一种脉动冲击内螺纹攻丝装置[实用新型专利]

[19]
中华人民共和国国家知识产权局
[12]实用新型专利说明书
[11]授权公告号CN 201231361Y [45]授权公告日2009年5月6日
专利号 ZL 200820081235.8[22]申请日2008.05.23
[21]申请号200820081235.8
[73]专利权人昆明理工大学
地址650093云南省昆明市五华区学府路253号
[72]设计人何邦贵 储德新 杨朝丽 李浙昆 [74]专利代理机构昆明正原专利代理有限责任公司代理人金耀生
[51]Int.CI.B23G 1/16 (2006.01)B23G 1/50 (2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页
[54]实用新型名称
一种脉动冲击内螺纹攻丝装置
[57]摘要
本实用新型是一种脉动冲击内螺纹攻丝装置。

由弹簧(1)、滚珠丝杠副(2)、滑动螺旋副(3)、丝
锥(4)和齿轮副(5)构成；弹簧(1)的一端与滚珠丝
杠副(2)的丝杠固定连接，弹簧(1)的另一端固定在
基座上；滚珠丝杠副(2)的丝杠螺母与齿轮副(5)的
主动齿轮固定连接，齿轮副(5)的从动齿轮与滑动
螺旋副(3)的螺母轴向滑动连接，径向固定连接；
滑动螺旋副(3)的螺母与丝锥(4)固定连接，滑动螺
旋副(3)的丝杠与基座固定连接。

实现了丝锥脉动、
冲击、往复、级进和动态攻丝可降低攻丝扭矩、改
善润滑条件、克服动态载荷、易于断屑排屑和散热，
提高了内螺纹加工精度、表面质量和效率。

200820081235.8权 利 要 求 书第1/1页 1.一种脉动冲击内螺纹攻丝装置，其特征在于由弹簧(1)、滚珠丝杠副(2)、滑动螺旋副(3)、丝锥(4)和齿轮副(5)构成；弹簧(1)的一端与滚珠丝杠副(2)的丝杠固定连接，弹簧(1)的另一端固定在基座上；滚珠丝杠副(2)的丝杠螺母与齿轮副(5)的主动齿轮固定连接，齿轮副(5)的从动齿轮与滑动螺旋副(3)的螺母轴向滑动连接、径向固定连接；滑动螺旋副(3)的螺母与丝锥(4)固定连接，滑动螺旋副(3)的丝杠与基座固定连接。

200820081235.8说 明 书第1/3页
一种脉动冲击内螺纹攻丝装置
技术领域
本实用新型涉及机械加工技术领域，具体地说是一种脉动冲击内螺纹攻丝装置。

背景技术
螺纹是机械联接和紧固的最常用手段，而内螺纹在封闭的空间内多刃切削，难度较大，且内螺纹加工在机械加工中所占的比重很大，而加工精度和加工效率低下严重制约着机械产品生产周期的缩短和加工成本的降低；许多新难加工材料，如钛合金、高温合金等的应用使得内螺纹的可制造性趋于恶化；内螺纹加工一般安排在零件成形加工的最后几道工序中，如果攻丝工序出现问题，会前功尽弃，影响零件的性能，甚至使已基本成形的零件报废，如果因丝锥折断而破坏内螺纹就有可能导致巨大的经济损失和时间损失。

此外现代制造业的发展要求提供高精度和高质量的内螺纹。

目前，传统的手工攻丝、钻床攻丝、车床攻丝等方法及专用的攻丝机加工内螺丝存在加工效率和精度低等问题，而振动攻丝等新技术虽能够提高加工质量和精度但受制于所需专业设备、加工效率低、通用性较差和参数调节困难等缺陷难以在工业生产中应用。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种脉动冲击内螺纹攻丝装置，采用该装置，可以提高内螺纹的精度、表面质量和加工效率。

本实用新型的目的是这样实现的：由于攻丝过程中丝锥刀刃的运动轨迹为空间螺旋线型，攻螺纹时必须为丝锥提供旋转切削运动和轴向进给运动，就必须为丝锥运动提供所需要的力矩(力)、速度和相应的脉动冲击内螺纹攻丝装置。

本实用新型的脉动冲击内螺纹攻丝装置由弹簧、滚珠丝杠副、滑动螺旋副、丝锥和齿轮副构成；弹簧的一端与滚珠丝杠副的丝杠固定连接，弹簧的另一端固定在基座上；滚珠丝杠副的丝杠螺母与齿轮副的主动齿轮固定连接，齿轮副的从动齿轮与滑动螺旋副的螺母轴向滑动连接，径向固定连接；滑动螺旋副的螺母与丝锥固定连接，滑动螺旋副的丝杠与基座固定连接。

工作原理：
由脉动冲击攻丝机构向丝锥提供脉动冲击扭矩(力)，驱动丝锥实现螺旋运动进行攻丝，其实现攻丝的过程为：在第一个脉动冲击力矩(力)作用于丝锥开始正向攻丝，当第一个脉动冲击力结束，脉动冲击攻丝机构带动丝锥反向旋转(回退)，在丝锥反向运转到需要的角度还没有退出工件时，第二个脉动冲击力矩(力)作用于丝锥，驱动丝锥正向攻丝，重复上一过程，丝锥级进攻丝，如此反复进行，在第N个脉动冲击力作用下直到工件攻丝完成，脉动冲击结束脉动冲击攻丝机构带动丝锥反向旋转退出工件，完成一个工件加工，即一个工作循环。

通过以上脉动冲击内螺纹攻丝装置实现了脉动、冲击、往复、动态、级进的攻丝过程。

本实用新型与现有技术相比较所具有的积极效果是：
1.脉动冲击攻丝丝锥攻丝往复时，刀刃与切屑和工件分离，使切削液能够进入到封闭的切削区内，使刀尖和切屑根部得到充分的润滑，减小了刀具和切屑之间的粘结，从而减小了摩擦阻力，改善了润滑条件，且丝锥往复攻丝易于断屑排屑和散热，提高了加工质量。

2.金属材料在切削过程中，存在着弹、塑性变形，而且刀具必然存在刃口圆角，这使得切削过程中实际的切削深度总小于理论切削深度。

脉动冲击攻丝时存在丝锥的回复运动，由于刀刃与切屑不断的分离，并对已加工表面重复切削，极大的切除了已加工表面的回弹量，并对己加工表面具有熨压作用。

所以脉动冲击攻丝可以得到粗糙度值很小的精密加工表面，并有减小切削力的作用。

3.攻丝加工中存在较大的静态负载和动态负载，而且载荷的分布是不均匀的，传统内螺纹加工的动力源提供给丝锥的是稳态动力，如果内螺纹加工的负载特别是动态负载(如切削瘤的变化、材质发生变化以及其它因素的变化等)发生变化，丝锥就难以实现内螺纹的加工，根据内螺纹加工中的动态负载的特性，就必须为内螺纹加工中的丝锥提供一种动态动力，以克服内螺纹加工中产生的动态负载，脉动冲击攻丝是冲击式切削，能量集中，能够有效克服动态攻丝过程中存在的动态载荷，改善攻丝质量。

4.脉动冲击攻丝由于丝锥的冲击式切削使应力集中，冲击时使工件与刀尖接触处产生了微裂纹，并导致应力集中。

当刀尖靠近己经存在的裂纹尖端时，裂纹会继续扩展，直到刀尖前方的某一位置停止。

当下一个冲击到来时裂纹再继续向前扩展，因此很小的切削力便可实现对材料的切除。

5.脉动冲击力的大小和时间间隔等参数的合理控制有利于提高加工质量和效率。

6.实现脉动冲击攻丝方法的机构只需一套。

综上所述，脉动冲击攻丝方法的丝锥脉动、冲击、往复、级进和动态攻丝可降低攻丝扭矩、改善润滑条件、克服动态载荷、易于断屑排屑和散热，提高了内螺纹加工精度、表面质量和效率。

附图说明
图1是本实用新型的脉动冲击内螺纹攻丝装置结构示意图。

图1中，1—弹簧，2—滚珠丝杠副，3—滑动螺旋副，4—丝锥，5—齿轮副。

具体实施方式
如图1所示，脉动冲击内螺纹攻丝装置由弹簧1、滚珠丝杠副2、滑动螺旋副3、丝锥4和齿轮副5构成；弹簧1的一端与滚珠丝杠副2的丝杠固定连接，弹簧1的另一端固定在基座上；滚珠丝杠副2的丝杠螺母与齿轮副5的主动齿轮固定连接，齿轮副5的从动齿轮与滑动螺旋副3的螺母轴向滑动连接，径向固定连接；滑动螺旋副3的螺母与丝锥4固定连接，滑动螺旋副3的丝杠与基座固定连接。

工作时：动力源为脉动冲击力F，第一个脉动冲击对弹簧1和滚珠丝杠副2施加向下的力，弹簧1受压缩变形，储存势能，滚珠丝杠副2的滚珠丝杠不能旋转只作向下运动，驱动滚珠丝杠螺母旋转，丝杠螺母带动齿轮副5旋转，把一个合理的力矩M和角速度ω传递到丝锥4，其中丝锥4在齿轮副5的右侧的从动齿轮内轴向滑动，但不能做相对转动，同时丝锥4固定连结在滑动螺旋副3的螺母上，滑动螺旋副3的丝杠固定不动，因此丝锥4在旋转的同时，在滑动螺旋副3的驱动下提供攻丝需要的丝锥4轴向直线运动F1和V1，ω和V1合成为丝锥4的螺旋运动，其中滑动螺旋副3的螺距与丝锥4的螺距相同，第一个脉动冲击结束，在弹簧1的作用下滚珠丝杠副2反向运动，带动丝锥4也反向旋转(回退)，在丝锥4反向运转到需要的角度时，第二个脉冲力冲击作用在弹簧1和滚珠丝杠副2上，重复上一过程，丝锥4级进攻丝，如此反复进行，直到工件攻丝完成，脉动冲击机构在弹簧1的作用下反向运动到初始位置，带动丝锥4反向旋转退出工件，完成一个工件的加工。

200820081235.8说 明 书 附 图第1/1页
图1。