一种球面及内球面的车削装置

本发明涉及零件型面加工技术领域，具体为一种球面及内球面的车削装置。

背景技术：

目前采用传统车床对于轴类零件的外球面加工、内球面加工都需要分别配置专用的车削装置，故往往会存在加工工装配件成本高的问题；另外，现有的球面或内球面的车削装置大都是采用特制的圆弧车刀或者通过工人双手配合控制大拖板、中拖板的移动来进行，其加工表面精度低，并且要求操作者具有较高的技术水平，因而存在加工难度大、加工质量不稳定的问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种球面及内球面的车削装置，其能解决采用传统车床进行加工时工装配件成本高、加工难度大、加工质量不稳定的问题。

其技术方案为，一种球面及内球面的车削装置，其包括车床刀架和车床主轴，待加工零件通过工件夹具夹持于车床主轴上，其特征在于：其还包括球面车刀、内球面车刀和车削驱动机构，所述车削驱动机构包括主动组件、从动组件和齿轮调速组件，所述从动组件具有动力输入端和动力输出端，所述主动组件与从动组件的动力输入端之间通过齿轮调速组件传动连接，所述动力输出端可拆卸地安装有摆动组件，所述摆动组件包括第一摆动组件和第二摆动组件，所述第一摆动组件、第二摆动组件均包括一连接板和一摆动块，所述连接板可拆卸替换地安装于所述动力输出端，所述摆动块偏置于所述连接板上，所述球面车刀安装于所述第一摆动组件的摆动块上，所述内球面车刀安装于所述第二摆动组件的摆动块上，所述主动组件通过齿轮调速组件带动从动组件动作从而从动组件的动力输出端能够带动连接板同步转动、并由连接板带动其上偏置的摆动块及安装于摆动块上的球面车刀或内球面车刀整体做摆动。

进一步的，所述主动组件与从动组件轴向平行地安装于所述车床刀架的相向的两侧；所述从动组件包括一支架和一从动轴，所述支架安装于所述车床刀架的第一侧，所述从动轴的轴向两端分别为所述动力输入端、动力输出端，所述支架开设有一轴向贯穿的轴孔，所述从动轴可转动地穿设于所述支架的轴孔内、且其动力输入端和动力输出端均外伸于支架，所述动力输出端上并靠近支架的一侧具有与从动轴的轴心线同心的环状凸缘，所述第一摆动组件的连接板、第二摆动组件的连接板均能同心地套接于所述动力输出端上并与所述环状凸缘通过轴向螺钉螺纹连接。

进一步的，所述第一摆动组件的连接板、摆动块分别为第一连接板、第一摆动块，所述第一摆动块一体固设于第一连接板的顶部并沿着从动轴的轴向、远离所述环状凸缘的一侧水平凸伸，并且所述第一摆动块偏置于所述第一连接板的靠近车床刀架的一侧；所述第一摆动块朝向车床主轴的一侧面上开设有竖直贯通的第一缺口槽，所述球面车刀通过第一安装结构安装于所述第一缺口槽内。

更进一步的，所述第一安装结构包括第一压板和第一调节螺钉，所述第一压板通过第一锁紧螺钉固装于所述第一摆动块的顶部，所述第一压板开设有竖直贯通的第一螺纹通孔，所述第一螺纹通孔与所述第一缺口槽对齐并联通，所述第一调节螺钉螺纹连接于所述第一螺纹通孔内并能贯穿所述第一螺纹通孔后伸入到所述第一缺口槽内、与第一缺口槽内的球面车刀固接；所述第一摆动块上开设有与所述第一缺口槽垂直且联通的第一径向螺纹通孔，所述第一径向螺纹通孔内螺纹连接有第一定位紧固螺钉，所述第一定位紧固螺钉穿过所述第一径向螺纹通孔后伸入到所述第一缺口槽内并能从侧面顶紧球面车刀。

进一步的，所述第二摆动组件的连接板、摆动块分别为第二连接板、第二摆动块，所述第二摆动块垂直地连接于所述第二连接板背向所述环状凸缘的一侧面的底部并偏置于水平方向朝向车床主轴的一侧端，所述第二摆动块开设有水平贯通并与车床主轴轴向平行的第二缺口槽，所述内球面车刀通过第二安装结构安装于所述第二缺口槽内且内球面车刀的刀尖朝向车床主轴一侧，所述内球面车刀的刀尖同时位于装夹于车床主轴上的待加工轴类零件的轴心线的水平面及垂直平面上。

更进一步的，所述第二安装结构包括第二压板和第二调节螺钉，所述第二压板通过第二锁紧螺钉固装于所述第二摆动块水平方向的背向车床主轴的一侧端，所述第二压板开设有与所述第二缺口槽同心联通的第二螺纹通孔，所述第二调节螺钉螺纹连接于所述第二螺纹通孔内并能贯穿所述第二螺纹通孔后伸入到所述第二缺口槽内、且与第二缺口槽内的内球面车刀固接；所述第二摆动块上开设有与所述第二缺口槽垂直且联通的第二径向螺纹通孔，所述第二径向螺纹通孔内螺纹连接有第二定位紧固螺钉，所述第二定位紧固螺钉穿过所述第二径向螺纹通孔后伸入到所述第二缺口槽内并能从侧面顶紧内球面车刀。

进一步的，所述主动组件包括挂轮架、主动轴和手轮，所述挂轮架安装于所述车床刀架的第二侧，所述主动轴可转动地穿设于挂轮架的主轴孔内且所述主动轴与从动轴轴向平行，所述主动轴的轴向一侧端为驱动端，所述驱动端与所述从动轴的动力输入端位于轴向同一侧，所述主动轴的驱动端具有外伸于挂轮架的主轴孔的延长轴，所述手轮安装于所述延长轴上，所述手轮上安装有手柄，所述延长轴与所述从动轴的动力输入端之间通过所述齿轮调速组件传动连接。

进一步的，所述齿轮调速组件包括主动小齿轮、从动大齿轮、传动齿轮和传动轴，所述主动小齿轮安装于所述主动轴的延长轴上，所述从动大齿轮安装于所述从动轴的动力输出端，所述传动齿轮安装于所述传动轴上，所述传动轴安装于所述挂轮架上，所述主动小齿轮与传动齿轮、所述传动齿轮与从动大齿轮依次齿形啮合连接。

进一步的，所述主动轴的延长轴与主动小齿轮、手轮之间通过第一键连接，所述从动轴的动力出入端与从动大齿轮之间通过第二键连接。

进一步的，所述主动轴、从动轴分别通过推力轴承可转动地穿设于对应的所述挂轮架、支架上。

本发明的有益效果在于：主动组件通过齿轮调速组件带动从动组件动作从而由从动组件带动安装于其上的摆动组件做弧形摆动，其中摆动组件设有两组、且两组摆动组件上分别安装有相应的球面车刀、内球面车刀，且两组摆动组件均能可替换拆卸地安装于从动组件上，当要对零件进行球面车削或进行内球面车刀时只需要在从动组件的动力输出端装配相应的摆动组件即可，故能有效降低工装配件成本；同时，由于主动组件与从动组件之间通过齿轮调速组件传动连接，而齿轮调速组件能够起到有效的刀具进给调速作用，从而能够大大降低零件球面和内球面的车削的难度、提高加工精度，同时能有效保证加工稳定性、提高加工效率。

附图说明

图1为本发明车削装置对轴类零件的轴端进行球面车削的主视向结构示意图；

图2为本发明车削装置对轴类零件的轴端进行球面车削的左视向局部剖面示意图；

图3为本发明车削装置对轴类零件的轴端进行球面车削的俯视向局部剖面示意图；

图4为本发明车削装置对轴类零件的轴端进行内球面车削的主视向结构示意图；

图5为本发明车削装置对轴类零件的轴端进行内球面车削的左视向局部剖面示意图；

图6为本发明车削装置对轴类零件的轴端进行内球面车削的俯视向局部剖面示意图；

图7为本发明车削装置中主动轴的放大结构示意图；

图8为本发明车削装置中从动轴的放大结构示意图；

图9为本发明车削装置中主动组件的挂轮架的俯视向的放大结构示意图。

图1～图9中的附图标记：

10-车床刀架，20-车床主轴，31-球面车刀，32-内球面车刀，40-主动组件，41-挂轮架，411-主体，412-主轴孔，413-轴承孔，414-挂轮部，415-传动轴孔，416-固接部，42-主动轴，421-延长轴，422-第一键槽，43-手轮，44-手柄，45-第一键，50-从动组件，51-支架，52-从动轴，521-环状凸缘，53-轴向螺钉，54-第二键，60-齿轮调速组件，61-主动小齿轮，62-从动大齿轮，63-传动齿轮，64-传动轴，71-第一摆动组件，711-第一连接板，712-第一摆动块，713-第一缺口槽，714-第一压板，715-第一调节螺钉，716-第一锁紧螺钉，717-第一定位紧固螺钉，72-第二摆动组件，721-第二连接板，722-第二摆动块，723-第二缺口槽，724-第二压板，725-第二调节螺钉，726-第二锁紧螺钉，727-第二定位紧固螺钉，80-推力轴承，90-待加工轴类零件，a-动力输入端，b-动力输出端，c-驱动端。

具体实施方式

本发明一种球面及内球面的车削装置，见图1～图6，其包括车床刀架10和车床主轴20，待加工的轴类零件90通过工件夹具夹持于车床主轴20上；其还包括球面车刀31、内球面车刀32和车削驱动机构，车削驱动机构包括主动组件40、从动组件50和齿轮调速组件60，从动组件50具有动力输入端a和动力输出端b，主动组件40与从动组件50的动力输入端a之间通过齿轮调速组件60传动连接，动力输出端b可拆卸地安装有摆动组件，摆动组件包括第一摆动组件71和第二摆动组件72，第一摆动组件71、第二摆动组件72均包括一连接板和一摆动块，其中第一摆动组件71的连接板、摆动块分别为第一连接板711、第一摆动块712，第二摆动组件72的连接板、摆动块分别为第二连接板721、第二摆动块722，第一连接板711、第二连接板721均可拆卸替换地安装于动力输出端b，第一摆动块712、第二摆动块722分别偏置于对应的第一连接板711、第二连接板721上，球面车刀31安装于第一摆动组件71的第一摆动块712上，内球面车刀32安装于第二摆动组件72的第二摆动块722上，主动组件40通过齿轮调速组件60带动从动组件50动作从而从动组件50的动力输出端b能够带动安装其上的第一摆动组件71上的第一连接板711或第二摆动组件72上的第二连接板721同步转动、并由第一连接板711或第二连接板721带动其上偏置的第一摆动块712、或第二摆动块722及安装于第一摆动块712上的球面车刀31或安装于第二摆动块722上的内球面车刀32整体做摆动。

主动组件40与从动组件50轴向平行地安装于车床刀架10的相向的两侧，本实施例中，根据图1和图4，主动组件40、从动组件50轴向平行地安装于车床刀架10的横向左、右两侧；从动组件50包括一支架51和一从动轴52，支架51安装于车床刀架10的第一侧(本实施例中的横向左侧)，从动轴52的轴向两端分别为动力输入端a、动力输出端b，支架51开设有一轴向贯穿的轴孔，从动轴52可转动地穿设于支架51的轴孔内、且其动力输入端a和动力输出端b均外伸于支架，动力输出端b上并靠近支架51的一侧具有与从动轴52的轴心线同心的环状凸缘521，第一摆动组件的第一连接板711、第二摆动组件的第二连接板721均能同心地套接于动力输出端b上并与环状凸缘521通过轴向螺钉53螺纹连接。

进一步优选的技术方案，第一摆动组件71的第一摆动块712一体固设于第一连接板711的顶部并沿着从动轴52的轴向、且远离环状凸缘521的一侧水平凸伸，并且第一摆动块712偏置于第一连接板711的靠近车床刀架10的一侧；第一摆动块712朝向车床主轴20的一侧面上开设有竖直贯通的第一缺口槽713，球面车刀31通过第一安装结构安装于第一缺口槽713内。

上述第一安装结构包括第一压板714和第一调节螺钉715，第一压板714通过第一锁紧螺钉716固装于第一摆动块712的顶部，第一压板714开设有竖直贯通的第一螺纹通孔，第一螺纹通孔与第一缺口槽713对齐并联通，第一调节螺钉715螺纹连接于第一螺纹通孔内并能贯穿第一螺纹通孔后伸入到第一缺口槽713内、并与第一缺口槽内713的球面车刀31固接；第一摆动块712上开设有与第一缺口槽713垂直且联通的第一径向螺纹通孔，第一径向螺纹通孔内螺纹连接有第一定位紧固螺钉717，第一定位紧固螺钉717穿过第一径向螺纹通孔后伸入到第一缺口槽713内并能从侧面顶紧球面车刀31；通过调节第一调节螺钉715，能够带动第一缺口槽713内的球面车刀31的位置，以实现对零件球面的粗、精加工。

进一步优选的技术方案，第二摆动组件72的第二摆动块722垂直地连接于第二连接板721背向环状凸缘521的一侧面的底部并偏置于水平方向朝向车床主轴20的一侧端，第二摆动块722开设有水平贯通并与车床主轴20轴向平行的第二缺口槽723，内球面车刀32通过第二安装结构安装于第二缺口槽723内且内球面车刀32的刀尖朝向车床主轴20一侧，内球面车刀32的刀尖同时位于装夹于车床主轴上的待加工轴类零件80的轴心线的水平面及垂直平面上。

上述的第二安装结构包括第二压板724和第二调节螺钉725，第二压板724通过第二锁紧螺钉726固装于第二摆动块722水平方向的背向车床主轴20的一侧端，第二压板724开设有与第二缺口槽723同心联通的第二螺纹通孔，第二调节螺钉725螺纹连接于第二螺纹通孔内并能贯穿第二螺纹通孔后伸入到第二缺口槽723内、且与第二缺口槽723内的内球面车刀32固接；第二摆动块722上开设有与第二缺口槽723垂直且联通的第二径向螺纹通孔，第二径向螺纹通孔内螺纹连接有第二定位紧固螺钉727，第二定位紧固螺钉727穿过第二径向螺纹通孔后伸入到第二缺口槽723内并能从侧面顶紧内球面车刀32；通过调节第二调节螺钉725，能够带动第二缺口槽723内的内球面车刀32的位置，以实现对零件内球面的粗、精加工。

本发明车削装置中的主动组件40包括挂轮架41、主动轴42和手轮43，挂轮架41安装于车床刀架10的第二侧(本实施例中的车床刀架10的横向水平右侧)，主动轴42可转动地穿设于挂轮架41的主轴孔内且主动轴42与从动轴52轴向平行，主动轴42的轴向一侧端为驱动端c，驱动端c与从动轴52的动力输入端a位于轴向同一侧，主动轴42的驱动端c具有外伸于挂轮架41的主轴孔的延长轴421，手轮43安装于延长轴421上，手轮43上安装有手柄44，延长轴421与从动轴52的动力输入端a之间通过齿轮调速组件60传动连接。

齿轮调速组件60包括主动小齿轮61、从动大齿轮62、传动齿轮63和传动轴64，主动小齿轮61安装于主动轴42的延长轴421上，从动大齿轮62安装于从动轴52的动力输出端b，传动齿轮63安装于传动轴64上，传动轴64安装于挂轮架41上，主动小齿轮61与传动齿轮63、传动齿轮63与从动大齿轮62依次齿形啮合连接。

更具体的，见图9，挂轮架41包括开设有主轴孔412的主体411，主轴孔412的轴向两端还开设有同心的用于容纳推力轴承80的轴承孔413，主体411的外圆并在主动组件的驱动端c一侧设置有与主轴孔412轴向垂直的挂轮部414，挂轮部414远离主体411的一侧上开设有用于安装传动轴64的传动轴孔415；传动轴孔415与主轴孔412轴向平行。图9中，位于主体411外周一侧的固接部416卡接入车床刀架的对应的安装槽内；挂轮架41采用如上结构，能够保证齿轮调速组件60中主动小齿轮61、从动大齿轮62、传动齿轮63之间的可靠传动，确保车削加工的精度。

主动轴42的延长轴421与主动小齿轮61、手轮43之间通过第一键45连接，从动轴52的动力出入端a与从动大齿轮62之间通过第二键54连接；如此设置能够保证主动组件40、齿轮调速组件60以及从动组件50之间的可靠传动连接，进一步保证车削加工精度。图7中，422为开设于延长轴421上的与第一键45配合的第一键槽。

主动轴42、从动轴52分别通过推力轴承80可转动地穿设于对应的挂轮架41、支架51上。

下面结合附图具体描述一下本发明车削装置的工作过程：

当需要对轴类零件的轴向一端进行球面车削加工时，待加工的轴类零件90通过工件夹具夹持于车床主轴20上；将第一摆动组件71的第一连接板711穿设于从动组件50的从动轴52凸出于支架51的动力输出端b上，并通过四个轴向螺钉53与动力输出端b上的环状凸缘521轴向紧固连接，然后调节第一摆动组件71的摆动块712上球面车刀31的位置，使得从动轴52的轴心线与待加工的轴类零件90的轴心线在同一个水平面上，并且球面车刀31的刀尖在待加工的轴类零件90轴心线的垂直平面上；车床主轴20带动待加工的轴类零件90转动，同时通过手柄44手动转动手轮43，由手轮43带动主动轴42转动，从而由主动轴42带动主动小齿轮61同步转动，主动小齿轮61带动传动齿轮63绕传动轴64转动，传动齿轮63又带动从动大齿轮62同步转动，由于从动大齿轮62与从动轴52之间由第二健54连接，故从动大齿轮62带动从动轴52转动，既而从动轴52带动第一摆动组件71的连接板711转动、连接板711则带动偏置地第一摆动块712作弧形摆动，由此第一摆动块712带动球面车刀31作同步的弧形摆动，使得球面车刀31对于旋转的待加工的轴类零件90形成球面刀头轨迹，并最终完成球面车削。

而当需要对轴类零件的轴向一端进行内球面车削加工时，待加工的轴类零件90仍然通过工件夹具夹持于车床主轴20上；将安装于从动轴52上的第一摆动组件71及安装于第一摆动组件71上的球面车刀31整体拆下，将第二摆动组件72的第二连接板721穿设于从动组件的从动轴52凸出于支架51的动力输出端b上，并通过三个轴向螺钉53与动力输出端b上的环状凸缘521轴向紧固连接，然后调节第二摆动组件72的摆动块722上内球面车刀32的位置，使得从动轴52的轴心线与待加工的轴类零件90的轴心线在同一个水平面上，并使得内球面车刀32的刀尖同时位于装夹于车床主轴上的待加工轴类零件80的轴心线的水平面及垂直平面上；车床主轴20带动待加工的轴类零件90转动，同时通过手柄44手动转动手轮43，由手轮43带动主动轴42转动，从而由主动轴42带动主动小齿轮61同步转动，主动小齿轮61带动传动齿轮63绕传动轴64转动，传动齿轮63又带动从动大齿轮62同步转动，由于从动大齿轮62与从动轴52之间由第二健54连接，故从动大齿轮62带动从动轴52转动，既而从动轴52带动第二摆动组件72的连接板721转动、连接板721则带动偏置地第二摆动块722作弧形摆动，由此第二摆动块722带动内球面车刀32作同步的弧形摆动，使得内球面车刀32对于旋转的待加工的轴类零件90形成球面刀头轨迹，并最终完成内球面车削。

以上对本发明的具体实施进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施方案，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。