专利名称：无级分度装置及包括其的凸轮轴磨床的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属加工设备领域，特别地，涉及一种无级分度装置，包括伺服电机、安装于两轴承座之间的空心轴，固结在空心主轴上的凸轮样板及活套在空心主轴头部的分度拨盘。此外，本发明还涉及一种包括该无级分度装置的凸轮轴磨床
背景技术：
凸轮轴是汽车发动机的关键零件之一，它的质量好坏、加工精度高低直接影响到发动机的排放、节能和使用寿命。现有技术中，大部分凸轮生产企业仍然广泛使用机械靠模凸轮轴磨床仿形磨削凸轮轴零件，凸轮轴的凸轮轮廓的精度直接受到凸轮轴样板制造精度的影响，磨床的凸轮样板与所加工产品的凸轮是一一对应的，也就是说，一个产品上有几个凸轮，机床上就要有用反靠法加工几个相同数量的样板，在本行业中机械靠模凸轮轴磨床上一般采用固定式的分度头，其拨盘与分度盘采用螺钉进行机械连接，这种方法使凸轮轴一次装夹完成后，每加工一片凸轮轴，凸轮轴工件不能相对于靠模样板转动一个相位角度，一根凸轮轴工件上有几片凸轮，机床靠模主轴上就要相应的加工几个靠模样板。同时，加工凸轮靠模样板的加工难度大，效率低，样板一致性差，加工后产品的型线一致性也差，很难保证各凸轮外表精度的一致性。为解决这个问题，中国发明专利号为200610031255. X，公开了一种用于凸轮轴磨床的自动分度装置，该装置包括空心轴，第一端面齿轮空套在空心轴上，该端面齿轮外周设有定位槽，第一端面齿轮一侧设有进出定位槽的定位销；第二端面齿轮安装在空心轴上随空心轴转动并且可在空心轴上沿轴向滑动，其端面齿轮的齿面可与第一端面齿轮的齿面啮合，在第二端面齿轮与空心轴之间设有驱动第二端面齿轮作轴向滑动的驱动装置。分度时，定位销插入第一端面齿的定位槽将其固定，通过驱动装置驱动第二端面齿与第一端面齿分开，再通过控制系统的伺服电机转动空心主轴到凸轮需要的角度，然后驱动装置结合第一和第二端面齿，最后松开定位销，完成凸轮的分度。该装置较好的解决了上述技术问题，即采用一个靠模，就能加工凸轮轴上不同角度的相同凸轮。但是，由于该装置采用齿轮进行分度定位，采用槽销结构来锁定，仍然存在如下不足(I)、齿轮分度定位结构复杂，而且齿轮加工精度要求高，制造困难，造价高。(2)端齿盘由48个等分端齿组成，故分度只能按等分角7. 5°的倍数来分，属“有限分度”，分度有最小角度限制，无法实现任意角度的分度，影响分度精度。(3)分度拨盘采用槽销式锁定机构，由于受槽的数量限制，不能任意位置锁定，锁定速度慢，效率低，容易出错。而且，槽销式锁定机构的固有间隙，还会造成锁定位置误差大的问题，直接影响主轴分度精度。
发明内容
本发明目的在于提供一种无级分度装置，以解决现有技术中分度装置存在的造价高、不能任意角度分度定位和锁定、分度速度慢的技术问题。为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无级分度装置，包括伺服电机、安装于两轴承座之间的空心主轴，固结在空心主轴上的凸轮样板及活套在空心主轴头部的分度拨盘，其结构特点是，空心主轴的内孔中安装有驱动空心主轴与分度拨盘结合或分开的拉涨紧定装置；在空心主轴的尾部套装有顶推拉涨紧定装置的顶推油缸；分度拨盘外侧还设有锁定 分度拨盘的碟刹装置。进一步地，空心主轴头部的内孔处设有带孔凸台；空心主轴的头部外周向均布有两个以上与空心主轴的轴线相垂直的安装孔。进一步地，拉涨紧定装置包括收容于带孔凸台内的拉杆；拉杆的头部设有倒锥形的锥形塞，尾部设有螺纹及旋合螺纹的螺母；弹性组件，套装于拉杆与空心主轴之间，前端抵接于空心主轴的内孔带孔凸台的台阶，后端用调节螺母锁紧调节；若干个结合子，滑动安装于空心主轴的头部周向均布的安装孔中；结合子的头部抵接至分度拨盘内壁面，尾部抵接至锥形塞的锥面。进一步地，弹性组件是蝶形弹簧、圆柱形弹簧或弹性橡胶圈；结合子是圆柱体或钢球。进一步地，顶推油缸是单作用油缸，包括活塞及与所述活塞一体的活塞杆；活塞杆的端部抵接至拉杆的尾端；以及，安装于顶推油缸进油口处的环形接头。进一步地，分度拨盘还包括一圆形制动面。进一步地，碟刹装置是单作用缸，包括碟刹油缸；以及连接于碟刹油缸的活塞杆头部的制动闸。进一步地，分度拨盘还包括一圆形制动面，制动闸具有与分度拨盘的圆形制动面相对应的弧形摩擦面。进一步地，制动闸的弧形摩擦面由摩擦材料组成。根据本发明的另一方面，还提供了一种凸轮轴磨床，其包括上述技术方案的无级分度装置。本发明具有以下有益效果(I)、由于拉涨紧定装置包括拉杆、弹性组件及结合子，无齿形连接，结构简单、制造容易、造价低廉。(2)、由于拉涨紧定装置的结合子通过刚性接触的方式两端分别抵接拉杆倒锥面和分度拨盘内壁面来离合空心主轴和分度拨盘，所需的动作行程极小，从而显著提高分度速度。(3)、由于采用了无齿式离合连接，可以实现空心主轴任意角度分度，而且没有最小角度限制，从而提高分度精度，满足360°范围内的所有夹角凸轮轴的加工，拓宽了设备加工范围，提高了设备利用率。(4)、由于采用碟刹装置，可在任意角度位置锁定分度拨盘，实现无间隙锁定，保证分度精度。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图I是本发明优选实施例的凸轮轴磨床无级分度装置的结构示意图；符号说明同步带一I、伺服电机一2、拉涨紧定装置一3、顶推油缸一4、大带轮一
5、后轴承座一6、空心主轴一 7、长键一8、凸轮样板一9、前轴承座一 10、结合子一 11、分度拨盘一12、拨销一13、顶针一14、制动闸一16、碟刹油缸一17、导轮一18、砂轮一19、工件一20、小带轮一21、支撑套一31、拉杆一32、弹性组件一33、活套一34、调节螺母一35、维形塞一36、导向柱一37、细长杆体一38、环形接头一41,活塞一42,油缸本体一43、回位弹黃一44、活塞杆一 45、凸台一 71。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1，本发明优选实施例的无级分度装置，包括同步带I、伺服电机2、拉涨紧定装置3、顶推油缸4、大带轮5、后轴承座6、空心主轴7、长键8、凸轮样板9、前轴承座10、结合子11及分度拨盘12。空心主轴7的两端分别安装有前轴承座10和后轴承座6，在前、后轴承座10、6之间通过一根长键8固定安装有若干不同线形的凸轮样板9。在前轴承座10的一端，即在空心主轴7的头部的内孔处设有带孔凸台71，在空心主轴7的头部的外圆向均布有两个以上与空心主轴7轴线相垂直的安装孔，该安装孔内滑动安装有相应的圆柱形结合子11。本实施例采用两个安装孔和两个结合子。分度拨盘12活动套装在空心主轴的头部且位于结合子11的上面，该分度拨盘12具有一个同心的圆柱形的制动面和固结在端侧的一个拨销13。在后轴承座6的一端，即在空心主轴7的尾部，键连接有一个同步大带轮5。上述安装在空心主轴7的安装孔内的结合子11还可以采用其它形状，比如采用钢球作为结合子，也能达到同样效果。拉涨紧定装置3安装于空心主轴7的内孔中。拉涨紧定装置3由拉杆32、弹性组件33、支撑套31和活套34构成。优选地，在本实施方式中，弹性组件33为碟形弹簧。其中，拉杆32的头部加工有倒锥形的锥形塞36及连接锥形塞36的导向柱37，中部是一细长的杆体38，该细长杆体38从空心主轴7的头部穿入，经过带孔凸台71，其拉杆32上的导向柱37的圆柱面可在相应的空心主轴7的内孔中滑动配合，为拉杆32沿纵向的前、后移动起导向作用。在细长杆体38与空心主轴7的内孔之间先后活动套装支撑套31，弹性组件33及活套34，由于空心主轴7的内孔设有突出内孔表面的带孔凸台71，支撑套31的端面抵接至该带孔凸台71侧壁，安装时通过拉杆32尾部加工的螺纹及旋合该螺纹的调节螺母35压紧弹性组件33。显然，这种结构通过调节螺母35的旋进和旋出能调整弹性组件33的压缩程度，从而调整拉杆32的推力。拉杆32安装时其头部的倒锥形塞36位于空心主轴7的安装孔的位置，前述安装在空心主轴7的安装孔内的圆柱形结合子11的头部抵接至分度拨盘12的内壁面，尾部抵接至倒锥形的锥形塞36的锥面。本实施例弹性组件优选采用蝶形弹簧，当然，在另外的实施例中也可以采用圆柱形弹簧或弹性橡胶圈。
在空心主轴7的尾部连接有顶推拉涨紧定装置3的顶推油缸4。顶推油缸4是单作用油缸，包括设有进、出油道的旋转接头41，活塞42，活塞杆45、油缸本体43以及回位弹簧44。油缸本体43螺纹连接在空心主轴7的尾部，活塞杆45与活塞42加工成为一体，以简化结构。活塞杆45的端部抵接至拉杆32的尾端。位于分度拨盘12 —侧还设有制动该分度拨盘12的碟刹装置。碟刹装置包括碟刹油缸17，以及连接于碟刹油缸17的活塞杆头部的制动闸16。制动闸16具有与分度拨盘12的圆形制动面相应的弧形摩擦面。制动闸16的弧形摩擦面由公知的摩擦材料组成。此外，本发明还包括一种凸轮轴磨床，其包括前面描述的无级分度装置。工作时，安装法兰式顶针14，装夹凸轮轴工件20及拨销13，启动伺服电机2，连接在伺服电机2输出轴上的小带轮21通过同步皮带I带动大带轮5转动，同时带动空心主轴7、连接其上的顶推油缸4、凸轮样板9和分度拨盘12转动，倒下摇架(图未示)，导轮18接触凸轮样板9，移近砂轮19开始仿形磨削由导轮18抵接的凸轮样板9的线形。待这片凸轮加工完成后，在主轴需要分度时摇架摆起，凸轮样板9脱离导轮18。碟刹油缸17动作，由制动闸16将分度拨盘12刹住。顶推油缸4动作，活塞杆45顶推拉杆32右移压缩弹性组件33、锥形塞36向右移，撑涨于分度拨盘12内孔壁的结合子11失去压力，空心主轴7与分度拨盘12松开，此时，伺服电机2通过同步带I带动空心主轴7按程序的指令转动一个分度角(即凸轮样板9相对于分度拨盘12或拨销13或工件20，转动一个分度角)。之后，顶推油缸4回油动作，在回位弹簧44和弹性组件33共同作用下活塞42向后(图中左向)退回，在弹性组件33的作用下锥形塞36向后移，这时，锥形塞36给结合子11施加膨胀压力紧紧的撑涨住分度拨盘12内孔壁(此时空心主轴7与拨盘12完成结合动作)；碟刹油缸17回油动作，制动闸16松开，分度拨盘12解除制动，此时便完成了分度程序。再将摇架向前倒下，使得凸轮样板9与导轮18合拢，再开始按凸轮样板9的形线和分度后的相位角来进行自动仿形磨削。每完成对一个凸轮磨削后，重复上述动作，直至磨完最后一个凸轮。为了在一个磨床上磨削不同线形的凸轮，以扩大加工范围，提高设备利用率，在空心主轴上可以套装若干不同线形的凸轮样板9，当需要加工某一线形的凸轮时，只要将导轮18靠接在该凸轮样板9即可。从前面的描述中可以看出，由于拉涨紧定装置3包括拉杆32、弹性组件33及结合子11，无齿形连接，结构简单、制造容易、造价低廉。由于拉涨紧定装置3的结合子11通过刚性接触的方式两端分别抵接拉杆32倒锥面和分度拨盘12内壁面来离合空心主轴7和分度拨盘12，所需的动作行程极小，从而显著提高分度速度。由于采用了无齿式离合连接，可以实现空心主轴任意角度分度，而且没有最小角度限制，从而提高分度精度，满足360°范围内的所有夹角凸轮轴的加工，拓宽了设备加工范围，提高了设备利用率。由于采用碟刹装置，可在任意角度位置锁定分度拨盘12，实现无间隙锁定，保证分度精度。由此，本发明可广泛应用于凸轮轴磨床。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种无级分度装置，其特征在于，包括伺服电机(2)、安装于两轴承座(6、10)之间的空心主轴(7)，固结在所述空心主轴(7)上的凸轮样板(9)及活套在空心主轴(7)头部的分度拨盘(12)，其中，所述空心主轴(7)的内孔中安装有驱动所述空心主轴(7)与所述分度拨盘(12)接合或分开的拉涨紧定装置(3)； 在所述空心主轴(7)的尾部套装有顶推所述拉涨紧定装置(3)的顶推油缸(4)； 所述分度拨盘(12)外侧还设有锁定所述分度拨盘(12)的碟刹装置。
2.根据权利要求I所述的无级分度装置，其特征在于，所述空心主轴(7)头部的内孔处设有带孔凸台(71)；所述空心主轴(7)的头部外周向均布有两个以上与所述空心主轴(7)的轴线相垂直的安装孔。
3.根据权利要求2所述的无级分度装置，其特征在于，所述拉涨紧定装置(3)包括 收容于所述带孔凸台(71)内的拉杆(32)；所述拉杆(32)的头部设有倒锥形的锥形塞(36)，尾部设有螺纹及旋合所述螺纹的螺母(35)；弹性组件(33)，套装于所述拉杆(32)与空心主轴(7)之间，前端抵接于所述空心主轴 (7)的内孔台阶部，后端用所述调节螺母(35)锁紧调节；若干个结合子(11)，滑动安装于所述空心主轴(7)的头部周向均布的安装孔中；所述结合子(11)的头部抵接至所述分度拨盘(12)内壁面，尾部抵接至所述锥形塞(36)的锥面。
4.根据权利要求3所述的无级分度装置，其特征在于，所述弹性组件(33)是蝶形弹簧、圆柱形弹簧或弹性橡胶圈；所述结合子(11)是圆柱体或钢球。
5.根据权利要求I所述的无级分度装置，其特征在于，所述顶推油缸(4)是单作用油缸，包括活塞(42)；与所述活塞(42) —体的活塞杆(45)，所述活塞杆(45)的端部抵接至所述拉杆(32)的尾端；以及安装于所述顶推油缸(4)进油口处的环形接头(41)。
6.根据权利要求I所述的无级分度装置，其特征在于，所述分度拨盘(12)还包括一圆形制动面。
7.根据权利要求I所述的无级分度装置，其特征在于，所述碟刹装置是单作用缸，包括碟刹油缸(17);以及连接于所述碟刹油缸(17)的活塞杆头部的制动闸(16)。
8.根据权利要求7所述的无级分度装置，其特征在于，所述分度拨盘(12)还包括一圆形制动面，所述制动闸(16)具有与所述分度拨盘(12) 的圆形制动面相对应的弧形摩擦面。
9.根据权利要求8所述的无级分度装置，其特征在于，所述制动闸(16)的弧形摩擦面由摩擦材料组成。
10.一种凸轮轴磨床，包括分度装置，其特征在于，所述分度装置为根据权利要求1-9中任一项所述的无级分度装置。
全文摘要
本发明提供了一种无级分度装置及其凸轮轴磨床，包括伺服电机(2)、安装于两轴承座(6、10)之间的空心主轴(7)，固结在空心主轴(7)上的凸轮样板(9)及活套在空心主轴(7)头部的分度拨盘(12)；其结构特点是，空心主轴(7)的内孔中安装有驱动空心主轴(7)与分度拨盘(12)接合或分开的拉涨紧定装置；在空心主轴(7)的尾部套装有顶推拉涨紧定装置(3)的顶推油缸(4)；分度拨盘(12)外侧还设有锁定分度拨盘(12)的碟刹装置。该无级分度装置具有结构简单、制造容易，能任意角度分度，分度速度快、精度高的特点。
文档编号B24B19/12GK102615570SQ20121004972
公开日2012年8月1日 申请日期2012年2月29日 优先权日2012年2月29日
发明者丁永福, 吴金武, 彭钢平, 彭静林, 徐满生, 沈乃良, 粟涛, 罗磊, 黄陶一 申请人:湖南湖大瑞来机电有限公司