CN101480731A - 多刀镗削加工数控镗床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多刀镗削加工数控镗床，包括若干支撑部件、调心轴承部件、主驱动部件、主轴、数控平台、固定套及锥度镗机构，其中具有至少两个均匀分布于所述固定套上的锥度镗机构，所述锥度镗机构包括导轨、步进电机、滚珠丝杆、刀架及刀具，所述滚珠丝杆包括：丝杆及滚珠底座，所述导轨沿所述主轴的轴向固定于所述固定套上，且与所述主轴的夹角为锐角，所述丝杆枢接于所述导轨上并与所述步进电机连接，所述步进电机安装于所述导轨上并与所述数控平台电性连接，所述导轨具有凹槽，所述滚珠底座卡合于所述导轨的凹槽内并于所述丝杆相啮合，所述刀架固定于所述滚珠底座上，所述刀具固定于所述刀架上。

Description

多刀镗削加工数控镗床

技术领域

本发明涉及一种镗削加工机床，尤其涉及一种用于锥孔镗削加工的多刀镗削加工数控镗床。

背景技术

目前，大型船舶舵叶锥孔加工难度大，精度要求高，加工精度已成为船舶加工中的重点和难点。传统上船舶专用舵叶锥孔镗床的加工形式是采用机械式传动带动单导轨镗刀运动，即：通过电机带动大镗轴转动，进而带动安装在大镗轴上的齿轮组转动，齿轮组通过万向联轴器将动力传导到安装在大镗轴上并相对大镗轴具有一定斜度的镗刀部件上，镗刀部件中的螺杆带动镗刀沿具有一定斜度的导轨做轴向运动，这样，镗刀既环绕大镗轴转动，同时也沿导轨运动，从而加工出锥孔。

使用单镗刀切削时，由于受力不均匀，容易产生震动，从而影响舵叶锥孔的加工精度，严重时则会损坏刀具，缩短刀具使用寿命。而且镗刀的轴向运动采用的是齿轮，螺杆等机械传动形式带动，一方面齿轮与齿轮之间及螺杆与螺母之间具有间隙，这些间隙在啮合传动时直接反映到刀具运动精度上，从而影响加工精度；另一方面，镗刀的轴向运动速度依赖大镗轴的转动速度，其为不可自由调节也不能随时停止进给，只能随大镗轴的转动一直运动直到一次加工完，因此，进给量不能数控调节严重影响加工的精度，而之后的研磨作业则需为此花费大量的时间。

因此，需要一种在加工过程中受力均匀、进给量可调节、加工精度高且刀具使用寿命长的多刀镗削加工数控镗床。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在加工过程中受力均匀、进给量可调节、加工精度高且刀具使用寿命长的多刀镗削加工数控镗床。

为了实现上述目的，本发明提供一种多刀镗削加工数控镗床，适用于对船舶舵叶进行锥孔镗削加工，所述多刀镗削加工数控镗床包括若干支撑部件、调心轴承部件、主驱动部件、主轴、数控平台，固定套及锥度镗机构，所述主轴枢接于所述调心轴承部件上，所述调心轴承部件固定于所述支撑部件上，所述主驱动部件安装在所述主轴的一端，所述固定套可拆卸地包覆固定于所述主轴上，所述锥度镗机构安装在所述固定套上，所述主驱动部件及所述锥度镗机构均与所述数控平台电性连接，其中，具有至少两个均匀分布于所述固定套上的锥度镗机构，所述锥度镗机构包括导轨、步进电机、滚珠丝杆、刀架及刀具，所述滚珠丝杆包括丝杆及滚珠底座，所述导轨沿所述主轴的轴向固定于所述固定套上，且与所述主轴的夹角为锐角，所述丝杆枢接于所述导轨上并与所述步进电机连接，所述步进电机安装于所述导轨上并与所述数控平台电性连接，所述导轨具有凹槽，所述滚珠底座卡合于所述导轨的凹槽内并于所述丝杆相啮合，所述刀架固定于所述滚珠底座上，所述刀具固定于所述刀架体上。

较佳地，所述滚珠底座包括底座体及滚珠，所述底座体具有沿所述主轴的轴向方向贯穿的丝杆洞，所述丝杆洞内壁上具有至少两个滚珠容置孔，所述滚珠分别可转动的容置于所述滚珠容置孔内并凸出于所述丝杆洞内壁。传统的螺母与螺杆连接在连接处具有间隙，传动时容易产生轻微的运动尺寸误差，所述滚珠内嵌于所述底座体内壁容置孔内及所述丝杆螺旋槽内，使所述滑块与所述丝杆无间隙结合，传动更加精确、平稳。

较佳地，所述调心轴承部件包括轴承支座、调心轴承、调心轴承内锥套及内锥套锁紧螺母，所述调心轴承内锥套套接于所述主轴上，并通过所述内锥套锁紧螺母固定于所述调心轴承内，所述调心轴承安装在所述轴承支座上，所述轴承支座固定连接在所述支撑部件上，通过使用所述调心轴承内锥套及所述内锥套锁紧螺母将所述主轴安装在所述调心轴承上，所述调心轴承的调心作用使所述主轴的中心轴线非常容易调节与所需加工的船舶舵叶锥孔轴线重合，从而避免在加工过程中因所述主轴位置的不准确而影响加工精度。

较佳地，所述主驱动部件包括电机及减速器，所述电机与所述减速器连接，所述减速器安装于所述主轴的一端，并与所述支撑部件连接，通过所述减速器，调节所述电机的输出转速，从而提供一个适合加工锥孔的转旋速度。

较佳地，还包括固定于支撑部件上的位于所述主轴中段的滚动支撑体，所述滚动支撑体包括圆形支撑环、螺杆及滚子，所述主轴穿过所述圆形支撑环，所述滚子可转动的连接于所述螺杆上，所述螺杆枢接于所述圆形支撑环上并使所述滚子与所述主轴相接触。所述滚动支撑体处于所述主轴中段支撑所述主轴，使所述主轴由于自重而产生的挠度大大减少，受力均匀，平稳地转动。

本发明和现有技术相比，由于本发明具有至少两个均匀分布于固定套上的由导轨、步进电机、滚珠丝杆、刀架及刀具组成的锥度镗机构，具有同时工作的多个刀具，避免了一般的镗床使用单镗刀进行切削时由于受力不均匀而产生震动进而影响加工精度及损坏刀具的缺点，使得刀具使用寿命得到大幅提高。同时，通过步进电机驱动滚珠丝杆取代一般的齿轮传动及电机驱动螺杆的传动形式，使传动更加精确、平稳，并且利用数控技术控制步进电机的转动使锥孔在加工过程中刀具的轴向和径向进给量都可以自由调节，从而使锥孔的加工精度得到大大的提高。

为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图进说明。

附图说明

图1为本发明多刀镗削加工数控镗床的结构示意图。

图2为本发明多刀镗削加工数控镗床的锥度镗机构与固定套连接的结构示意图。

图3为本发明多刀镗削加工数控镗床的锥度镗机构的分解示意图。

图4为本发明多刀镗削加工数控镗床的滚珠丝杆的剖视图。

图5为本发明多刀镗削加工数控镗床的的轴承部件与主轴连接的结构示意图。

图6为图1中A部分的放大图。

图7为本发明多刀镗削加工数控镗床对舵叶进行锥孔加工时的结构示意图。

图8为本发明多刀镗削加工数控镗床对舵叶进行锥孔加工时的锥度镗机构处于锥孔内的剖视图。

具体实施方式

如图1、图2所示，多刀镗削加工数控镗床100，包括五个支撑部件1、调心轴承部件2、主驱动部件3、主轴4、数控平台(图中未示出)，固定套5及三个锥度镗机构6，所述主轴4枢接于所述调心轴承部件2上，所述调心轴承部件2固定于所述支撑部件1上，所述主驱动部件3安装在所述主轴4的一端，所述固定套5可拆卸地包覆固定于所述主轴4上，三个锥度镗机构6均匀分布在所述固定套5上，所述主驱动部件及所述锥度镗机构均与所述数控平台电性连接，本发明多刀镗削加工数控镗床100至少包括两个均匀分布在所述固定套上的锥度镗机构6，所述锥度镗机构6的具体数量根据实际情况而定；更具体地，结合图3所示，所述锥度镗机构6包括导轨61、步进电机62、滚珠丝杆63、刀架64及刀具65，所述滚珠丝杆63包括丝杆631及滚珠底座632，所述导轨61沿所述主轴4的轴向固定于所述固定套5上，且与所述主轴4的夹角为锐角φ，所述丝杆631枢接于所述导轨61上并与所述步进电机62连接，所述步进电机62安装于所述导轨61上并与所述数控平台电性连接，所述导轨61具有凹槽61a，所述滚珠底座632卡合于所述导轨61的凹槽61a内并于所述丝杆631相啮合，所述刀架64固定于所述滚珠底座632上，所述刀具65固定于所述刀架64上。

较佳者，所述主驱动部件3包括电机31及减速器32，所述电机31与所述减速器32连接，所述减速器32安装于所述主轴4的一端，并与所述支撑部件1连接，通过所述减速器32，调节所述电机31的输出转速，从而提供一个可调节的、适合加工锥孔的转旋速度。

请参阅图4，较佳者，所述滚珠底座632包括底座体6321及滚珠6322，所述底座体6321具有沿所述主轴4的轴向方向贯穿的丝杆洞6321a，所述丝杆洞6321a内壁上具有至少两个滚珠容置孔6321b，所述滚珠632b分别可转动的容置于所述滚珠容置孔6321b内并凸出于所述丝杆洞6321a内壁。传统的螺母与螺杆连接在连接处具有间隙，传动时容易产生运动距离轻微的误差，所述滚珠6322内嵌于所述底座体6321内壁容置孔6321b内及所述丝杆631螺旋槽631a内，使所述底座体6321与所述丝杆631无间隙结合，传动更加精确、平稳。

请再参阅图5，较佳者，所述调心轴承部件2包括轴承支座21、调心轴承22、调心轴承内锥套23及内锥套锁紧螺母24，所述调心轴承内锥套23套接于所述主轴4上，并通过所述内锥套锁紧螺母24固定于所述调心轴承22内，所述调心轴承22安装在所述轴承支座21上，所述轴承支座21固定连接在所述支撑部件1上，通过使用所述调心轴承内锥套23及所述内锥套锁紧螺母24将所述主轴4安装在所述调心轴承22上，所述调心轴承22的调心作用使所述主轴4的中心轴线非常容易调节与所需加工的船舶舵叶锥孔轴线重合，从而避免在加工过程中因所述主轴位置的不准确而影响加工精度。

请再看图6，较佳者，还包括固定于所述支撑部件1上的位于所述主轴4中段的滚动支撑体7，所述滚动支撑体7包括圆形支撑环71、螺杆72及滚子73，所述主轴4穿过所述圆形支撑环71，所述滚子73可转动的连接于所述螺杆72上，所述螺杆72枢接于所述圆形支撑环71上并使所述滚子73与所述主轴4相接触。所述滚动支撑体7处于所述主轴4中段支撑所述主轴4，使所述主轴由于自重而产生的挠度大大减少，受力均匀，平稳地转动

结合图7及8所示，对本发明多刀镗削加工数控镗床100对船舶舵叶8进行锥孔加工的工作原理进行详细说明：所述轴承部件2安装在所述主轴4两端，所述支撑部件1位于所述主轴4两端及中间段位置分别支撑所述轴承部件2及滚动支撑体7，所述滚动支撑体7对中间段位置的主轴4进行支撑，所述驱动部件3安装在所述主轴4的一末端并与所述支撑部件1连接，所述步进电机62与数控平台(图中未示出)电性连接，3个所述锥度镗机构6均匀地分布在所述固定套5上，所述固定套5固定于所述主轴4上。当加工锥孔时，所述主轴4穿过所述舵叶8的舵杆座82及舵销座81，所述锥度镗机构6位于所述舵销座81的孔81a内，操作人员通过在操作平台上操作，可根据实际需要设置不同的的进刀速度，之后打开电源开关，所述电机31通过所述减速器32带动所述主轴4旋转进而带动所述锥度镗机构6绕所述主轴4的轴线旋转，所述刀具65即可对舵叶8进行切削，与此同时，所述步进电机62的转动带动与其连接的滚珠丝杆63的丝杆631转动，所述丝杆631的带动底座体6321沿丝杆63移动，所述底座体6321的移动带动与其连接的刀架64移动，所述刀架64的移动再带动刀具移动，此时，所述刀具64既进行沿主轴4的旋转切削，又进行沿主轴4的轴向切削，由于导轨61与所述主轴4的夹角为锐角φ，故所述刀具64在在舵销座81上加工出的锥孔的锥度为2φ度；优选地，用本发明多刀镗削加工数控镗床100对船舶舵叶8进行锥孔加工时，所述锐角φ的正切值为 $\frac{1}{30}\≤\tan \mathrm{\φ}\≤\frac{1}{10}.$ 当第一刀加工完后，通过检测，验证，再设置一合适的进刀速度进行第二刀切削，直到将所述锥孔81a加工完为止。

本发明多刀镗削加工数控镗床100由于具有3个均匀分布在所述固定套5上的所述锥度镗机构6，避免了一般的镗床使用单镗刀进行切削时受力不均匀而产生震动进而影响加工精度及损坏刀具的缺点，刀具使用寿命得到提高。通过所述步进电机62驱动所述滚珠丝杆63取代一般的齿轮传动及电机驱动螺杆的传动形式，使传动更加精确、平稳，并且利用数控技术控制所述步进电机62的转动使锥孔在加工过程中刀具的轴向进给量可以自由调节，从而使锥孔的加工精度得到大大的提高。

本发明多刀镗削加工数控镗床100在主轴4上可类似于安装锥度镗机构6一样，安装端面镗机构、凹槽镗机构及油槽镗机构，并配合对数控平台的控制，从而使得本发明多刀镗削加工数控镗床100能对各种类型零部件中的锥孔、直孔、沉孔、端面及油槽等进行镗削加工。

本发明多刀镗削加工数控镗床100所涉及到的所述刀具65、所述主轴4的尺寸大小，镗床的安装方法，操作箱的操作方法均为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种多刀镗削加工数控镗床，适用于对船舶舵叶进行锥孔镗削加工，所述多刀镗削加工数控镗床包括：若干支撑部件、调心轴承部件、主驱动部件、主轴、数控平台，固定套及锥度镗机构，所述主轴枢接于所述调心轴承部件上，所述调心轴承部件固定于所述支撑部件上，所述主驱动部件安装在所述主轴的一端，所述固定套可拆卸地包覆固定于所述主轴上，所述锥度镗机构安装在所述固定套上，所述主驱动部件及所述锥度镗机构均与所述数控平台电性连接，其特征在于：具有至少两个均匀分布于所述固定套上的锥度镗机构，所述锥度镗机构包括导轨、步进电机、滚珠丝杆、刀架及刀具，所述滚珠丝杆包括丝杆及滚珠底座，所述导轨沿所述主轴的轴向固定于所述固定套上，且与所述主轴的夹角为锐角，所述丝杆枢接于所述导轨上并与所述步进电机连接，所述步进电机安装于所述导轨上并与所述数控平台电性连接，所述导轨具有凹槽，所述滚珠底座卡合于所述导轨的凹槽内并于所述丝杆相啮合，所述刀架固定于所述滚珠底座上，所述刀具固定于所述刀架上。

2.如权利要求1所述的多刀镗削加工数控镗床，其特征在于：所述滚珠底座包括底座体及滚珠，所述底座体具有沿所述主轴的轴向方向贯穿的丝杆洞，所述丝杆洞内壁上具有至少两个滚珠容置孔，所述滚珠分别可转动的容置于所述滚珠容置孔内并凸出于所述丝杆洞内壁。

3.如权利要求1所述的多刀镗削加工数控镗床，其特征在于：所述调心轴承部件包括轴承支座、调心轴承、调心轴承内锥套及内锥套锁紧螺母，所述调心轴承内锥套套接于所述主轴上，并通过所述内锥套锁紧螺母固定于所述调心轴承内，所述调心轴承安装在所述轴承支座上，所述轴承支座固定连接在所述支撑部件上。

4.如权利要求1所述的多刀镗削加工数控镗床，其特征在于：所述主驱动部件包括电机及减速器，所述电机与所述减速器连接，所述减速器安装于所述主轴的一端，并与所述支撑部件连接。

5.如权利要求1所述的多刀镗削加工数控镗床，其特征在于：还包括固定于支撑部件上的位于所述主轴中段滚动支撑体，所述滚动支撑体包括圆形支撑环、螺杆及滚子，所述主轴穿过所述圆形支撑环，所述滚子可转动的连接于所述螺杆上，所述螺杆枢接于所述圆形支撑环上并使所述滚子与所述主轴相接触。

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