一种柔性回牙清丝装置的制作方法

本发明涉及一种清丝装置，特别涉及一种柔性回牙清丝装置。

背景技术：

在生产过程中，一些加工件表面不可避免的需要开设螺纹孔，螺纹孔经电镀后，会在螺纹孔内残留细微残渣，需要通过再次回牙来清理残渣(即清丝)，以保证螺纹孔的正常使用。

目前对螺纹孔进行清丝的操作通常由人工手动完成，而无法通过设备自动完成清丝操作，原因在于：首先，螺纹孔加工过程中将不可避免的产生位置误差，以阀块为例，在不同的阀块上相同的螺纹孔位置偏差在±0.5mm范围内波动，如需自动化实现加工，则刀具轴线容易与孔位轴线存在偏差，难以对准，从而损坏螺牙；其次，螺纹孔无稳定的特征给相机拍照，目前即使是超高精度(500万像素或者更高像素)的相机也无法通过拍照准确定位螺纹孔中心位置，(没有螺牙的光孔则可以准确定位其位置)，因此，采用先通过相机拍照定位螺纹孔的位置，然后由移动装置移动至指定位置清丝的方式也难以实施。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种柔性回牙清丝装置，能够在存在一定位置偏差的情况下对螺纹孔进行清丝，有利于实现清丝的自动化。

为实现上述发明目的，本发明提出了一种柔性回牙清丝装置，包括电机、由所述电机驱动的刀具组件以及用于安装所述电机的安装架，所述柔性回牙清丝装置还包括连接在所述电机和所述刀具组件之间的柔性组件和对中组件，所述柔性组件包括上万向节、下万向节、连接在所述上万向节和所述下万向节之间且长度可调的中间转轴组以及与下万向节相连的下转轴，所述安装架包括下板，所述对中组件包括与所述下板滑动配接的下滑板和与所述下滑板滑动配接的上滑板，所述下滑板和所述上滑板的滑动方向相互垂直，所述下转轴与所述上滑板可旋转连接，所述刀具组件与所述下转轴相连。

此外，本发明还提出如下附属技术方案：

所述中间转轴组包括与所述上万向节相连的上中间转轴和与所述下万向节相连的下中间转轴，所述上中间转轴和所述下中间转轴滑动配接。

所述下滑板和所述下板之间连接有第一滑轨，所述上滑板和所述下滑板之间连接有第二滑轨。

所述对中组件还包括限制所述下滑板移动距离的第一限位组件和限制所述上滑板移动距离的第二限位组件。

所述第一限位组件包括与所述下板相连的第一安装座和与所述第一安装座螺接的第一限位件，所述第二限位件包括与所述下滑板相连的第二安装座和与所述第二安装座螺接的第二限位件。

所述第一限位件和所述第二限位件均为弹性柱塞。

所述刀具组件包括浮动轴和与所述浮动轴相连的刀具，所述浮动轴与所述下转轴滑动配接。

所述下转轴开设有第一限位长孔，所述浮动轴设置有与所述第一限位长孔配接的滑块。

所述下转轴和所述浮动轴之间设置有第一弹簧，所述第一弹簧向下挤压所述浮动轴。

所述电机和所述柔性组件之间还连接有安全组件，所述安全组件包括上联轴器、下联轴器以及连接在所述上联轴器和所述下联轴器之间的扭矩传感器。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

1.本发明的柔性回牙清丝装置通过设置柔性组件和对中组件，使得刀具组件能够在水平方向自由移动，在清丝时，其能够自动调整至与螺纹孔对准，从而使得清丝工作能够可靠、顺畅的进行，保证了清丝质量，并且使得自动化清丝成为可能，能够降低劳动强度，提高清丝效率；

2.本发明的柔性回牙清丝装置中，刀具能够相对柔性组件和对中组件等上下浮动，使得在清丝时，刀具的升降速度可以与柔性组件和对中组件等的升降速度不一致，使得在进给速度存在时差时，刀具组件能够根据不同的螺纹自动得到适应的升降速度，更有利于保障清丝的质量。

附图说明

图1是本发明的柔性回牙清丝装置的结构示意图。

图2是本发明中安全组件的结构示意图。

图3是本发明中柔性组件的结构示意图。

图4是本发明中中间转轴组的剖面图。

图5是本发明中对中组件的结构示意图。

图6是本发明中对中组件的俯视图。

图7是本发明中对中组件的剖视图。

图8是图7中i部的放大图。

图9是本发明中刀具组件的结构示意图。

图10是本发明中刀具组件的剖视图。

图11是图10中ii部的放大图。

图12是本发明中浮动轴的结构示意图。

图13是本发明中夹头的结构示意图。

图14是本发明的柔性回牙清丝装置安装于三轴滑台上的示意图。

图15是本发明中加工件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。

如图1所示，对应于本发明一种较佳实施例的柔性回牙清丝装置，其包括电机1、安全组件2、柔性组件3、对中组件4和刀具组件5。

柔性回牙清丝装置还包括安装架6，安装架6包括上板60、中间板61和下板62，上板60和中间板61之间以及中间板61和下板62之间均通过连接柱63相连。

电机1优先采用伺服电机，其通过减速机10与安全组件2相连，减速机10安装在上板60上。进一步参考图2，安全组件2包括上联轴器20、下联轴器21和连接在上联轴器20和下联轴器21之间的扭矩传感器22。减速机10和上联轴器20之间、上联轴器20和扭矩传感器22之间以及扭矩传感器22和下联轴器21之间均通过连接轴23相连。扭矩传感器22用以检测上联轴器20和下联轴器21之间的扭矩，对不同的螺纹孔进行清丝时，其可以设定不同的扭矩上限，当超过扭矩上限时，表明清丝过程中出现了异常状况，此时扭矩传感器发出ng信号，以提示工作人员查看异常情况。

如图3所示，柔性组件3包括与下联轴器21相连的上转轴30，上转轴30与中间板61可旋转连接，具体的，在中间板61上安装有第一带座轴承31，上转轴30配接在第一带座轴承31内。柔性组件3还包括上万向节32、下万向节33、连接在上万向节32和下万向节33之间的中间转轴组34以及连接在下万向节33和对中组件4之间的下转轴35。如图4所示，中间转轴组34包括与上万向节32相连的上中间转轴340和与下万向节33相连的下中间转轴341，上中间转轴340和下中间转轴341是滑动配接的，使得在上万向节32和下万向节33倾斜的时候能够补偿两者之间距离的变化。具体而言，下中间转轴341插设在上中间转轴340内，在上中间转轴340两侧开设有长条形的通孔342，在下中间转轴341上连接有配接在通孔342内的滑动块343，滑动块343的长度小于通孔342的长度，使得下中间转轴341能够相对上中间转轴340移动。

上万向节32和下万向节33的双万向节形式，极大的提高了柔性回牙清丝装置的柔性，使得即使下转轴35和上转轴30的轴线之间存在偏差，也不会影响柔性清丝装置的正常运行。

如图5所示，对中组件4包括与下板62滑动配接的下滑板40、与下滑板40滑动配接的上滑板41、连接在下板62上的第一限位组件42和连接在下滑板40上的第二限位组件43。

下滑板40能够相对下板62水平移动，上滑板41能够相对下滑板40水平移动，且两者水平移动的方向相互垂直。使得刀具组件5能够在水平面内移动。为实现水平移动的效果，下滑板40和下板62之间连接有第一滑轨44，而上滑板41和下滑板40之间连接有第二滑轨45，且第一滑轨44和第二滑轨45相互垂直。

下滑板40和上滑板41在水平方向移动的距离分别由第一限位组件42和第二限位组件43予以限定。

如图6和图7所示，第一限位组件42设置有两组，分别位于下滑板40滑动方向的两侧，第一限位组件42包括第一安装座420和连接在第一安装座420上的第一限位件421。由于螺纹孔加工误差通常为±0.5mm，加上定位等累积误差，同一种加工件的同一种孔位，螺纹孔位置存在约±1mm误差波动范围，因而将对中组件4的浮动范围设置成±1mm。也就是说，当下滑板40位于两个第一限位件421中间位置时，其相平行的两个第一侧面40a与对应的第一限位件421之间的距离d均为1mm(见图8)，优选的，第一限位件421螺接在第一安装座420上，从而能调节该距离d的大小。

可以理解的是，±1mm的浮动范围仅为举例，其数值可以视具体情形予以变化。

第二限位组件43与第一限位组件42的结构相同，且同样设置有两组，分别位于上滑板41滑动方向的两侧。第二限位组件43包括连接在下滑板40上的第二安装座430和连接在第二安装座430上的第二限位件431。同样的，当上滑板41位于两个第二限位件431中间位置时，其两个第二侧面41a与对应的第二限位件431之间的距离也为1mm。

如图8所示，第一限位件421和第二限位件431优选为弹性柱塞，弹性柱塞包括与安装座螺接的本体部422和滑动配接在本体部422头部的滚珠423，滚珠423与本体部422之间设置有弹簧，弹簧能驱动滚珠423复位(向外顶出)。优选的，滚珠423端部至本体部422端面之间的距离为1mm，这样，安装时只需使滚珠423与下滑板40或者上滑板41的侧面接触，则滑板能够移动的距离将被限制在±1mm以内，且在正常情况下，弹簧将驱使下滑板40和上滑板41移动至中间位置。

如图7所示，下转轴35可旋转连接在上滑板41上，具体的，上滑板41上设置有凸出的轴承安装座410，在轴承安装座410内安装有轴承411，下转轴35设置在第二带座轴承410内并与轴承411配接，而且下转轴35下端延伸出下板62。下转轴35包括相互连接的头部350和轴部351，头部350和轴部351上设置的肩部352用于定位轴承411。

如图9和图10所示，刀具组件5包括浮动轴50和与浮动轴50可拆卸连接的刀具51。浮动轴50与下转轴35的轴部351滑动配接，具体的，轴部351开设有中心孔353，浮动轴50配接在该中心孔353内，能够沿着中心孔353轴线移动。在轴部351两侧还开设有与中心孔353相通的第一限位长孔354，浮动轴50上连接有与第一限位长孔354配接的滑块505，滑块505能够在第一限位长孔354内移动的距离即浮动轴50能够上下浮动的距离。在浮动轴50和轴部351的顶部355之间设置有第一弹簧52，第一弹簧52两端分别与顶部355和浮动轴50相抵，用于驱使浮动轴50位于第一限位长孔354最下端。

浮动轴50的设置使得刀具51能够相对下转轴35上下浮动，使刀具51能够不与下转轴35同步运动。在清丝过程中，不同螺距的螺牙需要设定不同的进给速度，如果刀具51的进给速度存在误差，则容易损坏螺牙，第一弹簧52的设置，可以补偿该进给速度误差，从而有利于保障清丝的顺畅进行，提高清丝效果；同时，第一弹簧52的设置，可以防止刀具51撞击工件而导致刀具51或工件的损坏。

如图10和图11所示，刀具51包括夹头510和与夹头510相连的丝锥511。浮动轴50呈中空的管状，在浮动轴50内设置有固定件53，固定件53可以通过螺接的方式连接在浮动轴50的内孔500内。刀具51还包括滑动配接在内孔500内的阶梯轴54，阶梯轴54包括与内孔500配接的第一轴540、与第一轴540相连的第二轴541和与第二轴541相连的第三轴542，第一轴540、第二轴541和第三轴542的直径依次减小，相邻两轴之间通过锥面过渡。在固定件53和第一轴540之间还设置有第二弹簧55，第二弹簧55用于驱动阶梯轴54向下移动，锁住刀具51。

浮动轴50两侧开设有第二限位长孔501，阶梯轴54上设置有滑动配接在两个第二限位长孔501内的滑动件56，本实施例中，滑动件56为销轴。进一步参考图12和图13，浮动轴50下端设置有配接头502，配接头502的截面形状是异形的(指非圆形的形状)，具体的，本实施例中配接头502的截面呈正六边形；在夹头510上开设有与配接头502适配的配接孔512，配接头502插设在配接孔512内，由于配接头502是非圆形的，因此配接头502和夹头510不会相对转动。在配接头502的侧壁503上开设有第一滚珠孔504，在配接孔512的孔壁513上开设有与第一滚珠孔504对应的第二滚珠孔514，第一滚珠孔504内设置有滚珠57，第二滚珠孔514的直径小于第一滚珠孔504的直径，因而，滚珠57不会完全进入第二滚珠孔514内，而仅仅是部分进入，当阶梯轴54的第二轴541与滚珠57相抵时，滚珠57部分位于第一滚珠孔504内，此时，浮动轴50和夹头510相对固定。当向上移动阶梯轴54，使第二轴541与滚珠57脱离接触后，浮动轴50就能够和夹头510相互脱离，此时，刀具51就可以更换。第三轴542与配接头502侧壁之间的距离小于滚珠57的直径，以防止滚珠57脱离第一滚珠孔504。

向上移动阶梯轴54的操作可以通过向上移动滑动件56来完成，在浮动轴50外部还套设有换刀板58，换刀板58与滑动件56相连，通过移动换刀板58即可移动阶梯轴54实现刀具51的拆卸，使用更为方便。

如图14所示，本发明的柔性回牙清丝装置8能够安装至三轴滑台7上，可以由三轴滑台7带动做x、y、z三个轴线方向的运动，在三轴滑台7的下方设置有夹具台70，待清丝的加工件71固定在夹具台70上，本实施例中，如图15所示，加工件71为阀块，其表面开设有多个螺纹孔72，由于加工件71的固定位置是相同的，因此其上的螺纹孔72的坐标是基本一致的，仅存在因加工导致的位置误差，可通过系统预设坐标位置并控制三轴滑台7将丝锥511移动至指定位置清丝。采用本发明的柔性回牙装置，即使螺纹孔72存在一定的位置误差，螺纹孔72轴线与电机轴线不重合，在加工时刀具也能够自动调整、浮动，不影响对螺纹孔72的清丝操作。

具体而言，对螺纹孔进行清丝操作时，先由三轴滑台7根据系统预设的坐标将柔性回牙清丝装置8移动至螺纹孔72上方，由于螺纹孔72存在加工及定位误差，因此，刀具51的轴线与螺纹孔72并不重合。当向下移动刀具51进行清丝时，由于对中组件4和柔性组件3的存在，刀具51将水平向着螺纹孔72移动，直至刀具51轴线与螺纹孔72轴线重合，从而精确的对螺纹孔72进行清丝操作，不会因为刀具51和螺纹孔72的轴线偏差而发生别死、卡住等问题，损坏螺纹。同时，即使清丝时进给速度产生误差，本发明的柔性回牙清丝装置8设置有浮动轴50，使得刀具51上下移动时可以不与其余部件同步运动，可以根据不同的螺纹自动匹配得到升降速度，避免了因为进给速度误差所导致的螺牙损坏问题。

本发明的柔性回牙清丝装置至少包括如下优点：

1.本发明的柔性回牙清丝装置通过设置柔性组件和对中组件，使得刀具组件能够在水平方向自由移动，在清丝时，其能够自动调整至与螺纹孔对准，从而使得清丝工作能够可靠、顺畅的进行，保证了清丝质量，并且使得自动化清丝成为可能，能够降低劳动强度，提高清丝效率；

2.本发明的柔性回牙清丝装置中，刀具能够相对柔性组件和对中组件等上下浮动，使得在清丝时，刀具的升降速度可以与柔性组件和对中组件等的升降速度不一致，使得在进给速度存在时差时，刀具组件能够根据不同的螺纹自动得到适应的升降速度，更有利于保障清丝的质量。

需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。