專(zhuān)利名稱(chēng)：輪胎模具數(shù)控銑花機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎模具數(shù)控銑花機(jī)，特別是用于汽車(chē)、拖拉機(jī)輪胎模具花紋的加工、既能加工胎冠花紋，也能加工胎側(cè)花紋。
汽車(chē)、拖拉機(jī)輪胎花紋圖案千差萬(wàn)別，各式各樣，所以輪胎模具的花紋是極其復(fù)雜的。目前，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)的制作工藝方法，基本是手工作業(yè)，其工藝為劃線→精加工(鉆銑)→半精加工(鏟、鑿)→精加工(油石磨削、砂布拋光)、勞動(dòng)量大、效率低，據(jù)了解，國(guó)外也無(wú)此專(zhuān)用機(jī)床。國(guó)內(nèi)北京、上海兩地也曾設(shè)計(jì)與制造過(guò)輪胎模具數(shù)控銑花機(jī)，例如清華大學(xué)為北京清河橡膠模具廠設(shè)計(jì)與制造的，加工輪胎模具的銑床，機(jī)床具有四個(gè)座標(biāo)的數(shù)控控制系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)復(fù)雜，使機(jī)床成本大大增加，清河的一臺(tái)四個(gè)座標(biāo)軸的數(shù)控銑花機(jī)床，當(dāng)時(shí)制造成本超過(guò)了30多萬(wàn)人民幣，另外由于座標(biāo)軸數(shù)多，使機(jī)床的操縱與控制系統(tǒng)復(fù)雜，一般工作人員難于掌握，不易于推廣。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，易于制造，效率高，操作方便，性能可靠的輪胎模具數(shù)控銑花機(jī)。
本發(fā)明的特征是，在機(jī)床的機(jī)座架(28)上裝有機(jī)械靠模仿型機(jī)構(gòu)(如圖2所示)，它包括支架(34)、靠模板(33)、軸承支架(31)、彈簧(30)及支撐桿(29)、支撐桿(29)安裝在支架(22)上，軸承支架(31)由支撐桿(29)支承、在彈簧(30)的作用下，使軸承架(31)上的滾輪(32)貼緊靠模板(33)的弧線。兩數(shù)控座標(biāo)傳動(dòng)系統(tǒng)(如圖1)中的蝸輪付(4)、(15)、齒輪付(7)、(8)，變速箱(17)均采用了可調(diào)整方法消除齒側(cè)隙，保證了較高的傳動(dòng)精度，胎冠與胎側(cè)兩部分花紋均采用數(shù)控自動(dòng)加工，在加工的同時(shí)，進(jìn)行了分度運(yùn)動(dòng)。
輪胎模具花紋加工的原理是1，數(shù)控系統(tǒng)座標(biāo)軸數(shù)目的確定，如圖3所示，AP段為胎冠花紋，AB段為胎側(cè)花紋?；yAP段底線是一個(gè)數(shù)值固定的R圓弧曲線，AP段花紋的側(cè)面一般為螺旋曲面，因此兩個(gè)座標(biāo)的聯(lián)動(dòng)即可解決胎冠花紋的加工問(wèn)題。如圖1(1)裝有工件的夾盤(pán)(19)有數(shù)控控制反正方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，(2)、刀具(12)以O(shè)2為圓心，以R為半徑，在α角度內(nèi)作擺移運(yùn)動(dòng)，兩者合成的軌跡就是模具花紋的圖案，花紋加工的同時(shí)也滿(mǎn)足了分度的要求。
圖3所示，胎側(cè)花紋AB段一是直線，或直線和曲線的聯(lián)線，花紋AB段的側(cè)面是直線或螺旋線，這樣的花紋從理論上講必須有三個(gè)以上的數(shù)控座標(biāo)軸才能完成花紋圖案的加工，該機(jī)在加工胎側(cè)花紋時(shí)，增設(shè)了機(jī)械靠模仿型機(jī)構(gòu)(圖2)，不管花紋多么復(fù)雜，除工件反正回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，只需刀具(12)作以O(shè)2點(diǎn)為圓心的轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)和加工胎冠花紋刀具的轉(zhuǎn)動(dòng)是同一個(gè)數(shù)控座標(biāo)軸，也就是說(shuō)，由于增加了機(jī)械靠模仿型機(jī)構(gòu)，加工胎冠和胎側(cè)花紋圖案的數(shù)控座標(biāo)完全相同。所以該機(jī)有兩個(gè)數(shù)控座標(biāo)軸即可解決模具花紋的加工問(wèn)題。
2、關(guān)于α角的計(jì)算，圖1中的α角，是銑削胎冠花紋時(shí)，銑刀主軸(21)，在扇形齒輪(8)的帶動(dòng)下，繞O2點(diǎn)往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)的工作角度。該角度因圖紙而異，其計(jì)算公式為α＝arccos (R－h(huán))/(R) ，(參見(jiàn)圖3)。胎冠花紋的加工完全是一個(gè)自動(dòng)化過(guò)程，當(dāng)一個(gè)花紋銑削完畢，加工下一個(gè)花紋時(shí)，刀具要離開(kāi)模具，工件繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度后，刀具再進(jìn)行工作。所以α＋△α才是刀具從一個(gè)花紋移動(dòng)到另一個(gè)花紋所轉(zhuǎn)過(guò)的實(shí)際工作角度，這是數(shù)控編程應(yīng)注意的。
3、關(guān)于β角的計(jì)算，從圖2所示可以看出，銑削胎側(cè)花紋時(shí)，銑刀主軸(21)，在銑削胎冠花紋的位置上要轉(zhuǎn)運(yùn)－β角度，而β角的數(shù)值取決于AB線段和模具(37)端面的夾角，該角度因圖紙而異，要根據(jù)圖紙具體計(jì)算。圖3是一模具花紋簡(jiǎn)圖，AB為胎側(cè)花紋，AB切于R1弧的B點(diǎn)，AB在QP上的投影為 (H1)/2 ，刀具中心線MN平行于OB，所以θ＝arcsin (Bc)/(R1) ，而圖2中的β＝90°－θ。
4、靠模輪廓曲線的繪制，圖2中靠模板(33)的弧線必須在加工胎側(cè)花紋前制作，有了準(zhǔn)確的靠模曲線，才能加工出正確的胎側(cè)花紋。圖4中，(33)是靠模板，當(dāng)胎側(cè)花紋AB段的底線為直線時(shí)，作AB的垂直平分線，因銑刀主軸(21)的擺動(dòng)中心O2為一定點(diǎn)，聯(lián)接AO2，BO2，并作延長(zhǎng)線，刀桿的長(zhǎng)度為一定值L，刀具的頂點(diǎn)由A－B時(shí)，因O2E＜O2A，O2D＝L－O2E，根據(jù)O2D的長(zhǎng)度在EO2延長(zhǎng)線上作D點(diǎn)，在刀具的頂點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A、B點(diǎn)時(shí)，O2F＝O2C＝L－O2A＝L－O2B，在各自的延長(zhǎng)線上作C、F點(diǎn)，若將AB線段細(xì)分若干段，則可精確的求出靠模的輪廓曲線。當(dāng)胎側(cè)花紋AB的底線為一折線或其他線段時(shí)，可按圖5的方式繪制曲線。作AB、BC的垂直平分線，其交點(diǎn)O2便是刀具的擺動(dòng)中心，按上述方法可求出靠模板的輪廓曲線。


圖1、胎冠花紋加工俯示圖圖2、胎側(cè)花紋加工俯示圖圖3、輪胎花紋示意圖圖4、靠模板曲線繪制圖圖5、靠模板曲線繪制圖圖6、輪胎單個(gè)花紋結(jié)構(gòu)圖圖7、刀具裝夾圖圖1中，由箱體(14)、蝸輪付(15)，主軸(16)及夾盤(pán)(19)組成床頭箱，箱體的一側(cè)蝸桿上裝有手柄(13)，另一側(cè)裝有步進(jìn)電機(jī)(18)，和變速箱(17)，該部分的作用是通過(guò)變速箱(17)，蝸輪付(15)，使裝有工件(模具)的夾盤(pán)(19)在工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
由銑頭主軸(21)，套筒(20)，支架(22)，(23)及電機(jī)(9)組成銑頭機(jī)構(gòu)，銑頭主軸(21)裝在套筒(20)內(nèi)，電機(jī)(9)通過(guò)皮帶輪(26)使銑頭主軸(21)轉(zhuǎn)動(dòng)，銑頭主軸前端裝有夾頭(11)和刀具(12)，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪軸(10)，可使套筒(20)連同銑頭主軸(21)在支架(22)、(23)內(nèi)軸向移動(dòng)，以便調(diào)解刀具(12)擺動(dòng)半徑R的長(zhǎng)短。(24)是鎖緊裝置，防止刀具(12)在工作中軸向竄動(dòng)。當(dāng)扇形齒輪(8)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，整個(gè)銑頭機(jī)構(gòu)繞O2點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，以完成刀具(12)在α角內(nèi)胎冠花紋加工。
由機(jī)座架殼體(28)蝸輪付(4)、齒輪付(7)、(8)及轉(zhuǎn)盤(pán)支架(25)組成機(jī)座架，扇形齒輪(8)裝在機(jī)座架殼體(28)上面。該部分的作用是通過(guò)蝸輪付(4)，齒輪付(7)、(8)，使銑頭機(jī)構(gòu)在工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)銑削胎側(cè)花紋時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)支架(25)繞01點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，改變銑頭主軸(21)的方向，使其刀具(12)對(duì)準(zhǔn)胎側(cè)花紋(參看圖2)。
圖2中，由滑板(2)，(36)，床身(3)及絲杠(1)、(6)組成調(diào)整機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠(1)、(6)，可以使機(jī)座架殼體(28)縱橫向移動(dòng)，以便調(diào)整銑頭機(jī)構(gòu)相對(duì)于模具(37)的正確加工位置。
下面，根據(jù)附圖中描述的實(shí)施例來(lái)解釋本發(fā)明。
1、花紋的加工路線圖6是7.5－16輪胎模具的一個(gè)花紋圖案，96段為胎冠花紋，70段為胎側(cè)花紋。刀具的加工路線，要根據(jù)刀具的規(guī)格確定，選用刀具的規(guī)格要盡量在一個(gè)回程中將花紋的寬度銑削完畢。該機(jī)所用刀具規(guī)格為φ6、φ8、φ10、φ12、φ16，圖6中，甲－甲，乙－乙，丙－丙表示花紋的側(cè)面的斜度，該斜面是刀具本身來(lái)保證的。所以加工胎冠花紋時(shí)，刀具外圓的切削刃應(yīng)沿A－B－C－D－E行走；而胎側(cè)花紋刀具的行走路線為d－b－a－c－d－F－B－C－G－F，刀具的回程次數(shù)，決定于花紋的深度和花紋側(cè)面精修量的大小。
2、胎冠花紋的加工
模具應(yīng)先加工胎冠花紋，加工前按圖7調(diào)整好銑削半徑R，按圖1的位置將銑頭主軸(21)調(diào)整到零度，轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠(1)和(6)使刀具(12)靠近胎冠的切削位置，吃刀深度在6－12mm，吃刀時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠(6)，啟動(dòng)數(shù)控裝置按鈕，刀具(12)沿圖6中的A－B－C－D－E－S到R13，弧底及P點(diǎn)行走，然后刀具離開(kāi)工件，模具轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，再進(jìn)行第二個(gè)花紋的銑削，以此循環(huán)，直至花紋加工完畢。
3、胎側(cè)花紋的加工加工前根據(jù)圖紙，按圖7調(diào)整好刀具銑削半徑R，按圖2所示位置的要求，安裝靠模機(jī)構(gòu)，(29)、(30)、(31)、(33)、(34)。轉(zhuǎn)動(dòng)手柄軸(5)，使扇形齒輪(8)轉(zhuǎn)動(dòng)一角度β2(30°)，使銑頭主軸(21)中心線對(duì)準(zhǔn)靠模板(33)的中心線。然后，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)支架(25)，使機(jī)座架殼體(28)轉(zhuǎn)動(dòng)一角度β1(β1＝β－β2)，這時(shí)銑刀主軸(21)正好處于和AB線段的垂直位置。轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠(1)和(6)，使刀具靠近胎側(cè)花紋的切削位置，轉(zhuǎn)動(dòng)夾盤(pán)(19)，使刀具(12)對(duì)準(zhǔn)胎冠花紋的銜接位置。胎側(cè)花紋一般都較淺，吃刀時(shí)，可以一次加工完畢，或底部少許留有精加工余量，啟動(dòng)數(shù)控裝置按扭(參見(jiàn)圖6)，刀具從FG線的位置切入，沿c－d－b－c－F－B－C－G－F路線行走。刀具離開(kāi)工件后，工件轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，再進(jìn)行第二個(gè)花紋的加工，以此循環(huán)直至花紋加工完畢。
權(quán)利要求1.一種含有床頭箱、銑頭機(jī)構(gòu)，機(jī)座架、調(diào)整機(jī)構(gòu)、電氣裝置及數(shù)控座標(biāo)軸的輪胎模具數(shù)控銑花機(jī)，其特征在于在機(jī)床的機(jī)座架(28)上裝有機(jī)械靠模仿型機(jī)構(gòu)，它包括支架(34)、靠模板(33)，軸承支架(31)彈簧(30)及支撐桿(29)，支撐桿(29)安裝在支架(22)上，軸承支架(31)由支撐桿(29)支承，在彈簧(30)的作用下，使軸承架(31)上的滾輪(32)貼緊靠模板(33)的弧線。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種輪胎模具數(shù)控銑花機(jī)，用于汽車(chē)、拖拉機(jī)輪胎模具花紋圖形的加工，既能加工胎冠花紋也能加工胎側(cè)花紋，其特征是在機(jī)床的機(jī)座架(28)上裝有機(jī)械靠模仿型機(jī)構(gòu)，它包括支架(34)、靠模板(33)、軸承支架(31)、彈簧(30)及支撐桿(29)，支撐桿(29)安裝在支架(22)上，軸承支架(31)由支撐桿(29)支承，在彈簧(30)的作用下，使軸承支架(31)上的滾輪(32)貼緊靠模板(33)的弧線。該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，是各輪胎模具制造廠的理想設(shè)備。
文檔編號(hào)B23C1/00GK2064277SQ89210959
公開(kāi)日1990年10月24日 申請(qǐng)日期1989年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月27日
發(fā)明者梁明義, 王乃銀, 曹文彬, 許傳俊 申請(qǐng)人:山東省定陶縣機(jī)械廠