一种控制插齿机刀具急回的方法及急回装置

摘要

一种控制插齿机刀具急回的方法及急回装置，属于插齿机技术领域。本发明将液压伺服系统和刀具急回机构共同作用于插齿机刀轴，使插齿机刀具实现急回。急回装置包括液压伺服系统和刀具急回机构，急回装置的前连杆以及液压伺服系统的活塞与刀轴连接。本发明提供的插齿机刀具急回装置，由于采用了液压伺服系统控制刀轴的运动，切削力大，切削深度可为现在插齿机的2－2.5倍；同时采用了四连杆刀具急回机构控制刀轴，切削速度可提高25％－50％，并可进行可变圆周进给切削，圆周进给量可提高50％；机床总的效率可提高3倍。工作过程中噪音大大降低，可进行硬齿面加工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制插齿机刀具急回的方法，本发明还涉及实现这种急回所用的急回装置。

背景技术

目前的插齿机普遍采用曲柄连杆机构，将圆周运动转变为刀具直线切削运动。该机构具有如下的缺点：

1、曲柄连杆机构的运动曲线接近与正弦波曲线，如图1所示，刀具在切削工件的过程中是从低速转变为高速，再从高速降为低速的变运动切削，而刀具的磨损跟最高切削速度有着直接的关系，这样就大大的降低了切削效率。

2、切削分力比较大，从图2中可以看到，曲柄连杆对插齿机的刀轴是斜着给力的，刀轴的切削力必然有一定的损耗，同时对加工的粗慥度也有影响。

3、曲柄连杆机构要有一个驱动箱进行驱动，结构比较复杂，同时驱动箱的噪音也很大。

不采用曲柄连杆机构的液压冲程插齿机由于没有采用液压伺服机构，插齿速度不高。液压油缸的运行速度达到12M/min时，油缸换向时的冲击力就开始加大，而插齿机的最佳插齿速度为12—24M/min，为了提高插齿机的运行速度，液压冲程插齿机是在换向时加缓冲，但由于缓冲的能力有限，所以速度一直不高，影响了使用效果。液压油缸插齿机的运行速度曲线见图3。图中实线部分为换向不加反冲，虚线为加了反冲机构。从图中可以看出，即使加了反冲机构，如速度太高，冲击还是太大。所以该结构的速度一直无法提高。

发明内容

本发明的目的是要提供一种将液压伺服系统和刀具急回机构合并应用到插齿机上，使插齿机刀具在具有较高的切削速度的同时切削力度大的一种控制插齿机刀具急回的方法及急回装置。

本发明的目的是这样实现的：一种控制插齿机刀具急回的方法，其特征在于：将液压伺服系统和刀具急回机构共同作用于插齿机刀轴，使插齿机刀具实现急回。

一种插齿机刀具急回装置，包括液压伺服系统和刀具急回机构，急回装置的前连杆以及液压伺服系统的活塞与刀轴连接。

液压伺服系统油缸设有油缸上腔和油缸下腔，置于油缸内的阀芯与活塞连接，活塞与刀轴连接，在阀芯上设有进油口和出油口，进油口和出油口与油路相通，阀芯上设有与油缸上腔和油缸下腔相通的阀芯缺口。

刀具急回机构的曲柄盘与后连杆连接，后连杆与安装在固定支座上的摆杆连接，摆杆与前连杆连接，前连杆与刀轴连接。

本发明提供的插齿机刀具急回装置，由于采用了液压伺服系统控制刀轴的运动，切削力很大，切削深度可为现在插齿机的2-2.5倍；同时采用了四连杆刀具急回机构控制刀轴，切削速度可提高25％—50％，并可进行变圆周进给切削，圆周进给量可提高50％；机床总的效率可提高3倍。工作过程中噪音大大降低，可进行硬齿面加工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是曲柄连杆机构的运动曲线图，t代表时间，v速度。

图2是曲柄连杆机构的工作原理图。

图3是液压油缸插齿机的运行速度曲线图，t代表时间，v速度。

图4、5是本发明的液压伺服系统原理图。

图6是本发明四连杆刀具急回机构原理图。

图7是本发明四连杆机构急回机构控制刀轴运动的曲线图，图中虚线为曲柄连杆机构的正弦波运动曲线，实线是刀具急回机构运动曲线，V代表刀具速度。

具体实施方式

本发明的工作原理是将液压伺服系统和四连杆刀具急回机构共同作用于插齿机的刀轴，使插齿机刀具在具有较高的运动速度的同时保持较大的切削力，提高了插齿机的工作效率。

其中液压伺服系统提供切削力，刀具急回机构提供运动速度，两者共同作用于插齿机刀轴，使插齿机刀具实现急回。

一种插齿机刀具急回装置，包括液压伺服系统和刀具急回机构，急回装置的前连杆10以及液压伺服系统的活塞3与刀轴11连接。

液压伺服系统油缸2设有油缸上腔5和油缸下腔6，置于油缸2内的阀芯1与活塞3连接，活塞3与刀轴11连接，在阀芯1上设有进油口4和出油口7，进油口4和出油口7与油路8相通，阀芯1上设有与油缸上腔5和油缸下腔6相通的阀芯缺口9。

刀具急回机构的曲柄盘12与后连杆13连接，后边杆13与安装在固定支座14上的摆杆15连接，摆杆15与前连杆10连接，前连杆10与刀轴11连接。刀轴11实际上是图4的集成。

液压伺服系统工作过程如下：如图4所示，阀芯1向下运动，液压油从进油口4经阀芯1的油路8由阀芯缺口9进入油缸上腔5，油缸下腔6的油经另一阀芯阀缺口16从出油口7流出，活塞3向下运动，带动刀轴11向下运动。当阀芯1向下运动的速度加快，阀芯缺口9增大，进油的流量加大，活塞3向下的运动速度加快。当阀芯1向下运动的速度减慢，阀芯1与刀轴上腔进油的缺口9减小，进油的流量减小，刀轴向下的运动速度减小。阀芯1停止运动，活塞3与阀芯的进、出油缺口完全错开，进出油口都堵死，刀轴停止运动。

如图5所示，阀芯1向上运动，液压油从进油口4经阀芯1的油路8进入油缸下腔6，油缸上腔5的油经阀芯缺口9从出油口流出，活塞3带动刀轴11向上运动。当阀芯1向上运动的速度加快，阀芯1与刀轴下腔6进油的缺口加大，进油的流量加大，活塞3向上的运动速度加快。当阀芯1向上运动的速度减慢，阀芯1与活塞3下腔进油的缺口减小，进油的流量减小，刀轴向上的运动速度减小。阀芯1停止运动，活塞3与阀芯1的进、出油缺口完全错开，进出油口都堵死，刀轴停止运动。

所以，刀轴11的运动速度和轨迹始终跟随阀芯1的运动速度和轨迹，这就是液压伺服原理。

刀具急回机构：既然刀轴11的运动速度和轨迹始终跟随阀芯1的运动速度和轨迹，只要给阀芯1一个理想的运动速度和轨迹就可使得插齿机的切削性能大大的提高。刀具急回机构为一四连杆机构，其结构如图6所示，刀具急回机构的曲柄盘12与后连杆13连接，后边杆13与安装在固定支座14上的摆杆15连接，摆杆15与前连杆10连接，前连杆10与刀轴11连接。

从图6可以看出，曲柄盘12按图示方向旋转一圈，由曲柄盘12带动后连杆13运动，后连杆13带动摆杆15运动，最终由前连杆10带动刀轴11往复动作。刀轴11向下切削所需的角度为α，刀具向上返回的角度为β，α>β，而曲柄盘12是匀速旋转运动，所以刀轴向下切削的时间比返回的时间长。图7是四连杆机构刀轴运动的曲线，函数曲线图中显示，刀轴11向下的时间变长，同时刀轴11向下的最高速度也比正弦波的最高速度低很多。

该机构的好处就是：当机床的插齿速度与现有的原始结构插齿机的速度相等时，插齿刀的耐用度将大大提高。如采用插齿刀的耐用度相等的方法，新结构的插齿机就可大大提高插齿速度，也就是提高了效率。