一种可分度多头螺纹螺母加工用装置的制作方法

[0001]
本发明涉及一种可实现分度对多头螺纹螺母实施加工的装置，属于机械制造类。


背景技术：

[0002]
行星丝杠螺母是行星丝杠组成零件中重要精密加工零件之一，螺纹不仅包含单头、多头螺纹，其牙廓形状还有多种形式。为满足行星丝杠的传动和定位精度，行星丝杠螺纹具有非常高的精度要求，一般用磨削进行终序加工。在磨削加工螺母螺纹时常利用c轴上三爪或四爪装夹，采取一次装夹多步磨削方式，因此多线螺纹的螺距精度要求加工机床必须具备高精度分度c轴。尽管高精度c轴工件头架可以解决多线磨削分度的问题，但螺母装夹找正过程耗时、费力，在加工螺距大于1mm的螺母时还面临去量大、加工时间长、砂轮需多次修整等问题，批量加工较难。


技术实现要素：

[0003]
本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了一种可分度多头螺纹螺母加工用装置，通过分度销孔实现多头螺纹分头磨削，降低对工件主轴的分度精度要求，而且工装可以拆分，能便捷用于不同机床上安装与互换，实现粗精分序加工，提升螺母螺纹精密加工效率。
[0004]
本发明所采用的技术方案是：一种可分度多头螺纹螺母加工用装置，包括法兰、连接法兰、法兰背板、法兰固定螺钉、背板紧固螺钉、轴向销机构、径向销机构；法兰与机床头架通过法兰固定螺钉连接，用于将所述可分度多头螺纹螺母加工用工装固定于机床头架上；法兰安装在法兰背板中心的台阶孔中，连接法兰与法兰背板通过背板紧固螺钉连接，将连接法兰压紧在法兰上；待加工工件安装在连接法兰的中心孔处，通过砂轮或螺纹镗刀与所述可分度多头螺纹螺母加工用工装的相对运动配合实现待加工工件的螺纹磨削；
[0005]
轴向销机构用于连接法兰分度时连接法兰沿轴向的固定，轴向销机构沿连接法兰的周向均匀分布；
[0006]
径向销机构用于连接法兰分度时连接法兰沿径向的固定。
[0007]
轴向销机构包括轴向销和拉环螺钉，拉环螺钉与轴向销连接。
[0008]
径向销机构包括弹簧、弹簧压板、拉柄、径向销和压板固定螺钉，用于连接法兰分度时沿径向的固定；径向销为台阶轴结构，一端设有台阶，另一端设有径向孔；弹簧套在径向销上，一端与径向销的台阶接触，另一端与弹簧压板接触；拉柄为一个螺栓，以间隙配合方式穿过径向销的径向孔，拉柄一端用螺母旋紧，防止拉柄掉落；弹簧压板通过压板固定螺钉固定在法兰背板的外圆面上。
[0009]
所述法兰的两个端面分别为连接法兰接触面和头架接触端面，连接法兰接触面和头架接触端面上沿周向分布若干法兰固定孔和轴向分度销孔，其中法兰固定孔为均布的台阶孔，位于轴向分度销孔的内圈，为法兰固定螺钉的安装孔；轴向分度销孔均匀分布，孔数量与待加工工件螺纹头数数量一致；法兰的大外圆上分布有与待加工工件螺纹头数数量一
致的径向销孔，用于径向分度；法兰的中心孔包括法兰定位锥孔、连接法兰定位锥孔和法兰主孔，法兰定位锥孔、连接法兰定位锥孔和法兰主孔同轴，法兰定位锥孔、连接法兰定位锥孔分别位于法兰主孔两侧，法兰与机床头架之间通过法兰定位锥孔实现锥面定位，连接法兰与法兰之间通过法兰主孔实现锥面定位。
[0010]
连接法兰接触面和头架接触端面平行，平行度优于0.002mm；法兰主孔与法兰定位锥孔、连接法兰定位锥孔同轴，同轴度优于0.002mm；法兰主孔轴线垂直于法兰接触面，垂直度优于0.003mm；法兰端面上的轴向分度销孔和径向销孔的圆柱度优于0.002mm，孔的直径公差小于0.003mm。
[0011]
所述连接法兰一端中心凸起形成法兰定位锥面，法兰定位锥面外圈平面为法兰接触端面，法兰定位锥面用于与法兰上的连接法兰定位锥孔配合，法兰接触端面与法兰上的法兰接触面接触；另一端为设置为工件接触平面或设置液压膨胀夹具，工件接触平面的边缘布置有轴向销导向孔、沿周向设置背板连接孔、沿中心孔周向设置工件固定螺纹孔，轴向销导向孔用于插拔轴向销机构、背板连接孔用于连接法兰背板、工件固定螺纹孔用于通过工件固定螺钉固定待加工的法兰接口螺母；液压膨胀夹具用于夹持待加工的光轴平键接口螺母。
[0012]
法兰定位锥面与连接法兰的中心孔同轴，同轴度小于0.001mm；连接法兰两端的法兰接触端面和工件接触平面平行，平行度优于0.002mm，且与连接法兰中心孔的垂直度优于0.003mm。
[0013]
法兰背板的中心孔为台阶孔，台阶面与连接法兰的法兰接触端面接触，台阶孔的台阶大圆与法兰的外圆为间隙配合，间隙量小于0.02mm。
[0014]
法兰背板与连接法兰接触的端面上沿周向分布有螺纹孔，用于固定连接法兰；法兰背板的外圆上设有径向销机构安装孔，用于限制弹簧和径向销径向自由度。
[0015]
一种使用所述装置进行多头螺纹螺母分序磨削的方法，包括步骤如下：
[0016]
第一步：将法兰背板套在法兰的台阶外圆上，利用法兰定位锥孔定位，将法兰固定安装在车床或磨床的机床头架上，利用法兰固定螺钉锁紧；
[0017]
第二步：利用连接法兰定位锥孔定位，将连接法兰通过背板紧固螺钉与法兰背板连接；旋转连接法兰，将轴向销机构的轴向销插入法兰的轴向分度销孔中，或将径向销机构安装在法兰背板的外圆上，径向销插入法兰的径向销孔中，之后拧紧背板紧固螺钉使连接法兰与法兰背板紧固连接；将待加工工件通过工件固定螺钉固连在连接法兰上或通过液压膨胀夹具夹紧；
[0018]
第三步：对多头螺纹的第一头进行车螺纹或粗磨螺纹加工，配合车刀或粗砂轮实现螺纹形状的去量切削；
[0019]
第四步：松开连接法兰与法兰背板的背板紧固螺钉，松开轴向销或径向销，整体旋转连接法兰、法兰背板与待加工工件至对应轴向分度销孔或径向销孔的另一位置，插入轴向销或径向销实现分度，锁紧背板紧固螺钉，重复第四步多次，实现多头螺纹粗加工；
[0020]
第五步：进行精磨加工，按照第一步和第二步的方式安装，将所述可分度多头螺纹螺母加工用装置固定安装在精密螺纹磨床机床头架上；
[0021]
第六步：利用砂轮修整砂轮牙廓，靠近待加工工件的粗加工螺纹牙廓进行螺牙对刀，实现螺纹的精密磨削；
[0022]
第七步：重复第四步的分度方法，实现多头螺纹的精密磨削。
[0023]
本发明与现有技术相比的有益效果是：
[0024]
(1)本发明针对精准分度、快速装夹和粗精分序磨削的要求，设计了一套便于拆装、定位精准的工装，工装可以便捷快速的在不同机床上进行安装与互换。
[0025]
(2)本发明可用于粗精磨分序加工，利用销孔定位，快速找正多线螺纹的径向分度位置，批量粗加工后进行精加工时，只需对第一件螺母进行对刀，快速实现批量精加工，生产效率高。
附图说明
[0026]
图1为本发明端面销孔定位的工装示意图；
[0027]
图2为本发明圆周面销孔定位工装示意图；
[0028]
图3为本发明的法兰结构示意图；
[0029]
图4为本发明的连接法兰结构示意图；
[0030]
图5为本发明的法兰背板结构示意图。
具体实施方式
[0031]
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
[0032]
可分度多头螺纹螺母加工用装置，其分度原理有两种形式：一种是法兰11端面上分布有轴向分度销孔31，利用轴向销140连接轴向销导向孔42和轴向分度销孔31，通过轴向分度销孔31位置实现圆周方向分度，其对应的工装剖视图见图1；一种是法兰11圆周面上分布有径向销孔37，利用径向销23连接径向销导向孔51和径向销孔37，通过径向销孔37的位置实现圆周方向分度，其对应的工装剖视图见图2。
[0033]
为保证本工装的持续精度，该装置的法兰11、连接法兰12、法兰背板13以及轴向销140和径向销23均需要采用淬硬不锈钢，硬度大于hrc55以上，工装中各部分的接触端面、锥面和圆柱面均需要经过精密磨削，保证形位精度，特别是径向销导向孔51和径向销孔37需要经过精密加工，保证孔的圆柱度、位置度和分度精度。
[0034]
实施例1
[0035]
图1为本发明端面销孔定位工装示意图，可分度多头螺纹螺母加工用装置包括法兰11、连接法兰12、法兰背板13、法兰固定螺钉15、背板紧固螺钉16、轴向销机构14；法兰11与机床头架10通过法兰固定螺钉15连接，用于将工装固定于机床头架10上；连接法兰12与法兰背板13通过背板紧固螺钉16连接，用于连接法兰12与法兰11的固连；法兰接口螺母17安装在连接法兰12的中心孔中，连接法兰12与待加工的法兰接口螺母17通过工件固定螺钉18连接，用于将法兰接口螺母17固定在连接法兰12上，通过装置与砂轮组件19或螺纹镗刀的运动配合实现法兰接口螺母17的螺纹磨削。
[0036]
轴向销机构14由轴向销140和拉环螺钉141组成，用于连接法兰12分度时连接法兰12沿轴向的固定，轴向销机构14沿连接法兰12的周向均匀分布；轴向销140和拉环螺钉141通过螺纹固连，方便用于插拔；
[0037]
图2为本发明圆周面销孔定位工装示意图，可分度多头螺纹螺母加工用装置包括法兰11、连接法兰12、法兰背板13、法兰固定螺钉15、背板紧固螺钉16、径向销机构20；法兰
11与机床头架10通过法兰固定螺钉15连接，用于将工装固定于机床头架10上；连接法兰12与法兰背板13通过背板紧固螺钉16连接，用于连接法兰12与法兰11的固连；连接法兰12与法兰接口螺母17通过工件固定螺钉18连接，用于将法兰接口螺母17固定在连接法兰12中心孔中，通过装置与砂轮组件19或螺纹镗刀的运动配合实现法兰接口螺母17的螺纹磨削。
[0038]
径向销机构20由弹簧25、弹簧压板21、拉柄22、径向销23和压板固定螺钉24组成，用于连接法兰12分度时沿径向的固定；径向销23为台阶轴结构，一端设有台阶，另一端设有径向孔；弹簧25套在径向销23上，一端与径向销23的台阶接触，另一端与弹簧压板21接触；拉柄22为一个螺栓，以间隙配合方式穿过径向销23的径向孔，螺栓一端用螺母旋紧，防止拉柄22掉落；弹簧压板21通过压板固定螺钉24固定在法兰背板13的外圆面上。
[0039]
图3为本发明的法兰结构示意图，法兰11的两个端面分别为连接法兰接触面36和头架接触端面38，法兰11的连接法兰接触面36和头架接触端面38上沿周向分布若干法兰固定孔32和轴向分度销孔31，其中法兰固定孔32为均布的台阶孔，数量有4个，位于轴向分度销孔31的内圈，为法兰固定螺钉15的安装孔，用于将法兰11固定在机床头架10；轴向分度销孔31为均布孔，孔数量与待加工工件螺纹头数数量一致；法兰11的大外圆上分布有与待加工工件螺纹头数数量一致的径向销孔37，用于径向分度；法兰11的中心孔由法兰定位锥孔33、连接法兰定位锥孔34和法兰主孔35三个共轴环面组成，法兰11与机床头架10之间通过法兰定位锥孔33实现锥面定位，连接法兰12与法兰11之间通过法兰主孔35实现锥面定位。
[0040]
法兰11与机床头架10利用内孔锥面定位，螺栓锁紧；其中法兰接触面36和头架接触端面38两平面平行，平行度优于0.002mm；法兰主孔35与法兰定位锥孔33、连接法兰定位锥孔34同轴，同轴度优于0.002mm；法兰主孔35轴线垂直于法兰接触面36，垂直度优于0.003mm；法兰11端面上的轴向分度销孔31和径向销孔37的圆柱度优于0.002mm，孔的直径公差小于0.003mm。
[0041]
法兰11上的轴向分度销孔31和径向销孔37，既可以在集中在一个法兰11中，形成两种分度方式；也可以根据螺母工件螺纹头数分别分布在两个法兰11中，形成两类不同分度方式的工装。
[0042]
图4为本发明的连接法兰结构示意图，连接法兰12一端中心凸起形成法兰定位锥面43，法兰定位锥面43外圈平面为法兰接触端面44，法兰定位锥面43用于与法兰11上的连接法兰定位锥孔34配合，法兰接触端面44与法兰11上的法兰接触面36接触；另一端可设计成工件接触平面45，平面上布置有轴向销导向孔42、背板连接孔41和工件固定螺纹孔，分别用于插拔轴向销机构14、连接法兰背板13和固定法兰接口螺母17，也可以无工件固定螺纹孔而设计成液压膨胀夹具46，用于夹持光轴平键接口螺母47。
[0043]
连接法兰12的法兰定位锥面43与中心孔同轴，同轴度小于0.001mm；连接法兰12两端的法兰接触端面44和工件接触平面45两平面平行，平行度优于0.002mm，且与连接法兰12主孔的垂直度优于0.003mm。
[0044]
图5为本发明的法兰背板结构示意图，法兰背板13的中心孔为台阶孔，台阶面52与法兰背板13的法兰接触端面44接触，台阶孔的台阶大圆53与法兰11的外圆为间隙配合，间隙量小于0.02mm；法兰背板13与连接法兰12接触的端面上沿周向分布有螺纹孔54，用于禁锢连接法兰12；法兰背板13的外圆上设有径向销机构安装孔51，用于限制弹簧25和径向销23径向自由度。
[0045]
连接法兰12与待加工件之间的连接，可根据工件外形形状适当调整，针对法兰接口螺母17，在连接法兰12的工件接触平面45上分布有与工件法兰孔对应分布的螺纹孔，用于固定工件；针对无法兰孔光轴平键接口螺母47，连接法兰12右端可设计成液压膨胀夹具46或卡爪形式，用于螺母夹紧。
[0046]
利用上述工装实现的一种多头螺纹螺母分序磨削方法，步骤如下：
[0047]
第一步：将可分度多头螺纹螺母加工用装置的法兰背板13套在法兰11的台阶外圆上，利用法兰定位锥孔33定位将法兰11固定安装在车床或磨床的机床头架10上，利用法兰固定螺钉15锁紧；
[0048]
第二步：利用连接法兰定位锥孔34定位，将连接法兰12通过背板紧固螺钉16与法兰背板13连接；旋转连接法兰12，将轴向销机构14的轴向销140插入法兰11的轴向分度销孔31中，或将径向销机构20安装在法兰背板13的外圆上，径向销23插入法兰11的径向销孔37中，之后拧紧背板紧固螺钉16使连接法兰12与法兰背板13紧固连接；将待加工工件法兰接口螺母17或光轴平键接口螺母47，通过工件固定螺钉18固连在连接法兰12上或通过液压膨胀夹具46夹紧工件。
[0049]
第三步：对多头螺纹的第一头进行车螺纹或粗磨螺纹加工，配合车刀或粗砂轮实现螺纹形状的去量切削；
[0050]
第四步：松开连接法兰12与法兰背板13的背板紧固螺钉16，松开轴向销140或径向销23，整体旋转连接法兰12、法兰背板13与法兰接口螺母17至对应轴向分度销孔31或径向销孔37的另一位置，插入轴向销140或径向销23实现分度，锁紧背板紧固螺钉16，该步骤循环多次，实现多头螺纹粗加工；
[0051]
第五步：进行精磨加工，将可分度多头螺纹螺母加工用装置固定安装在精密螺纹磨床机床头架10上，按照第一步和第二步所述方式安装；
[0052]
第六步：利用砂轮修整砂轮牙廓，轻靠法兰接口螺母17的粗加工螺纹牙廓进行螺牙对刀，实现螺纹的精密磨削；
[0053]
第七步：重复第四步的分度方法，实现多头螺纹的精密磨削。
[0054]
在粗加工与精加工机床切换时，可在安装有法兰11和法兰背板13的两类机床上，松开背板紧固螺钉16，直接互换连接法兰12和螺母工件，实现快速切换。
[0055]
第四步中批量对待加工工件进行粗加工，粗加工完成后再在安装可分度多头螺纹螺母加工用装置的精密螺纹磨床上，利用砂轮牙廓对第1件粗加工后的螺母螺纹对刀，其余螺母不需重复对刀，执行第五六七步进行精磨加工。
[0056]
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

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