CN102463468B - 一种适用于重载加工的数控卧式车床 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种适用于重载加工的数控卧式车床，包括床身、位于床身上的电机、主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、丝杆、光杆、中心架，在床身上平行设置有两条主导轨，其特征在于，在所述床身面向操作者一侧下方设置有与两条主导轨平行的辅助导轨，所述溜板箱的底部通过辅助导轨镶条与所述辅助导轨滑动连接。本发明能够车削各种零件的断面，外圆、内孔及公制螺纹、英制螺纹、模数螺纹、径节螺纹等，可用上刀架单独机动车削锥度母线大于300mm的锥度。此外还可以承担钻孔、套料、镗孔等工艺。机床功率大，刚性强，可以利用硬质合金刀具进行螺纹切削和加工各种黑色金属和有色金属。

Description

一种适用于重载加工的数控卧式车床

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，特别涉及一种适用于重载加工的数控卧式车床。

背景技术

目前，普通卧式车床包括床身、位于床身上的主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、丝杆、光杆，对于一些加工长尺寸的卧式机床来说，还包括中心架、跟刀架。

床身固定在床腿上，床身是车床的基本支承件，床身的功用是支承各主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。

主轴箱的主轴结构为滚动轴承，主轴头部为短锥法兰连接结构。主轴的轴向定位轴承安装在主轴的前支点上，利用螺母可以调整前支点上的双列滚柱轴承的径向滚动间隙。

主轴制动是采用液压控制，制动装置在III轴上。当按动刹车按钮后，油缸进油，活塞推动定片与磨擦片接触，主轴可以立即停止。

当加工件过重或机床长期使用后，制动装置内的摩擦片磨损，而制动不灵时，可调整活塞的阻尼孔提高制动的灵敏性。

主轴的正反转操纵是在操纵手柄的左边位置时，用按钮、电磁阀等元件控制，推动摩擦片的油缸装在I轴上，活塞固定，油缸移动。按动正转按钮，油缸右腔进油，摩擦片被压紧，齿轮被带动得正转。按动反车按钮，油缸左腔进油摩擦片被压紧，齿轮被带动得反转。当操纵手柄在右边位置时，用按钮、电磁阀等元件控制，推动摩擦片的油缸装在I轴上，活塞固定，油缸移动。当切削负荷不大时，在上述情况下正转加速可不停车，用按钮直接操作。

主轴转速通过齿轮传动可得到24种正转，12种反转速度的旋转运动；主轴是空心的，便于穿过长的工件；在主轴的前端可以利用锥孔安装顶尖，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘和拨盘，以便装夹工件。

挂轮箱用来搭配不同齿数的齿轮，以获得不同的进给量，主要用于车削不同种类的螺纹。

进给箱用来改变进给量，主轴经挂轮箱传入进给箱的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆或丝杆获得不同的转速。

溜板箱用以丝杆、光杆与刀架的连接，用来使光杠和丝杠的转动改变为刀架的自动进给运动。光杠用于一般的车削，丝杠只用于车螺纹。溜板箱中设有互锁机构，使两者不能同时使用。

刀架用来夹持车刀并使其作纵向、横向或斜向进给运动。它由以下几个部分组成：1)床身，它与溜板箱连接，可沿床身导轨作横向移动，其上面有纵向导轨；2)大拖板，可沿床身上的纵向导轨作纵向移动，在大拖板上设有横向滑轨；3)横滑板，可沿大拖板上的横向滑轨作横向短距离移动；4)转盘，它与横滑板用螺钉紧固，松开螺钉便可在水平面内扳转任意角度，当将转盘偏转若干角度后，可使横滑板作斜向进给，以便车锥面。5)上刀架，它固定在转盘上，可同时装夹四把车刀；松开锁紧手柄，即可转动上刀架，把所需要的车刀更换到工作位置上。

尾座用于安装后顶尖以支持工件，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。尾座主要由套筒、尾座体、底座等几部分组成。转动手轮，可调整套筒伸缩一定距离，并且尾座还可沿床身导轨推移至所需位置，以适应不同工件加工的要求。

丝杠能带动大拖板作纵向移动，用来车削螺纹。丝杠是车床中主要精密件之一，一般不用丝杠自动进给，以便长期保持丝杠的精度。

光杠用于机动进给时传递运动。通过光杠可把进给箱的运动传递给溜板箱，使刀架作纵向或横向进给运动。

中心架主要用来加工较长的工件，安装在卡盘与刀架之间，以增加车削刚性，防止震动。

普通卧式车床的工作原理是：电动机输出的动力，经主速箱通过皮带传动传给主轴，更换主轴箱外的手柄位置，得到不同的齿轮组啮合，从而得到不同的主轴转速。主轴通过卡盘带动工件作旋转运动。同时，主轴的旋转运动通过交换齿轮、进给箱、光杠(或丝杠)传给溜板箱，使溜板箱带动刀架沿床身作直线进给运动。

目前普通卧式车床存在如下问题：

1、床身宽度最大只有750mm，在重切削条件下稳定稍差。

2、床身导轨的耐磨性不好，使用寿命短。

3、主轴箱传递扭矩小，不适合重切削和低速切削。

4、主轴制动效率不高，操作过程繁琐。

5、刀架车削大于300的锥体时，需要加装锥度仿形尺，从而增加了机床的成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足而提供一种适用于重载加工的数控卧式车床，以解决现有技术存在的不足之处。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于重载加工的数控卧式车床，包括床身、位于床身上的主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、丝杆、光杆、中心架，在床身上平行设置有两条主导轨，其特征在于，在所述床身面向操作者一侧下方设置有与两条主导轨平行的辅助导轨，所述溜板箱的底部通过辅助导轨镶条与所述辅助导轨滑动连接。

本发明由于采用了辅助导轨，使得刀架上的床鞍受力重心与床身的中心线较近，床鞍在床身上移动时稳定，吃刀量较大，加工精度高，同时可以将床身加宽至800mm。

本发明还做了如下改进：

本发明的主导轨面具有一层中频淬火层，使其耐磨性得到很大提高，延长了机床的使用寿命。

本发明的电机安装在主轴箱下面，床身后面，主轴箱内齿轮用来改变主轴的转速，该主轴箱由传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第一轴、双联滑移齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第二轴、滑移齿轮、第五齿轮、内齿离合器、第三轴、第六齿轮、第七齿轮、第一斜齿轮、第二斜齿轮、第四轴；所述电机通过皮带传动机构与所述传动轴连接，所述传动轴设在主轴箱内，第一齿轮键设在传动轴上；所述第一轴设在主轴箱内，第二齿轮和双联滑移齿轮键设在第一轴上，其中双联滑移齿轮能在所述第一轴上滑移；第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮同步驱动双联滑移齿轮转动；第二轴设在主轴箱内，第三齿轮、第四齿轮、滑移齿轮以及内齿离合器中的内齿轮键均设在第二轴上，其中滑移齿轮以及内齿离合器中的内齿轮能在所述第二轴上滑移，双联滑移齿轮分别与所述第三齿轮、第四齿轮啮合；第三轴设在主轴箱内，第五齿轮和第六齿轮键均设在第三轴上，第五齿轮与所述的滑移齿轮啮合；第四轴设在主轴箱内，内齿离合器中的外齿轮、第七齿轮、第一斜齿轮键均设在第四轴上，第七齿轮与第六齿轮啮合，第二斜齿轮键设在主轴上，该第二斜齿轮与第一斜齿轮啮合。

上述主轴箱的工作原理是：电机通过皮带传动机构驱动传动轴转动，传动轴带动第一齿轮转动，通过啮合第一齿轮带动第二齿轮转动，实现第一级变速。通过操纵手柄驱动双联滑移齿轮在第一轴上滑移，分别与第三齿轮和第四齿轮啮合，实现第一轴到第二轴之间的第二级变速。当第二轴转动时，第三轴和第四轴不转动，只有当滑移齿轮在第二轴上滑移到与第五齿轮啮合位置时，滑移齿轮带动第五齿轮转动，第五齿轮带动第三轴转动，第三轴带动带动第六齿轮转动，第六齿轮通过啮合带动第七齿轮转动，第七齿轮带动第四轴转动，第四轴实现变速输出；或者当内齿离合器中的内齿轮滑移到与内齿离合器中的外齿轮啮合时，内齿离合器中的外齿轮直接驱动第四轴转动。第四轴转动时带动第一斜齿轮转动，通过啮合第一斜齿轮带动第二斜齿轮转动，最终第二斜齿轮带动主轴转动。

由于上述主轴箱内通过一对斜齿轮驱动主轴转动，使主轴的输出扭矩增大，吃刀深度加深，增大切削量，提高了机床的加工效率，粗加工这一点尤为突出。

本发明还包括一车床主轴制动装置，所述车床主轴制动装置包括一固定在主轴上的刹车片，一固定在主轴箱上起到夹紧和松开刹车片的液压制动机构以及相应的液压控制回路。当启动刹车按钮后，液压制动机构中的液压缸进油，液压缸的活塞推动安装在液压缸活塞上的定片将刹车片夹紧，使主轴与主轴箱固定连接，实现刹车。采用液压制动机构，提高了工作效率，并简化了操作过程。

本发明的刀架包括与溜板箱连接并可沿床身导轨作横向移动的床鞍；设置在床鞍上的纵向导轨；滑动安装在床鞍上并可沿床鞍上的纵向导轨作纵向移动的大拖板；设置在床鞍内驱动所述大拖板沿床鞍上的纵向导轨作纵向移动的大拖板丝杆传动机构；设置在床鞍内对大拖板移动起导向作用的大拖板光杆；设置在大拖板上的横向滑轨；滑动安装在大拖板上并可沿大拖板上的横向滑轨作横向移动的横滑板；驱动横滑板移动的上刀架丝杆传动机构；安装在横滑板上的转盘；安装在转盘上的上刀架；所述大拖板光杆与大拖板丝杆传动机构中的丝杆平行设置，在所述大拖板光杆和大拖板丝杆传动机构中的丝杆上通过电磁离合器安装有相互啮合从动齿轮和主动齿轮，在所述大拖板光杆上键设有一圆柱蜗轮；在横向滑轨上通过轴承座安装有一齿轮轴，在齿轮轴的上下端各键设有一主动伞齿轮和圆柱齿轮，所述圆柱齿轮与所述圆柱蜗轮啮合，在所述上刀架丝杆传动机构中的丝杆上键设有一从动伞齿轮，所述主动伞齿轮与从动伞齿轮啮合。

本发明的刀架采用上述技术方案后，当大拖板丝杆传动机构中的丝母带动大拖板实现纵向进给时，当大拖板光杆和大拖板丝杆传动机构中的丝杆上的电磁离合器动作后，通过主动齿轮与从动齿轮的啮合，大拖板光杆转动，通过大拖板光杆的圆柱蜗轮带动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮又通过齿轮轴带动主动伞齿轮转动，主动伞齿轮通过啮合带动从动伞齿轮转动，从动伞齿轮将动力传递给上刀架丝杆传动机构中的丝杆，带动上刀架丝杆传动机构中的丝杆转动，通过上刀架丝杆传动机构中的丝母驱动横滑板移动，实现锥体的机动切削。本发明能完成锥体母线大于300mm的切削。

本发明能够车削各种零件的断面，外圆、内孔及公制螺纹、英制螺纹、模数螺纹、径节螺纹等，可用上刀架单独机动车削锥度母线大于300mm的锥度。此外还可以承担钻孔、套料、镗孔等工艺。机床功率大，刚性强，可以利用硬质合金刀具进行螺纹切削和加工各种黑色金属和有色金属。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明主轴箱内部传动原理图。

图3为本发明刀架的结构示意图。

图4为本发明刀架中大拖板丝杆传动机构中的丝杆与大拖板光杆之间的传动关系示意图。

图5为本发明车床主轴制动装置的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐述本发明。

参见图1，参见图1，一种适用于重载加工的数控卧式车床，包括床身100，床身100固定在床腿上，床身100是车床的基本支承件，床身的功用是支承各主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。

在床身100的一端设置有床头110，主轴箱(图中未示出)安装在床头内，用来支承主轴(图中未示出)，并使其作各种速度旋转运动；主轴是空心的，便于穿过长的工件；在主轴的前端可以利用锥孔安装顶尖210，也可利用主轴前端圆锥面安装卡盘220和拨盘，以便装夹工件。

参见图2，电机210安装在床头备向操作者一侧，变速箱220安装在床头内，用来改变主轴的转速。该变速箱由传动轴221、第一齿轮222、第二齿轮223、第一轴224、双联滑移齿轮225、第三齿轮226、第四齿轮227、第二轴228、滑移齿轮229、第五齿轮230、内齿离合器231、第三轴232、第六齿轮233、第七齿轮234、第一斜齿轮235、第二斜齿轮236、第四轴237；电机210通过皮带传动机构211与传动轴221连接，传动轴221轴设在变速箱220内，第一齿轮222键设在传动轴221上；第一轴224轴设在变速箱220内，第二齿轮223和双联滑移齿轮225键设在第一轴224上，其中双联滑移齿轮225能在第一轴224上滑移；第二齿轮223与第一齿轮222啮合，第二齿轮223同步驱动双联滑移齿轮225转动；第二轴228轴设在变速箱220内，第三齿轮226、第四齿轮227、滑移齿轮229以及内齿离合器231中的内齿轮均键设在第二轴228上，其中滑移齿轮229以及内齿离合器231中的内齿轮能在第二轴228上滑移，双联滑移齿轮225分别与第三齿轮226、第四齿轮227啮合；第三轴232轴设在变速箱220内，第五齿轮230和第六齿轮233键设在第三轴232上，第五齿轮230与滑移齿轮229啮合；第四轴237轴设在变速箱220内，内齿离合器231中的外齿轮、第七齿轮234、第一斜齿轮235均键设在第四轴237上，第七齿轮234与第六齿轮233啮合，第二斜齿轮236键设在主轴200上，该第二斜齿轮236与第一斜齿轮235啮合。由于上述变速箱220内通过一对斜齿轮235、236驱动主轴200转动，使主轴200的输出扭矩增大，吃刀深度加深，增大切削量，提高了机床的加工效率，粗加工这一点尤为突出。

本发明的挂轮箱(图中未示出)用来搭配不同齿数的齿轮，以获得不同的进给量，主要用于车削不同种类的螺纹。

本发明的进给箱300用来改变进给量，主轴200经挂轮箱传入进给箱300的运动，通过移动变速手柄来改变进给箱中滑动齿轮的啮合位置，便可使光杆320或丝杆310获得不同的转速。丝杠310能带动大拖板作纵向移动，用来车削螺纹。光杠320用于机动进给时传递运动。通过光杠可把进给箱300的运动传递给溜板箱，使刀架作纵向或横向进给运动。

参见图3，在床身100上平行设置有两条主导轨120、130，在床身100面向操作者一侧下方设置有与两条主导轨120、130平行的辅助导轨140，溜板箱400的底部通过辅助导轨镶条141与辅助导轨140滑动连接。由于采用了辅助导轨，使得刀架上的床鞍510受力重心离床身100的中心线较近，床鞍510在床身100上移动时稳定，背吃刀量较大，加工精度高，同时可以将床身加宽至800mm。主导轨120、130面具有一层中频淬火层，使其耐磨性得到很大提高，延长了机床的实使用寿命。

溜板箱400用以丝杆310、光杆320与刀架500的连接，用来使光杠320和丝杠310的转动改变为刀架500的自动进给运动。光杠320用于一般的车削，丝杠310只用于车螺纹。溜板箱400中设有互锁机构，使两者不能同时使用。溜板箱400内装有超越离合器，以防止进给系统与快速转动系统运动的互相干涉。当进给系统超负荷时，此离合器便自动脱开，刀架立即停止工作。如离合器传递扭矩太小时，可利用螺母调整圆柱弹簧对离合器的压紧力。此结构保证了机床的安全性能。为了床身导轨有适当的润滑，在溜板箱体左端设有转动手柄，需要润滑将手柄转动。

参见图3和图4，本发明的刀架500包括与溜板箱400连接并可沿床身主导轨120、130作横向移动的床鞍510，在床鞍510上设置有纵向导轨(图中未示出)，大拖板520滑动安装在床鞍510上并可沿床鞍510上的纵向导轨作纵向移动；大拖板520依靠设置在床鞍510内的大拖板丝杆传动机构530驱动沿床鞍510上的纵向导轨作纵向移动。在床鞍510内设置有对大拖板520移动起导向作用的大拖板光杆540；在大拖板520上还设置有横向滑轨550，横滑板560滑动安装在大拖板520上并可沿大拖板520上的横向滑轨550作横向移动。在横向滑轨550内安装有驱动横滑板移动的上刀架丝杆传动机构570，在横滑板560上安装有转盘580，在转盘580上安装有上刀架590。

大拖板光杆540与大拖板丝杆传动机构530中的丝杆531平行设置，在大拖板光杆540和大拖板丝杆传动机构530中的丝杆531上通过电磁离合器安装有相互啮合从动齿轮541和主动齿轮531a，在大拖板光杆540上键设有一圆柱蜗轮(图中未示出)；在横向滑轨550上通过轴承座551安装有一齿轮轴552，在齿轮轴552的上下端各键设有一主动伞齿轮553和圆柱齿轮554，圆柱齿轮554与圆柱蜗轮啮合，在上刀架丝杆传动机构570中的丝杆上键设有一从动伞齿轮(图中未示出)，主动伞齿轮553与从动伞齿轮啮合。当大拖板丝杆传动机构530中的丝母带动大拖板520实现纵向进给时，当大拖板光杆540和大拖板丝杆传动机构530中的丝杆531上的电磁离合器动作后，通过主动齿轮531a与从动齿轮541的啮合，大拖板光杆540转动，通过大拖板光杆540的圆柱蜗轮带动圆柱齿轮554转动，圆柱齿轮554又通过齿轮轴552带动主动伞齿轮553转动，主动伞齿轮553通过啮合带动从动伞齿轮转动，从动伞齿轮将动力传递给上刀架丝杆传动机构570中的丝杆，带动上刀架丝杆传动机构570中的丝杆转动，通过上刀架丝杆传动机构570中的丝母驱动横滑板560移动，实现锥体的机动切削。

参看图5，为了能将主轴200及时制动，本发明还包括一车床主轴制动装置，该车床主轴制动装置包括一固定在主轴200上的刹车片610，一固定在主轴箱200a上起到夹紧和松开刹车片610的液压制动机构620以及相应的液压控制回路630。当启动刹车按钮后，液压制动机构620中的液压缸621、622进油，液压缸621、622的活塞推动安装在液压缸活塞上的定片621a、622a将刹车片610夹紧，使主轴200与主轴箱200a固定连接，实现刹车。采用液压制动机构，提高了工作效率，并简化了操作过程。

参看图1，在床身100上还安装有尾座700，尾座700分两种，有自动尾座和手动尾座，自动尾座既省力又方便，给客户提供自由选择的空间。尾座700用于安装后顶尖以支持工件，或安装钻头、铰刀等刀具进行孔加工。尾座主要由套筒、尾座体、底座等几部分组成。转动手轮，可调整套筒伸缩一定距离，并且尾座还可沿床身导轨推移至所需位置，以适应不同工件加工的要求。尾座套筒分为两种，有内置式顶尖与固定顶尖。内置式顶尖工件承重比固定顶尖大。

在床身100上还安装有中心架800，中心架800主要用来加工较长的工件，以增加车削刚性，防止震动。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1.一种适用于重载加工的数控卧式车床，包括床身、位于床身上的电机、主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、丝杆、光杆、中心架，在床身上平行设置有两条主导轨，其特征在于，在所述床身面向操作者一侧下方设置有与两条主导轨平行的辅助导轨，所述溜板箱的底部通过辅助导轨镶条与所述辅助导轨滑动连接；

所述主导轨面上具有一层中频淬火层；

所述电机安装在床头备向操作者一侧，变速箱安装在床头内；该变速箱由传动轴、第一齿轮、第二齿轮、第一轴、双联滑移齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第二轴、滑移齿轮、第五齿轮、内齿离合器、第三轴、第六齿轮、第七齿轮、第一斜齿轮、第二斜齿轮、第四轴组成；所述电机通过皮带传动机构与所述传动轴连接，所述传动轴轴设在变速箱内，第一齿轮键设在传动轴上；所述第一轴轴设在变速箱内，第二齿轮和双联滑移齿轮键设在第一轴上，其中双联滑移齿轮能在所述第一轴上滑移；第二齿轮与第一齿轮啮合，第二齿轮同步驱动双联滑移齿轮转动；第二轴轴设在变速箱内，第三齿轮、第四齿轮、滑移齿轮以及内齿离合器中的内齿轮均键设在第二轴上，其中滑移齿轮以及内齿离合器中的内齿轮能在所述第二轴上滑移，双联滑移齿轮分别与所述第三齿轮、第四齿轮啮合；第三轴轴设在变速箱内，第五齿轮和第六齿轮键设在第三轴上，第五齿轮与所述的滑移齿轮啮合；第四轴轴设在变速箱内，内齿离合器中的外齿轮、第七齿轮、第一斜齿轮均键设在第四轴上，第七齿轮与第六齿轮啮合，第二斜齿轮键设在主轴上，该第二斜齿轮与第一斜齿轮啮合；

还包括一车床主轴制动装置，所述车床主轴制动装置包括一固定在主轴上的刹车片，一固定在主轴箱上起到夹紧和松开刹车片的液压制动机构以及相应的液压控制回路；

所述刀架包括与溜板箱连接并可沿床身导轨作横向移动的床鞍；设置在床鞍上的纵向导轨；滑动安装在床鞍上并可沿床鞍上的纵向导轨作纵向移动的大拖板；设置在床鞍内驱动所述大拖板沿床鞍上的纵向导轨作纵向移动的大拖板丝杆传动机构；设置在床鞍内对大拖板移动起导向作用的大拖板光杆；设置在大拖板上的横向滑轨；滑动安装在大拖板上并可沿大拖板上的横向滑轨作横向移动的横滑板；驱动横滑板移动的上刀架丝杆传动机构；安装在横滑板上的转盘；安装在转盘上的上刀架；所述大拖板光杆与大拖板丝杆传动机构中的丝杆平行设置，在所述大拖板光杆和大拖板丝杆传动机构中的丝杆上通过电磁离合器安装有相互啮合从动齿轮和主动齿轮，在所述大拖板光杆上键设有一圆柱蜗轮；在横向滑轨上通过轴承座安装有一齿轮轴，在齿轮轴的上下端各键设有一主动伞齿轮和圆柱齿轮，所述圆柱齿轮与所述圆柱蜗轮啮合，在所述上刀架丝杆传动机构中的丝杆上键设有一从动伞齿轮，所述主动伞齿轮与从动伞齿轮啮合。

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