床，將給企業(yè)的設(shè)備布置、用人用工安排等方面帶來良好的改觀。

附圖說明

圖1是彎曲軸類零件外圓加工專用切削裝置的軸側(cè)視圖；

圖2為圖1的A-A剖視圖；

圖3為旋風(fēng)銑削頭的主視圖；

圖4為本發(fā)明的彎曲軸類外圓切削方法的原理示意圖；

圖5為本發(fā)明切削方法的工件外圓加工范圍示意圖。

圖中：1-1銑刀盤、1-2刀具、1-3壓緊螺釘、1-4調(diào)整螺栓、1-5第一電機(jī)、1-6小帶輪、1-7傳動帶、1-8軸承、1-9轉(zhuǎn)軸、1-10大帶輪、1-11底座、2-1蝸桿、2-2蝸輪、2-3轉(zhuǎn)盤、2-4第二電機(jī)、3XY進(jìn)給平臺、4工件。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供的是基于旋風(fēng)銑削的弧形彎曲軸類零件外圓切削的加工方法及其切削裝置，下面結(jié)合附圖及較佳實(shí)例詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1-3所示：一種彎曲軸類零件外圓加工的專用切削裝置，在銑刀盤1-1同心圓周上均布連接有至少一把可徑向調(diào)節(jié)的刀具1-2。刀盤1-1與轉(zhuǎn)軸1-9一端固定連接，轉(zhuǎn)軸1-9的另一端與大帶輪1-10固定連接，同時(shí)轉(zhuǎn)軸1-9通過軸承支承在機(jī)座上，由第一電機(jī)1-5和帶傳動機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸1-9帶動銑刀盤1-1旋轉(zhuǎn)提供刀具1-2旋轉(zhuǎn)切削的動力，所述機(jī)座1-11固定在偏轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)盤2-3上，由第二電機(jī)2-4和蝸輪2-2蝸桿2-1傳動機(jī)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)盤2-3實(shí)現(xiàn)銑削刀盤1-1的偏轉(zhuǎn)，并由機(jī)床的XY進(jìn)給平臺3帶動機(jī)座1-11實(shí)現(xiàn)刀具1-1沿工件4軸線的進(jìn)給切削。

利用內(nèi)旋風(fēng)銑削刀盤，一方面帶動刀具提供Y軸旋轉(zhuǎn)切削的動力，另一方面刀盤沿彎曲軸線進(jìn)給同時(shí)繞Z軸偏轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)刀具帶動瞬時(shí)圓周切削面與加工軸線的法向重合。

對一定弧形彎曲的軸類零件進(jìn)行外圓切削時(shí)，工件4固定不動，內(nèi)旋風(fēng)銑削裝置的電機(jī)1-5通過帶傳動機(jī)構(gòu)為刀具1-2提供Y軸旋轉(zhuǎn)銑削動力，銑刀盤1-1一方面在XY進(jìn)給平臺3帶動下沿工件的軸線進(jìn)給，同時(shí)刀盤偏轉(zhuǎn)裝置通過蝸輪2-2蝸桿2-1傳動機(jī)構(gòu)帶動轉(zhuǎn)盤2-3使得銑刀盤1-1自身繞Z軸轉(zhuǎn)動，保證任一瞬時(shí)刀尖進(jìn)給切削平面與工件軸線a₁a₂的切線垂直且切削中心O₁在軸線a₁a₂上，實(shí)現(xiàn)對待加工彎曲軸類零件的外圓切削。

進(jìn)一步，圖4是對前圖切削裝置加工原理的說明，從位置I到位置II的切削過程，刀具1-2的切削面始終與所在瞬時(shí)軸線的法線重合，刀盤轉(zhuǎn)動中心O₁沿軸線a₁a₂進(jìn)給的同時(shí)，銑刀盤1-1繞Z軸偏轉(zhuǎn)角度為θ。

所述的銑削刀盤，沿軸線a₁a₂切向進(jìn)給切削的速度為v₁，此時(shí)刀盤的繞Z軸的偏轉(zhuǎn)角速度為ω₁，所在彎曲軸的瞬時(shí)曲率為r，為了保證切削的曲率和瞬時(shí)銑削所需的切向圓度，它們滿足關(guān)系為：v₁＝rω₁。

進(jìn)一步，圖5是針對前圖切削裝置和加工原理工件的加工范圍說明，所述刀盤的銑削平面AB和大帶輪1-10端面CD間的距離為a，且靠近端面CD處的最小內(nèi)徑為r，所述最小內(nèi)徑與工件軸線a₁a₂的最短距離為b。

所述待加工工件4的外徑為d，彎曲的曲率半徑為R，加工彎曲弧度大于180。的彎曲軸類零件時(shí)，為避免切削裝置在加工過程中與工件4出現(xiàn)干涉，應(yīng)該滿足

本發(fā)明在加工一定弧度彎曲軸類工件時(shí)，工件是靜止的，內(nèi)旋風(fēng)銑刀盤繞Y軸高速旋轉(zhuǎn)，刀具沿工件的軸線在XY平面內(nèi)進(jìn)給，同時(shí)自身轉(zhuǎn)動以保證刀尖平面與軸線垂直，這樣即可保證加工軸類零件的彎曲半徑和弧形切向的圓度。

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，具體實(shí)例還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。