专利名称：轧辊螺纹槽加工方法及加工机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及机床、未列入其他类的金属加工。是涉及铣削中的特殊铣削加工，具体地说，是涉及工件的铣槽;本发明还涉及组合加工，是涉及一种用于两种不同机械加工的机床。
螺纹钢需要利用带间断螺纹槽的轧辊进行轧制，这些轧辊上的螺纹槽是按螺旋轨迹沿孔形槽圆周方向分布的等距间断螺旋槽。螺旋槽法向截面呈“V”形。为了在螺纹钢上轧制厂名、强度等级、规格等标记，还需在轧辊的螺纹槽之间空出适当位置并刻上相应标记，这种空出适当位置的作法称跳槽。
加工上述轧辊的现有方法是让工件匀速转动，同时刀具绕与工件中心垂直的轴线匀速旋转，形成切削螺纹槽的进给成形。该方法有下列不足之处1、由于螺纹槽半径小于孔形槽半径R，刀杆直径受孔形槽半径的限制，小规格刀杆刚性低，切削深度小，需经多次进刀才能达到所需切削深度，因此加工效率低;2、加工螺纹槽时，工件与刀杆均匀速连续转动，实现跳槽较困难;3、螺纹槽螺旋角取决于槽距及轧辊直径，当槽距一定时，轧辊直径越大，螺旋角越小，反之，直径越小、螺旋角越大，无法根据最佳使用数值选取;4、轧辊上的厂名、强度、规格等标记需用其他工艺方法加工，辅助工作时间长，需另增专用加工设备。
本发明的目的是提供一种加工速度快，可任意调整螺纹槽螺旋角参数，优化加工，便于操作和自动控制的轧辊螺纹槽加工方法及加工机床。
本发明的技术解决方案是一种轧辊螺纹槽加工方法，特点是使轧辊工件绕自身轴旋转，并使位于工件侧面的刀具在机床加工主轴带动下转动，然后使机床主轴绕一个与轧辊工件旋转轴垂直的轴摆动，同时使刀具作相对轧辊工件的直线运动，以构成对轧辊工件的复合进给。
本发明的方法中，刀具相对轧辊工件的直线运动，是沿主轴轴向作与工件间的相对运动。或是和前述与轧辊旋转轴垂直的轴一起作与工件旋转轴垂直的相对运动。
本发明方法中的机床，是采用具有车、铣功能的专用数控轧辊加工机床，铣制螺纹槽前，在同一机床上进行车削轧辊外径和孔形槽，当然，也可采用只具铣削功能的专用数控机床，车削外径等可采用其他设备预加工。
一种使用前述轧辊螺纹槽加工方法的数控轧辊加工机床，包括床身、车头箱，其现有技术的不同点是一个回转分度机构置于床身上与车头箱相对的一端，在床身中部装有带伺服电机的溜板箱和床鞍部件，床鞍部件的中拖板上装有螺纹槽加工主轴箱，主轴还置于一个摆动机构上;回转分度机构、溜板箱和床鞍部件、中拖板、摆动机构均由相应伺服电机通过相应传动机构分别带动，主轴由螺纹槽加工主电机通过相应传动机构带动;在床身或溜板侧面装有加工控制箱。
本发明机床中，在中拖板上还装有车削刀具，相应地，车头箱中装有传动机构，并由车削主电机带动。当然，中拖板上也可不装车刀，相应地，也不装有关传动机构和电机。
本发明机床中的回转分度机构的传动机构包括与伺服电机连接的蜗杆、及与蜗杆啮合的蜗轮，蜗轮轴和轧辊工件一端接触的顶针连接。当然，亦可采用其他合适机构。
本发明机床中的溜板箱传动机构包括穿过溜板箱并与床身平行的第一滚珠丝杆副，一个蜗轮的轴与上述第一滚珠丝杆副连接，与蜗轮啮合的蜗杆由一个伺服电机带动。当然，亦可采用其他合适机构。
本发明机床中的中拖板传动机构包括与一个伺服电机连接的蜗杆，与蜗杆啮合的蜗轮的轴与位于中拖板下且同床身垂直的第二滚珠丝杆副连接。当然，亦可采用其他合适机构。
本发明机床中摆动机构的传动机构包括与一个伺服电机连接的蜗杆，与蜗杆啮合的蜗轮的轴与摆动轴连接。当然，亦可采用其他合适机构。
本发明的优点是1、主运动为高速旋转运动，金属切除率高;2、螺纹槽螺旋角不受槽距和轧辊直径的影响，可任意调整，实现参数优化，从而可以使轧制产品尤其是螺纹钢的使用效果和材料消耗的综合指标达到最佳;3、刀具的刚性受规格大小的影响不大，可加工现有方法无法加工的小规格螺纹槽;4、便于空槽，能刻写各种标记，减少辅助时间，减少设备投资;5、实现了车、铣、刻等多功能加工，加工速度快，质量高，便于进行自动化控制，容易操作，专用数控机床可利用现有机床床身等，制造容易，成本较低。该方法还可用于加工各种圆柱凸轮及花纹板材轧辊的花纹槽。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1为本发明所加工的一种螺纹钢轧辊结构示意图。
图2为图1的Ⅰ局部放大图。
图3为图2中的A-A剖视图。
图4为图1中螺纹槽展开示意图。
图5为本发明的一种加工方法示意图。
图6为本发明的另一种加工方法示意图。
图7为本发明中的专用数控机床传动结构示意图。
图1、图2、图3、图4描述的是本发明所要加工的一种螺纹钢轧辊，轧辊的工作表面有半径为R，中心为O1的环形圆弧槽，又称孔形槽。螺纹槽以O2为中心，半径为r0、螺距为L，螺旋升角为β，按螺旋轨迹沿孔形槽圆周方向分布，螺纹槽法向截面呈“V”形。图4中41为空槽，42为标记示例。
图5描述了本发明的一种螺纹钢轧辊螺纹槽的加工方法。其是在利用通常的车削加工方法加工好轧辊外形和孔形槽后，再进行铣削螺纹槽加工的。当然，车削加工与铣削加工可以在一部专用机床上进行。首先使轧辊工件51绕A轴56旋转，在工件51侧面装有铣削刀具52，刀具52在主轴55的带动下旋转，同时，使主轴55绕一个位于工件51侧面并与之轴线垂直的B轴54摆动，并使铣削刀具在B轴54的带动下沿一个与工件51轴线垂直的X轴53作与工件51间的相对直线运动，由此构成铣刀52对工件51的复合进给，从而在工件51表面铣削出螺纹槽来，各轴坐标的运动均可在数控装置的控制下进行，目的是选择出适当的角度参数β和螺纹槽半径r0并与孔形槽半径R相适应。当然，也可采用数控以外的其他合适控制装置。一螺纹槽加工完，使工件51绕A轴56转动一合适角度，使螺纹槽的展开槽距为L。改变工件51和B轴54中任一的转动方向即可改变被加工螺纹槽的螺旋方向。
图6描述了本发明的另一种螺纹钢轧辊螺纹槽的加工方法。其也是首先利用现有技术车削加工出轧辊外形和孔形槽，当然，车削加工与其后的铣削加工可以在一部专用机床上加工。车削好的工件再进行螺纹槽铣削加工。先使工件61绕A轴66旋转，位于工件61侧面的铣刀62在主轴63带动下旋转，在数控装置控制下进行复合进给，主轴63绕一个与工件61垂直的B轴64摆动，同时63沿其轴线W轴65相对工件61作直线运动，以在合适半径R的孔形槽表面铣削出半径为r0的螺纹槽来。螺纹槽的槽距L和螺旋方向的调整方法与图5的描述类同。
图7描述了使用上述本发明的加工方法的专用数控轧辊加工机床。其利用了规格适用的普通车床的床身和车头箱等，车头箱中有车削主轴1、顶针2、车削轧爪3、齿轮29、30、32、33、34、35、36、37、38、39、40等，还包括车削主电机27，三角带主动轮28、三角带被动轮31等传动部件。床身后端加装回转分度头机构，除了分度装置外还包括螺纹槽加工轧爪7、顶针8、A轴9、蜗轮10、蜗杆11、齿轮12、A轴步进电机13、套筒41等。由该机构带动轧辊工件44旋转。在床身中部的溜板箱和与之相连接的床鞍中装有X轴步进电机21、蜗轮24、蜗杆25，X轴滚丝杆副26等，在床身上还装有用于带动溜板箱移动蜗轮15、蜗杆16、Z轴滚珠丝杆副17、和Z轴步进电机18。在床鞍的中拖板上则装有螺纹槽加工主电机14、三角带塔轮19、20、螺纹槽加工主轴6，主轴上装有铣刀42，中拖板上还装有B轴步进电机23、蜗轮4、蜗杆5及B轴22。在床鞍上还装有车刀夹具及车刀43。本实施例中的电气控制部分的强电箱装于车头箱后侧，电气控制部分的控制器通过悬臂装于溜板箱右侧，当然亦可装于其他合适位置。
本发明方法中的第一种方法可结合下列公式使用X轴位置参数X=lsinB-
式中X为X轴位置参数B为B轴角度参数L为刀尖至B轴旋转中心距离
r为螺纹槽半径D0△A螺纹槽螺旋角β＝tgZL△B式中△A为螺纹槽始点至终点间A轴对应的角度△B为螺纹槽始点至终点间B轴对应的角度L同前D0为轧辊孔形槽度直径本发明方法中的第二种方法可结合下列公式使用刀尖至B轴旋转中心距离LD=esinB+
式中e为B轴旋转中心距螺纹槽半径r中心的距离B同前螺纹槽螺旋角β=tg-1(D0/2ΔA)/((e+r)ΔB)式中D0…△A、△B、e、r同前当然，本发明方法的具体实施方案及专用数控机床的具体结构形式可以作合适的变化。
权利要求
1.一种轧辊螺纹槽加工方法，其特征在于使轧辊工件绕自身轴旋转，并使位于工件侧面的刀具在机床主轴带动下转动，然后使机床主轴绕一个与轧辊工件旋转轴垂直的轴摆动，同时使刀具作相对轧辊工件的直线运动，以构成刀具对轧辊工件的复合进给。
2.根据权利要求1所述的轧辊螺纹槽加工方法，其特征在于刀具相对轧辊工件的直线运动，是和前述与轧辊旋转轴垂直的轴一起作与工件旋转轴垂直的相对运动。
3.根据权利要求1所述的轧辊螺纹槽加工方法，其特征在于刀具相对轧辊工件的直线运动，是沿主轴轴向作与工件间相对运动。
4.根据权利要求1或2、3所述的轧辊螺纹槽加工方法，其特征在于机床采用具有车、铣功能的专用数控轧辊加工机床，铣制螺纹槽前，在同一机床上进行车削轧辊外径和孔形槽。
5.一种使用权利要求1所述的轧辊螺纹槽加工方法的数控轧辊加工机床，包括床身、车头箱，其特征在于一个回转分度机构置于床身上与车头箱相对的一端，在床身中部装有带步进电机的溜板箱和床鞍部件，床鞍部件的中拖板上装有螺纹槽加工主轴箱，主轴还置于一个摆动机构上;回转分度机构、溜板箱和床鞍部件、中拖板、摆动机构均由相应伺服电机通过相应传动机构分别带动，主轴由螺纹槽加工主电机通过相应传动机构带动;在床身或溜板箱侧面装有加工控制箱。
6.根据权利要求5所述的数控轧辊加工机床，其特征在于在中拖板上还装有车削刀具，相应地，车头箱中装有传动机构，并由车削主电机带动。
7.根据权利要求5或6所述的数控轧辊加工机床，其特征在于回转分度机构的传动机构包括与伺服电机连接的蜗杆、及与蜗杆啮合的蜗轮，蜗轮轴和与轧辊工件一端接触的顶针连接。
8.根据权利要求5或6所述的数控轧辊加工机床，其特征在于溜板箱传动机构包括穿过溜板箱并与床身平行的第一滚珠丝杆副，一个蜗轮的轴与上述第一滚珠丝杆副连接，与蜗轮啮合的蜗杆由一个伺服电机带动。
9.根据权利要求5或6所述的数控轧辊加工机床，其特征在于中拖板传动机构包括与一个步进电机连接的蜗杆，与蜗杆啮合的蜗轮的轴与位于中拖板下且同床身垂直的第二滚珠丝杆副连接。
10.根据权利要求5或6所述的数控轧辊加工机床，其特征在于摆动机构的传动机构包括与一个伺服电机连接的蜗杆，与蜗杆啮合的蜗轮的轴与摆动轴连接。
全文摘要
公开了一种轧辊螺纹槽加工方法及加工机床。方法使工件旋转，并使在工件侧面的刀具随主轴旋转，再使主轴绕与工件垂直的轴摆动，并使刀具作相对工件的直线运动，构成复合进给。机床在床身、车头箱基础上，床身与车头箱相对端有回转分度头，床身中部装溜板箱和床鞍，床鞍中拖板上装主轴箱和摆动机构，各机构均由相应伺服电机通过传动机构分别带动，主轴由主电机带动，床身或溜板箱侧面有加工控制箱。加工速度快，易实现参数优化。
文档编号B23P17/02GK1070858SQ92107698
公开日1993年4月14日 申请日期1992年8月31日 优先权日1992年8月31日
发明者杨育平 申请人:杨育平