专利名称：转差超越式摩擦锥齿形同步离合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非同轴式的机械离合器，特别是一种用于机床上的摩擦锥齿形同步离合器。
同步离合器又叫转速同步器或同步转速器(简称同步器)，是机床上典型关键部件，主要应用在立式多轴半自动车床上，其作用就是把连续转动的主动轴的动力传递给转、定位后与其同心轴的被动工作主轴，使其主动轴与各非同轴的被动工作主轴周期地接通或断开，它的工作性能好坏，将直接影响到整个机床的工作性能。
目前国内外在立式多轴半自动机床上大都采用的是摩擦锥齿形同步离合器。如我国沈阳第一机床厂生产的C2640.8和SI-286立式多轴半自动车床，苏联的1K282、美国的“L”、英国的No10B/8、意大利的CM8等多轴立式车床上所采用的同步离合器，其基本原理相同，结构上也大体相似，只是在实现同步接合结构上有些不同。现以我国沈阳机床一厂生产的C2640.8立式多轴半自动车床上采用的同步离合器为本发明最相关的已有技术。为便于结构叙述，以下统一简称两个结构部件的名称上被动主轴-以下简称上主轴;
下被动主轴-以下简称下主轴。
已有技术的结构原理如附图
(一)所示，它主要由两大部分组成，一部分是上摩擦锥1和下摩擦锥4组成的同步器，实现下主轴与上主轴的同步，也就是主动轴与被动轴的同步。另一部分是上齿盘2和下齿盘3所组成的齿形离合器，用来工作时传递较大的转矩。已有结构是，上摩擦锥1与上齿盘2之间为固定联接，下摩擦锥4与下齿盘3之间则通过内外齿组成滑动联接。其接通过程是下摩擦锥4和下齿盘3随下主轴一起上升，下摩擦锥4首先与上摩擦锥1接触，压缩弹簧5，使锥面间产生一定压力，靠锥面间的摩擦力产生摩擦转矩，从而在短时间内带动上主轴与下主轴同步转动。随着下主轴的进一步上升，下齿盘3随之上升，使下齿嵌入上齿盘2中，完成上、下主轴的接通，实现动力传递。这虽然能够实现上、下两个主轴间的同步离合，避免了上、下齿进入接合时的第一次冲击，但存在下述缺点因上、下齿在接合时的相对位置是随机的，处于啮合位置的可能性极小，接合后上、下齿之间的相对位置往往出现“虚联”和“顶齿”现象，如附图(二)所示的b、c、d情况，当上主轴进入工作状态时，由于切削阻力矩增大，超过了摩擦锥面间的摩擦力矩，锥面便发生滑动。上、下齿便由b、c、d的“虚联”或“顶齿”状态迅速地向啮合状态过渡(如图(二)a情况)，出现所谓的二次冲击，从而造成了以下后果1.上、下齿之间突然强烈撞击，有时出现“崩齿”现象，使齿盘报废。
2.上主轴(工作主轴)转速发生波动，降低刀具的使用寿命，往往造成刀尖崩损，此外还影响工件表面的加工质量。
3.引起摩擦锥面间的强烈摩擦，而这种摩擦是处于一种干摩擦状态，从而造成锥面间较严重磨损，降低锥面的使用寿命。
4.由于接合不可靠，影响整个机床的工作性能，引起强烈的冲击噪声，恶化工作环境。
5.离合器工作寿命短，需经常维修或更换易损件，影响正常加工，使生产成本提高。
本发明的目的是为立式多轴半自动车床及其它机械提供一种工作性能稳定可靠，上、下齿直接进入啮合状态、不产生撞击“崩齿”现象，使用寿命长的摩擦锥齿形同步离合器。
本发明的结构是在上、下两非同轴的被、主动轴上，分别装有上、下摩擦锥和上、下齿盘。下摩擦锥靠压缩弹簧支承，可沿轴向上、下滑动，其发明要点在于在下齿盘与下摩擦锥之间设有一套微小降速定轴齿轮转动系统，使二者之间存在一个微小的转速差，让下摩擦锥的转速略低于下齿盘，从而当下主轴上升时，首先靠摩擦锥实现上主轴与下摩擦锥的同步运转，然后下主轴继续上升，使下齿盘与上齿盘在低速转差状态下，平稳进入啮合状态，则动力全部由上、下齿的可靠啮合来传递。此时因上摩擦锥与上主轴之间设有一个单向超越离合器，所以当上、下齿可靠啮合后，上主轴即与下主轴同步转动，使上主轴超越于略低转速的上摩擦锥。摩擦锥此时处于空转状态。
附图(一)是与本发明相关的已有技术结构示意图。
附图(二)是与本发明相关的已有技术存在问题示意图。
附图(三)是本发明的结构原理图。
附图(四)是本发明微降速定轴齿轮传动系统的传动关系示意图。
下面结合实施例附图对本发明做进一步详细描述。
参照附图(三)看到，下主轴〔13〕上套装一个周向固定的滑套〔14〕，支承下主轴。周向固定的方式为，在机座〔12〕与滑套〔14〕间设有一个导向键。滑套的上端一段做成偏心的圆柱面，该偏心圆柱面上装有轴承和一个制成一体的内齿Z2和外齿Z3的齿轮〔10〕，该齿轮〔10〕的外齿与下摩擦锥相关的齿轮Z4〔9〕相啮合，而内齿与固定在下主轴〔13〕上的齿轮Z1〔11〕相啮合。从而在下摩擦锥〔7〕与下主轴〔13〕之间构成一个由两对内啮合的少齿差的齿轮副组成的微降速定轴齿轮传动系统(其传动比为i＝1.058)。两对内啮合少齿差的齿轮副中其中Z2Z3齿轮为制成一体的内外齿齿轮〔10〕，相对下主轴是定轴偏心设置的。下摩擦锥齿轮Z4〔9〕与下摩擦锥〔7〕之间采用间隙较大的内外齿联接〔8〕，以便在上、下主轴存在同轴度误差时保证上、下摩擦锥面间的正常接合。下摩擦锥通过压缩弹簧〔15〕支承在齿轮Z4〔9〕上，二者间可轴向相对滑动。下主轴上端通过花键与下齿盘〔5〕相联，弹簧〔6〕能在上、下齿接合顶齿时起缓冲作用。下主轴〔13〕下端伸出滑套〔14〕，并通过花键与下部传动件构成滑动联接。这样推动滑套〔14〕在机座〔12〕孔内上下滑动，便可带动整个下主轴组件上升或下降。在上主轴〔1〕上装有一个上摩擦锥〔4〕和上齿盘〔3〕，上齿盘通过螺钉与上主轴固定联接。而上摩擦锥〔4〕与上齿盘〔3〕之间设有一个单向超越离合器〔2〕。因摩擦锥转速略低于齿盘转速，所以当上、下齿啮合后，则上主轴〔1〕超越于上摩擦锥，由齿盘传递全部动力。其接通顺序为当推动滑套〔14〕使整个下主轴组件上升时，下摩擦锥〔7〕首先开始与上摩擦锥〔4〕接触，随着下摩擦锥支承弹簧〔15〕的压缩，两锥面间产生摩擦转矩，启动上摩擦锥，由于这时上摩擦锥与上主轴〔1〕之间靠单向超越离合器联接，上摩擦锥便带动上主轴与下摩擦锥同步运转。随着下主轴的继续上升，下摩擦锥支承弹簧〔15〕，进一步被压缩，下齿盘〔5〕便逐渐由下摩擦锥露出。由于下摩擦锥与下齿盘之间的微小降速系统的作用，使上、下齿在一个较小的相对转速差下接合而平稳地进入啮合状态。尔后，单向超越离合器〔2〕自动脱开，上主轴超越于上摩擦锥，完成上、下主轴的接通。
本发明的优点在于1.因为设有一个微降速定轴齿轮传动系统，上、下齿能够迅速、平稳可靠地进入啮合状态，不出现牙齿撞击而构成的“崩齿”现象。并显著降低冲击噪声。具有较宽的工作速度的允许幅度，完全适应现有机床的使用要求。
2.机床工作平稳可靠，保证了工件表面的加工质量和机床的工作性能，提高了离合器(转速器)的使用寿命。
3.结构简单紧凑，成为一个较独立的部件，不需要复杂的辅助系统。
4.结构工艺性较好，安装调整、维修也很方便。
5.因为上主轴与上摩擦锥之间设有一个单向超越离合器，工作时该摩擦锥空转，因此避免了摩擦锥面间的磨损。
权利要求
1.一种摩擦锥齿形同步离合器，它在上、下两非同轴的被、主动主轴上分别装有上、下摩擦锥和上、下齿盘，下摩擦锥靠压缩弹簧支承，可沿轴向上下滑动，其特征在于在下齿盘与下摩擦锥之间设有一套微小降速定轴齿轮传动系统，在上摩擦锥与上主轴之间设有一个单向超越离合器。
2.按照权利要求1所述的同步离合器，其特征在于由两对内啮合的少齿差的齿轮副组成的微降速定轴齿轮传动系统。
3.按照权利要求2所述的同步离合器，其特征在于两对内啮合少齿差的齿轮副中，其中Z2Z3齿轮为制成一体的内外齿齿轮，相对于下主轴是定轴偏心设置的。
4.按照权利要求1～3所述的同步离合器，其特征在于下主轴上套装一个周向固定的滑套，滑套的上端一段做成偏心的圆柱面，该偏心圆柱面上装有轴承和制成一体的内齿Z2和外齿Z3的齿轮。
全文摘要
一种转差超越式摩擦锥齿形同步离合器，主要用于立式多轴半自动车床，其特点是，在下摩擦锥与下齿盘之间设置一套微小降速的定轴齿轮传动系统，该传动系统是由两对内啮合少齿差的齿轮副组成。而上摩擦锥与上主轴之间设置了一个单向超越离合器，使上、下齿能在合适的转差范围内平稳、可靠、迅速地合，不出现牙齿撞击而“崩齿”现象，其结构紧凑，工作性能好，使用寿命长，安装调整方便。
文档编号F16D23/04GK1031272SQ87105070
公开日1989年2月22日 申请日期1987年8月25日 优先权日1987年8月25日
发明者王启文, 钱为民 申请人:东北工学院