曲軸專用的車削卡具裝置及制造方法
【專利摘要】曲軸專用的車削卡具裝置及制造方法，左右卡具結(jié)構(gòu)基本相同，其特征在于各卡具的偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)通過(guò)絲杠支撐機(jī)構(gòu)安裝在卡具體上，壓板、位置測(cè)量、鎖緊螺釘機(jī)構(gòu)，對(duì)滑板鎖緊定位；滑板圓臺(tái)內(nèi)安裝連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)，蝸輪固定在鼓輪上，轉(zhuǎn)盤通過(guò)定位銷將其與鼓輪固定，通過(guò)蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪圍繞旋轉(zhuǎn)中心孔的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)、定位以及固定鎖緊；曲軸卡持機(jī)構(gòu)在卡緊工件的同時(shí)可圍繞旋轉(zhuǎn)中心孔分度旋轉(zhuǎn)；偏心配重機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個(gè)旋轉(zhuǎn)體系的旋轉(zhuǎn)平衡。這種機(jī)床主軸上的偏心卡具，即可實(shí)現(xiàn)在一套裝置上完成多個(gè)系列、不同偏心距，不同直徑主軸頸的曲軸的加工，還能在每個(gè)曲軸的加工過(guò)程中只一次裝卡即能完成曲軸的連桿頸、主軸頸及兩側(cè)腹板的車削。
【專利說(shuō)明】曲軸專用的車削卡具裝置及制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備制造，一種安裝在機(jī)床主軸上的偏心卡具，同時(shí)適用于多種規(guī)格曲軸的連桿頸、主軸頸及兩側(cè)腹板加工的車削卡具裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]曲軸的主軸頸、連桿頸及腹板加工現(xiàn)階段主要有以下三種方式:第一種是利用五軸車銑中心進(jìn)行多軸聯(lián)動(dòng)銑削加工，第二種是根據(jù)每個(gè)系列曲軸的自身特點(diǎn)制造的偏心卡具進(jìn)行加工，第三種是最傳統(tǒng)的方式，根據(jù)曲軸連桿頸偏心距的不同在曲軸端面打上特制的偏心孔進(jìn)行連桿頸加工。
[0003]現(xiàn)今的三種加工方式各有利弊，第一種方式可以對(duì)曲軸的連桿頸、主軸頸及腹板等加工面進(jìn)行銑削加工，缺點(diǎn)是受加工設(shè)備交貨期長(zhǎng)、價(jià)格高昂且對(duì)加工者的技術(shù)水平要求很高等多種因素的限制，另外很多大型的車銑復(fù)合機(jī)床需要由國(guó)外進(jìn)口。第二種情況是現(xiàn)在常用的加工方式，根據(jù)每個(gè)曲軸連桿頸不同的偏心距及連桿頸相位分度角度設(shè)計(jì)不同的偏心卡具，對(duì)曲軸進(jìn)行加工，缺點(diǎn)是每個(gè)卡具只能加工特定的曲軸的連桿頸和腹板，針對(duì)不同的系列的曲軸需設(shè)計(jì)不同的卡具，造成資金浪費(fèi)，也不便于更換卡具。另外這種卡具并不能加工曲軸的主軸頸，當(dāng)加工曲軸的主軸頸時(shí)還需要另外的專門主軸頸車床進(jìn)行加工，不能實(shí)現(xiàn)工件的一次裝卡完成加工。第三種方式是較為原始的方式，通過(guò)在曲軸的端面根據(jù)連桿頸的偏心距和分度角度預(yù)加工偏心頂尖孔，利用偏心頂尖孔的頂持對(duì)工件進(jìn)行加工。但這種方式受曲軸偏心量較大，整體旋轉(zhuǎn)不平衡，對(duì)機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)及操作都造成一定的隱患，故該種加工方式已不常見(jiàn)。
[0004]為了解決以上問(wèn)題，必須研究曲軸類零件的自身特點(diǎn)。曲軸具有如下特點(diǎn):
[0005]1、曲軸類零件形狀特殊，完全不同于普通軸類件，雖然也屬于回轉(zhuǎn)類零件，但不同部位的回轉(zhuǎn)中心基本不同，尤其是“奇數(shù)拐頸”的曲軸，比如船用曲軸中較常見(jiàn)的“七拐”曲軸共有七個(gè)連桿頸，每個(gè)連桿頸的軸頸中心為以曲軸兩端的主軸徑為中心，以偏心距為半徑的一個(gè)虛擬圓上平均分布。這一特點(diǎn)導(dǎo)致這些軸頸完全無(wú)法在傳統(tǒng)的車床上進(jìn)行加工。兩個(gè)連桿頸之間有一個(gè)主軸徑，這些主軸徑為同一中心，因此傳統(tǒng)車床的卡盤卡住兩端的主軸徑后，可以加工曲軸的其他主軸徑，但對(duì)不在同一旋轉(zhuǎn)中心的連桿頸加工則無(wú)能為力，如想加工必須采取專用措施。
[0006]2、傳統(tǒng)的方法加工每一種類的曲軸都需要針對(duì)工件特點(diǎn)設(shè)計(jì)一套專用的工裝來(lái)進(jìn)行曲軸的加工。但因?yàn)椴煌盗校煌N類的曲軸的連桿頸數(shù)量(即:“拐數(shù)”)各不相同，連桿頸中心距離主軸中心的距離也各不相同，可以卡持的主軸徑直徑也各不相同。這就造成如果需要加工的曲軸種類較多的話就必須根據(jù)曲軸特點(diǎn)分別設(shè)計(jì)工裝，造成極大的資金投入，也影響加工效率。同時(shí)這種卡具一般只限于加工連桿頸，當(dāng)需要加工主軸徑時(shí)，還需要將工裝在車床主軸上拆下，更換上普通卡盤后進(jìn)行主軸徑的加工，非常影響加工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種曲軸專用的車削卡具裝置及制造方法，這種安裝在機(jī)床主軸上的偏心卡具，首先可以實(shí)現(xiàn)在一套裝置上完成多個(gè)系列、不同偏心距，不同直徑主軸頸的曲軸的加工，其次在每個(gè)曲軸的加工過(guò)程中通過(guò)一次裝卡即能完成曲軸的連桿頸、主軸頸及兩側(cè)腹板的車削。
[0008]本發(fā)明的曲軸專用的車削卡具裝置，包括左、右卡具，其特征在于左右卡具分別對(duì)稱安裝在車床的左右旋轉(zhuǎn)中心上，左右卡具結(jié)構(gòu)基本相同，每個(gè)卡具由卡具體、偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)、連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)、曲軸卡持機(jī)構(gòu)、偏心配重機(jī)構(gòu)組成，唯一區(qū)別是右卡具沒(méi)有蝸輪蝸桿分度機(jī)構(gòu)；偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)通過(guò)絲杠支撐機(jī)構(gòu)把滑板安裝在卡具體上，滑板兩側(cè)的壓板，使滑板定位；滑板上還有位置測(cè)量裝置的數(shù)顯游標(biāo)深度尺、鎖緊螺釘機(jī)構(gòu)，對(duì)移動(dòng)后的滑板進(jìn)行精確鎖緊定位；滑板圓臺(tái)內(nèi)安裝有連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)，蝸輪固定在鼓輪上，分度盤上面的轉(zhuǎn)盤通過(guò)定位銷將其與鼓輪固定，通過(guò)蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪圍繞滑板上的旋轉(zhuǎn)中心孔的旋轉(zhuǎn)最終實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)、定位以及固定鎖緊；曲軸卡持機(jī)構(gòu)安裝在滑板圓臺(tái)端口、連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)上面，卡盤體、卡爪安裝在轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)中心上，在卡緊工件的同時(shí)可圍繞旋轉(zhuǎn)中心孔分度旋轉(zhuǎn)；卡具體的下半部安裝偏心配重機(jī)構(gòu)，通過(guò)絲桿傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)一組配重盤移動(dòng)，調(diào)整配重塊的位置及重量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)旋轉(zhuǎn)體系的旋轉(zhuǎn)平衡。
[0009]制造方法:
[0010]1、關(guān)于連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心如何在裝配中精確定位:卡具體上加工有倒T形槽，其中左側(cè)的倒T形槽寬度做精密加工，作為滑板移動(dòng)時(shí)的精確導(dǎo)向槽；滑板底面加工有凸臺(tái)，凸臺(tái)與卡具體上的導(dǎo)向槽精確配合，間隙在0.02之內(nèi)，確保精確導(dǎo)向；同時(shí)要求導(dǎo)向槽到卡具體的旋轉(zhuǎn)中心的距離以及導(dǎo)向槽到滑板旋轉(zhuǎn)中心的距離均需要保持距離尺寸精確一致，這樣才能保證滑板移動(dòng)過(guò)程中的定位準(zhǔn)確。加工方法是采用“合鏜”組合加工方法:將某一側(cè)的半精加工完成后的滑板與卡具體把合在一起，先通過(guò)滑板上的凸臺(tái)與卡具體上的導(dǎo)向槽定位二者的左右位置，再通過(guò)卡具體尾端的短錐將卡具體安裝在機(jī)床主軸上；
[0011]2、完成上述工序之后，調(diào)整滑板上的旋轉(zhuǎn)中心孔與卡具體上的定位孔大致同軸，再以旋轉(zhuǎn)中心孔為基準(zhǔn)再次精加工旋轉(zhuǎn)中心孔、定位孔，至此可以保證兩孔完全同軸，之后繼續(xù)加工滑板與支座接觸的定位止口以及滑板上鼓輪回轉(zhuǎn)時(shí)與滑板接觸的大回轉(zhuǎn)孔；則此時(shí)達(dá)到機(jī)床主軸、卡具體短錐、旋轉(zhuǎn)中心孔、定位孔、支座、大回轉(zhuǎn)孔均同軸；上述兩步驟實(shí)現(xiàn)了整個(gè)卡具中心的精確定位。
[0012]3、卡具安裝完成后為了保證四爪自定心卡盤的卡爪可以精確的卡持不同直徑的主軸徑，需要對(duì)卡爪也進(jìn)行自車處理，自車后可以保證卡爪與工件的結(jié)合面緊密貼合，同時(shí)保證四個(gè)卡爪移動(dòng)過(guò)程中也保持同心。
[0013]4、曲軸分度的回轉(zhuǎn)及鎖緊:分度盤定位孔是根據(jù)曲軸分度的角度不同而確定，定位孔在盤面上根據(jù)曲軸分度特點(diǎn)分布，定位孔的加工必須在高精密加工中心上完成，具體精度可根據(jù)加工曲軸的精度確定。
[0014]本設(shè)計(jì)曲軸專用的車削卡具裝置的顯著特點(diǎn):
[0015](I)通過(guò)安裝在對(duì)稱布置的卡具體上的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑板移動(dòng)，從而在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意的偏心距。另外滑板上安裝有回轉(zhuǎn)及鎖緊機(jī)構(gòu)，通過(guò)回轉(zhuǎn)及鎖緊機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)定位實(shí)現(xiàn)工件與主軸旋轉(zhuǎn)中心偏心旋轉(zhuǎn)。即通過(guò)徑向移動(dòng)和圓周復(fù)合運(yùn)動(dòng)在理論上實(shí)現(xiàn)了曲軸上不同的部位均可以與主軸回轉(zhuǎn)中心的同軸，從而適應(yīng)不同曲軸的主軸頸及連桿頸的加工需要，而當(dāng)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)到特定位置時(shí)，實(shí)現(xiàn)卡具旋轉(zhuǎn)中心與主軸的旋轉(zhuǎn)中心同心時(shí)就可實(shí)現(xiàn)普通機(jī)床的車削功能，進(jìn)行主軸頸等軸類零件的加工。
[0016](2)通過(guò)在一個(gè)分度盤上集成不同的分度孔(或者配備具有不同分度孔的分度盤，通過(guò)更換分度盤)，用轉(zhuǎn)盤的插銷與分度盤孔的插入定位實(shí)現(xiàn)不同分度的曲軸的連桿頸加工；
[0017](3)通過(guò)上述兩種功能特點(diǎn)的集成實(shí)現(xiàn)了機(jī)床既具備普通機(jī)床進(jìn)行外圓回轉(zhuǎn)加工的能力，又具備了曲軸專機(jī)的加工能力，同時(shí)更可實(shí)現(xiàn)一次裝卡。大大提高了機(jī)床的生產(chǎn)效率和設(shè)備投入成本的節(jié)約；
[0018](4)通過(guò)蝸輪蝸桿的增力作用解決了大型曲軸加工過(guò)程中在分度加工不同連桿頸時(shí)需要通過(guò)人力和天車共同作用旋轉(zhuǎn)曲軸的問(wèn)題，可一人獨(dú)立完成，更方便操作。
[0019](5)通過(guò)首次在曲軸加工卡具上采用四爪自定心卡盤，可卡持不同直徑的軸頸，解決了傳統(tǒng)卡具必須采用抱瓦式結(jié)構(gòu)對(duì)主軸徑卡持，而必須根據(jù)不同直徑的主軸徑分別設(shè)計(jì)抱瓦，主軸徑尺寸稍有改變就必須另行設(shè)計(jì)抱瓦的問(wèn)題。該結(jié)構(gòu)，操作靈活，自定心精度高，卡持穩(wěn)定，且大大節(jié)省制造成本，解決了抱瓦加工困難易變形的難題。
[0020](6)通過(guò)數(shù)顯游標(biāo)測(cè)量裝置解決了滑板上下移動(dòng)過(guò)程中偏心距離的數(shù)字式顯示與精確的數(shù)據(jù)測(cè)量，確保了曲軸偏心距的準(zhǔn)確測(cè)量，確保了加工精度。該數(shù)顯測(cè)量機(jī)構(gòu)解決了傳動(dòng)加工方法中加工連桿頸無(wú)法快速定位偏心距，必須先試車連桿頸，之后通過(guò)測(cè)量已加工的主軸徑與連桿頸距離的方法來(lái)確定中心距是否合適并不斷修正偏心距的難題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是主動(dòng)的左卡具體布置圖；
[0022]圖2是圖1左卡具主體結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0023]圖3是鎖緊鼓輪20的抱瓦鎖緊抱死裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖4分度機(jī)構(gòu)的蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)圖；
[0025]圖5是從動(dòng)右卡具區(qū)別于圖1主動(dòng)左卡具的示意圖；
[0026]圖6是卡具體I與滑板2結(jié)合面的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7是滑板2零件本身結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8-1?8-4是加工不同拐數(shù)曲軸作業(yè)用的不同定位孔的分度盤22示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0029]曲軸專用的車削卡具裝置，包括左、右卡具，其特征在于左右卡具分別對(duì)稱安裝在車床的左右旋轉(zhuǎn)中心上，左右卡具結(jié)構(gòu)基本相同，每個(gè)卡具由卡具體、偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)、連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)、曲軸卡持機(jī)構(gòu)、偏心配重機(jī)構(gòu)組成；各部分結(jié)構(gòu)參見(jiàn)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】如下:
[0030]卡具的主體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，卡具體I作為承載主體，其特征在于左、右卡具分別通過(guò)卡具體I對(duì)稱安裝到機(jī)床的左右旋轉(zhuǎn)中心上，可以一端是主軸箱，一端是尾座，也可以是左右都是主軸箱。偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)安裝在卡具體I的上半部，其絲杠支撐機(jī)構(gòu)11通過(guò)絲杠12、絲母13把滑板2安裝在卡具體I上，連桿頸分度定位機(jī)構(gòu)安裝在滑板2圓臺(tái)內(nèi)，曲軸卡持機(jī)構(gòu)4安裝在滑板2圓臺(tái)端口，在夾具體I下部的偏心配重機(jī)構(gòu)5，滑板2的結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖7，滑板2有圓臺(tái)側(cè)與卡具體I上的導(dǎo)向槽配合，確?；?可沿著導(dǎo)向槽在卡具體I上移動(dòng)；卡具體I上、位于滑板2圓臺(tái)兩側(cè)安裝四個(gè)起定位作用的壓板8，還有位置測(cè)量裝置，包括數(shù)顯游標(biāo)深度尺6以及定位塊9。安裝在卡具體I倒T形槽內(nèi)的四組T形槽鎖緊螺釘機(jī)構(gòu)7，對(duì)移動(dòng)后的滑板2進(jìn)行精確鎖緊定位。
[0031]安裝在主軸箱旋轉(zhuǎn)中心上的左卡具，如圖2所示，連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)安裝在滑板2圓臺(tái)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心上，支座18通過(guò)螺釘及滑板2的定位孔安裝固定到滑板2圓臺(tái)大孔內(nèi)，筒狀的支座18上通過(guò)軸承支撐裝置19安裝鼓輪20，外壓蓋29和內(nèi)壓蓋30定位在支座18外端；鼓輪20外周對(duì)稱安裝一對(duì)帶手柄的蝸桿14，蝸輪15 ;見(jiàn)圖3，蝸輪15固定在鼓輪20上，鼓輪20上有若干定位銷35，使插銷26可以準(zhǔn)確地與分度盤22上的定位孔定位。鼓輪20外周安裝兩個(gè)抱瓦36、兩個(gè)導(dǎo)向銷37、鎖緊桿38 ;分度盤22安裝在滑板2凸臺(tái)外周上，為固定元件，在與分度盤22的定位孔同直徑的轉(zhuǎn)盤34部位由定位法蘭23及插銷機(jī)構(gòu)鎖緊；插銷機(jī)構(gòu)包括彈簧24、銷軸25、插銷26和手柄27。外壓蓋29和分度盤22上面通過(guò)定位銷35將轉(zhuǎn)盤34與鼓輪20固定。圖1中的偏心配重機(jī)構(gòu)5，是圖2中的配重盤28，有若干個(gè)配重塊為一組，通過(guò)絲桿傳動(dòng)件21，包括絲桿及其支座、軸承等、及絲母3把配重盤28安裝在卡盤體I上。通過(guò)絲桿傳動(dòng)件21螺母3的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)配重盤28移動(dòng)，調(diào)整配重塊的位置，同時(shí)通過(guò)不同配重塊的疊加調(diào)整配重重量，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)旋轉(zhuǎn)體系的旋轉(zhuǎn)平衡。絲杠支撐機(jī)構(gòu)11還包括絲杠12兩側(cè)的支座、軸承等。軸承支撐裝置19包括兩組軸承及隔套。
[0032]曲軸卡持機(jī)構(gòu)，又稱自定心四爪卡盤，安裝在連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)的上面，卡盤體32及四個(gè)卡爪33安裝在轉(zhuǎn)盤34的旋轉(zhuǎn)中心上，在卡緊工件的同時(shí)可圍繞旋轉(zhuǎn)中心孔16分度旋轉(zhuǎn)。
[0033]右卡具為從動(dòng)卡具，右卡具主要結(jié)構(gòu)與左卡具結(jié)構(gòu)相同，唯一區(qū)別是右卡具沒(méi)有蝸輪蝸桿分度機(jī)構(gòu)，即:圖5中的右卡具沒(méi)有安裝圖2左卡具中的蝸桿14和蝸輪15。也就是說(shuō)右卡具本身在分度時(shí)不能主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，只有當(dāng)左卡具的轉(zhuǎn)盤34被蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才跟隨左卡具和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，因此右卡具可與左側(cè)機(jī)構(gòu)同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)左側(cè)轉(zhuǎn)盤被重新定位后，右側(cè)卡具也同樣完成插銷定位。這樣的作用是防止兩側(cè)同時(shí)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤時(shí)，因?yàn)槲佪單仐U機(jī)構(gòu)的自鎖性能產(chǎn)生相互干擾，影響驅(qū)動(dòng)的同步性，進(jìn)而導(dǎo)致曲軸扭曲。
[0034]卡具體I的形狀見(jiàn)圖6，為圓盤形，圓心有定位孔17、矩形凹槽端有徑向孔，圓心孔周至一側(cè)半徑有多個(gè)矩形凹槽為減重槽、其兩側(cè)各有一個(gè)有貫穿直徑的倒T型導(dǎo)向槽，導(dǎo)向槽外部精加工的L型凸面，剩余凹面部分是為減少加工面積；矩形凹槽的徑向另半部，力口工凹槽作為滑板用絲杠的安裝基面，左側(cè)的T形槽經(jīng)過(guò)精密加工，作為滑板2的導(dǎo)向槽。所述L型凸面和導(dǎo)向槽上都有螺孔。
[0035]滑板2的結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖7，矩形板底面一側(cè)加工凸臺(tái)，與卡具體I上的導(dǎo)向槽對(duì)應(yīng)，滑板2另一側(cè)矩形板正面有大圓臺(tái)，圓臺(tái)內(nèi)底部圓心處加工旋轉(zhuǎn)中心孔16,圓臺(tái)內(nèi)圓壁加工為大回轉(zhuǎn)孔10。
[0036]分度盤22的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8-1?8-4，為分度盤22的幾種類型舉例，分度盤22為環(huán)形，在分度盤22圓周方向上均勻分布有若干定位孔，定位孔按照曲軸相對(duì)拐數(shù)的分度角度加工，分別適用于不同“拐數(shù)”的曲軸加工。
[0037]卡具的主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)剖視圖2，結(jié)合作業(yè)狀態(tài)說(shuō)明:當(dāng)加工曲軸連桿頸時(shí)，本夾具將曲軸卡持就位后，通過(guò)搖動(dòng)絲桿12帶動(dòng)絲母13沿著卡具體I的導(dǎo)向槽上下移動(dòng)。此時(shí)壓板8壓合，防止滑板2與卡具體I脫離?；?凸臺(tái)可沿著導(dǎo)向槽在卡具體I上移動(dòng)，從而產(chǎn)生不同的偏心距，這個(gè)偏心距可根據(jù)加工曲軸連桿頸與曲軸主軸頸的偏心距不同而預(yù)先設(shè)定。在卡具體I上的絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)21，圖2中可見(jiàn)，可帶動(dòng)配重盤體28在卡具體I上下方向移動(dòng)，將圖2中的旋轉(zhuǎn)中心孔16與卡具體I上的定位孔17在滑板2上下移動(dòng)過(guò)程中對(duì)正時(shí)，即視為機(jī)床旋轉(zhuǎn)中心與曲軸的主軸旋轉(zhuǎn)中心對(duì)正，此時(shí)可進(jìn)行曲軸主軸頸的車削。當(dāng)機(jī)床的主軸頸加工完成后，根據(jù)曲軸連桿頸的偏心距搖動(dòng)絲桿12，同時(shí)觀察圖1中滑板側(cè)面的數(shù)顯游標(biāo)深度尺6，確定移動(dòng)到位后，用T形槽鎖緊螺釘機(jī)構(gòu)7鎖緊固定滑板2可以進(jìn)行某一連桿頸的車削。當(dāng)該連桿頸車削完成后，通過(guò)搖動(dòng)圖4所示的帶手柄的蝸桿14帶動(dòng)蝸輪15旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)鼓輪20在滑板2旋轉(zhuǎn)中心上旋轉(zhuǎn)，當(dāng)鼓輪20轉(zhuǎn)動(dòng)后，通過(guò)安裝在鼓輪20上的若干定位銷35帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤34圍繞滑板2的旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。分度盤22固定在滑板2上不參與轉(zhuǎn)盤34部分的旋轉(zhuǎn)，加工不同拐數(shù)的曲軸只需更換有相應(yīng)孔數(shù)的分度盤22，當(dāng)通過(guò)蝸桿14手動(dòng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤34旋轉(zhuǎn)(曲軸此時(shí)與轉(zhuǎn)盤34同時(shí)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)連桿頸中心的轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)過(guò)固定的角度時(shí)(此角度即為曲軸不同連桿頸的分度角度)，在轉(zhuǎn)盤34轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)盤34上的插銷26通過(guò)彈簧24可自動(dòng)插入分度盤22的定位孔中；新的位置確定后，通過(guò)圖3中安裝在滑板2上的鎖緊抱死機(jī)構(gòu)，兩個(gè)半圓塊狀的抱瓦36、鎖緊鼓輪20，則此時(shí)轉(zhuǎn)盤34被重新固定，機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)后可帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而進(jìn)行該位置曲軸連桿頸及兩側(cè)腹板的車削。
[0038]這樣在轉(zhuǎn)動(dòng)到位后，開(kāi)始進(jìn)行車削操作時(shí)，機(jī)床的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力從機(jī)床主軸傳遞過(guò)來(lái)以后，依次通過(guò)卡具體I——滑板2——蝸桿14——蝸輪15——轉(zhuǎn)盤34——曲軸卡持機(jī)構(gòu)4 (自定心四爪卡盤)至曲軸，這樣的路徑傳遞的。圖3中的兩個(gè)抱瓦36及各自導(dǎo)向桿37、鎖緊桿38，只是對(duì)鼓輪20起到了輔助的減震鎖緊作用。這是與普通卡具體的摩擦抱緊機(jī)構(gòu)有區(qū)別的；這一結(jié)構(gòu)改動(dòng)大大提高了傳動(dòng)剛性，對(duì)曲軸減輕了加工過(guò)程中剛性不足的問(wèn)題。
[0039]曲軸連桿頸及兩側(cè)腹板的位置車削完成后，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)鎖緊桿38使抱瓦36與鼓輪20脫開(kāi)，之后拔出插銷26，使轉(zhuǎn)盤34與分度盤22分開(kāi)，旋轉(zhuǎn)蝸桿14帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)進(jìn)行下一工步、下一連桿頸的車削。按此順序可完成所有連桿頸的加工。當(dāng)加工完曲軸的主軸頸、連桿頸、及兩側(cè)面腹板后，可松開(kāi)曲軸卡持機(jī)構(gòu)。
[0040]曲軸卡持、移動(dòng)測(cè)量部件作業(yè)時(shí)狀態(tài):當(dāng)分度定位機(jī)構(gòu)及鎖緊機(jī)構(gòu)定位鎖緊后，由曲軸卡持機(jī)構(gòu)進(jìn)行曲軸的主軸頸卡持固定。這樣在曲軸的主軸徑中心移動(dòng)后可以使某一個(gè)連桿頸中心與機(jī)床的主軸中心同心，當(dāng)機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)后可驅(qū)動(dòng)該連桿頸中心與機(jī)床主軸中心同心旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而與床鞍刀架配合進(jìn)行該連桿頸及其兩側(cè)腹板的加工。數(shù)顯游標(biāo)深度尺能夠精確地將連桿頸的中心調(diào)至與機(jī)床主軸同心，將數(shù)顯游標(biāo)深度尺的定尺安裝在卡具體I上，滑板2上安裝有定位塊9，在搖動(dòng)絲杠12時(shí)，滑板2向上運(yùn)動(dòng)，滑板2運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)側(cè)面安裝的定位塊9帶動(dòng)卡具體I上安裝的數(shù)顯游標(biāo)深度尺6的動(dòng)尺向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而讀取滑板2移動(dòng)數(shù)值，得到滑板移動(dòng)產(chǎn)生的偏心距，精確度可達(dá)0.02mm (當(dāng)滑板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)尺需要手動(dòng)向下推動(dòng)，從而使動(dòng)尺與定位塊9貼近，顯示數(shù)值)。而一般曲軸類零件的該偏心距公差一般在0.1mm左右。因此該結(jié)構(gòu)可大大節(jié)省調(diào)整時(shí)間的如提下提聞定位精度。
[0041]關(guān)于本卡具作業(yè)時(shí)曲軸偏心距的移動(dòng)定位使用說(shuō)明:鑒于不同規(guī)格不同系列的曲軸具有不同的偏心距，為了使本卡具可適應(yīng)有不同偏心距的曲軸的連桿頸的加工，必須使本卡具卡持的主軸頸可移動(dòng)。通過(guò)安裝在卡具體I上的偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)帶動(dòng)曲軸沿著卡具體I上的滑槽帶動(dòng)曲軸上下移動(dòng)，上述工作需要在左右卡具上分序按步驟進(jìn)行，完成上述步驟后因經(jīng)過(guò)偏心移動(dòng)，此時(shí)曲軸及卡具已經(jīng)不在機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)中心。為了防止偏心旋轉(zhuǎn)影響工件的加工精度及機(jī)床的使用壽命，應(yīng)進(jìn)行曲軸配重環(huán)節(jié)，此時(shí)需要同時(shí)調(diào)整偏心配重機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖2。若干個(gè)配重盤28的數(shù)量以及位置可以通過(guò)在solidworks軟件中對(duì)卡具、工件、配重盤進(jìn)行三維實(shí)體建模，計(jì)算重量及重心確定配重是否符合要求(該功能為solidworks軟件的標(biāo)準(zhǔn)功能，在此不作詳述)，但鑒于理論計(jì)算與實(shí)際的誤差，增加了絲桿傳動(dòng)件21以及絲母3進(jìn)行調(diào)整。
[0042]關(guān)于曲軸分度的回轉(zhuǎn)及鎖緊:分度盤22根據(jù)被加工曲軸“拐數(shù)”的不同，分別加工了有相應(yīng)的定位孔的分度盤，加工不同拐數(shù)的曲軸時(shí)，只需更換相應(yīng)定位孔的分度盤，其他零件全部通用。
[0043]在分度過(guò)程中蝸輪蝸桿副并不僅僅起到旋轉(zhuǎn)分度的作用，蝸桿14采用的是雙導(dǎo)程蝸桿(雙導(dǎo)程蝸桿自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了在裝配過(guò)程中通過(guò)蝸桿自身做軸向調(diào)整即可消除與蝸輪間的傳動(dòng)間隙，在此不作詳細(xì)介紹)，通過(guò)雙導(dǎo)程蝸桿的作用實(shí)現(xiàn)了蝸輪蝸桿的無(wú)間隙傳動(dòng)。
[0044]制造方法:
[0045]關(guān)于連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)中心如何在裝配中精確定位:首先，當(dāng)加工曲軸的主軸徑時(shí)，需要卡具的自身旋轉(zhuǎn)中心與機(jī)床主軸同心；這決定了該套卡具能否合格的加工出曲軸的主軸徑，同時(shí)這個(gè)同軸點(diǎn)也是后期移動(dòng)滑板2實(shí)現(xiàn)曲軸偏心距精確定位后分度盤旋轉(zhuǎn)分度后的各個(gè)連桿頸能否也能精確定位至此同軸點(diǎn)，進(jìn)而加工出合格連桿頸的關(guān)鍵。
[0046]1、將卡具體I加工出如附圖6所示的結(jié)構(gòu)件，卡具體I加工:在圓盤體上圓心加工出定位孔17、圓心孔周至一側(cè)半徑加工多個(gè)矩形凹槽以減重、其凹槽兩側(cè)各加工出一個(gè)貫穿直徑的倒T型槽，左側(cè)的倒T形槽經(jīng)過(guò)精密加工，作為滑板2的導(dǎo)向槽；倒T型槽外部精加工成L型凸面，余下凹面不加工，矩形凹槽端加工徑向孔；在矩形凹槽的徑向另半部，力口工條凹槽作為滑板用絲杠的安裝基面，所述L型凸面和條凹槽上都加工出螺孔。
[0047]滑板2矩形板底面一側(cè)加工凸臺(tái)，凸臺(tái)可與卡具體I上的導(dǎo)向槽精確配合，滑板2另一側(cè)矩形板正面有大圓臺(tái)，圓臺(tái)內(nèi)底部圓心處加工旋轉(zhuǎn)中心孔16,圓臺(tái)內(nèi)圓壁加工為大回轉(zhuǎn)孔10。
[0048]2、同時(shí)要求導(dǎo)向槽到卡具體I的旋轉(zhuǎn)中心的距離以及導(dǎo)向槽到滑板2旋轉(zhuǎn)中心的距離均需要保持距離尺寸精確一致，加工方法是通過(guò)“合鏜”這一組合加工方法來(lái)解決:將某一側(cè)的半精加工完成后的滑板2與卡具體I把合在一起，先通過(guò)滑板2上的凸臺(tái)與卡具體I上的導(dǎo)向槽定位二者的左右位置，再通過(guò)卡具體I尾端的短錐將卡具體I安裝在機(jī)床主軸上。為了保證同軸度，該機(jī)床最好是未來(lái)安裝這套卡具的機(jī)床；之后調(diào)整滑板2上的旋轉(zhuǎn)中心孔16與卡具體I上的定位孔17大致同軸后，以旋轉(zhuǎn)中心孔16為基準(zhǔn)再次精加工旋轉(zhuǎn)中心孔16、定位孔17，至此可以保證兩孔完全同軸；之后繼續(xù)加工滑板2與支座18接觸的定位止口以及滑板2上鼓輪20回轉(zhuǎn)時(shí)與滑板2接觸的大回轉(zhuǎn)孔10。則此時(shí)達(dá)到機(jī)床主軸、卡具體I短錐、旋轉(zhuǎn)中心孔16、定位孔17、支座18、大回轉(zhuǎn)孔10均同軸。這樣即實(shí)現(xiàn)了整個(gè)卡具中心的精確定位。
[0049]3、卡具安裝完成后為了保證四爪自定心卡盤的卡爪可以精確的卡持不同直徑的主軸徑，需要對(duì)卡爪33也進(jìn)行自車處理，自車后可以保證卡爪與工件的結(jié)合面緊密貼合，同時(shí)保證四個(gè)卡爪移動(dòng)過(guò)程中也可保持同心。為便于自車，卡爪33采用軟爪。
[0050]4、曲軸分度的回轉(zhuǎn)及鎖緊中的分度盤22:分度盤22為環(huán)狀，定位孔是根據(jù)曲軸分度的角度不同而確定，定位孔在盤面上根據(jù)曲軸分度特點(diǎn)均勻分布，定位孔的加工必須在高精密加工中心上完成，具體精度可根據(jù)加工曲軸的精度確定。圖8-1分度盤有5個(gè)定位孔，以分度盤圓心為中心按72度分度。圖8-2分度盤有8個(gè)定位孔，可適用于4拐或8拐曲軸加工，定位孔以分度盤圓心為中心按45度分度。圖8-3是9拐用的有9個(gè)定位孔；圖8-4是7拐用的有7個(gè)定位孔，也是這個(gè)道理。
[0051]關(guān)于關(guān)鍵大件的材質(zhì):
[0052]為了提高卡具體整體強(qiáng)度，關(guān)鍵件如:卡具體1、轉(zhuǎn)盤34、卡盤體32均采用鑄鋼(ZG310-570)，其余件根據(jù)情況選用鑄鐵(HT300)或45#鋼。
【權(quán)利要求】
1.一種曲軸專用的車削卡具裝置，包括左、右卡具，其特征在于左右卡具分別對(duì)稱安裝在車床的左右旋轉(zhuǎn)中心上，左右卡具結(jié)構(gòu)基本相同，每個(gè)卡具由卡具體、偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)、連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)、曲軸卡持機(jī)構(gòu)、偏心配重機(jī)構(gòu)組成，唯一區(qū)別是右卡具沒(méi)有蝸輪蝸桿分度機(jī)構(gòu)；偏心距移動(dòng)及定位機(jī)構(gòu)通過(guò)絲杠支撐機(jī)構(gòu)把滑板安裝在卡具體(1)上，滑板兩側(cè)的壓板，使滑板定位；滑板(2)上還有位置測(cè)量裝置的數(shù)顯游標(biāo)深度尺(6)、T型槽鎖緊螺釘機(jī)構(gòu)(7)，對(duì)移動(dòng)后的滑板(2)進(jìn)行精確鎖緊定位；滑板(2)圓臺(tái)內(nèi)安裝有連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)，蝸輪(15)固定在鼓輪(20)上，分度盤(22)上面的轉(zhuǎn)盤通過(guò)定位銷將與鼓輪固定，通過(guò)蝸桿驅(qū)動(dòng)蝸輪圍繞滑板上加工好的旋轉(zhuǎn)中心孔的旋轉(zhuǎn)最終實(shí)現(xiàn)工件的旋轉(zhuǎn)、定位以及固定鎖緊；曲軸卡持機(jī)構(gòu)安裝在滑板圓臺(tái)端口、連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)上面，卡盤體(32)、卡爪(33)安裝在轉(zhuǎn)盤(34)的旋轉(zhuǎn)中心上，在卡緊工件的同時(shí)可圍繞旋轉(zhuǎn)中心孔分度旋轉(zhuǎn)；卡具體(1)的下半部安裝偏心配重機(jī)構(gòu)(5)，通過(guò)絲桿傳動(dòng)件(21)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)一組配重盤(28)移動(dòng)，調(diào)整配重塊的位置及重量，實(shí)現(xiàn)整個(gè)旋轉(zhuǎn)體系的旋轉(zhuǎn)平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲軸專用的車削卡具裝置，其特征在于安裝在主軸箱旋轉(zhuǎn)中心上的左卡具，連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)安裝在滑板(2)圓臺(tái)內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心上，支座(18)通過(guò)螺釘及滑板(2)的定位孔安裝固定到滑板(2)圓臺(tái)大孔內(nèi)，筒狀的支座(18)上通過(guò)軸承支撐裝置(19)安裝鼓輪(20)，外壓蓋(29)和內(nèi)壓蓋(30)定位在支座(18)外端；鼓輪(20)外周對(duì)稱安裝一對(duì)帶手柄的蝸桿(14)，蝸輪(15);蝸輪(15)固定在鼓輪(20)上，鼓輪(20)上有若干定位銷(35)，使插銷(26)可以準(zhǔn)確地與分度盤(22)上的定位孔定位；鼓輪(20)外周安裝兩個(gè)抱瓦(36)、兩個(gè)導(dǎo)向銷(37)、鎖緊桿(38);分度盤(22)安裝在滑板(2)凸臺(tái)外周上，為固定元件，在與分度盤(22)的定位孔同直徑的轉(zhuǎn)盤(34)部位由定位法蘭(23)及插銷機(jī)構(gòu)鎖緊；外壓蓋(29)和分度盤(22)上面通過(guò)定位銷(35)將轉(zhuǎn)盤(34)與鼓輪(20)固定；偏心配重機(jī)構(gòu)(5)有若干個(gè)配重塊為一組配重盤(28)，通過(guò)絲桿傳動(dòng)件 (21)及螺母(3)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)配重盤(28)移動(dòng)，調(diào)整配重塊的位置，同時(shí)通過(guò)不同配重塊的疊加調(diào)整配重重量，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)旋轉(zhuǎn)體系的旋轉(zhuǎn)平衡。
3.—種制造權(quán)利要求1所述的曲軸專用的車削卡具裝置的方法，其特征在于制造主要零件: a.卡具體(1)加工:在圓盤體上圓心加工出定位孔(17)、圓心孔周至一側(cè)半徑加工多個(gè)矩形凹槽以減重、其凹槽兩偵彳各加工出一個(gè)貫穿直徑的倒T型槽，左側(cè)的倒T形槽經(jīng)過(guò)精密加工，作為滑板(2)的導(dǎo)向槽；倒T型槽外部精加工成L型凸面，余下凹面不加工，矩形凹槽端加工徑向孔；在矩形凹槽的徑向另半部，加工條凹槽作為滑板用絲杠的安裝基面，所述L型凸面和條凹槽上都加工出螺孔； b.滑板(2)的加工，矩形板底面一側(cè)加工凸臺(tái)，凸臺(tái)可與卡具體(1)上的導(dǎo)向槽精確配合，滑板(2)另一側(cè)矩形板正面有大圓臺(tái)，圓臺(tái)內(nèi)底部圓心處加工旋轉(zhuǎn)中心孔(16),圓臺(tái)內(nèi)圓壁加工為大回轉(zhuǎn)孔(10)； c.卡具安裝完成后為了保證四爪自定心卡盤的卡爪可以精確的卡持不同直徑的主軸徑，需要對(duì)卡爪(33)也進(jìn)行自車處理，自車后可以保證卡爪與工件的結(jié)合面緊密貼合，同時(shí)保證四個(gè)卡爪移動(dòng)過(guò)程中也可保持同心；為便于自車，卡爪(33)采用軟爪； d.曲軸分度的回轉(zhuǎn)及鎖緊中的分度盤(22):分度盤(22)為環(huán)狀，定位孔是根據(jù)曲軸分度的角度不同而確定，定位孔在盤面上根據(jù)曲軸分度特點(diǎn)均勻分布，定位孔的加工必須在高精密加工中心上完成，具體精度可根據(jù)加工曲軸的精度確定；5個(gè)定位孔分度盤(22)，以分度盤圓心為中心按72度分度、有8個(gè)定位孔分度盤(22)，適用于4拐或8拐曲軸加工，定位孔以分度盤圓心為中心按45度分度；分度盤(22)9拐用的有9個(gè)均勻定位孔、分度盤(22)7拐用的有7個(gè)均勻定位孔，按同理分度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲軸專用的車削卡具裝置的制造方法，其特征在于加工工藝: A.連桿頸分度定位及鎖緊機(jī)構(gòu)與卡具體的制造:卡具體I上加工有倒T形槽，其中左側(cè)的倒T形槽寬度做精密加工，作為滑板(2)移動(dòng)時(shí)的精確導(dǎo)向槽，滑板(2)底面加工有凸臺(tái)，凸臺(tái)可與卡具體(1)上的導(dǎo)向槽精確配合，保證間隙在0.02之內(nèi)，確保精確導(dǎo)向，同時(shí)要求導(dǎo)向槽到卡具體(1)的旋轉(zhuǎn)中心的距離以及導(dǎo)向槽到滑板(2)旋轉(zhuǎn)中心的距離均需要保持距離尺寸精確一致，這樣才能保證滑板(2)移動(dòng)過(guò)程中的定位準(zhǔn)確:加工方法是通過(guò)“合鏜”這一組合加工方法來(lái)解決:將某一側(cè)的半精加工完成后的滑板(2)與卡具體(1)把合在一起，先通過(guò)滑板(2)上的凸臺(tái)與卡具體(1)上的導(dǎo)向槽定位二者的左右位置，再通過(guò)卡具體(1)尾端的短錐將卡具體(1)安裝在機(jī)床主軸上； B.完成上述工序之后，調(diào)整滑板(2)上的旋轉(zhuǎn)中心孔(16)與卡具體(1)上的定位孔(17)大致同軸，再以旋轉(zhuǎn)中心孔(16)為基準(zhǔn)再次精加工旋轉(zhuǎn)中心孔(16)、定位孔(17)，至此可以保證兩孔完全同軸，之后繼續(xù)加工滑板(2)與支座(18)接觸的定位止口以及滑板(2)上鼓輪(20)回轉(zhuǎn)時(shí)與滑板(2)接觸的大回轉(zhuǎn)孔(10);則此時(shí)達(dá)到機(jī)床主軸、卡具體(1)短錐、旋轉(zhuǎn)中心孔(16)、定位孔(17)、支座(18)、大回轉(zhuǎn)孔(10)均同軸；上述兩步驟實(shí)現(xiàn)了整個(gè)卡具中心的精確定位。
【文檔編號(hào)】B23Q3/12GK103612147SQ201310672390
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】賀鑫元, 張錚, 常博宇, 呂建華, 尹猛, 曹小強(qiáng), 富偉, 姜海洋, 陳麗杰, 安云祥 申請(qǐng)人:中捷機(jī)床有限公司