[实用新型]一种步进式振动攻丝装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机械加工技术领域，具体涉及一种步进式振动攻丝装置。

背景技术

振动攻丝工艺以其攻丝扭矩小、丝锥寿命长、螺纹质量好等优势，自二十世纪六十年代问世以来，吸引国内外学者及技术人员进行不断研究。其中日本、前苏联、印度、波兰等国在振动攻丝方面进行了大量的实验研究工作，并取得了良好的工艺效果，开发了相应的振动攻丝装置。现有技术中，普通的攻丝工艺为安装在主轴上的丝锥只进行低速回转运动，切削速度低，加工过程中切削扭矩大，刀具寿命短，切削液润滑效果差，攻制螺纹精度较低。振动攻丝是在传统攻丝方法的基础上，人为地给丝锥施加有规律的扭转振动，形成脉冲式间断切削，从而提高丝锥瞬时切削速度，达到降低切削力、提高切削液润滑效果、改善加工表面质量。目前的振动攻丝机大致分为四种类型：

(1)基于偏心槽轮机构的单动力源机械式振动攻丝装置：这种装置采用单一动力源，通过两条运动链将一个旋转运动分成两条支路，分别实现复合运动所需的低速旋转和高速旋转运动，然后通过一个运动合成机构，将这两个运动合成为低速公转和高速自转复合的运动形式，最后通过一个偏心槽轮输出机构，使机床主轴在低速旋转运动基础上产生高频往复式扭转振动。如《振转主轴箱》专利(专利号ZL85104259，公开号CN85104259、公开日1986年12月3日)公开的一种三角凸轮振转主轴箱。再如《钻与振铰主轴箱》专利(专利号ZL86106470、公开号为CN86106470、公开日为1987年5月6日)公开的一种采用两套转轴轮系传动路线的钻与振铰主轴箱，即采用这种传动方案。

(2)基于行星式传动的往复式振动攻丝装置：这种装置采用行星式传动原理，直接将单一的旋转运动转化为行星轮的低速公转和高速自转复合运动，然后通过一个偏心槽轮输出机构，将复合运动转化成低速旋转和高频扭转振动复合的运动形式输出，实现主轴的往复式振动攻丝。如在本发明以前的现有技术中，印度学者公布的振动攻丝附件专利即采用这种机构[International Journal of Machine tools and Manufacture(国际机床与制造杂志)1987.27.(3)：343-340]。

(3)基于少齿差传动机构的振动攻丝机：这种方式采用一个动力源，通过偏心轴带动少齿差传动机构中的小齿轮做公转和自转运动，再通过该小齿轮上偏心拨叉销带动拨叉槽做变速回转运动，从而将少齿差传动中的小齿轮的低速公转运动与高速自转运动合成，在主轴上实现往复式振动攻丝功能。如《一种基于少齿差传动实现复合运动的振动攻丝机》专利(专利号ZL200420086507.5、公开号为CN2754783、公开日为2006年2月1日)公开的一种基于少齿差传动实现复合运动的振动攻丝机。

(4)基于步进电机控制的振动攻丝装置：这种方法采用步进电机直接控制主轴运动，使主轴产生往复式扭转振动。如《一种高效多功能振动攻丝机》专利(专利号93120021.0、公开号为CN1124684、公开日为1996年6月19日)公开的一种基于步进电机的振动攻丝机。

上述四种旋转和扭转振动复合运动实现方法各自特点与不足之处分别为：

(1)基于偏心槽轮机构的单动力源机械式振动攻丝装置是由一个动力源通过两条传动链分别实现所需的低速旋转和高速旋转运动，然后再将两个运动进行合成，最后由偏心槽轮输出机构实现转振动复合，这种方法的特点是可实现低速回转与高频扭振的合成，缺点是传动链长，结构复杂，体积大，合成机构装配和制造结构工艺性差，而且低速旋转与产生扭转振动的高速传动链之间速比由齿轮齿数确定，难以调整。

(2)基于行星式传动的往复式振动攻丝装置省略了两条传动链和合成机构，直接通过行星传动将自转和公转合成到行星轮上，结构复杂性得到大大简化，但低速回转与高频扭振的速比受到很大限制，因此这种机构在生产中应用较少。

(3)基于少齿差传动机构的振动攻丝机采用一个动力源，机构简单，但小齿轮的公转与自转速度关系是由结构确定的，难以改变；拨叉销与拨叉槽之间的磨损较大；拨叉销的偏心距离调整困难；另外该机构采用了内齿轮传动，制造成本高。故在实际应用中还存在一定困难。

(4)基于步进电机控制的振动攻丝装置采用步进电机直接控制主轴运动，使主轴产生往复式扭转振动。这种方式结构简单，运动参数调整方便，缺点是功率较小，需要配置专门的电器控制系统。

可以看出，现有的振动攻丝机在实现旋转和扭转振动复合的运动方式方面还存在许多问题，使振动攻丝产品的开发受到诸多限制。另外，现有的振动攻丝机主要实现的是往复式扭转振动。

发明内容