CN102528453A - 绳槽复合加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的绳槽复合加工装置，包括主轴（3）、切削刀具（4），主轴电机（1）、传动机构（2）、主轴进给电机（5）和主轴平移电机（9），所述主轴电机与主轴通过传动机构连接，切削刀具固定连接在主轴上并与主轴同步转动，切削刀具的前后进给由主轴进给电机进行驱动，切削刀具的左右进给由主轴平移电机进行驱动。解决了现有绳槽车削存在的耗时长，效率低、操作难度大、易出现啃刀、震刀，损坏工件、加工的精度光洁度、圆整度和一致性较差等问题，通过车、铣、镗复合加工方式，达到提高加工效率，缩短加工时间，避免啃刀、震刀现象的发生，提高加工精度、光洁度、圆整度和一致性，降低操作的复杂程度，提高操作安全性的目的。

Description

绳槽复合加工装置

技术领域

本发明属于加工机床技术领域，主要涉及的是一种用于多绳摩擦式矿井提升机摩擦衬块绳槽的绳槽复合加工装置。广泛应用于各种外圆直线沟槽或螺旋沟槽的加工领域。

背景技术

多绳摩擦式矿井提升机在初次安装、衬垫更换以及磨损不均匀时，都需要对摩擦衬垫的绳槽进行车削，使各绳槽底径一致，以保证多根钢丝绳能够平稳得同步运行，减少钢丝绳与衬垫间的相对摩擦，延长钢丝绳和摩擦衬垫的使用寿命，提高提升机运行的安全性和平稳性。

目前，多绳摩擦式矿井提升机摩擦衬垫的绳槽普遍是采用单刀固定进给的小型手动车床进行车削的，即把车刀固定在车床四方向直线运动刀架上，通过手动调节装置移动刀架，进行刀具的进给；车削绳槽时需要使矿井提升机的主滚筒旋转，实现被车削衬块的旋转运动，通过被车削工件的旋转运动，与小型手动车床刀具进给机构的配合动作，完成矿井提升机主滚筒衬块的车削。这种绳槽车削方式存在的主要缺陷有：

1.车刀一次进给量少，车削速度慢，过程耗时长，工作效率低。在加工过程中，刀具的进给量一般受刀具与工件的相对移动速度、刀具与工件的位移形式、刀具材质、工件材质、润滑和冷却等因素的制约。由于现有的绳槽车床其刀头为固定结构，其是通过工件的旋转进行绳槽切削的，车削过程中，车刀相对于工件的径向产生直线位移。这种切削形式决定了刀具在工件的单个运转周期内，需要切削的材料体积较大，承受的切削力矩也较大。所以，在假设刀具材质、工件材质、润滑和冷却等其他参数为常量的前提下，必须控制工件的旋转速度不能过快，单次进刀量不能过大，否则有可能由于承受过大的切削力矩而损伤刀具或被车削工件。也正是由于上述原因，现在的绳槽车削装置普遍存在车削过程耗时较长，工作效率低等弊端。

2.车削操作时容易出现啃刀、震刀，导致被车削衬垫工件损坏等情况。现有绳槽车床的刀架进给机构为手动操作,进刀量需要操作工人手动调整。这样一来，容易出现因为一次进刀量调整过大，而使刀具在切削过程中承受巨大的切削力矩，导致啃刀或震刀情况的发生。另外，工件的旋转速度控制不当和工件本身具有的塑性也是经常导致啃刀和震刀的重要原因之一。

3.车削尺寸准确性和一致性较差。摩擦式矿井提升机一般具有四到六个绳槽，每个绳槽的深度均要求准确一致。但是，现有的绳槽车床，其对刀、进刀和尺寸的掌握都需要人工操作。加工尺寸的测量一般是采用卡尺。这样一来加工精度的保障往往因为操作人员的操作经验和测量误差而产生差异。在车削每个绳槽的时候均要反复进行对刀、车削、测量、再对刀、再车削、再测量等过程。这样的车削方式，不仅难于保证多个绳槽在一次车削过程中加工尺寸和误差的一致性，也难于保障在多次车削过程中车削量的一致性，而且非常耗费时间，大大降低了加工效率。

4.加工光洁度、圆整度较差。现有绳槽车床由于受到刀具与工件相对位移速度和直线运动形式的制约，其表面加工光洁度也相对较差。车削完成以后表面加工刀痕以及啃刀和震刀的痕迹比较明显，加工圆整度欠佳。

5.操作难度大、不安全。由于现有绳槽车床的各个机构均为手动操作装置，所以操作难度较大，需要操作人员有一定的经验才能够掌握，不当的操作有可能造成设备事故或人身事故。

6.绳槽的车削受到设备的运行状况的制约。由于矿井提升机绳槽的车削主要是通过工件的转动来完成的，而工件的转动又是靠转动提升机的滚筒来实现。但是，提升机的滚筒在一个运行周期内能够转动的圈数受到井深条件的制约。一般来讲，井深越深，提升机一个运行周期内可以运行的圈数就越多，井深越浅则运行的圈数就越少。由于很多井深较浅的提升机一个运行周期运转的圈数较少，往往不能在其到达停车位置之前完成单个绳槽的车削。并且，车削作业要求工件的转动方向始终是同一方向，工件反转的时候无法进行车削；所以就需要退刀之后，将提升机滚筒反转至起始位置，重新测量、重新对刀，再次进行车削，直到达到加工尺寸要求位置，操作比较麻烦。另外，车削过程中提升机滚筒运行速度的快慢，也需要提升机操作人员进行严格的控制，速度太快或太慢则容易导致安全事故或对加工质量造成影响。

发明内容

本发明的目的由此产生，提出一种绳槽复合加工装置，解决了现有绳槽车削存在的耗时长，效率低、操作难度大、易出现啃刀、震刀，损坏工件、加工的精度光洁度、圆整度和一致性较差等问题，通过车、铣、镗复合加工方式，达到提高加工效率，缩短加工时间，避免啃刀、震刀现象的发生，提高加工精度、光洁度、圆整度和一致性，降低操作的复杂程度，提高操作安全性的目的。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种绳槽复合加工装置包括主轴电机、传动机构、主轴、切削刀具、主轴进给电机和主轴平移电机，所述主轴电机与主轴通过传动机构连接，切削刀具固定连接在主轴上并与主轴同步转动，切削刀具的前后进给由主轴进给电机进行驱动，切削刀具的左右进给由主轴平移电机进行驱动。

本发明所述的主轴设置在主轴箱体内。

本发明所述的传动机构为皮带轮传动机构，即在主轴电机1的输出轴上固定连接一个皮带轮，在主轴的一端固定连接一个皮带轮，该两个皮带轮通过皮带连接。

本发明所述的进给电机和平移电机均采用伺服电机辅以激光测距仪或编码器进行控制，编码器为伺服电机自带的附加元件，激光测距仪安装在主轴箱体上。

本发明在所述的主轴箱的下底面设有燕尾槽，与进给托板滑动连接；通过滚珠丝杠传动装置驱动刀具的前后进给，具有电动和手动操作功能。

本发明在所述的进给托板的下底面固定连接有角度调整板，角度调整板通过滑动卡轨与主轴平移托板进行连接。

本发明在所述的主轴平移托板的下底面设有燕尾槽,与机架滑动连接；通过滚珠丝杠传动装置，驱动刀具的左右进给，具有电动和手动操作功能。

本发明的有益效果主要表现在：通过车、铣、镗复合加工工艺的使用；以及采用高速旋转刀具；并将数字控制系统等先进技术加以应用。使得绳槽复合加工装置能够有效的提高绳槽切削加工的效率，缩短加工的时间，提升机只需运行一周即可将衬垫车削到位；避免啃刀、震刀情况的发生；大幅度的提高加工的精度、光洁度、圆整度和一致性；降低设备操作的复杂程度，减少不必要的重复测量和对刀；增加了设备操作的安全性；突破了矿井提升机的运行速度、运行方向和运行距离对绳槽加工过程的局限；具有显著地经济效益。并且，可以将该设备广泛的应用于各种外圆直线沟槽或螺旋沟槽的加工领域。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图2是实用新型的使用状态示意图。

图中：1.主轴电机、2. 传动机构、3.主轴、4.切削刀具、5.主轴进给电机、6.主轴箱体、7. 激光测距仪、8.进给托板、9.主轴平移电机、10. 角度调整板、11. 主轴平移托板、12、机架，13、提升机主滚筒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但本发明不局限以下实施例。

    如图1所示：本发明所述的一种绳槽复合加工装置包括主轴电机1、传动机构2、主轴3、切削刀具4、主轴进给电机5、主轴箱体6、 激光测距仪7、进给托板8、主轴平移电机9、角度调整板10、主轴平移托板11和机架12。其中，主轴电机1采用螺栓连接固定在主轴箱体6的上方；主轴3设置在主轴箱体6内，由轴承加以支撑。主轴电机1与主轴3通过传动机构2连接，传动机构2可采用皮带轮传动机构，也可采用齿轮传动机构或其它类似的传动机构。本实施例采用的是皮带轮传动机构，即在主轴电机1的输出轴上固定连接一个皮带轮，在主轴3的一端固定连接一个皮带轮，该两个皮带轮通过皮带连接。采用皮带轮传动机构可通过更换不同规格尺寸的皮带轮实现主轴转速和扭矩的调节。在主轴3的另一端通过螺栓锁紧装置安装有切削刀具4，与主轴同步旋转，实现对工件的切削。由进给电机5、主轴箱6、进给托板8、平移电机9、角度调整板10、主轴平移托板11共同构成移动刀架系统。实现单个切削刀具在同一水平上四个方向的移动以及切削角度的调整。由于切削方式采用工件旋转运动配合刀具旋转运动进行切削，且工件旋转方向无要求，这样通过高速动力单元或高速电机驱动刀具的旋转对绳槽进行切削加工，将传统的直线切削改为旋转切削，由此减小了刀具单次切削过程中承受的切削力矩，提高了切削效率。刀具采用公知的切削刀具, 国标刀具或非标刀具均可（刀具尺寸的选择主要依据加工尺寸进行选择）。为实现同一水平高度内刀具在前后左右四个方向上的移动，切削刀具4的前后进给通过主轴进给电机5进行驱动，主轴进给电机5通过法兰与主轴箱体6固定连接，采用滚珠丝杠副进行传动。滚珠丝杠副是由丝杠及螺母两个配套件组成的，通过丝杠或螺母的旋转将旋转运动转化为直线运动，实现主轴箱体6与进给托板8的直线相对位移，完成刀具4按照主轴轴向前后进给的功能。滚珠丝杠副是目前传动机械中精度最高也是最常用的传动装置。滚珠丝杠副的安装方式可以进行互换，可以将丝杠安装在主轴箱体6内，将螺母体安装在进给托板8内；也可以将丝杠安装在进给托板8内，将螺母体安装在主轴箱体6内。切削刀具4的左右进给通过主轴平移电机9进行驱动，主轴平移电机9通过法兰与主轴平移托板11固定连接，采用滚珠丝杠进行传动。滚珠丝杠副是由丝杠及螺母两个配套件组成的，通过丝杠或螺母的旋转将旋转运动转化为直线运动，实现主轴平移托板11与机架12的直线相对位移，完成刀具4按照主轴轴向左右进给的功能。滚珠丝杠副是目前传动机械中精度最高也是最常用的传动装置。滚珠丝杠副的安装方式可以进行互换，可以将丝杠安装在主轴平移托板11内，将螺母体安装在机架12内；也可以将丝杠安装在机架12内，将螺母体安装在主轴平移托板11内。进给电机5和平移电机9均采用伺服电机辅以激光测距仪7或编码器进行控制，编码器为伺服电机自带的附加元件，激光测距仪7安装在主轴箱体6上，采用常规的控制方式对伺服电机进行分别控制，通过激光测距仪或高分辨率编码器进行走刀位置的精确测量和反馈控制，不仅将使加工的精度得到大幅的提高，保证加工尺寸的重复性和一致性处于最佳状态，定位和加工精度最高可达到10μm。而且还能够减少人工操作时重复对刀和测量的工作量，降低操作的复杂程度。由于刀具四方向进给的传动装置采用滚珠丝杠，具有电动和手动操作功能，因此，当电动机构出现故障时可以采用手动装置进行控制，完成切削作业。在主轴箱6的下底面设有燕尾槽与进给托板8进行滑动连接，形成刀具前后进给的承托结构。在进给托板8的下底面使用紧固件与角度调整板10进行固定连接，角度调整板10的传动采用螺杆齿条配合的传动方式，通过人工摇动摇柄进行刀具仰角和倾角的调整，使刀具尽量垂直于加工面；角度调整板10通过滑动卡轨与主轴平移托板11进行连接，形成刀具角度调整的承托结构，实现被切削工件与刀具切削夹角的调整。主轴平移托板11的下底面设有燕尾槽与机架12进行滑动连接，形成刀具左右平移进给的承托结构。机架12采用中空铸钢件或焊接钢结构件，与地面基础件的连接采用水泥灌浆地脚螺栓固定方式，负责承载整个设备的重量。

每台绳槽复合加工装置可以并列安装多套数量不等的移动刀架。可同时完成多条绳槽的车削，或单个螺旋绳槽的车削。

电器控制系统可采用计算机配合基础电路进行控制，也可采用操作箱、控制柜、控制箱、手持操作器以及触摸控制操作系统进行控制。操作界面可以使用不同的语言。

本发明使用状态如图2所示：图2中的提升机主滚筒13为被加工工件的承载体，指的是多绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的提升运输系统，主要用作提升矿物、升降人员和物料及设备等。多绳摩擦式提升机的驱动原理采用柔性体摩擦传动原理。即在提升机主滚筒13的表面安装有一层带有钢丝绳槽的摩擦衬垫，钢丝绳围绕在摩擦衬垫的绳槽内，利用钢丝绳与摩擦衬垫间的摩擦力来提供驱动力，提升或下放重物以及人员。摩擦式提升机主滚筒外壁一周铺设的摩擦衬垫就是绳槽复合加工装置需要加工的工件。进行绳槽加工前需要将绳槽复合加工装置安装在提升机主滚筒13的一侧，找正后将机架12通过地脚螺栓与地面进行可靠的连接，设备安装完成后即可长期使用，不必移动。接下来就可以进行的绳槽的加工和修整了。步骤如下：一、根据钢丝绳的直径选择合适的切削刀具，并将刀具装卡到主轴3上。二、通过手轮调整角度调整板10，进行刀具角度的调整，使主轴3的轴线垂直于被切削工件。三，启动电器控制系统，驱动进给电机5或平移电机9运转，使刀具移动到正确的初始位置进行对刀，并且录切削初始位置。四、设置切削过程和切削量。通过电器控制系统设定切削任务执行的先后顺序，并设定每一个切削过程的走刀量。五、启动主轴电机1使主轴 3和刀具4高速旋转。六、操作电器控制系统，执行预先设定的程序，完成一个或多个绳槽的自动化加工过程。切削的过程中提升机主滚筒13的旋转方向采用顺时针或逆时针方向均可。

Claims (7)

1.一种绳槽复合加工装置，包括主轴（3）、切削刀具（4），其特征是：还包括主轴电机（1）、传动机构（2）、主轴进给电机（5）和主轴平移电机（9），所述主轴电机与主轴通过传动机构连接，切削刀具固定连接在主轴上并与主轴同步转动， 切削刀具的前后进给由主轴进给电机进行驱动，切削刀具的左右进给由主轴平移电机进行驱动。

2.根据权利要求1所述的绳槽复合加工装置，其特征是：所述的主轴（3）设置在主轴箱体（6）内。

3.根据权利要求1所述的绳槽复合加工装置，其特征是：所述的传动机构（2）为皮带轮传动机构，即在主轴电机（1）的输出轴上固定连接一个皮带轮，在主轴（3）的一端固定连接一个皮带轮，该两个皮带轮通过皮带连接。

4.根据权利要求1所述的绳槽复合加工装置，其特征是：所述的进给电机（5）和平移电机（9）均采用伺服电机辅以激光测距仪（7）或编码器进行控制，编码器为伺服电机自带的附加元件，激光测距仪（7）安装在主轴箱体（6）上。

5.根据权利要求1所述的绳槽复合加工装置，其特征是：在所述的主轴箱（6）的下底面设有燕尾槽，与进给托板（8）滑动连接；通过滚珠丝杠传动装置驱动刀具的前后进给，具有电动和手动操作功能。

6.根据权利要求5所述的绳槽复合加工装置，其特征是：在所述的进给托板（8）的下底面固定连接有角度调整板（10），该角度调整板通过滑动卡轨与主轴平移托板（11）进行连接。

7.根据权利要求6所述的绳槽复合加工装置，其特征是：在所述的主轴平移托板（11）的下底面设有燕尾槽,与机架（12）滑动连接；通过滚珠丝杠传动装置，驱动刀具的左右进给，具有电动和手动操作功能。

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