CN101869993A - 阀门阀体三工位组合加工机床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阀门阀体三工位组合加工机床，包括床身和回转机架，所述回转机架主要由刀架机构、变速机构、主轴箱、进给机构和操控系统组成，所述床身上设有夹具，所述回转机架为三台，分别设在床身的左、中、右三个部位，形成三角形结构，左、右两个回转机架相向布置，这两个回转机架的结构相同，中间回转机架垂直向下布置在立柱上。本发明只需一次装夹和校正，就可从三个立体方位同时来对阀门阀体工件的左、右两端法兰及止口(或水纹槽)和加工阀体上端安装支架的平面止口、内孔等加工，这降低了工人的劳动强度，省时省力，提高了生产效率和产品加工的合格率，增加了阀门生产企业的经济效益。
Description
技术领域：
本发明涉及工件加工机床，具体说是涉及一种阀门阀体工件的加工机床，更为具体的说，是涉及一种阀门阀体三工位组合加工机床。本发明加工的阀门阀体有：止回阀阀体、球阀阀体、全功能调节阀阀体、闸阀阀体、柱塞阀阀体、蝶阀阀体、蒸汽疏水阀阀体和隔膜阀阀体等，凡是两端法兰对称布局的阀体零件本发明都可以加工。
背景技术：
阀门是管路流体输送系统中的控制元件，它们是用来改变通路断面和介质流动方向，具有导流、截止、调节、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。目前，国内外阀门生产企业对阀门阀体零件的加工通常采用普通车床或数控机床来加工实现。这些机床在加工阀门阀体时，用车床的卡盘将阀门阀体一端的法兰夹紧，卡盘带动阀门阀体旋转，车阀门阀体的另一端法兰盘，完成后，又将阀门阀体的两端进行调换，对没有加工的端部进行法兰盘加工，直至加工完阀门阀体的所有需要加工的部位。这样的话，对同一个阀门阀体加工就必须要经过多道工序、采用多台通用机床来加工完成，在这多道工序的加工过程中，每一道工序都要对被加工的阀门阀体工件进行装夹和校正，特别是对于一些大口径的阀体零件的法兰加工就需要更换大型车床、立式车床或镗床来加工，这势必增加工人劳动强度，费时费力，降低生产效率和产品加工合格率，影响生产企业的经济效益。
发明内容：
本发明的技术目的是：针对上述现有技术的不足，提供一种阀门阀体三工位组合加工机床，它只需一次装夹和校正，就可从三个立体方位同时来对阀门阀体工件的左、右两端法兰及止口(或水纹槽)和加工阀体上端安装支架的平面止口、内孔等加工。
本发明采用下述技术方案实现其技术目的：
一种阀门阀体三工位组合加工机床，包括床身和回转机架，所述回转机架主要由刀架机构、变速机构、主轴箱、进给机构和操控系统组成，所述床身上设有夹具，所述回转机架为三台，分别设在床身的左、中、右三个部位，形成三角形结构，左、右两个回转机架相向布置，这两个回转机架的结构相同，中间回转机架垂直向下布置在立柱上；
所述左、右两个回转机架的结构为：
-刀架机构，所述刀架机构主要由车刀、刀台、丝杆和刀架组成，所述车刀固定在刀台上，刀台通过螺母件装配在刀架内的丝杆上，刀台与刀架为导轨配合结构；所述丝杆一端通过轴套装配在刀架和刀架端部的变速机构内孔中，伸入变速机构的丝杆上设有蜗轮；
-变速机构，所述变速机构设在刀架机构的端部，变速机构主要由变速箱、步进电机和蜗杆组成，所述蜗杆通过轴承安装在变速箱中，蜗杆与伸入变速箱内的刀架机构的丝杆通过蜗轮相连；蜗杆一端伸出变速箱，通过锥齿轮与变速箱外的步进电机相连；
-主轴箱，所述主轴箱主要由主轴、主轴箱体和调速电机组成，所述主轴通过轴承装配在主轴箱体中，主轴的一端与刀架机构的刀架相连，在主轴的该端轴颈处安装有电刷座，电刷座上设有电刷部件，电刷部件的控制导线与变速机构的步进电机相连，主轴的另一端通过斜齿轮与主轴箱体上的调速电机连接；所述主轴箱体的底端固定在拖板上，该拖板与床身上的拖板座以导轨结构相配合；
-进给机构，所述进给机构主要由丝杆、减速箱、步进电机和手轮组成，所述丝杆通过螺母件连接主轴箱底端的拖板，丝杆一端伸入减速箱内；所述减速箱固定在床身的托板座端面，减速箱内的丝杆上安装有两个离合器，其中一个离合器通过弹性挡圈轴向限位，在该离合器的左、右两端装有轴承，并在该离合器上固定有蜗轮，蜗轮与通过锥齿轮连接步进电机的蜗杆相连，蜗杆通过轴承安装在减速箱中；另一个离合器与减速箱外的手轮连接，在手轮外端的丝杆上装有调节两个离合器紧密结合的构件，该离合器上装有限位钢球、弹簧和调节螺母，在丝杆上轴向设有两个限位钢球孔，分别使该离合器处于离合或分离状态；
所述垂直向下布置的回转机架结构与左、右两个回转机架相同，不同之处在于：
-主轴箱，主轴箱体通过钢丝绳与立柱内的配重相连，钢丝绳在立柱的定滑轮上进行滑动作业；主轴箱体的侧端固定在拖板上，该拖板通过螺母件与进给机构的丝杆连接；
-进给机构，进给机构主要由丝杆、减速箱、步进电机和手轮组成，丝杆上端通过轴承和轴套安装在立柱，丝杆下端通过套筒与传动轴相连接，传动轴通过轴承安装在立柱底部的支座内孔中，传动轴的下端通过锥齿轮与另一传动轴相连，另一传动轴的一端通过套筒与减速箱内的输出轴相连接；输出轴等同上述左、右两个回转机架进给机构的丝杆。
所述刀架机构的刀架上端装有传感器，该传感器防止在丝杆上装配刀台的螺母件上的螺母脱开。
所述床身上设有工件的夹具，该夹具的左、右两侧与左、右回转机架相对应，顶部与立柱上的回转机架相对应。
所述夹具为液压V型夹具。
所述调节两个离合器紧密结合的构件由弹簧、限位套和圆螺母构成。
所述主轴箱体中装配主轴的轴承分别是一对背对背的D级圆锥滚子轴承和一只D级深沟球轴承，所述D级圆锥滚子轴承外圈装在主轴箱体的内孔上，D级圆锥滚子轴承外圈通过电刷座的止口上的螺钉卡紧，所述D级深沟球轴承的外圈无限位。
所述机床为铝合金材质，所述刀架机构的刀架上通过螺钉镶嵌有钢导轨，该导轨与刀台的燕尾导轨相配合。
所述减速箱通过连接座固定在床身的托板座端面上。
所述进给机构减速箱内的其中一个离合器左、右两端的轴承为角接触球轴承。
本发明的有益效果是：
采用上述结构对阀门阀体加工，既保留了通用机床的加工精度，又避免了多道工序加工所带来的多次装夹和校正的不足。它在加工时，只需一次装夹和校正，被加工的阀门阀体固定不动，就可从三个立体方位同时来对阀门阀体的左、右两端法兰及止口(或水纹槽)和加工阀体上端安装支架的平面止口、内孔等加工，这降低了工人的劳动强度，省时省力，提高了生产效率和产品加工的合格率，提高了阀门生产企业的经济效益。另外，机架采用铝合金材质，大大减轻了机架的重量和旋转惯性。
本发明通过丝杆螺母机构和电刷部件的配合，实现了车刀径向进给，进给范围可达500mm以上，目前，能做径向进给运动的只有镗床上的平旋盘，它是齿轮传动结构，结构复杂和组合机床用的齿条油缸机构。进给量很小，通常只有几十毫米。
附图说明：
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1的一个回转机架(即左回转机架)结构示意图。
图3是图2的侧视图。
图4是图2局部C的放大图。
图5是图2的E-E视图。
图6是图2的F-F视图。
图7是图2的G-G视图。
图8是图2局部D的放大图。
图9是图1的另一个回转机架(即垂直布置回转机架)结构示意图。
图10是图9局部H的放大图。
图11是图9的J-J视图。
图12是图9局部A的放大图。
图13是图9的侧视图。
图中代号含义：
1-床身；2-手轮；3-减速箱；4-托板；5-主轴箱体；6、8-斜齿轮；7-双联斜齿轮；9-调速电机；10-主轴；11-电刷部件；12-刀架；13、49、60-丝杆；14-刀台；15-车刀；16-工件；17、22-定滑轮；18-钢丝绳；19-配重；20-立柱；21-夹具；23、24-传动轴；25-横梁；26、38-轴套；27、56-螺母件；28、35-套筒；29-输出轴；30、55-蜗杆；31、52、58-支座；32、33-锥齿轮；34、40-蜗轮；36、57-步进电机；37-传感器；39-变速箱；41、45-导线；42-接线柱；43-D级圆锥滚子轴承；44-D级深沟球轴承；46-螺钉；47-电刷座；48-圆锥销；50-托板座；51-连接座；53、54-离合器；59-构件。
具体实施方式：
参见图1～图13：本发明包括床身1和回转机架，回转机架主要由刀架机构、变速机构、主轴箱、进给机构和操控系统组成。为了减轻本机架的重量，本发明采用铝合金材质。本发明的回转机架为三台，分别设在床身1的左、中、右三个部位，形成三角形结构，左、右两个回转机架相向布置，中间回转机架垂直向下布置在立柱20上。床身1上设有阀门或阀体工件16的夹具21，夹具21的左、右两侧与左、右回转机架相对应，顶部与中立柱20上的回转机架相对应，该夹具21为液压V型夹具，夹紧力的大小无级调整。这两个回转机架的结构相同。
现以左回转机架为例，参见图2至图8，详细说明其结构：
刀架机构主要由车刀15、刀台14、丝杆13和刀架12组成。车刀15为双面刃，通过螺钉固定在刀台14上，刀台14的内孔上方安装有固定螺母，下方安装有活动螺母和平键，这些螺母和平键构成螺母件27，螺母件27与丝杆13相连接，螺母件27与丝杆13间歇的调整，由活动螺母作轴向移动来实。铝合金材质的刀架12上通过螺钉镶嵌有钢导轨，该导轨与刀台14的燕尾导轨相配合。为了防止在丝杆13上装配刀台14的螺母件27上的螺母脱开，在刀架12的上端装有传感器37，当操作工人调整机床时，螺母件27上的固定螺母接近传感器37时，通过控制系统发出信号，可以控制驱动丝杆13的步进电机57停止旋转。在丝杆13的下端装有轴套38，轴套38的外径紧套在刀架12和刀架12底端变速机构的变速箱39内孔中，通过螺钉固定，在轴套38的上、下两端安装有推力球轴承，以承受轴向负荷。伸入变速箱39内的丝杆13底端设有蜗轮40，蜗轮40与轴套38的轴承紧固和间隙调整由蜗轮40外端丝杆13上的圆螺母来实现。
变速机构设在刀架机构的刀架12底端，变速机构主要由变速箱39、步进电机57和变速箱39内的蜗杆55组成。变速箱39中设有蜗杆55，蜗杆55的两端装有一对圆锥滚子轴承，通过轴承安装在变速箱39上，蜗杆55的轴向限位和轴承间隙的调整由两端轴承的端盖来实现。该蜗杆55与伸入变速箱39内的刀架机构的丝杆13通过蜗轮40相啮合，蜗杆55一端伸出变速箱39，在该端设有锥齿轮。步进电机57通过螺钉安装在支座58上，该支座58固定在刀架机构的刀架12上，在步进电机57的输出轴上装有锥齿轮和键。步进电机57的锥齿轮与蜗杆55的锥齿轮相啮合，两个锥齿轮的啮合间隙由蜗杆55的锥齿轮与变速箱39之间设置的弹簧消除。
主轴箱主要由主轴箱体5、主轴10和调速电机9组成。主轴10装在主轴箱体5中，它的一端与刀架机构的刀架12相连，该端的轴颈处装有一对背对背的D级圆锥滚子轴承43，D级圆锥滚子轴承43的外圈装在主轴箱体5的内孔上，通过固定在主轴箱体5端面上的电刷座47的止口，由螺钉46将两只D级圆锥滚子轴承43的外圈卡紧。D级圆锥滚子轴承43的轴向固定和轴承间隙的调整由垫圈和圆螺母轴向移动来实现。电刷座47通过螺钉固定在主轴箱体5的端面上，在电刷座47上安装有电刷部件11，电刷部件11主要由隔套、隔环、铜环、螺钉、弹簧、螺母、电极和电刷等构成，隔套和隔环均为耐磨、耐热、绝缘好且强度较高的材料，铜环为强度、耐磨性极好的锡青铜(zcuSn10P61)材料，电极采用镀铜碳棒，通过调节螺钉使弹簧作用在电刷端面上，使电刷与铜环接触良好，磨损最小，螺母用于连接控制导线45，导线45与固定在刀架机构的刀架12上的接线柱42相连，接线柱42上的导线41与变速机构的步进电机57的接线盒接头相连。主轴10的另一端轴颈处装有一只D级深沟球轴承44，通过调整圆螺母实现D级深沟球轴承44内圈的轴向固定，D级深沟球轴承44的外圈无限位，当主轴10温度升高时，可以向后端伸长，避免了主轴10变形，使机床处于正常的工作状态，也就是在主轴10的该端设有套筒，套筒外径装有深沟球轴承，轴承内圈的轴向固定由垫圈和圆螺母来实现，轴承的外圈装在轴承座上，并由端盖通过螺钉来固定，在套筒上通过螺钉固定有斜齿轮6。调速电机9通过螺栓和垫圈等连接部件固定在主轴箱体5的盖上，调速电机9的输出轴上装有键和斜齿轮8。调速电机9的斜齿轮8和主轴10的斜齿轮6分别与安装在主轴箱体5上的双联斜齿轮7相啮合。主轴箱体5的底端固定在拖板4上，通过圆锥销48限位，该拖板4通过螺钉、卡块和镶条等零件装配在床身1上的拖板座50上，与托板座50形成导轨配合的结构，导轨间隙的调整通过螺钉和镶条等来调整。
进给机构主要由丝杆49、减速箱3、步进电机36和手轮2组成。丝杆49通过由固定螺母、螺钉和斜块等零件组成的螺母件56连接主轴箱的底端托板4，螺母件56和丝杆49的间隙调整由螺钉来实现，丝杆49一端伸入减速箱3内。减速箱3由螺钉安装在连接座51上，连接座51通过螺钉固定安装在在床身1的托板座50端面上，减速箱3内的丝杆49上安装有两个离合器，一个在减速箱3内丝杆49的右端，另一个在减速箱3内的丝杆49左端，即右离合器53和左离合器54。右离合器53的内孔装在丝杠49上，通过弹性挡圈轴向限位，在右离合器53的左、右两端装有角接触球轴承，轴承的间隙由端盖来调整，并在右离合器53上通过螺钉固定有蜗轮34，蜗轮34为组合式结构，这便于消除蜗轮34与减速箱3中蜗杆30的啮合间隙。蜗杆30通过两端的圆锥滚子轴承安装在减速箱3中，轴承间隙的调整由端盖来实现，蜗杆30的一端伸出减速箱3，在该端装有键和锥齿轮。步进电机36通过支座52固定在减速箱3上，步进电机36的输出轴上设有锥齿轮。步进电机36的锥齿轮与蜗杆30的锥齿轮相啮合，两个锥齿轮的啮合间隙由装在蜗杆30的锥齿轮与减速箱3之间的弹簧消除。左离合器54通过螺钉与减速箱3外的手轮2相连，手轮2的外端装有由弹簧、限位套和圆螺母构成的调节两个离合器紧密结合的构件59。左离合器54上装有限位钢球、弹簧和调节螺母，左离合器54在丝杆49上有两个位置，这两个位置就是丝杆49轴向上为左离合器54设置的两个限位钢球孔，当左离合器54上的钢球进入A1孔时为离合位置，进入A2孔时为分离位置。调整时只需将手轮2向左移动，钢球进入到A2孔，左、右离合器(53、54)就可脱开，直接转动手轮2，使丝杆49转动，驱动螺母件56和主轴箱移动。
上述的立柱20通过螺栓固定在床身1上，立柱20上的回转机架垂直向下布置，该回转机架的主体结构与左、右回转机架相同，不同之处具体是：
参见图9～图13，在主轴箱体5上端设有吊环螺钉，在该吊环螺钉上连接有钢丝绳18，钢丝绳18在立柱20顶端横梁25上设置的定滑轮(17、22)上滑动作业，钢丝绳18的另一端伸入立柱20中，在钢丝绳18的该端设有配重19，配重19也设在立柱20中。主轴箱体5的侧端固定在拖板4上，该拖板4通过由固定螺母、螺钉和斜块等零件组成的螺母件56与进给机构的丝杆60连接。
进给机构主要由丝杆60、减速箱3、步进电机36和手轮2组成。丝杆60的上端装有两只深沟球轴承和轴套26，轴承的外圈装在套筒座上，轴承的固定由端盖来实现，丝杆60的上端通过轴承和轴套26与立柱20装配，丝杆60的下端装有套筒35，套筒35通过四只圆锥销使丝杆60与传动轴23相连接。传动轴23上装有一对圆锥滚子轴承，轴承的外圈装在立柱20底部的支座31内孔中，轴承内圈的固定和轴承间歇的调整由圆螺母来调整实现，在传动轴23的下端装有锥齿轮33。
传动轴23的锥齿轮33与另一传动轴24的锥齿轮32相啮合，两个锥齿轮(33、32)的啮合间隙由锥齿轮后面设置的弹簧消除。传动轴24的两端装有一对圆锥滚子轴承，轴承间隙的调整由端盖来实现，轴承的外圈装在立柱20底部的支座31内孔中，传动轴24的另一端设有键和套筒28，通过套筒28与减速箱3内的输出轴29相连接，减速箱3的结构与上述左、右回转机架的减速箱相同，输出轴29和上述的丝杆49相同。
左、右回转机架在作业时，车刀径向/轴向进给范围为0～300mm，径向/轴向进给为0.05～1.5mm/r，无级调整。垂直回转机架在作业时，车刀轴向进给范围为0～350mm，轴向进给为0.05-1.5mm/r，无级调整。由于车刀的旋转运动，径向进给运动和轴向进给运动，完成了对阀门或阀体的外圆、内孔、端面、止口和水纹槽等的切削加工。
本发明的各个平键(齿轮)连接必须要消除连接间隙。
本发明的操控系统为现有公开技术。
Claims (9)
1.一种阀门阀体三工位组合加工机床，包括床身(1)和回转机架，所述回转机架主要由刀架机构、变速机构、主轴箱、进给机构和操控系统组成，所述床身(1)上设有夹具(21)，其特征在于：所述回转机架为三台，分别设在床身(1)的左、中、右三个部位，形成三角形结构，左、右两个回转机架相向布置，这两个回转机架的结构相同，中间回转机架垂直向下布置在立柱(20)上；
所述左、右两个回转机架的结构为：
-刀架机构，所述刀架机构主要由车刀(15)、刀台(14)、丝杆(13)和刀架(12)组成，所述车刀(15)固定在刀台(14)上，刀台(14)通过螺母件(27)装配在刀架(12)内的丝杆(13)上，刀台(14)与刀架(12)为导轨配合结构；所述丝杆(13)一端通过轴套(38)装配在刀架(12)和刀架(12)端部的变速机构内孔中，伸入变速机构的丝杆(13)上设有蜗轮(40)；
-变速机构，所述变速机构设在刀架机构的端部，变速机构主要由变速箱(39)、步进电机(57)和蜗杆(55)组成，所述蜗杆(55)通过轴承安装在变速箱(39)中，蜗杆(55)与伸入变速箱(39)内的刀架机构的丝杆(13)通过蜗轮(40)相连；蜗杆(55)一端伸出变速箱(39)，通过锥齿轮与变速箱(39)外的步进电机(57)相连；
-主轴箱，所述主轴箱主要由主轴(10)、主轴箱体(5)和调速电机(9)组成，所述主轴(10)通过轴承装配在主轴箱体(5)中，主轴(10)的一端与刀架机构的刀架(12)相连，在主轴(5)的该端轴颈处安装有电刷座(47)，电刷座上设有电刷部件(11)，电刷部件(11)的控制导线(45)与变速机构的步进电机(57)相连，主轴(10)的另一端通过斜齿轮与主轴箱体(5)上的调速电机(9)连接；所述主轴箱体(5)的底端固定在拖板(4)上，该拖板(4)与床身(1)上的拖板座(50)以导轨结构相配合；
-进给机构，所述进给机构主要由丝杆(49)、减速箱(3)、步进电机(36)和手轮(2)组成，所述丝杆(49)通过螺母件(56)连接主轴箱底端的拖板(4)，丝杆(49)一端伸入减速箱(3)内；所述减速箱(3)固定在床身(1)的托板座(50)端面，减速箱(3)内的丝杆(49)上安装有两个离合器(53、54)，其中一个离合器(53)通过弹性挡圈轴向限位，在该离合器(53)的左、右两端装有轴承，并在该离合器(53)上固定有蜗轮(34)，蜗轮(34)与通过锥齿轮连接步进电机(36)的蜗杆(30)相连，蜗杆(30)通过轴承安装在减速箱(3)中；另一个离合器(54)与减速箱(3)外的手轮(2)连接，在手轮(2)外端的丝杆(49)上装有调节两个离合器紧密结合的构件，该离合器(54)上装有限位钢球、弹簧和调节螺母，在丝杆(49)上轴向设有两个限位钢球孔，分别使该离合器(54)处于离合或分离状态；
所述垂直向下布置的回转机架结构与左、右两个回转机架相同，不同之处在于：
-主轴箱，主轴箱体(5)通过钢丝绳(18)与立柱(20)内的配重(19)相连，钢丝绳(18)在立柱(20)的定滑轮上进行滑动作业；主轴箱体(5)的侧端固定在拖板(4)上，该拖板(4)通过螺母件(56)与进给机构的丝杆(60)连接；
-进给机构，进给机构主要由丝杆(60)、减速箱(3)、步进电机(36)和手轮(2)组成，丝杆(60)上端通过轴承和轴套(26)安装在立柱(20)，丝杆(60)下端通过套筒(35)与传动轴(23)相连接，传动轴(23)通过轴承安装在立柱(20)底部的支座(31)内孔中，传动轴(23)的下端通过锥齿轮与另一传动轴(24)相连，另一传动轴(24)的一端通过套筒(28)与减速箱(3)内的输出轴(29)相连接；输出轴(29)等同上述左、右两个回转机架进给机构的丝杆(49)。
2.根据权利要求1所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述刀架(12)上端装有传感器(37)。
3.根据权利要求1所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述床身(1)上设有工件(16)的夹具(21)，该夹具(21)的左、右两侧与左、右回转机架相对应，顶部与立柱(20)上的回转机架相对应。
4.根据权利要求3所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述夹具(21)为液压V型夹具。
5.根据权利要求1所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述调节两个离合器紧密结合的构件由弹簧、限位套和圆螺母构成。
6.根据权利要求1所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述主轴箱体(5)中装配主轴(10)的轴承分别是一对背对背的D级圆锥滚子轴承(43)和一只D级深沟球轴承(44)，所述D级圆锥滚子轴承(43)外圈装在主轴箱体(5)的内孔上，D级圆锥滚子轴承(43)外圈通过电刷座(47)的止口上的螺钉(46)卡紧，所述D级深沟球轴承(44)的外圈无限位。
7.根据权利要求1所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述机床为铝合金材质，所述刀架机构的刀架(12)上通过螺钉镶嵌有钢导轨，该导轨与刀台(14)的燕尾导轨相配合。
8.根据权利要求1所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述减速箱(3)通过连接座(51)固定在床身(1)的托板座(50)端面上。
9.根据权利要求1所述的阀门阀体三工位组合加工机床，其特征在于：所述进给机构减速箱内的其中一个离合器(53)左、右两端的轴承为角接触球轴承。
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