CN106513710B - 正多边形内孔加工用车削工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种正多边形内孔加工用车削工装，包括车床，所述车床具有相对布置的卡盘和刀架；卡盘用于装夹加工端面朝向刀架的工件，工件的加工端面上具有内切于所设计正多边形内孔的圆形底孔，卡盘上设有一具有直线型导向孔的导向块；刀架上固定有进刀机构，刀机构包括有固定组件、旋转组件、直移组件和转换组件，卡盘的周向旋转通过旋转组件的拨杆传递给凸轮盘，再由凸轮盘通过转换组件将周向的旋转位移转换为直移组件的直线位移，直移组件的直线位移刀杆带动刀具对工件上的底孔实现正多边形内孔的切削加工。本发明具有加工精度高、加工过程容易、加工效率高、劳动强度轻、加工成本低等特点，可靠、实用。

Description

正多边形内孔加工用车削工装

技术领域

本发明涉及机械加工用的车削工装，具体是一种正多边形内孔加工用的车削工装。

背景技术

在机械设备的零部件中，正多边形内孔是零部件上的一种常见的结构形态，例如内六角螺钉。现以内六角螺钉为例，对正多边形内孔零部件的现有加工技术进行详细的说明。

内六角螺钉的内六方孔加工主要是通过冷镦方式实现的，该加工方式需要以专用的冷镦设备进行特定标准规格的大批量内六角螺钉加工，其不利于零散的或小批量的非标准自制内六角螺钉加工。

非标准自制内六角螺钉是大型机械设备（例如发电机组、轮船等）上的重要紧固件，其材料强度和加工精度的技术要求高。目前，对于非标准自制内六角螺钉的加工主要是以内切圆底孔+冲子热冲的方式实现的，即先以钻孔的方式在螺钉零件的加工端面上加工出内切于所设计内六方孔的圆形底孔，然后将螺钉零件的加工端面加热、尤其是加工端面上的底孔加热，最后以六方冲子在底孔内冲出内六方孔。该加工方式虽然能对非标准自制内六角螺钉实现加工，但其存在加工精度低、加工过程麻烦、冲子不易从螺钉零件上取出、加工效率低下、劳动强度大、加工成本高等技术问题，很难有效地满足大型机械设备的高精度技术要求，可靠性和实用性差。

由此可见，由于缺乏行之有效地加工工装，现有包括内六方孔在内非标准正多边形内孔零件的加工存在加工精度低、加工过程麻烦、加工效率低下、劳动强度大、加工成本高等技术问题，亟待解决。

发明内容

本发明的技术目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种加工精度高、加工过程容易、加工效率高、劳动强度轻、加工成本低的正多边形内孔加工用车削工装。

本发明实现其技术目的所采用的技术方案是，一种正多边形内孔加工用车削工装，包括车床，所述车床具有相对布置的卡盘和刀架；所述卡盘用于装夹加工端面朝向刀架的工件，所述工件的加工端面上具有内切于所设计正多边形内孔的圆形底孔，所述卡盘上设有一具有直线型导向孔的导向块；所述刀架上固定有进刀机构，所述进刀机构包括：

-固定组件，所述固定组件具有连接在车床刀架上的滑座，所述滑座上设有直移组件的装配空间；

-旋转组件，所述旋转组件通过轴承轴向布置在固定组件上，所述旋转组件主要由连接在一起的拨杆和凸轮盘组成，所述拨杆延伸至导向块的导向孔内，所述凸轮盘的盘面上设有匹配所设计正多边形内孔的正多边形弧形槽；

-直移组件，所述直移组件主要由连接在一起的滑块和刀杆组成，所述滑块以直线位移方式滑动装配在所述滑座上的装配空间内，所述滑块上设有腰型槽，所述刀杆装夹刀具的端部延伸至工件上的底孔内，所述刀具的刀尖与底孔的孔壁接触；

-转换组件，所述转换组件主要由摆动臂和调整支架组成，所述摆动臂的一端铰接在滑座上，所述摆动臂的非铰接部位连接有能够延伸至凸轮盘的弧形槽内的滑动销，所述调整支架连接在摆动臂上、调整支架上连接有能够延伸至滑块上的腰型槽内的调整销。

作为优选方案，所述直移组件的滑块远离转换组件的端部通过拉簧与滑座连接。进一步的，所述滑块通过钢球滚动组件以直线位移方式滑动装配在滑座上的装配空间内。

作为优选方案，所述转换组件的调整支架通过锁紧件以可调整的方式连接在摆动臂上。进一步的，所述调整支架上设有长度测量刻度。

作为优选方案，所述固定组件还包括有固定支架和安装座，所述固定支架连接固定在车床刀架上，所述安装座处在固定支架与滑座之间、将二者连接在一起。

作为优选方案，所述旋转组件还包括有壳体和旋转盘，所述壳体将直移组件、转换组件、部分固定组件和旋转组件罩护在内部，所述壳体与拨杆连接在一起，所述旋转盘处在壳体与凸轮盘之间、将二者连接在一起。

作为优选方案，所述导向块顺着卡盘的卡爪方向布置。

作为优选方案，所述正多边形内孔为内六方孔。

作为优选方案，所述车床为卧式车床。

本发明的有益技术效果是：

1. 本发明的进刀机构刀杆能够随着进刀机构的周向旋转而实现直线位移，且进刀机构随同卡盘进行同步的周向旋转，进刀机构的旋转轨迹与所设计正多边形内孔的轮廓相匹配，从而对卡盘所装夹工件的加工端面上的内切圆底孔实现正多边形的车削加工，其具有加工精度高、加工过程容易、加工效率高、劳动强度轻、加工成本低等特点，可靠、实用；

2. 本发明直移组件的拉簧结构能够有效地消除滑块与滑座的配合间隙，防止了滑块往复运动的不均匀性，从而有利于进一步提高刀杆上的刀具对工件内孔的车削精度；

3. 本发明转换组件的调整支架在摆动臂上的可调整结构，能够使直移组件适应不同规格尺寸的某一正多边形内孔工件的车削加工，其通用性好，进一步增强了其实用性。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

图2为图1所示工件加工端面上的走刀路径结构示意图。

图3为图1所示进刀机构的结构示意图。

图4为图3所示进刀机构的原理示意图。

图中代号含义：1—卡盘；2—导向块；3—拨杆；4—刀杆；5—进刀机构；6—固定支架；7—工件；8—刀尖；9—壳体；10—旋转盘；11—凸轮盘；12—安装座；13—轴承；14—滑座；15—滑块；16—钢球滚动组件；17—调整销；18—调整支架；19—滑动销；20—摆动臂；21—铰接销；22—腰型槽；23—弧形槽；24—导向孔；25—底孔；26—走刀路径；27—拉簧。

具体实施方式

本发明为零件上的正多边形内孔加工用的车削工装，下面以多个实施例对本发明的技术方案进行详细、充分的说明，在这些实施例中，实施例1对照附图进行，其它实施例未单独绘制附图、但可参考实施例1的附图。

实施例1

参见图1、图2、图3和图4所示，本发明包括车床和进刀机构5，待加工工件7（例如螺钉）上的正多边形内孔为内六方孔结构。

车床为卧式车床，车床上具有横向相对布置的卡盘1和刀架。卡盘1为三爪卡盘，卡盘1用于装夹工件7，工件7的加工端面朝向刀架，在工件7的加工端面上预先加工有内切于所设计内六方孔的圆形底孔25；在卡盘1的一个卡爪上固定有导向块2，导向块2顺着卡爪的方向布置，该导向块2的布置位置应当避开工件7的装夹空间，导向块2上开设有一直线型的导向孔24，该导向孔24的长度应当与所加工内六方孔的单条边的长度一致。刀架为十字刀架结构。

进刀机构5固定在刀架朝向卡盘1的面上，通过对刀架的操作，实现进刀机构5向卡盘1方向的进给及同心度的调整。进刀机构5包括固定组件、旋转组件、直移组件和转换组件。

其中，固定组件主要由固定支架6、安装座12和滑座14组成。固定支架6通过锁紧丝杆等连接固定在车床的刀架上。安装座12通过锁紧螺钉等连接固定在固定支架6上，安装座12还通过另外的锁紧螺钉等与滑座14固定在一起，由此可见，安装座12处在固定支架6与滑座14之间、将二者连接在一起，即固定支架6、安装座12和滑座14通过锁紧螺钉连接组合在一起、形成整体。滑座14为横卧的T形结构，滑座14的较大面积朝向卡盘1，在该朝向卡盘1的面上开设有矩形状的装配空间，用于装配直移组件，滑座14的较小面积朝向刀架，滑座14的该较小面积成型于圆筒体上-即空心轴结构。

旋转组件主要由壳体9、拨杆3、旋转盘10和凸轮盘11组成。壳体9为圆筒状，壳体9朝向卡盘1的面上开设有下述直移组件的刀杆4的穿装孔，壳体9朝向刀架的面为开口结构、其通过紧固件与旋转盘10连接在一起；壳体9和旋转盘10所组成的空间将下述的直移组件、下述的转换组件、固定组件的滑座14和旋转组件的凸轮盘11等罩护在其内部；壳体9朝向卡盘1的面上连接固定有圆柱状的拨杆3，该拨杆3能够延伸进（通过刀架的操作实现）卡盘1上的导向块2的导向孔24内，即拨杆3用于将卡盘1的周向旋转力传递给壳体9。旋转盘10通过另外的锁紧螺钉等与凸轮盘11固定在一起，由此可见，旋转盘10处在壳体9与凸轮盘11之间、将二者连接在一起，即拨杆3、壳体9、旋转盘10和凸轮盘11通过连接组合在一起、形成整体。前述旋转盘10和凸轮盘11通过至少两组轴承13轴向布置在固定组件的滑座14的空心轴上，即周向旋转的卡盘1通过拨杆3和壳体9将周向旋转力传递给旋转盘10，旋转盘10和凸轮盘11在滑座14的空心轴上借助轴承13实现周向旋转。凸轮盘11相背于滑座14的盘面上设有圆周状的弧形槽23，该弧形槽23非规则的圆环状，而是匹配于所设计的内六方孔的轮廓结构，只是其棱角处为倒圆角的弧形结构且其直线段亦为外凸的拱起弧形状，从而使弧形槽23满足在配合部件上实现圆周旋转的必要。

直移组件主要由滑块15和刀杆4组成。滑块15为略小于滑座14上的装配空间的矩形结构，滑块15需要在滑座14上进行直线位移，因而滑块15的一组相对的边-通常为顶边和底边，分别与滑座14上的一组相对边-通常为顶边和底边为平行的直线配合结构，滑块15的顶边和底边分别通过一组钢球滚动组件16装配在滑座14，从而使滑块15能够通过钢球滚动组件16能够在滑座14的装配空间内实现直线位移方式的滑动装配；滑块15的中部开设有刀杆4的嵌装孔，滑块15的右侧端部处（靠近右侧端部）开设有直线型的腰型槽22，滑块15的左侧端部（相较远离腰型槽22）连接有拉簧27，滑块15通过拉簧27连接在滑座14。刀杆4的根部嵌装固定在滑块15上，刀杆4的前端延伸出旋转组件的壳体9、并延伸至卡盘1所装夹工件7上的底孔25内，刀杆4的前端装夹有刀具，该刀具的刀尖8部位与工件的底孔25孔壁相接触。

转换组件主要由摆动臂20和调整支架18组成。摆动臂20为横卧的T形状，其中部的凸起相对较短；摆动臂20的底端端部通过铰接销21铰接固定在滑座14的边缘部；摆动臂20的非铰接部位-即中部凸起部位连接有滑动销19，该滑动销19匹配于凸轮盘11上的弧形槽23宽度，滑动销19延伸至凸轮盘11上的弧形槽23内，周向旋转的凸轮盘11通过弧形槽23带动滑动销19进行弧线运动。调整支架18为长条状结构，在调整支架18上设有长度测量刻度；调整支架18通过锁紧件以可调整的方式连接在摆动臂20上，即调整支架18在摆动臂20上的连接固定位置可以根据作业要求而进行适应的调整，具体是以对应所加工工件上的内六方孔的尺寸进行，调整精度通过调整支架18上的长度测量刻度保障；固定在摆动臂20上的调整支架18的一个端部延伸至直移组件的滑块15处，调整支架18的该端部连接有匹配滑块15上的腰型槽22的调整销17，调整销17延伸至滑块15上的腰型槽22内。周向旋转的凸轮盘11带动了摆动臂20的摆动，而摆动臂20的摆动则通过调整支架18和调整销17传递给滑块15，滑块15通过钢球滚动组件16在滑座14内实现直线位移，这种直线位移通过刀杆4和刀具的刀尖8作用在工件7的底孔25内，使刀尖8最终在工件7的底孔25内按照设计要求的走刀路径26实现车削加工，确保工件7加工端面上的内六方孔的高精度、高效率成型。

通过上述结构和动作过程可以清楚看出，卡盘1带动凸轮盘11旋转一周，则凸轮盘11带动摆动臂20往复摆动六次，从而也就带动滑块15直线位移往复六次，刀具的刀尖8在工件7上的底孔25内连续的直线车削六次，形成了正六边形的走刀路径26。

实施例2

本发明包括车床和进刀机构，待加工工件（例如螺钉）上的正多边形内孔为内六方孔结构。

车床为卧式车床，车床上具有横向相对布置的卡盘和刀架。卡盘为四爪卡盘，卡盘用于装夹工件，工件的加工端面朝向刀架，在工件的加工端面上预先加工有内切于所设计内六方孔的圆形底孔；在卡盘的一个卡爪上固定有导向块，导向块顺着卡爪的方向布置，该导向块的布置位置应当避开工件的装夹空间，导向块上开设有一直线型的导向孔。刀架为十字刀架结构。

进刀机构固定在刀架朝向卡盘的面上，通过对刀架的操作，实现进刀机构向卡盘方向的进给及同心度的调整。进刀机构包括固定组件、旋转组件、直移组件和转换组件。

其中，固定组件主要由滑座组成。滑座为横卧的T形结构，滑座的较大面积朝向卡盘，在该朝向卡盘的面上开设有矩形状的装配空间，用于装配直移组件，滑座的较小面积朝向刀架，滑座的该较小面积成型于圆筒体上-即空心轴结构。

滑座通过锁紧丝杆等连接固定在车床的刀架上。

旋转组件主要由拨杆和凸轮盘组成。凸轮盘通过至少两组轴承轴向布置在固定组件的滑座的空心轴上。凸轮盘相背于滑座的盘面上设有圆周状的弧形槽，该弧形槽非规则的圆环状，而是匹配于所设计的内六方孔的轮廓结构，只是其棱角处为倒圆角的弧形结构且其直线段亦为外凸的拱起弧形状，从而使弧形槽满足在配合部件上实现圆周旋转的必要。拨杆为圆柱状结构，拨杆连接固定在凸轮盘朝向卡盘的面上，该拨杆能够延伸进（通过刀架的操作实现）卡盘上的导向块的导向孔内，即拨杆用于将卡盘的周向旋转力传递给凸轮盘。周向旋转的卡盘通过拨杆将周向旋转力传递给凸轮盘，凸轮盘在滑座的空心轴上借助轴承实现周向旋转。

直移组件主要由滑块和刀杆组成。滑块为略小于滑座上的装配空间的矩形结构，滑块需要在滑座上进行直线位移，因而滑块的一组相对的边-通常为顶边和底边，分别与滑座上的一组相对边-通常为顶边和底边为平行的直线配合结构，滑块的顶边和底边分别通过一组钢球滚动组件装配在滑座，从而使滑块能够通过钢球滚动组件能够在滑座的装配空间内实现直线位移方式的滑动装配；滑块的中部开设有刀杆的嵌装孔，滑块的右侧端部处（靠近右侧端部）开设有直线型的腰型槽，滑块的左侧端部（相较远离腰型槽）连接有拉簧，滑块通过拉簧连接在滑座。刀杆的根部嵌装固定在滑块上，刀杆的前端延伸至卡盘所装夹工件上的底孔内，刀杆的前端装夹有刀具，该刀具的刀尖部位与工件的底孔孔壁相接触。

转换组件主要由摆动臂和调整支架组成。摆动臂为横卧的T形状，其中部的凸起相对较短；摆动臂的底端端部通过铰接销铰接固定在滑座的边缘部；摆动臂的非铰接部位-即中部凸起部位连接有滑动销，该滑动销匹配于凸轮盘上的弧形槽宽度，滑动销延伸至凸轮盘上的弧形槽，周向旋转的凸轮盘通过弧形槽带动滑动销进行弧形运动。调整支架为长条状结构，在调整支架上设有长度测量刻度；调整支架通过锁紧件以可调整的方式连接在摆动臂上，即调整支架在摆动臂上的连接固定位置可以根据作业要求而进行适应的调整，具体是以对应所加工工件上的内六方孔的尺寸进行，调整精度通过调整支架上的长度测量刻度保障；固定在摆动臂上的调整支架的一个端部延伸至直移组件的滑块处，调整支架的该端部连接有匹配滑块上的腰型槽的调整销，调整销延伸至滑块上的腰型槽内。周向旋转的凸轮盘带动了摆动臂的摆动，而摆动臂的摆动则通过调整支架和调整销传递给滑块，滑块通过钢球滚动组件在滑座内实现直线位移，这种直线位移通过刀杆和刀具的刀尖作用在工件的底孔内，使刀尖最终在工件的底孔内按照设计要求的走刀路径实现车削加工，确保工件加工端面上的内六方孔的高精度、高效率成型。

实施例3

本实施例的其它内容与实施例1或2中的相同，不同之处在于：所加工工件上的正多边形内孔为内八方孔结构；与之相匹配的，凸轮盘上的弧形槽为倒圆角和直线段带一定拱度的正八边形的轮廓结构。

实施例4

本实施例的其它内容与实施例1或2中的相同，不同之处在于：所加工工件上的正多边形内孔为内四方孔结构；与之相匹配的，凸轮盘上的弧形槽为倒圆角和直线段带一定拱度的正四边形的轮廓结构。

实施例5

本实施例的其它内容与实施例1或2中的相同，不同之处在于：转换组件的调整支架固定于摆动臂上，二者的连接关系不可调整。

实施例6

本实施例的其它内容与实施例1或2中的相同，不同之处在于：直移组件的滑块与滑座之间无拉簧结构。

以上各实施例仅用以说明本发明，而非对其限制；尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：本发明依然可以对上述各实施例中的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种正多边形内孔加工用车削工装，包括车床，所述车床具有相对布置的卡盘（1）和刀架；其特征在于，所述卡盘（1）用于装夹加工端面朝向刀架的工件（7），所述工件（7）的加工端面上具有内切于所设计正多边形内孔的圆形底孔（25），所述卡盘（1）上设有一具有直线型导向孔（24）的导向块（2）；所述刀架上固定有进刀机构（5），所述进刀机构（5）包括：

-固定组件，所述固定组件具有连接在车床刀架上的滑座（14），所述滑座（14）上设有直移组件的装配空间；

-旋转组件，所述旋转组件通过轴承（13）轴向布置在固定组件上，所述旋转组件主要由连接在一起的拨杆（3）和凸轮盘（11）组成，所述拨杆（3）延伸至导向块（2）的导向孔（24）内，所述凸轮盘（11）的盘面上设有匹配所设计正多边形内孔的正多边形弧形槽（23）；

-直移组件，所述直移组件主要由连接在一起的滑块（15）和刀杆（4）组成，所述滑块（15）以直线位移方式滑动装配在所述滑座（14）上的装配空间内，所述滑块（15）上设有腰型槽（22），所述刀杆（4）装夹刀具的端部延伸至工件（7）上的底孔（25）内，所述刀具的刀尖（8）与底孔（25）的孔壁接触；

-转换组件，所述转换组件主要由摆动臂（20）和调整支架（18）组成，所述摆动臂（20）的一端铰接在滑座（14）上，所述摆动臂（20）的非铰接部位连接有能够延伸至凸轮盘（11）的弧形槽（23）内的滑动销（19），所述调整支架（18）连接在摆动臂（20）上、且调整支架（18）上连接有能够延伸至滑块（15）上的腰型槽（22）内的调整销（17）。

2.根据权利要求1所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述直移组件的滑块（15）远离转换组件的端部通过拉簧（27）与滑座（14）连接。

3.根据权利要求1或2所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述滑块（15）通过钢球滚动组件（16）以直线位移方式滑动装配在滑座（14）上的装配空间内。

4.根据权利要求1所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述转换组件的调整支架（18）通过锁紧件以可调整的方式连接在摆动臂（20）上。

5.根据权利要求4所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述调整支架（18）上设有长度测量刻度。

6.根据权利要求1所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述固定组件还包括有固定支架（6）和安装座（12），所述固定支架（6）连接固定在车床刀架上，所述安装座（12）处在固定支架（6）与滑座（14）之间、将二者连接在一起。

7.根据权利要求1所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述旋转组件还包括有壳体（9）和旋转盘（10），所述壳体（9）将直移组件、转换组件、部分固定组件和旋转组件罩护在内部，所述壳体（9）与拨杆（3）连接在一起，所述旋转盘（10）处在壳体（9）与凸轮盘（11）之间、将二者连接在一起。

8.根据权利要求1所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述导向块（2）顺着卡盘（1）的卡爪方向布置。

9.根据权利要求1所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述正多边形内孔为内六方孔。

10.根据权利要求1所述正多边形内孔加工用车削工装，其特征在于，所述车床为卧式车床。