具体实施方式
实施例1
本发明机床选用自适应数控镗床,包括床身25、立柱1、尾座2、刀架3,立柱1、尾座2固定安装于床身上,床身上设有工作台22,工作台22与刀架3通过回转导轨连接,工作台22上设有刀架3,在立柱1、尾座2及刀架3上均设有主轴箱4,主轴箱4为圆筒状,主轴箱4上设有倍增组,也可不设,用大功率伺服电机直接驱动。倍增组包括:倍增组箱体44,倍增组箱体44上设有伺服电机42,倍增组箱体44内设有至少二组双联齿轮45,双联齿轮中的一个齿轮46与第一齿轮48啮合,传动比为1∶1,双联齿轮45中的另一齿轮47与第二齿轮49啮合,传动比为1∶1和1∶1-1∶3,第一齿轮48及第二齿轮49的外侧壁上均设有死挡铁50,倍增组箱体44上设有油缸51,油缸51与液压站内的电磁换向阀连接,油缸51活塞杆上设有拨叉52,拨叉52与双联齿轮45滑动连接,伺服电机42与倍增组的第一齿轮组53连接,第一齿轮组53与第二齿轮组54连接,依次连接,最后一组齿轮组与主轴7或平旋盘套筒5连接。主轴箱4通过轴承内接平旋盘套筒5,平旋盘套筒5通过轴承内接主轴套筒6,主轴套筒6内设有主轴7,主轴7前端面轴向开有把刀锥孔8,把刀锥孔底部固定安装螺栓9,刀具10的刀柄置于把刀锥孔8内并由螺栓9固定;主轴7前端通过键与滑移内齿11连接,滑移内齿11底部设有弹簧12,滑移内齿11与刀10上外齿13连接;平旋盘套筒5为圆锥形,平旋盘套筒5与平旋盘14螺纹连接,平旋盘套5通过键与第二滑移内齿15连接,第二滑移内齿15上设有拨叉16,拨叉16与主轴箱4上的第一油缸17连接;主轴箱4尾部通过法兰与圆筒状副主轴箱18连接,副主轴箱18尾部通过法兰与第二油缸19连接;主轴7尾部通过轴承与第二油缸19连接,第二油缸19通过转阀与伺服电机连接,主轴7及平旋盘套筒5分别安装有卡紧机构,卡紧机构包括:第三油缸20、卡箍21,卡箍21固定安装于第三油缸20的活塞杆上。本发明的工作台22上设置有刀盘架23,各种刀具放置于刀盘架23内。
使用时首先将工作台22数控移动到刀盘架23液压升降回转台24处,液压升降回转台24抬起,顺时针回转90°(从上往下看),夹紧,刀盘架23落到工作台22上,工作台22数控移动到立柱1第一主轴7所在位置,第一主轴箱4移动到要换刀具10或平旋盘14所在位置,
然后将工作台22数控移动到和平旋盘套筒5螺纹接触,平旋盘套筒5转动,将平旋盘14拉到和平旋盘套筒5锥面紧密结合,电磁换向阀数控通电,第一油缸17动作,活塞杆带动拨叉16拨动第二滑移内齿15与平旋盘14上外齿啮合,锁紧螺纹,使平旋盘14和主轴箱4、平旋盘套筒5固连为一体。
最后将工作台22数控移动到要换刀的位置,主轴箱4移动到要换刀所在位置,主轴7数控伸出到和刀柄10螺纹接触,主轴7转动,将刀柄10拉到和主轴把刀锥孔8紧密结合,主轴7回位,其上内齿套11弹出,滑移内齿11与刀10上外齿13啮合,锁紧螺纹,使主轴7和刀10固连为一体。刀盘架23回位,机床即调整为普通数控镗铣床。
当本机床作为镗床时,将上述机床的立柱1主轴7刀具10替换为镗刀即可。
镗床工作过程:
本发明机床当刀具替换为镗刀时,其基本形式为小镗。数控天车换上箱体类吊卡具,数控移动到工件摆放位置,工件摆放要如刀和刀盘,定点摆放,抓取后,数控移动到工作台合适位置,用四个支承油缸支承,锁紧油缸给油,支承油缸活塞杆松开,通过液压平衡阀控自动找正后锁死(断油),用夹紧油缸夹紧工件。其三个移动自由度采用液压滑台25,采用第一伺服电机26配合光栅尺27全闭环直接控制转阀28推动第五油缸29实现液压数控进给,也可用滚珠丝杠40、第二伺服电机37、第二光栅尺38数控进给,采用液压随动伺服阀39和滚珠丝杠40联接推动第四油缸41实现数控进给,转换控制阀30后实现往复等功能。其三个转动自由度(主轴7、工作台22、刀架3采用伺服电机26,圆光栅,各自由度间采用全闭环控制,从而实现定传动比(可差动、展成)、定螺距传动,即联动。可用插补(内、外球面、锥面等)、同步轴、主轴定向(可用于分度)等数控功能。设数控划线功能,用液压随动伺服阀控仿形,后跟划针实现三个正划线。划出轮廓便于借量,确定数控基准。主轴7和平旋盘14回转为主运动,三个自由度移动为进给运动。平旋盘14滑块的上设螺栓楔块卡紧机构与平旋盘14移动机构分别通过平旋盘14上滑套、齿轮由伺服电机驱动。
机床通过自适应数控系统自动调整切削用量,确定切削速度即转速后,即可确定倍增组传动比,通过电磁换向阀操纵各油缸,到位置后死挡铁停留,压力继电器控制电磁换向阀断电,油缸准停,实现变速。主轴7或平旋盘14和工作台22联动,给定进给量后,数控开动镗刀回转,即主伺服电机42转动,带动倍增组或直接驱动主轴7或平旋盘14旋转,带动镗刀回转,工作台22移到所需坐标位置后(即上刀),开动工作台22轴向或径向进给,实现孔或面加工。加工完一孔或面后,工作台22数控移到所需坐标位置,加工下一孔或面,直至完成所有加工。当需主轴7进给或挑扣时,数控开动第二油缸19,即伺服电机26全闭环控制转阀28,配合光栅尺27实现数控进给。配合工作台22回转实现掉个、角度及球面加工。电磁换向阀数控通电,第三油缸20带动卡箍21实现主轴7或平旋盘套筒5卡紧。刀具下有电磁铁收集铁沫,满后移到铁沫斗上断电卸料。工作台22上设槽连管通到油收集箱,管上有阀控制通断。刀架上设测头,利用数控液压进给,死挡铁停留,压力继电器控制接触力,利用光栅尺实现径向、轴向(横向前、后)自动测量。核准尺寸。
加工完后,松开夹紧油缸,用天车箱体类吊卡具将工件放回原摆放位置。
主轴上滑移内齿11与万向铣头31上外齿13啮合,外齿13上设有螺旋伞齿轮组;螺旋伞齿轮组通过轴与铣刀连接,螺纹连接,平旋盘套筒5与万向铣头31壳体螺纹连接,即接上万向铣头31。万向铣头31数控调整,即平旋盘套筒5转动调整万向铣头31水平箱体角度;主轴7上设外齿,第六油缸控制,当和垂直箱体(上设圆光栅)啮合时,调整垂直箱体角度;脱开时,主轴7转动,定向可调整铣头轴角度。
实施例2
本发明机床作为铣床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后将机床的立柱主轴7刀具或万向铣头31刀具替换为铣刀即可。可实现水平、垂直和角度铣削。
铣床工作过程:
主轴7上装铣刀,工件在工作台22上采用实施例1中的三个自由度运动方式,即可作为普通铣床进行铣削。
实施例3
本发明机床作为锯床:如锯箱体、板类零部件时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后,该机床在立柱1主轴7上的刀具10换成锯片。如锯轴类零部件时,发明机床的刀架3上的刀具替换为锯片,平旋盘14替换成卡盘32。
工作过程:
对镗床类,当用如上换刀过程将主轴7换上锯片时,工作台22横向进给,本机床即成为普通数控平面锯床。可实现平面切断。
对车床类,车床加工完后,刀架2回转180°,工作台22移动到锯片位置,换上锯片,刀架2回位。即调整为普通数控锯床,加工完后可切断。
实施例4、
本发明机床作为普通数控车床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后,刀架3上的平旋盘14替换成刀具接头34,刀具接头34上接车刀架。立柱1主轴7上的平旋盘14替换成卡盘32,尾座主轴上刀具替换成顶尖。
工作过程:
本发明机床作为普通数控车床时,调整方式与实施例1相同,调整完后将主轴立柱1平旋盘14换为卡盘32,刀架2回转180°,工作台22移动到车刀架位置,换上车刀架,刀架2回位。可用多刃车刀,粗、精、光、滚压一次成形,用单刀清根。刀杆需精制、磨平。液压回转台24逆转90°,如前切换过程,尾座3换上顶尖,用数控天车用轴类或盘类吊夹具将工件卡到卡盘32和尾座3或卡盘32上,卡盘32数控同步轴自动找正。尾座3顶死。
卡盘32回转为主运动,刀架2作进给运动。开动机床,如普通数控车床操作即可完成加工。工作台22移动部分上设光栅尺27和计数头实现数控。用插补功能实现圆弧(倒圆)、角度(倒大角)、曲面车削。卡盘32和工作台22定螺距数控进给实现螺纹车削,即联动。尾座3可打顶尖眼、钻铰小孔。尾座3可横向移动,可当移动立柱。刀具10下有电磁铁收集铁沫,满后移到铁沫斗上断电卸料。工作台22上设槽连管通到切削液收集箱,管上有阀控制通断。刀架2上设测头,上设液压随动伺服阀,利用阀芯液压随动,利用光栅尺27实现径向(纵向阀)、轴向(横向前阀、后阀)自动测量。核准尺寸。
刀架2回转180°,工作台22移动到棒铣刀位置,换上棒铣刀,刀架2回位。即调整为普通数控铣床,可直接铣键槽。分度后可铣花键、方等,不用分度头。
刀架2回转180°,工作台22移动到插刀位置,换上插刀,刀架2逆转90°,工作台22将刀移到轮键槽位置,通过倍增组伺服电机42定向,将主轴套筒6锁死,第二油缸19往复运动,机床即调整为普通数控插床。可直接插键槽。完成回转体插削。刨插时需有让刀运动。回位时激光定位。
实施例5、
本发明机床作为齿轮加工机床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后,将立柱1主轴7上的平旋盘14替换成卡盘32,尾座3主轴上刀具替换成顶尖,刀架3平旋盘替换成滚刀架33、飞刀架33、摇台36或伞齿刨台35中的一种。
工作过程:
车床加工完后,刀架2回转180°,工作台22移动到滚刀架33位置,换上滚刀架33,刀架2回位。滚刀架33包括架体、滚刀轴,蜗轮、蜗杆、伺服电机、圆光栅。架体与平旋盘套筒5固连并数控定向确定滚刀角度。滚刀轴上连圆光栅,与卡盘32轴全闭环定传动比(分齿、展成)数控联动,配合工作台22纵向数控进给,三轴联动实现滚齿。刀架2主轴箱4按螺距数控作轴向进给运动,即成为飞刀架33。机床即调整为普通数控滚齿机。
刀具接头34是为了让平旋盘套筒5上接刀具10。上接指形铣刀配合卡盘32定向分度可实现指铣加工。
用Φ80三爪卡盘实现小孔齿轮装卡。轮类如装卡位置不合适,可如普通滚齿机重新装卡。
刀架2回转180°,工作台22移动到伞齿刨台35位置,换上伞齿刨台35,工作台22移到回转中心和两心交点重合,刀架2定向回转到齿根圆位置。机床即调整为普通数控伞齿刨。伞齿刨台35包括伞齿刨体、两个滑台、滑台由液压缸驱动上安刨刀实现刨削。刨刀每次要有让刀运动,回位时激光定位。伞齿刨体和卡盘32数控定传动比联动对滚实现展成,然后刀架2作让刀运动后伞齿刨台35和卡盘32轴返回,回位时激光定位,每齿循环一次。也可用仿形法数控插补,刀架2回转进给,加工完一齿后分度加工下一齿。实现直齿锥齿轮加工。
刀架2回转180°,工作台22移动到摇台36位置,换上摇台36,工作台22移到回转中心和两心交点重合,刀架2定向回转到齿根圆位置。机床即调整为普通数控弧齿锥齿轮铣齿机。摇台36包括摇台体、刀位盘、圆光栅、刀盘,刀位盘通过圆光栅、伺服电机26数控定向实现刀位角。刀位盘内设轴上有齿轮通过内齿驱动刀盘实现铣齿。摇台体和卡盘32对滚展成,同伞齿刨每齿循环。实现螺旋伞齿轮加工。刀位盘和内设轴共用一个伺服电机,由液压缸控制开合。
上述实施例5均为齿轮加工机床。
使用时,先调用数控机床菜单,输入参数即可自动调成所需床子,将工件装夹在工作台16上或卡盘32上,即可进行加工。加工完后,卸下工件即可。
实施例6
当机床作为插齿机床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后将尾座主轴上刀具替换成插齿刀,立柱主轴上的平旋盘替换成卡盘,卡盘上卡上齿轮。
插齿机床工作过程:
液压回转台24逆转90°,如前切换过程,尾座3换上插齿刀,卡盘32和尾座3主轴7定传动比联动,尾座3作让刀运动,回位时激光定位。机床即调整为普通数控插齿机。可实现插齿。
实施例7
本机床作为钻床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后将机床的立柱主轴7刀具或万向铣头31刀具替换为钻头即可。可实现水平、垂直和角度钻削。
对钻床等,可用多轴箱提高效率。轴距可移动。
钻床工作过程:
用弯板装卡工件,即成为数控镗可进行钻削。
实施例8
当机床作为线切割机床时,调整方式与实施例1相同,调整完后,将工件卡于工作台上,立柱主轴上的刀具替换成割矩、电火花加工头即可。
线切割机床工作过程:
当用如上换刀过程将主轴7换上割矩、电火花加工头时,工作台22数控插补,本机床即成为普通数控切割机或普通数控电火花加工机床。可实现毛胚和精密数控线切割。
实施例9
当机床作为焊接机床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,然后将工件卡于工作台22上,立柱1上的主轴7的刀具替换成焊炬、焊把即可。
焊接机床工作过程:
当用如上换刀过程将主轴7换上焊炬、焊把时,工作台36数控插补,本机床即成为普通数控焊接机床。可实现数控焊接。
实施例10
当机床作为磨床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后,将立柱1上的主轴上7的刀具替换成磨头,工件卡于工作台22上即可。对车床类,刀架3上的平旋盘14替换成刀具接头,刀具接头上接磨头。立柱1上的主轴7的平旋盘替换成卡盘,尾座2上第二主轴上刀具替换成顶尖。
磨床工作过程:
对镗床类,当用如上换刀过程将主轴7换上磨头时,工作台22横向作往复运动,纵向进给,本机床即成为普通数控平面磨床。可实现平面磨削。可在工作台22上卡上磁力台实现卡活。
对车床类,刀架5回转180°,工作台22移动到磨头位置,换上磨头,刀架2回位。即调整为普通数控外圆磨床,可直接进行外圆磨削。调尾座可磨锥面。
实施例11
当机床作为刨床时,调整方式与实施例1相同,调整完后,工件卡于工作台22上,立柱1上的第一主轴7上的刀具替换成刨刀即可。
刨床工作过程:
当用如上换刀过程将第一主轴7换上刨刀时,工作台22横向作往复运动,本机床即成为普通数控刨床。可实现刨削。刨插时需有让刀运动。回位时激光定位。可用立刀或侧刀实现水平或垂直面加工。可用刀杆纵向刨键槽等。
实施例12
当机床作为插床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后,工件卡于工作台22上,立柱1上的第一主轴上的刀具替换成插刀即可。
插床工作过程:
当用如上换刀过程将主轴7换上插刀时,立柱主轴箱4上下往复运动,工作台22上卡工件,本机床即成为普通数控插床。可实现普通插削。可插补。刨插时需有让刀运动。回位时激光定位。
实施例13
当机床作为磨刀仪时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后,刀架3上的第三主轴上刀具替换成磨头,立柱1上的第一主轴7上的平旋盘替换成万向铣头,万向铣头上接要磨刀具。
磨刀仪工作过程:
当用如上换刀过程将万向铣头31上换上车刀架、镗刀、钻头等时,刀架2回转180°,工作台22移动到磨头位置,换上磨头,刀架2回位。万向铣头31回转到要磨刀面和砂轮外圆面相切。刀架2磨头数控移到要磨刀面,立柱1主轴箱垂直进给。本机床即成为普通数控磨刀仪。可磨刀。设存储功能,记好每个刀角度,以便调整和下次磨时定位。
对镗床类,如其上原有卡盘32,工作台22需先数控移动到卡盘32所在位置,平旋盘套筒5倒转,将卡盘32推到和平旋盘套筒5锥面分离,主轴箱4移动到要换平旋盘14所在位置,再进行上述过程。
各类床子编好程序(如BASIC等),调用菜单,输入参数即可自动调成各种床子进行加工。对各零件,可将加工过程存储起来以备下次用。
实施例14
本发明当机床作为拉床时,本发明结构及调整方式与实施例1相同,调整完后,尾座3上的加拉杆43,通过油缸实现拉削。机床即为普通拉床。
实施例14
本发明机床作为划线数控机床时,本发明结构与实施1相同,立柱1上的第一主轴7上的刀具替换成划针即可。
划线数控机床工作过程:
当刀具10替换为划针时,立柱1的主轴上的把刀锥孔8内装上划针刀柄,划针与液压随动伺服阀连接,液压随动伺服阀与主轴连接,立柱主轴箱4数控移到要划高度,工作台22横向进给,液压随动伺服阀通过阀芯控制工作台22纵向随工件轮廓动,即仿形,后跟划针实现划平正。工作台22回转90°,实现划另一平正。工作台22横向数控移动到要划宽度,立柱1上的第一主轴7垂直进给,液压随动伺服阀通过阀芯控制工作台22纵向随工件轮廓动,即仿形,后跟划针实现划垂直正。划出轮廓后借量,确定数控基准。实现划线数控机床的功能。
各床子调整通过工作台22移到相应位置主轴箱4伸出转动接上刀、盘数控自动调成各床子。主轴箱4和尾座3、刀架2可用激光定位。定位时激光头置于立柱1主轴7中心,响应头用磁力座置于尾座3或刀架2上。采用自适应数控系统,能按照加工过程所发生的变化,自动调整到最佳切削条件。本发明可如加工中心房形全封闭。