一种用于非圆曲线槽加工的改装车床及方法与流程

本发明涉及一种用于非圆曲线槽加工的改装车床及方法，属于车床加工技术领域。

背景技术：

非圆平面槽加工目前基本采用加工中心进行加工。对于小型加工企业，不具备加工中心或加工中心数量无法达到生产能力的时候，非圆平面槽的加工就受到了极大的影响。而采用普通车床仅能加工圆形平面槽，无法加工非圆轮廓线的平面槽，导致中小企业的生产效能无法满足需求。

非圆轮廓的平面槽由于轮廓线的不规则，普通车床无法加工，而一般企业的加工中心的产能过小，现在很多科研院校仍采用普通车床进行机加工，而普通车床无法进行非圆曲线槽的加工，当工件上含有非圆轮廓的平面槽时，只有普通车床的科研院校无法进行加工。

因此，亟需研制一种在现有车床基础上改进的车床，实现普通车床加工非圆曲线槽的设备及方法。

技术实现要素：

本发明提供的一种用于非圆曲线槽加工的改装车床及方法，通过改进、拆除车床的部分结构，增加工件夹具、滚子固定板、复位弹簧，实现了在普通车床高效加工非圆曲线槽。

本发明第一个目的是提供一种用于非圆曲线槽加工的改装车床，改装车床包括：车床主体、车床主轴轴承、车床主轴、工件夹具、滚子、内轴承、滚子固定板、固定螺栓、拖板、复位弹簧、刀架、刀具；所述工件夹具与车床主轴固定在一起；所述拖板与车床主体通过燕尾槽连接；复位弹簧一端与车床主体连接，另一端与拖板连接；所述工件夹具包括锥体、凸轮板、定位固定机构，凸轮板的形状与非圆曲线槽的形状为相似图形；滚子固定板与拖板通过固定螺栓固连，滚子固定板上设置有内轴承，滚子连接于滚子固定板的内轴承上；所述刀架固定在拖板上，刀具固定在刀架上；所述锥体小端设置有螺纹孔，吊紧螺栓通过此处将工件夹具与车床主轴固连；

所述车床主轴转动带动工件夹具转动，工件通过定位孔固定在工件夹具上，拖板可以实现在车床主体上通过燕尾槽实现往复直线运动，作业时，滚子与工件夹具的凸轮板实现线接触，凸轮板的转动带动安装有滚子的滚子固定板单程实现运动，即带动拖板实现单程运动，复位弹簧的安装实现拖板的往复实现运动，即实现拖板上的刀具的往复直线运动。

在一种实施方式中，所述定位固定机构包括定位孔、销孔、定位销、内六角销钉、开口垫片，定位孔垂直设置于凸轮板右侧面，销孔轴线与锥体的轴线重合；所述定位孔共两个，沿销孔对称设置，安装时，定位销安装在定位孔内，两个定位销即实现限制工件5个自由度；内六角销钉安装于销孔内，将工件固定后，工件不与凸轮板接触的一侧放置开口垫片，通过与内六角销钉匹配的螺母将开口垫片固定，此时工件6自由度全被限制。

在一种实施方式中，凸轮板与非圆曲线槽的形状的比例为5～15，比例过小，压力角会增加，拖板较难实现往复直线运动，比例过大，机架不紧凑。

在一种实施方式中，所述凸轮板右侧面与车床主轴的轴线垂直，实现非圆曲线槽的高精度加工。

在一种实施方式中，装配时，滚子中心线与凸轮板上销孔的轴线平行。

在一种实施方式中，复位弹簧为两个，两个复位弹簧可以保证拖板往复的稳定性，增加加工精度。

在一种实施方式中，两个定位销一个为圆柱销，一个为菱形销，由于定位孔中心距会存在公差，因此采用一个圆柱销、菱形销，菱形销的长轴与两定位孔的连心线垂直设置，实现准确定位。

在一种实施方式中，安装工件时，非圆曲线槽形状的朝向与凸轮板朝向一致。

在一种实施方式中，所述车床主体上设置有弹簧支撑架，弹簧一端与弹簧支撑件连接，一端与拖板连接，弹簧支撑件的设置可保证弹簧轴线与水平面平行，防止给拖板增加非水平面的弹力。

本发明第二个目的是提供一种用于非圆曲线槽加工方法，加工方法为利用本发明任一所述的用于非圆曲线槽加工的改装车床。

本发明工作原理：

通过改装普通车床，传统车床的拖板通过丝杠机构与车床主体连接，本发明将滚珠丝杠机构拆除，拖板可以实现在车床主体的自由活动；车床主轴转动带动工件夹具转动，工件通过定位孔固定在工件夹具上，拖板可以实现在车床主体上通过燕尾槽实现往复直线运动，作业时，滚子与工件夹具的凸轮板实现线接触，凸轮板的转动带动安装有滚子的滚子固定板单程实现运动，即带动拖板实现单程运动，复位弹簧的安装实现拖板的往复实现运动，即实现拖板上的刀具的往复直线运动，即实现刀具运动轨迹曲线与所加工的非圆曲线槽形状一致，刀具对夹持在工件夹具上的工件进行切削作业，完成非圆曲线槽的加工。

本发明的优点和效果：

本发明的优点如下：

1.在现有车床的基础上改进了拖板，将托板的丝杠机构拆除，可以实现托板的自由直线往复运动，创新设计了工件夹具、滚子固定板，使刀具按照需加工曲线槽的轨迹曲线运动，实现了在现有普通车床的基础上改进，完成高效加工非圆曲线槽；

2.采用两点定位方式，减少对夹具的加工改造，同时可以保证工件的定位精度；

3.探索出凸轮板与非圆曲线槽的比例，因凸轮板与非圆曲线槽的比例与压力角及结构紧凑性有关，因此合适的比例能够协调两者之间的矛盾；

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中工件的主视图；

图3为本发明的工件夹具的主视图；

图4为本发明的工件夹具的右视图；

图中标号：1-车床主体、2-车床主轴轴承、3-车床主轴、4-工件夹具、5-工件、6-定位销、7-滚子、8-内轴承、9-滚子固定板、10-固定螺栓、11-拖板、12-复位弹簧、13-刀架、14-刀具、15--开口垫片、16-工件定位孔、17-非圆曲线槽、18-中心孔、401-锥体、402-凸轮板、403-定位孔、404-销孔、405-螺纹孔。

具体实施方式1

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～4所示：一种用于非圆曲线槽加工的改装车床，改装车床包括：车床主体1、车床主轴轴承2、车床主轴3、工件夹具4、滚子7、内轴承8、滚子固定板9、固定螺栓10、拖板11、复位弹簧12、刀架13、刀具14；工件5包括工件定位孔16、非圆曲线槽17、中心孔18；所述拖板11与车床主体1通过燕尾槽连接；复位弹簧12一端与车床主体1连接，另一端与拖板11连接；所述工件夹具4包括锥体401、凸轮板402、定位固定机构，凸轮板402的形状与非圆曲线槽17的形状为相似图形；滚子固定板9与拖板11通过固定螺栓10固连，滚子固定板9上设置有内轴承8，滚子7连接于滚子固定板9的内轴承8上；所述刀架13固定在拖板11上，刀具14固定在刀架13上；所述锥体401小端设置有螺纹孔405，吊紧螺栓通过此处将工件夹具4与车床主轴3固连；

所述车床主轴3转动带动工件夹具4转动，工件5通过定位孔403固定在工件夹具4上，拖板11可以实现在车床主体1上通过燕尾槽实现往复直线运动，作业时，滚子7与工件夹具4的凸轮板402实现线接触，凸轮板402的转动带动安装有滚子7的滚子固定板9单程实现运动，即带动拖板11实现单程运动，复位弹簧12的安装实现拖板11的往复直线运动，即实现拖板11上的刀具14的往复直线运动。

进一步的，所述定位固定机构包括定位孔403、销孔404、定位销6、内六角销钉、开口垫片15，定位孔403垂直设置于凸轮板402右侧面，销孔404轴线与锥体401的轴线重合；所述定位孔403共两个，沿销孔404对称设置，安装时，定位销6安装在定位孔403内，工件定位孔16与定位孔403重合，两个定位销6即实现限制工件5的5个自由度；内六角销钉安装于销孔404内，内六角销钉穿过工件5的中心孔18，将工件5固定后，工件5不与凸轮板402接触的一侧放置开口垫片15，通过与内六角销钉匹配的螺母将开口垫片15固定，此时工件5的6自由度全被限制。

进一步的，凸轮板402与非圆曲线槽17的形状的比例为5～15，比例过小，压力角会增加，拖板11较难实现往复直线运动，比例过大，机架不紧凑。

进一步的，所述凸轮板402右侧面与车床主轴3的轴线垂直，实现非圆曲线槽17的高精度加工。

进一步的，装配时，滚子7中心线与凸轮板402上销孔404的轴线平行。

进一步的，复位弹簧12为两个，两个复位弹簧12可以保证拖板11往复的稳定性，增加加工精度。

进一步的，两个定位销6，其中一个为圆柱销，另一个为菱形销，由于定位孔403中心距会存在公差，因此采用一个圆柱销、菱形销，菱形销的长轴与两定位孔403的连心线垂直设置，实现准确定位。

进一步的，安装工件5时，非圆曲线槽17形状的朝向与凸轮板402朝向一致。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。