CN1063636A - 开槽机的改进 - Google Patents

Abstract

一种在套筒(1)的孔内加工出纵向盲端槽的机 械，套筒装在工件安装轴(5)的夹头(4)中，该轴可绕 一旋转轴线转位，一往复运动的刀具(2)装在一切削 轴(12)上，其轴线与工件安装轴的旋转轴线偏离且垂 直，其中的刀具实现连续渐增切削深度及随后的返回 行程，在套筒中加工出多个盲端槽，其特征在于，提供 了工件安装轴的滑动支承件(6)，使该轴相对切削轴 轴向滑动一段距离，这样当各槽加工完后，刀具径向 和轴向地移出所述孔，刀具的切削行程被停止。

Description

本发明涉及一广泛使用的汽车动力转向阀的元件，称作套筒件，在其孔内设置有许多纵向平行延伸的，且在圆周上间隔呈槽状的开口。这些槽具有盲端，因此在相互作用的缸形阀转动元件中作相同圆周间隔的开口与所述套筒件上的孔的联通，而形成了一系列的封闭腔，所述转动元件被包容在套筒件中，在元件之间可产生微小的相对转动。

这样的套筒件常常通过拉削经车出的坯料的孔而制成，以便在其内部获得一系列的槽。然后在套筒件的每一端的一短距离上进行平底扩孔，并放入紧配合的堵环，以便在套筒内形成一封闭腔。或者是在拉削经车出的毛坯后，将其端部的材料通过冷加工而封闭，然后将多余的变形材料利用重新加工孔的方法将其去除。

还有一种方法，但不常采用，需通过支承在一根轴上作角度往复运动的钩爪形刀具，在车出的坯料的孔中刮削出槽来，该刀具有一个进行逐步加深切削行程的刀刃，从而加工出在纵向断面上呈弧形的盲端槽。在所有的槽上重复上述过程，对多数汽车而言，套筒中槽的数目通常为4、6或8个。进行上述操作的专用机械首先在美国专利US3，765，305中被公开。从其说明书中的图13和图14可以看出，在每一切削行程中，该机械在一个切削行程中切去材料的深度基本相同，从而形成了均匀的切屑厚度，因此导致了最佳的切削几何形状。然而当它完成了开槽操作，就需要停机，将工件夹头向旁边摆动，并装卸下一个套筒坯料。为了进行上述装卸，在每次切削行程中要使刀具刀刃轨迹轴向延伸移出所述孔。这种多余的行程增加了机械的惯性的不稳定性，因此其工作慢，以致该设计已被取消。

在美国专利US4，154，145中所公开的开槽机的更进一步的精细结构能够克服上述缺点。该结构的机械已使用了许多年，然而正如该说明书中所述，工件夹头的装卸需该机构在一精确的位置上停止。为了实现这一点，用一个电制动装置和独立的电马达将该朵构慢慢地移到所需的准确位置上。如上述说明书图2所示，然后将一止动件41移开，借助空气缸（未示出）的作用使一双臂曲柄摆动，以便摆动刀架移离工件。为了实现该操作而不让刀架干涉在直径上与切削中的槽相对的套筒孔的顶部，切削轴7的中心8与切削轴托架9的中心10之间的连线通常需要比图2所示的更接近水平位置，然而，所希望的该连线应是垂直的，如同美国专利US3，765，305所公开的开槽机的情况。这种被迫的折衷导致了在每一切削行程中切削的材料深度在行程结束时比行程开始时要大3倍。然而所希望的是具有相同的切削深度。因此所形成的切屑的刀具进入套筒材料时较薄，而在材料中时较厚。这样的切削几何形状在其它金属加工领域无疑被认为是次优的。例如，在铣床中，常用“顺铣”来避免在“逆铣”时铣刀的每一个齿加工出逐渐变厚的切屑。

由于有关的使用者忧虑与通常所采用的拉削方法中的几百个切削刀刃的拉削相比，本方法只用单一切削刀刃来加工套筒中所有槽，因而进一步妨碍了这种开槽机的广泛使用。由于要用一种爪钩形刀具，其形状根据摆动刀具移出套筒孔以装卸工件夹盘需要来确定，这一缺点进一步突出。这就需要采用把碳化钨刀片钎接到刀柄上的刀具，或在套筒的直径比较大时，采用专用的单刃不重磨碳化钨刀片。这两种办法都不能令人满意，尤其是对于日益增多的小孔直径套筒的加工。

目前在工业中可供应的适于加工槽的标准碳化钨不重磨刀片通常是等边三角形的，它具有三个切削刃并符合国际尺寸标准。这些可供应的刀片有多种等级的碳化钨、陶瓷材料，常常用氮化钛涂盖，它们可以用于生产大批量套筒的开槽工艺中。然而这种刀片的宽度是相应于给定孔径的典型的套筒槽确定的，故其尺寸与这样的孔径相比是太大了，因此，不能用在美国专利US4，154，145中公开的刀架上。这是因为在装卸操作中需要弧形地退回刀架而产生的上述缺点。

本发明的工件夹头位于工件安装轴中，当刀具径向移离套筒件孔时，工件安装轴沿着它的轴线滑动一个足够的距离，使套筒能从工件夹头中取下而不干涉到刀架。结果，在装卸循环时其刀具的往复运动可继续进行，只是在刀具的横向进给和工件安装轴的分度时暂停一会。由于在相对意义上，刀架现在相对工件轴向地退回，而不是象美国专利US4，154，145中公开的开槽机那样弧形地退刀，刀架的几何形状适合于标准碳化钨不重磨刀片，现在可用来加工甚至小孔径的套筒，从而大大减少了用这种机器生产大批量套筒的操作费用。由于不需要刀架弧形地退刀，还可获得上面提及的最佳切屑几何形状，其中在该机械一个切削行程中切去的材料深度在整个切削行程中基本相同。

本发明是一种用于加工位于套筒件孔内纵向盲端槽的机械，它包括一个可围绕一个旋转轴线转位的工件安装轴，所述轴装有一夹持所述套筒件的工件夹头，在切削轴上装有一个刀具，所述切削轴的轴线偏离且垂直于所述工件安装轴的旋转轴线，支承所述切削轴作角度往复运动的装置，横切进给装置，它使刀具实现连续渐增深度的切削，然后相对所述套筒件的孔作返回行程，随后所述工件安装轴作一系列的转位后，在套筒件上加工出所述的盲端槽，其特征在于，提供了滑动地支承所述工件安装轴，使其平行于所述工件安装轴的旋转轴线作轴线运动的装置，加工完所有所述的槽后使横切进给装置不工作的装置，使所述工件安装轴相对于所述切削轴轴向滑动一段距离，以便使所述切削刀具径向和轴向地移离所述孔的装置。

最好在切削刀具径向和轴向地移离孔后，工件安装轴和切削轴之间的附加相对动动能使套筒件在不干涉仍在作往复运动的切削刀具的情况下从工件夹头中轴向退出。然后该套筒件可被横向传递到装载台上，之后再被送到输送皮带上等。

另外最好的是工件安装轴的轴向滑动通过枢轴将其连接而完成的，以使它在滑动的工件轴支座中旋转，而支座可相对机身作轴向滑动。不过，工件安装轴的旋转和轴向滑动也可能通过直接把该元件单纯地枢轴联接在机身而获得。使用直线滚球滚道也可以获得以上两种运动。

在该实施例中，滑动的工件轴支座通过升降凸轮机构向上驱动到切削位置，向下驱动到装载位置。在上面的切削位置最好是滑动的轴支座外部上的锥形表面用力抵住在机座中的相应锥形孔穴，以便在整个机械工寿命内的切削过程中提供工件安装轴的稳固和准确的位置。

所希望的是，安装一装载机构随着滑动工件安装轴支座上下驱动，它平行于该滑动工件安装轴支座的轴线，不过与该轴线偏离，它装有一对夹头，夹住突出于工件夹头的套筒外径的一个短的部分。在一个优选的结构中，当滑动工件安装轴支座开始下降时，在其中的工件夹头松开，短暂时间后，装载机构被制动，而滑动工件安装轴支座却继续下降。用这方法套筒从工件夹头中拔出，然而仍离开往复运动的刀具的向下偏移，并可在一个水平面摆动移离工件夹头摆动到装载台，在那从夹头上卸下加工好的套筒件并装入新的工件。最好装载机构上装上两个夹头，并可绕垂直轴线转位半周。采用该装置，机械工作时不会由于夹头装卸工件而浪费时间。值得注意的是夹头仅在切削操作和套筒件转位时处于松开状态，因而避免了浪费额外时间的运动过程，即在切削开始之前把它们从切削区移开而在完成槽的切削后再移回的运动过程。

本发明优选结构的不同形式将参照附图通过实施例进行描述。

图1是通过本发明开槽机工件夹持部分的垂直断面图，包括滑动的工件安装轴支座在切削刀具在返回行程时处于中间位置的情况;

图2是图1所示的滑动的工件安装轴支座的垂直断面图，表示了切削几何形状细节;

图3是本发明开槽机的等角透视图;

图4是图3的滑动工件安装轴支座在加工套筒槽时的垂直断面图;

图5是图3的工件安装轴支座在工件夹头松开套筒将移出时的垂直断面图;

图6是图3的滑动工件安装轴支座在套筒已从工作保持夹头中移出时的垂直断面图。

图1表示了刀具2在其最后回程的中间位置的一瞬间与套筒1的关系，此时是在完成了套筒1中的最后的槽3的切削之后。套筒1固定在工件夹头4中，而夹头4包容在工件安装轴5中，工件安装轴5本身又借助轴承7可旋转地枢轴安装在轴向滑动的工件安装轴支座6中。

切削刀具2是三角形不重磨刀片，并恰当地靠螺丝10固定在刀架9的一个精密的穴窝或凹槽8中。刀架9固定到切削轴12的切削头11上，切削轴12绕轴线13摆动一角度，该角度由点划线14示出。轴线13实际上不是固定的轴线，它本身绕切削轴支座16的轴线15作角度摆动，以便在切削给定槽期间能够使切削刀具横切进给。本机械的细节将在下文作进一步的描述。

根据美国专利US4，154，145所公开的内容，在加工完槽后，其套筒件的卸下是通过移动止动件（该专利中图2所示的零件41）并使切削轴支座（所示的零件9）从图示位置顺时针转动约90°的角度，导致切削刀具以该机构运动学确定的复杂轨迹向上向右方向退刀。这只有当切削轴（图示的零件8）的轴线相对于切削轴支座（图示的零件10）的轴线的布置形成一条相对于水平面倾斜近50℃的线时，（如该专利图3所示）才有可能。即使如此，必须使用如图所示的钩爪形切削刀具，以避免在退刀时切削刀具与套筒之间的干涉，而排除了使用现有的不重磨刀片或采用优化的装卸路线。

现参见本申请的图2，若用轴线13和15的连线的近似垂直设置以改进上述的切削几何形状，并若按照美国专利US4，154，145所公开的方法，在图示的位置使往复的切削刀具停止并按17所示的方向退回刀架9和切削刀具2，那么它就按虚线19延伸而干涉套筒件1的孔的角部分18，不可能采用现有的不重磨刀片。另一方面，根据本发明，当切削刀具连续作往复运动时，工件安装轴支座6在20的方向向下滑动，使套筒1轴向移离切削刀具2，从而其运动的包络线完全限制在套筒1的柱形孔内，因此避免了任何的干涉。

参见图3，表示了本发明开槽机的总结构，其切削机构的工作情况在一定程度上同US4，154，145中所述的情况类似。切削轴12绕着处于切削轴支座16中的轴线13摆动，而支座16又枢轴地安装可围绕床头21中的轴线15作角度摆动。应注意切削轴12的轴线13基本位于切削轴支座16的轴线的垂直上方，而不是倾斜上方。切削轴支座16的角度摆动运动由杆件22产生，使轴线13在极端位置13a和13b之间运动，如图2所示。

切削轴12的角度摆动通过紧固于其上的杆件23，曲柄销23以及联接杆25产生。通常切削轴12的摆动角度约为40°，而切削轴支座16的摆动角度约为10°。

联接杆25由主轴26驱动，主轴26在机身64上的轴承绕轴线27旋转，并设有一如在曲柄28处的“装上曲柄”部分。由轴线27和29之间的偏移给定的曲柄28的偏置使切削轴12获得了所希望的摆动角度。

双臂曲柄30上装有随动轮31和32，它们分别与凸轮33和34配合，通过弹簧36在方向35上施加力的反力使它们接触。弹簧36装在枢轴连接到双臂曲柄30和杆件22的销37的延伸端。弹簧36的下端固定到机身64上。

这样的双臂曲柄30在两个凸轮33和34的作用下在空间运动，其输出有效地“额外”将所需的角度摆动通过杆22传给切削轴支座16。

凸轮33装在主轴26上，它绕轴线27在其圆周的大约一半上具有相等的半径而在另一半具有半椭圆部分，提供了一减小的半径。凸轮33在切削行程中金属正在被切削的部分期间提供切削刀具的横切进给，在切削行程的回程部分期间释放切削刀具2。凸轮33的横切进给与释放动作在US4，154，145中作了更进一步的描述。

凸轮34装在轴38上，该轴38支承在机身64上的轴颈上，并按照图示方向旋转。该凸轮圆周的四分之三为螺旋涡卷形，其余的四分之一为缩小的半径部分，以便在一系列切削行程中提供渐进的横切进给从而在套筒件1上完全加工出给定槽3。

凸轮34的横切进给作用在美国专利US4，154，145中作了更进一步的描述。在图示位置，凸轮34刚好使随动轮32升起到行程的顶部，相当于切削刀具2的最大砌削深度处，由此处下降到其余的上述小半径部分。当随动轮32与凸轮34上的小半径部分接触时，切削刀具2的横切位置相当于图1所示的位置。

凸轮34由减速齿轮39驱动，该齿轮39通过旋转方向与轴38相同的小齿轮39a将速度从主轴26上传下来。主轴26在马达40、传动带和皮带轮51的作用下不断旋转。

轴38装有一链轮42，通过链条43，链轮44并由此借助万向联接轴45驱动转位机构46。该转位机构是常规的结构，用于使套筒件1转位以连续切削各槽。

小齿轮39a枢轴连接到主轴26上，但在主轴26上受到轴向的约束。小齿轮39a的临近面上加工出爪形离合齿，小齿轮47相同地安装和受约束。但在其远端面上加工出爪形离合齿。离合元件48滑动地用键与主轴26联接，并通过叉臂49沿主轴26轴向推移，在其离合元件48的两端面上加工有爪形离合齿。叉臂49装在轴50上，轴50通过随动件51和主轴26上的蜗杆装置53使凸轮52旋转的作用使其作轴向滑动。

在图3所示的位置，离合元件48刚刚通过凸轮52的作用在所示箭头54的方向完成了轴向推移，使得离合元件48与小齿轮39a分离而与小齿轮49啮合，从而凸轮34和转位机构46停止转动，切削刀具2如图1所示的轨迹移出套筒件1的孔。

现描述该机构的装载过程。小齿轮47通过减速齿轮55、链轮56和57及链条58，在图示的方向驱动轴59和升降凸轮60。

凸轮随动件61枢轴连接到杆件62中，杆件62绕机身64中的轴线63转动。杆件62延伸形成了一具有滚轮65的叉臂，滚轮与滑动工件安装轴支座6中的槽66配合，支座6滑动枢轴地装在机身64上，其下端装在支承67上，其上端装在支承68上（也可见图4）。

滑动工件安装轴支座6具有一锥形面69，在图示的瞬间，锥面69通过杆件26，凸轮60和凸轮随动件61的作用向上压到支承68的锥形表面70上。只要装载过程一开始，凸轮60以图示的方向旋转，凸轮60的切去部分71使滑动工件安装轴支座6开始下降。同时，轴59通过锥齿轮72输入枢轴安装的装卸装置74的轴73滑动旋转地驱动轴75，在其轴75的下端装有装载臂76。

装载臂76装有夹头77，夹头77对安装在工件夹头4中的套筒件1和支承在装载台上将被加工的下一个套筒件1a张开和夹住，装载台包括一台座78，它在滑动工件安装轴支座6的整体延伸部分79上形成一凸起。

在装载装置74中的机构包括普通的机械元件，它们通过轴73旋转使轴75轴向滑动且连续半圈旋转，以及夹头77按现在所述顺序张开和夹紧。

在图4所示的位置上，夹头77当加工套筒件1中的槽时，和在将待加工的下一套筒1a装载到装载座78上时，都处于张开状态。

当装载过程开始时，夹头77夹住套筒1和1a，轴75和滑动工件安装轴支座6以共同的方式分别通过装载装置74中适当的凸轮（未示出）和凸轮60驱动而使其按图示的方向下降。间隔一段时间后，装有滚轮81的杆件80与机身64上的支柱件82配合，这样升起在工件安装轴5的锥形位置中的工件夹头释放套筒件1，这种释放方法是在车床夹头中经常使用的。

图5示出了工件夹头4被打开，在朝下运动中轴75被制动而滑动工件安装轴支座6继续下降的瞬间，如此将套筒件1从工件夹头4中移出，如图6所示，轴75和装载臂76旋转半圈，以把未加工的套筒件1a放到工件夹头上而将加工完的套筒1放在装载台座78上。刚才描述过的上述事件现在按相反的顺序实施，这样套筒件1a被***工夹夹住4并准备加工，加工完的套筒件1同样放到装载台座78上，并可通过手工或合适的机械人装置移到临近的输送机（未示出）上。

在所述的整个只需要2或3秒钟的装载过程中，切削轴12连续作往复运动，而凸轮34和转位机构46通过离合元件48与小齿轮39a的分离暂时不工作。紧接着凸轮52的继续旋转使装载循环停止，离合元件48又与减速传动装置39啮合，重新开始切削循环。

在不脱离概括描述的本发明的精神和范围之内，本领域普通技术人员可对本发明的具体实施例作出很多变化和/或修改。因此，本发明所述的实施例应被视为是提示性的，而不是限制性的。

图4所示的位置上，即在加工套筒件1中的槽时，又在将被加工的下一套筒1a装载到装载座78上时，夹头77都处于张开状态。

当装载过程开始时，夹头77夹住套筒1和1a，轴75和滑动工作轴托件6以共同的方式分别通过装载装置74中合理的凸轮（未示出）和凸轮60驱动而使其按图示的方向下降。间隔一段时间后，装有滚轮81的杆件80与机械枢体64上的支柱件82配合，用这样的方式升起在工作保持轴5的锥形位置中的工作保持夹头以释放套筒件1，这种释放方法是在车床夹头中经常使用的。

图5示出了工作保持夹头4被打开，在朝下运动中轴75被制动而滑动工作轴托件6不断下降的瞬间，如图6所示，套筒件1从工作保持夹头4中移出，轴75和装载臂76旋转半圈，以把未加工的套筒件1a放到装载台座78上。现在将上述的顺次过程颠倒过来，套筒件1a被***工作保持夹头4并准备加工，加工完的套筒件1同样放到装载台座78上，并可通过手工或合适的机械人装置移到临近的输送机（未示出）上。

所述的整个装载过程只需要2或3秒钟，切削轴12连续往复运动，而凸轮34和转位机构46通过离合元件48与小齿轮39a的分离暂时不工作。由此之后凸轮52继续旋转马上止动装载循环，离合元件48又与减速传动装置39啮合，重新开始切削循环。

在不脱离概括描述的本发明的精神和范围之内，由本领域普通技术人员按照本发明，如特殊实施方案可作出很多变形和/或改进。因此，对本发明所述的实施例应全盘考虑，而不会受到限制。

Claims (5)

1、一种用于在套筒件孔内纵向加工出盲端槽的机械，它包括一可围绕一旋转轴线转位的工件安装轴，所述轴装有一安装该套筒件的工件夹头，装在切削轴上的切削刀具，所述切削轴的轴线偏离且垂直于所述工件安装轴的旋转轴线；罢承所述切削轴作角度往复运动的装置，横切进给装置，它使得刀具实现连续渐增深度的切削，然后相对所述套筒件的所述孔返回的行程，从而所述工件安装轴进行一系列的转位后，在套筒件上加工出所述的盲端槽，其特征在于，提供了可滑动地支承所述工件安装轴的装置，它沿着平行于所述工件安装轴的所述旋转轴线的轴线运动，和加工完所有所述槽后使横切进给装置不工作的装置，以及使所述工件安状轴相对于所述切削轴轴向滑动一段距离的装置，以便使所述切削刀具径向地和轴向地移出所述孔。

2、按照权利要求1的机械，其特征在于，它还包括夹头装置，在加工前装载所述套筒件于上述机械时和在加工后从上述机械卸掉所述套筒件时将所述的套筒夹住，在所述切削刀具径向地和轴向地移出所述孔后，使所述夹头装置夹住所述套筒的装置，使所述工件夹头释放所述套筒件的装置，所述工件安装轴的所述轴向相对滑动导致所述套筒从所述工件夹头中轴向拔出。

3、按照权利要求1或2的机械，其特征在于，其中所述工件安装轴枢轴联接在滑动工件安装轴支座中旋转，所述滑动工件安装轴支座枢轴联接以便在所述机身内轴向滑动，从而使所述工件安装轴能够沿一个平行于其旋转轴线的轴线滑动。

4、按照权利要求3的机械，其特征在于，所述滑动工件安装轴支座外部上具有一锥形表面在加工时用力抵住在所述机械的基座中的相应锥形表面，因此为所述工件安装轴提供了稳固的和准确的对中位置。

5、按照权利要求2的机械，其特征在于，具有驱动所述爪头装置上下的装置，它在轴向行程的一部分与所述工件安装轴件同步，沿着平行于所述工件安装轴的轴线运动但与所述工件安装轴的轴线偏置。

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