專利名稱：一種內鍵槽表面硬拉削精加工工藝及設備的制作方法
技術領域：
本發明公開了一種內鍵槽表面硬拉削精加工工藝及設備；屬于機械加工技術領域。
背景技術：
高端機械零件在進行粗機加工后，都需要進行熱處理，以提高其綜合性能和使用壽命；熱處理以后，對零件進行精車削、精銑削或磨削加工，使零件尺寸達到設計標準要求。對于內鍵槽，熱處理后，因為零件的硬度太高，通常達到HRC 50，只能進行磨削加工。傳統的方法，對于內鍵槽進行磨削加工是采用與被加工內鍵槽形狀相同的磨削刀具，沿內鍵槽軸向往復運動，對內鍵槽的內表面進行磨削加工，以使內鍵槽尺寸滿足設計要求。這種加工方法，效率非常低，成本較高；這是由于一方面每次磨削的進刀量有限，導致其磨削效率較低，另一方面，由于磨削刀具在使用過程中尺寸、形狀均會發生改變，因此，需要適時的進行形狀修整，導致磨削過程不能連續進行，影響磨削效率。如汽車用CVT帶輪的內球道，通常需要8分鐘才能磨削好。目前，業內未見報道其他對內鍵槽的快速、高效精加工方法。
發明內容
本發明的目的在于提供一種工藝方法簡單、設備結構合理、對內鍵槽加工精度高、效率高、成本低、能耗低的內鍵槽表面硬拉削精加工工藝及設備。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工工藝是采用下述方案實現的將零件的內鍵槽套裝在外形與內鍵槽相同的刀具一端，將所述刀具兩端固定，使所述零件以4-10米/秒的速度沿所述刀具軸向運動；運動過程中，保持所述零件中內鍵槽的中心與所述刀具軸線的偏差小于等于0.01毫米，所述刀具為段差階梯式結構，刀刃硬度大于等于HRC67。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工工藝中，所述刀具相鄰段之間刀口直徑相差0. 02mm,同一段內設有刀口直徑相同的2級刀刃。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，包括床身、工作臺、工作臺驅動裝置、刀具、上刀座、下刀座、導向定位裝置、刀具驅動裝置，所述工作臺安裝在設于床身上的導向軌道上，通過工作臺驅動裝置驅動沿所述導向軌道運動；在所述工作臺的上方及下方的床身上，分別設置有上刀座、下刀座，所述上刀座、下刀座同軸線安裝；所述刀具兩端分別固定在所述上刀座、下刀座中；在所述床身上還設置有驅動所述上刀座作軸向直線運動的刀具驅動裝置；在所述工作臺上分別設有沿徑向固定被加工工件的夾具及沿軸向固定被加工工件的導向定位裝置。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備中，所述工作臺驅動裝置由第一伺服電機與第一絲桿組成，所述第一絲桿為多頭高精度滾珠絲桿，其軸線與所述上刀座、下刀座軸線平行。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備中，所述刀具為段差階梯式結構，刀刃硬度大于等于HRC-67,相鄰段之間的刀口直徑相差0. 02mm,同一段內設有刀口直徑相同的2級刀刃。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備中，所述刀具驅動裝置由第二伺服電機、第二絲桿、拖板組成，所述拖板安裝在所述床身上設置的導向軌道上并通過第二伺服電機、第二絲桿驅動沿所述導向軌道作軸向直線運動；在所述拖板上還安裝有所述上刀座。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備中，所述上刀座包括第一氣缸、第二氣缸、退刀推桿、上夾刀鉗口，所述退刀推 桿一端與所述第一氣缸連接，另一端處于所述上夾刀鉗口上方，通過第一氣缸驅動進入或退出所述上夾刀鉗口，實現退刀；所述第二氣缸通過第一連桿機構控制所述上夾刀鉗口的開啟與鎖閉。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備中，所述下刀座包括第三氣缸、下夾刀鉗口、彈性墊，所述第三氣缸通過第二連桿機構控制所述下夾刀鉗口的開啟與鎖閉；在所述下夾刀鉗口內設有所述彈性墊。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備中，所述導向定位裝置包括第四汽缸、導向支撐桿、導向定位板，所述導向支撐桿軸線垂直于所述工作臺表面固裝在所述工作臺上，所述導向定位板一端套裝在所述導向支撐桿，且與導向支撐桿垂直，另一端設有一通孔，所述通孔的中心與所述刀具軸線重合，其內嵌裝有一彈性環，所述彈性環內弧面輪廓與所述刀具外表面輪廓相匹配；所述第四汽缸安裝在所述工作臺上，其活塞端部與所述導向定位板連接；在所述工作臺上還安裝有第八氣缸、壓板導向桿，一壓板一端套裝在設于所述工作臺上的壓板導向桿上并與所述第八氣缸的活塞端部連接，另一端壓裝在所述導向定位板表面。本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備中，在所述工作臺上還設有送料取料裝置，所述送料取料裝置包括滑板、光桿、第五氣缸、第六氣缸、第七氣缸、工件夾，所述滑板底面卡裝在所述光桿，通過所述第五氣缸驅動沿所述光桿軸線作直線運動，所述第六氣缸垂直于所述滑板上表面安裝在所述滑板上，在所述第六汽缸的活塞上安裝有通過所述第七氣缸控制其張開或合攏的工件夾。本發明由于采用上述工藝方法及設備，將刀具兩頭固定，被加工工件運動的方式進行拉削加工，保證工件運行速度達到4-10米/秒，刀具的表面硬度達到HRC67，實現了硬度達HRC 50的內鍵槽的高效拉削精加工，克服了現有技術不能對表面硬度達到HRC50以上的零件進行拉削加工的難題。通過采用沿徑向固定被加工工件的夾具、導向定位裝置及在其中設置內弧面與道具外輪廓相匹配的彈性環，一方面，可以沿徑向及軸向固定被加工工件，保證工件在高速運動時位置的可靠性、穩定性；另一方面，可以有效的夾持刀具，保證刀具切削刀刃與被加工工件之間相對位置的穩定性，避免長軸類刀具工作時發生變形而影響加工精度。采用段差階梯式結構刀具，控制相鄰段之間的刀口直徑相差0.02mm，實現了高速、微量、多道次拉削，可以有效改善刀具及被加工工件的受力狀況，有效延長刀具的使用壽命，提高加工的精度，特別是采用同一段內設置刀口直徑相同的2級刀刃，一級為主切削刀刃，另一級為校正刀刃，更進一步提高了加工精度。本發明具有加工精度高、效率高、成本低、能耗低的優點，采用本發明加工汽車用CVT中的帶輪的內球道，單件加工周期為26秒，同樣的零件使用磨削方式加工需要8分鐘；隨機抽檢15個班次共10000套產品，位置度公差全部在0. 02mm以內；采用高壓油霧方式冷卻，每百次加工耗油5克，整個加工過程不使用冷卻液，有效降低了生產能耗。綜上所述，本發明工藝方法簡單、設備結構合理、對內鍵槽加工精度高、效率高、成本低、能耗低。適于對表面硬度較高的內圓弧面鍵槽的加工。可實現大規模工業化生產。
附圖I為本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備左視結構示意圖。附圖2為附圖I的主視結構示意圖。附圖3為附圖2中A部結構放大圖。附圖4為附圖I中B部結構放大圖。附圖5為附圖I中C部結構放大圖。附圖6為本發明中部件送料取料裝置結構示意圖。附圖7為本發明中第一連桿機構結構示意圖。附圖8為本發明中第二連桿機構結構示意圖。圖中1_床身、2-工作臺、3-工作臺驅動裝置、4-刀具、5-上刀座、6-下刀座、7-導向定位裝置、8-刀具驅動裝置。
具體實施例方式實施例I參見附圖，本發明一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，包括床身I、工作臺2、工作臺驅動裝置3、刀具4、上刀座5、下刀座6、導向定位裝置7、刀具驅動裝置8，所述工作臺2安裝在設于床身I上的導向軌道9上，通過工作臺驅動裝置3驅動沿所述導向軌道9運動；在所述工作臺2的上方及下方的床身I上，分別設置有上刀座5、下刀座6，所述上刀座5、下刀座6同軸線安裝；所述刀具4兩端分別固定在所述上刀座5、下刀座6中；在所述床身I上還設置有驅動所述上刀座5作軸向直線運動的刀具驅動裝置8 ;在所述工作臺2上分別設有沿徑向固定被加工工件的夾具10及沿軸向固定被加工工件的導向定位裝置7。本實施例中，所述工作臺驅動裝置3由第一伺服電機11與第一絲桿12組成，所述 第一絲桿12為多頭高精度滾珠絲桿，其軸線與所述上刀座5、下刀座6軸線平行。本實施例中，所述刀具4為段差階梯式結構，刀刃硬度大于等于HRC-67，相鄰段之間的刀口直徑相差0. 02mm,同一段內設有刀口直徑相同的2級刀刃。本實施例中，所述刀具驅動裝置8由第二伺服電機13、第二絲桿14、拖板15組成，所述拖板15安裝在所述床身I上設置的導向軌道9上并通過第二伺服電機13、第二絲桿14驅動沿所述導向軌道9作軸向直線運動；在所述拖板15上還安裝有所述上刀座5。本實施例中，所述上刀座5包括第一氣缸16、第二氣缸17、退刀推桿18、上夾刀鉗口 19,所述退刀推桿18—端與所述第一氣缸16連接,另一端處于所述上夾刀鉗口 19上方，通過第一氣缸16驅動進入或退出所述上夾刀鉗口 19，實現退刀；所述第二氣缸17通過第一連桿機構20控制所述上夾刀鉗口 19的開啟與鎖閉。本發明實施例中，所述下刀座6包括第三氣缸21、下夾刀鉗口 22、彈性墊23，所述第三氣缸21通過第二連桿機構24控制所述下夾刀鉗口 22的開啟與鎖閉；在所述下夾刀鉗 口 22內設有所述彈性墊23。
本實施例中，所述導向定位裝置7包括第四汽缸25、導向支撐桿26、導向定位板27，所述導向支撐桿26軸線垂直于所述工作臺2表面固裝在所述工作臺2上，所述導向定位板27 —端套裝在所述導向支撐桿26上，且與導向支撐桿26垂直，另一端設有一通孔28，所述通孔28的中心與所述刀具4軸線重合，其內嵌裝有一彈性環29，所述彈性環29內弧面輪廓與所述刀具4外表面輪廓相匹配；所述第四汽缸25安裝在所述工作臺2上，其活塞端部與所述導向定位板27連接；在所述工作臺2上還安裝有第八氣缸38、壓板導向桿39，一壓板30 —端套裝在設于所述工作臺2上的壓板導向桿39上并與所述第八氣缸38的活塞端部連接，另一端壓裝在所述導向定位板27表面。本發明實施例中，在所述工作臺2上還設有送料取料裝置31，所述送料取料裝置31包括滑板32、光桿33、第五氣缸34、第六氣缸35、第七氣缸36、工件夾37，所述滑板32底面卡裝在所述光桿33上，通過所述第五氣缸34驅動沿所述光桿33軸線作直線運動，所述第六氣缸35垂直于所述滑板32上表面安裝在所述滑板32上，在所述第六汽缸35的活塞上安裝有通過所述第七氣缸36控制其張開或合攏的工件夾37。 本發明工作原理簡述于下第一步，送料取料裝置31的工件夾37在第七氣缸36驅動下合攏夾持被加工工件，第五氣缸34驅動送料取料裝置31沿光桿33運動至夾具10上方，然后，第六汽缸35驅動送料取料裝置31沿豎直方向下降，將被加工工件放入夾具10中，同時，工件夾37在第七氣缸36驅動下張開，放棄夾持被加工工件，使被加工工件嵌入夾具10中。第二步，導向定位裝置7的導向定位板27在第四汽缸25驅動下沿導向支撐桿26下降至被加工工件表面，且其上設置的彈性環29與被加工工件處于同心狀態；然后，第八氣缸38驅動壓板30沿壓板導向桿39下降壓裝在導向定位板27表面，實現導向定位板27、被加工工件、夾具10的軸向定位。第三步，刀具驅動裝置8驅動上刀座5沿床身I上設置的導向軌道9向下運動，使刀具4下端穿過壓板30、導向定位板27、被加工工件進入下刀座6中與彈性墊23接觸，此時，下刀座6中的第三氣缸21驅動第二連桿機構24，進而驅動下夾刀鉗口 22鎖閉，實現刀具4的固定。第四步，工作臺驅動裝置3中的第一伺服電機11驅動第一絲桿12，進而驅動工作臺2沿導向軌道9以4-10米/秒的速度沿刀具軸向向上運動，實現刀具4對被加工工件內花鍵的加工。工作臺上升到設計的極限位置后，在第一伺服電機11及第一絲桿12的驅動下沿導向軌道9下降至初始位置，按所述第三步、第二步、第一步的順序依次反向操作，實現退刀、導向定位裝置7與壓板30的移除、送料取料裝置31從夾具10中將被加工工件夾持，送至下一工位。
權利要求
1.一種內鍵槽表面硬拉削精加工工藝，其特征在于 將零件的內鍵槽套裝在外形與內鍵槽相同的刀具一端，將所述刀具兩端固定，使所述零件以4-10米/秒的速度沿所述刀具軸向運動；運動過程中，保持所述零件中內鍵槽的中心與所述刀具軸線的偏差小于等于0. 01毫米，所述刀具為段差階梯式結構，刀刃硬度大于等于HRC67。
2.根據權利要求I所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工工藝，其特征在于所述刀具相鄰段之間刀口直徑相差0. 02mm,同一段內設有刀口直徑相同的2級刀刃。
3.—種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，包括床身、工作臺、工作臺驅動裝置、刀具、上刀座、下刀座、導向定位裝置、刀具驅動裝置，其特征在于所述工作臺安裝在設于床身上的導向軌道上，通過工作臺驅動裝置驅動沿所述導向軌道運動；在所述工作臺的上方及下方的床身上，分別設置有上刀座、下刀座，所述上刀座、下刀座同軸線安裝；所述刀具兩端分別固定在所述上刀座、下刀座中；在所述床身上還設置有驅動所述上刀座作軸向直線運動的刀具驅動裝置；在所述工作臺上分別設有沿徑向固定被加工工件的夾具及沿軸向固定被加工工件的導向定位裝置。
4.根據權利要求3所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，其特征在于所述工作臺驅動裝置由第一伺服電機與第一絲桿組成，所述第一絲桿為多頭高精度滾珠絲桿，其軸線與所述上刀座、下刀座軸線平行。
5.根據權利要求4所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，其特征在于所述刀具為段差階梯式結構，刀刃硬度大于等于HRC-67，相鄰段之間的刀口直徑相差0. 02mm,同一段內設有刀口直徑相同的2級刀刃。
6.根據權利要求5所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，其特征在于所述刀具驅動裝置由第二伺服電機、第二絲桿、拖板組成，所述拖板安裝在所述床身上設置的導向軌道上并通過第二伺服電機、第二絲桿驅動沿所述導向軌道作軸向直線運動；在所述拖板上還安裝有所述上刀座。
7.根據權利要求6所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，其特征在于所述上刀座包括第一氣缸、第二氣缸、退刀推桿、上夾刀鉗口，所述退刀推桿一端與所述第一氣缸連接，另一端處于所述上夾刀鉗口上方，通過第一氣缸驅動進入或退出所述上夾刀鉗口，實現退刀；所述第二氣缸通過第一連桿機構控制所述上夾刀鉗口的開啟與鎖閉。
8.根據權利要求7所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，其特征在于所述下刀座包括第三氣缸、下夾刀鉗口、彈性墊，所述第三氣缸通過第二連桿機構控制所述下夾刀鉗口的開啟與鎖閉；在所述下夾刀鉗口內設有所述彈性墊。
9.根據權利要求8所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，其特征在于所述導向定位裝置包括第四汽缸、導向支撐桿、導向定位板，所述導向支撐桿軸線垂直于所述工作臺表面固裝在所述工作臺上，所述導向定位板一端套裝在所述導向支撐桿，且與導向支撐桿垂直，另一端設有一通孔，所述通孔的中心與所述刀具軸線重合，其內嵌裝有一彈性環，所述彈性環內弧面輪廓與所述刀具外表面輪廓相匹配；所述第四汽缸安裝在所述工作臺上，其活塞端部與所述導向定位板連接；在所述工作臺上還安裝有第八氣缸、壓板導向桿，一壓板一端套裝在設于所述工作臺上的壓板導向桿上并與所述第八氣缸的活塞端部連接，另一端壓裝在所述導向定位板表面。
10.根據權利要求3-9任意一項所述的一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，其特征在于在所述工作臺上還設有送料取料裝置，所述送料取料裝置包括滑板、光桿、第五氣缸、第六氣缸、第七氣缸、工件夾，所述滑板底面卡裝在所述光桿，通過所述第五氣缸驅動沿所述光桿軸線作直線運動，所述第六氣缸垂直于所述滑板上表面安裝在所述滑板上，在所述第六汽缸的活塞上安裝有通過所述第七氣缸控制其張開或合攏的工件夾。
全文摘要
一種內鍵槽表面硬拉削精加工工藝，是將零件的內鍵槽套裝在外形與內鍵槽相同的刀具一端，將所述刀具兩端固定，使所述零件以4-10米/秒的速度沿所述刀具軸向運動；運動過程中，保持所述零件中內鍵槽的中心與所述刀具軸線的偏差小于等于0.01毫米，所述刀具為段差階梯式結構，刀刃硬度大于等于HRC67。一種內鍵槽表面硬拉削精加工設備，是將刀具兩端分別固定在設于工作臺上、下方且同軸線安裝的上刀座、下刀座上，工作臺驅動裝置驅動工作臺沿設于床身上的導向軌道上運動，實現對被加工工件內花鍵的高速加工。本發明工藝方法簡單、設備結構合理、對內鍵槽加工精度高、效率高、成本低、能耗低。可實現大規模工業化生產。
文檔編號B23D43/02GK102699419SQ20121017113
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者尹時中 申請人:尹時中