专利名称：用于车床的靠模刀架的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械加工设备，特别涉及用于加工非圆轮廓零件的车床，具体是一种用于车床的靠模刀架。
背景技术：
机械产品性能和质量的提高，与设计技术和制造技术的进步密不可分。近年来，非圆设计已经在一些产品设计中广泛应用。例如活塞的设计已普遍采用外表面关键部位中凸变椭圆、异形销孔等设计。非圆柱车削加工技术成为这项技术中将设计变为产品的关键技术之一，其发展历程分为以下三个阶段(1)机械运动合成法加工阶段。机械运动合成法通过机构的运动合成产生异形外圆的车削运动轨迹。其优点是生产效率高，适于大批量生产； 缺点是柔性差，加工精度较低。( 靠模仿形法加工阶段。靠模仿形法利用靠模控制车刀和工件的相对运动轨迹，形成所需的表面形状。优点是加工范围广；缺点是加工精度较低。数控加工阶段。通过编程将异形外圆形状数据输入计算机，由计算机控制进给机构驱动车刀往复进给，直接车削出异形外圆。优点是可以实现高速车削，获得较高的表面质量、 加工范围广；其缺点是造价昂贵，对大批量生产的活塞经济性较差。从非圆加工车床的应用现状来看，靠模加工技术更适合大批量生产。提高立体靠模加工方法的精度，可实现高精度非圆产品的低成本、大批量加工。中国发明专利“立体靠模仿形车削装置”(申请日1996年 11月8日，授权公告日2005年3月16日，授权公告号CN1192838C)公开了一种仿形车削装置，其刀座和仿形触头座设于一个摆动体上，通过摆动体在垂直于靠模轴线平面内摆动，调节车刀相对于工作的角度，从而提高仿形车削加工效果。但是，其刀头与靠模触头的运动轨迹相同，或者调节时需要手动调节车刀向工件伸出的长度，不便于加工出外形相似、比例缩放的工件，尤其是非圆轮廓的工件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于车床的靠模刀架，所述的这种用于车床的靠模刀架要解决现有技术中在车床上采用靠模加工非圆轮廓零件时精度低的技术问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的包括刀具安装座和靠模触头安装座， 刀具设于刀具安装座上，靠模触头设于靠模触头安装座上，该靠模刀架还包括一个固定底座、可动底座和刀具回位装置，刀具安装座和靠模触头安装座沿可动底座长度方向固定于该可动底座上，可动底座一端通过转轴设于固定底座上，转轴的轴线呈竖直状态，固定底座与可动底座之间设有弹簧，刀具回位装置包括驱动件和回位件，驱动件和回位件设于固定底座上。该刀具回位装置的驱动件是气缸，回位件是另一个弹簧，在固定底座底部设有一个悬臂结构，该悬壁结构与固定底座相垂直，在该悬臂结构上通过销轴设有一个转杆，气缸的活塞杆与转杆靠近可动底座转轴的一端相对齐，转杆另一端设有一个竖直的小轴，可动底座底部设有沿其长度方向的槽，小轴伸入该槽内。
在可动底座上侧面设有沿其长度方向的滑槽，刀具安装座和靠模触头安装座通过螺栓设于该滑槽上。可动底座的转轴通过锥状滑动轴承设于固定底座上。在悬臂上设有另一个弹簧，该另一个弹簧一端固定于悬臂上，另一端呈悬伸状态， 该另一个弹簧位于转杆靠近可动底座转轴的一端。刀具设于刀具安装座的一个滑槽中，刀具后端与一个调节螺杆相连接，调节螺杆是由两段螺距不同的螺纹组成，螺杆头端的螺纹螺距小于螺杆后端的螺纹螺距，螺杆头端与刀具连，螺杆后端与一个固定座相连。可动底座由铝合金构成。靠模触头安装座与转轴的距离大于刀具安装座与转轴的距离。本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本用于车床的靠模刀架中采用固定底座和可动底座，可动底座可以绕其一端的转轴转动，该转轴呈竖直状态，对可动底座起到支承作用，依靠可动底座与固定底座之间弹簧将可动底座上的刀具与靠模抵靠在工作和靠模上，靠模形状决定了靠模触头的运动轨迹，加工出与靠模形状相似的零件，实现非圆零件的加工；在该靠模刀架上设有刀具回位装置，当一个零件加工完成后，由刀具回位装置将刀具与零件分离，以便更换新的工件进行加工。刀具回位装置可由气缸和一个回位弹簧构成，气缸活塞杆伸出使转杆转动，由转杆带动可动底座转动，使刀具和靠模触头与工件和靠模分离，回位弹簧便于将可动底座回复到与固定底座平行状态，此时在可动底座与固定底座之间弹簧的作用力下，将靠模触头抵靠在靠模上、将刀具抵靠在工件上，便于下一次加工。可动底座的转轴通过锥状滑动轴承设于固定底座上，该锥状滑动轴承上下各一个锥形芯轴，可以调节至使转轴的回转间隙为零，保证无叠加误差，提高加工精度。在可动底座上设有滑槽以安装刀具安装座与靠模触头安装座，使刀具的运轨迹与靠模触头的运动轨迹呈比例关系，而且便于调节刀具和靠模触头与转轴的距离。可动底座由铝合金构成，减小运动部件的惯性，提高其随动性。靠模触头安装座与转轴的距离大于刀具安装座与转轴的距离， 这样，刀具最大行程是在靠模触头最大行程基础上等比例减小，而两者的运动轨迹相似。
图1是本发明的三维示意图。图2是本发明的另一个三维示意图。图3是本发明主视图的局部剖视图。图4是本发明俯视图(此图中可动底座只显示部分)。图5是本发明中车刀和刀具安装座结构示意图。图6是本发明用于车床的靠模刀架在车床中的应用示意图。
具体实施例方式下面结合附图通过实施例对本发明作进一步详细说明。如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，在本实施例中，该用于车床的靠模刀架，包括刀具安装座3和靠模触头安装座4，刀具31设于刀具安装座3上，靠模触头41设于靠模触头安装座4上，该靠模刀架还包括一个固定底座1、可动底座2和刀具回位装置，可动底座由铝合金构成，刀具安装座3和靠模触头安装座4沿可动底座2长度方向固定于该可动底座上，可动底座2 —端通过转轴5设于固定底座1上，转轴5的轴线呈竖直状态，转轴5通过锥状滑动轴承8设于固定底座1上，由于该锥状滑动轴承8上下各一个锥形芯轴81，可以通过锥形芯轴端部的螺栓调节至使转轴的回转间隙为零，保证无叠加误差，提高加工精度。 固定底座1与可动底座2之间设有弹簧6，弹簧6 —端固定于固定底座上，另一端呈悬伸状态，通过该弹簧6将刀具和靠模触头抵靠在工件上和靠模上进行仿形加工，刀具回位装置包括气缸(图中未画出)和另一个弹簧72，气缸和另一个弹簧72设于固定底座上，气缸安装于固定底座上的一个法兰71上，需要工作时气缸的活塞杆从法兰72中央的孔中伸出。在固定底座1底部设有一个悬臂结构11，该悬壁结构与固定底座相垂直，在该悬臂结构上通过销轴13设有一个转杆12，固定底座和可动底座之间的弹簧6，依靠弹簧6的弹力将刀具和靠模触头抵靠在工件和靠模上，气缸的活塞杆与转杆12靠近可动底座转轴5 的一端相对齐，转杆12另一端设有一个竖直的小轴14，可动底座底部2设有沿其长度方向的槽21，小轴14伸入该槽21内，小轴14的直径小于该槽21的宽度。该另一个弹簧72 — 端固定于悬臂11上，另一端呈悬伸状态，该另一个弹簧72位于转杆靠近可动底座转轴的一端，即是，另一个弹簧72与气缸分别位于转杆12靠近转轴5 —端的两侧。在可动底座上侧面设有沿其长度方向的滑槽22，刀具安装座3和靠模触头安装座4通过螺栓设于该滑槽22 上，靠模触头安装座与转轴的距离大于刀具安装座与转轴的距离，当需要调节二者与转轴的距离时，可以松开螺栓，沿滑槽22进行调节。由于靠模触头与转轴的距离大于刀具与转轴的距离，因此靠模触头的运动行程与刀具的运动行程成比例，且靠模触头的运动行程大于刀具的运动行程。当气缸活塞杆从法兰71的中央孔中伸出时，由于活塞杆与转杆一端对齐，活塞杆推动转杆12转动，使可动底座2转动，将刀具和靠模触头与工件和靠模分离；当气缸活塞杆缩回时，在另一个弹簧72作用下，使可动底座2回位至与固定底座平行状态，在弹簧6的作用下将刀具和靠模触头与工件和靠模抵紧接触，便于下一零件加工。刀具31通过紧定螺钉设于刀具安装座3上，刀具31后端与一个调节螺杆32相连接，调节螺杆32是由两段螺距不同的螺纹组成，螺杆头端的螺纹螺距小于螺杆后端的螺距离，螺杆头端与刀具通过螺纹副相连，螺杆后端与一个固定座通过螺纹副相连。当螺杆旋转时，后端的螺距转一圈距离大，前端的螺距转一圈距离小，这样就改变了刀具与固定座33 之间的距离，利用两种螺纹的螺距差实现刀具的微量进给，可以微量调整车刀伸出的长度。如图6所示，使用时本发明用于车床的靠模刀架通过固定底座固定于车床的溜板上，靠模102和工件103通过卡紧装置连接于主轴头上，并与主轴101同轴线，工件由尾架 104顶紧，在弹簧6作用下，靠模触头41与靠模102抵靠在一起，这样当主轴带动靠模和工件旋转过程中便由车刀31切削出工件的外轮廓，由于刀具安装座与靠模触头安装座位于同一个滑槽中，靠模触头安装座与轴承之间的距离大于刀具安装座与轴承的距离，因此所切削出的工件外轮廓与靠模的外轮廓相似，并作了比例缩小，这个比例系数等于靠模触头安装座与轴承之间的距离L2与刀具安装座与轴承之间距离Ll的比值。由此可见，通过滑槽调整刀具安装座与靠模触安装座的相对位置便可以得到与靠模外形相似、比例缩放的工件，调节十分方便；圆弧导轨中内嵌圆球滚动体支承导轨和可动底座，圆球滚动体反应灵敏能适应刀架的高频往复运动，无运动滞后。除了上述方案之外，本发明中的刀具安装座和靠模触头安装座也可以安装于可动底座上的两个滑槽中；车刀伸出长度的调节装置也可以不采用螺杆结构，比如可以采用齿轮齿条结构或蜗轮蜗杆结构，同样可以实现细微调节车刀伸出长的功能；可动底座与固定底座之间的圆弧导轨，其横截可以是矩形，也可以是工字形；刀具回位装置的回位件也可采用一个气缸，同样，刀具回装置的驱动件也可以由一个低速电机带动螺母螺杆结构构成。
权利要求
1.一种用于车床的靠模刀架，包括刀具安装座和靠模触头安装座，刀具设于刀具安装座上，靠模触头设于靠模触头安装座上，其特征在于该靠模刀架还包括一个固定底座、可动底座和刀具回位装置，刀具安装座和靠模触头安装座沿可动底座长度方向固定于该可动底座上，可动底座一端通过转轴设于固定底座上，转轴的轴线呈竖直状态，固定底座与可动底座之间设有弹簧，刀具回位装置包括驱动件和回位件，驱动件和回位件设于固定底座上。
2.如权利要求1所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于该刀具回位装置的驱动件是气缸，回位件是另一个弹簧，在固定底座底部设有一个悬臂结构，该悬壁结构与固定底座相垂直，在该悬臂结构上通过销轴设有一个转杆，气缸的活塞杆与转杆靠近可动底座转轴的一端相对齐，转杆另一端设有一个竖直的小轴，可动底座底部设有沿其长度方向的槽，小轴伸入该槽内。
3.如权利要求1所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于可动底座上侧面设有沿其长度方向的滑槽，刀具安装座和靠模触头安装座通过螺栓设于滑槽上。
4.如权利要求1所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于可动底座的转轴通过锥状滑动轴承设于固定底座上。
5.如权利要求2所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于在悬臂上设有另一个弹簧， 该另一个弹簧一端固定于悬臂上，另一端呈悬伸状态，该另一个弹簧位于转杆靠近可动底座转轴的一端。
6.如权利要求1所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于刀具设于刀具安装座的一个滑槽中，刀具后端与一个调节螺杆相连接，调节螺杆是由两段螺距不同的螺纹组成，螺杆头端的螺纹螺距小于螺杆后端的螺纹螺距，螺杆头端与刀具连，螺杆后端与一个固定座相连。
7.如权利要求1所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于如权利要求1所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于可动底座由铝合金构成。
8.如权利要求1所述的用于车床的靠模刀架，其特征在于靠模触头安装座与转轴的距离大于刀具安装座与转轴的距离。
全文摘要
一种用于车床的靠模刀架，包括刀具安装座和靠模触头安装座，该靠模刀架还包括一个固定底座、可动底座和刀具回位装置，可动底座一端通过转轴设于固定底座上，转轴的轴线呈竖直状态，固定底座与可动底座之间设有弹簧，刀具回位装置包括驱动件和回位件，驱动件和回位件设于固定底座上。采用固定底座和可动底座，可动底座可以绕其一端的转轴转动，该转轴呈竖直状态，对可动底座起到支承作用，依靠可动底座与固定底座之间弹簧将可动底座上的刀具与靠模抵靠在工作和靠模上，加工出与靠模形状相似的零件，实现非圆轮廓零件的加工；在该靠模刀架上设有刀具回位装置，当一个零件加工完成后，由刀具回位装置将刀具与零件分离，更换新的工件进行加工。
文档编号B23B21/00GK102398046SQ201010278238
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者倪莉, 孙许方, 席建普, 张洪, 李彬, 李金明, 梁颖, 赵则祥, 赵惠英 申请人:中原工学院