CN102756155B - 工件不旋转数控外圆加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种工件不旋转数控外圆加工设备。该设备加工时全部运动都发生在刀具安装部位，工件不动，解决了诸如超长超大直径等不便于转动的工件外圆加工的问题。本发明公开的工件不旋转数控外圆加工设备，在工件不回转情况下，外圆加工采用高速铣加工方式，是一种全新的设计。本发明公开的设备结构紧凑，系统刚性好，加工精度高，质量稳定，可以根据需要制备成不同的尺寸，满足大中型工件的加工需要，还可更换刀具以实现更多种类的加工需要，具有更加广泛的用途。

Description

工件不旋转数控外圆加工设备
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及一种工件不旋转数控外圆加工设备。
背景技术
目前，工件外圆加工多采用将工件夹持于旋转主轴上，使其能随着回转主轴转动，而刀具则安装在刀架上按工件径向或轴向进给，从而实现工件的外圆加工。其主要的加工运动有：刀具按工件径向或轴向的直线进给运动；工件的旋转运动。这样的设备对于超长工件的外圆加工，因为无法夹持工件实现随主轴旋转，无法满足其加工要求。
名称为“工件不回转外圆加工机构”，专利号为“200910302088.1”的中国发明专利中记载的技术，采用内旋风铣削方式，通过刀座的X轴和Y轴位移来实现与工件外圆的充分接触，从而完成外圆或螺纹加工；而名称为“轴类回转工件不转动加工外圆机床”，申请号为“201010261498.9”的中国发明专利申请文件中记载的技术也采用内旋风铣削方式，通过整体刀盘的偏心运动来实现与工件外圆的充分接触从而完成外圆或螺纹加工。这两种技术方案采用的均为搭载内旋风铣头的刀盘，采用偏心量计算来调整刀盘轴线同工件轴线的位置。这样的技术结构需要刀盘直径相对于工件直径要有较大的空间，才能满足刀盘偏心运动要求，工件的直径越大，整体的刀盘装置的体积也就会越加庞大，工件的直径超过一定的范围以后，这样的结构设计就很难满足加工的需要；而且这两种技术受到内旋风铣头以及偏心运动本身的局限，在加工大直径工件时，对刀、进刀和重定位时容易产生偏离，对于大直径工件螺纹的加工精度有较大影响。
发明内容
本发明旨在提供一种工件不旋转数控外圆加工设备，该工件不旋转数控外圆加工设备的加工方式为以高速铣削代替车削的方式。加工时高速电主轴绕工件边旋转边铣削，全部运动都发生在刀具安装部位，工件不动，解决了超长工件外圆加工的问题。同时，本发明提供的技术方案采用了更加新颖的设计，提供了一种与现有技术完全不同的技术方案。
本发明所述的工件不旋转数控外圆加工设备，包括床身、主轴箱、主轴箱滑台，主轴箱安装于主轴箱滑台上，主轴箱滑台可沿着床身上的导轨做进给运动；所述的主轴箱包括主轴变频电机、减速装置、刀架工作台、一字滑台和电主轴；主轴箱变频电机通过减速装置带动主轴回转，主轴上安装有刀架工作台，一字滑台安装在刀架工作台上，电主轴安装于一字滑台上，一字滑台由伺服电机驱动实现在主轴径向的直线进给运动，铣刀安装于电主轴上。
所述的刀架工作台、一字滑台和电主轴为对称的两组或者为对称的四组，更多组的刀具能够带来更加高的加工效率，电主轴上安装的铣刀可以根据不同工件的加工需要，选择不同种类的铣刀。实现比如外圆、端面、倒角和切断等工序的加工，精确地高质量地在轴上进行复杂的多孔位的钻孔加工，对轴上有表面加工要求、相对位置复杂的多孔进行磨削加工等。 
所述的电主轴(9)为风冷电主轴、自冷电主轴中的一种。
所述的减速装置为现有技术，可以为齿轮、皮带或其组合，可以为一级减速或者多级减速。
本发明中工件采用专用夹具进行夹持，所述的专用夹具为现有技术，比如名称为“轴类回转工件不转动加工外圆机床的工件夹持装置”，专利号为“201020502973.2”的中国实用新型专利记载的夹具，通过该专用夹具能够实现工件调心，对准本发明设备的主轴轴线。
本发明所述的工件不旋转数控外圆加工设备，采用工件不旋转，高速电主轴绕工件旋转切削的工作方式，在超长工件外圆加工上是一种全新的设计。本发明的设备结构紧凑，系统刚性好，工件定位精度较高，生产率高，加工质量稳定，可以根据需要制备成不同的尺寸，满足大中型工件的加工需要。本发明通过调整设备尺寸大小，加工工件外圆或螺纹的直径范围可达从50mm至300mm甚至更大，应用的范围更加广泛。本发明通过数控三轴联动实现对工件外圆的加工，精度高；特别在加工大直径工件的螺纹时，由于铣刀由一字滑台控制在主轴及工件径向上做直线进给运动，保证了对刀和进、出刀位置的精确度，从而使得加工出来的螺纹精度更高。
相对于名称为“工件不回转外圆加工机构”，专利号为“200910302088.1”的中国发明专利，以及名称“轴类回转工件不转动加工外圆机床”，申请号为“201010261498.9”的中国发明专利申请文件中记载的技术。本发明的技术方案原理完全不同，结构更加紧凑；相对于上述两种技术方案需要刀盘进行偏心运动，因而需要刀盘直径相对于工件直径需要更大的活动空间，刀盘在加工不同直径的工件时，需要更换不同尺寸的刀盘，更换刀盘工序比较复杂，不便于操作。本发明的主轴只需要大于零件直径即可进行加工，同等条件下，本发明能够加工更大直径的工件，更好满足更大直径的超长工件外圆加工需要，加工不同直径外圆时更换刀具比较方便；本发明通过数控三轴联动对工件外圆进行高速铣加工，精度更高，同时由于采用数控方式，本发明在加工大直径工件螺纹时，更加能够保证加工精度；本发明还可更换刀具以实现更多种类的加工需要，具有更加广泛的用途。
本发明所述的工件不旋转数控外圆加工设备具有良好的应用前景，相对于现有技术来说具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
图1 是本发明实施例提供的工件不旋转数控外圆加工设备的立体主视图。
图2是本发明实施例提供的工件不旋转数控外圆加工设备的立体主视侧后图。
图3是本发明实施例提供的工件不旋转数控外圆加工设备的主轴箱的透视图。
图中各部分结构名称如下：
1为床身，2为主轴箱，3为主轴箱滑台，4为导轨，5为主轴变频电机，6为减速装置，7为刀架工作台，8为一字滑台，9为电主轴，10为主轴。
具体实施方式
以下结合附图描述本发明的一种实施例：
工件通过专用夹具固定于床身上，通过专用夹具进行调心，对准主轴10；
主轴箱2安装于主轴箱滑台3上，位于床身1之后的伺服电机通过丝杆传动，驱动主轴箱滑台3沿着床身1上的导轨4做进给运动，实现主轴箱在工件轴向上的移动；主轴箱2包括主轴变频电机5、减速装置6、刀架工作台7、一字滑台8和风冷电主轴9；主轴箱变频电机5通过三级减速装置6带动主轴10回转，主轴10上安装有刀架工作台7，一字滑台8安装于刀架工作台7上，风冷电主轴9安装于一字滑台8上，铣刀安装于风冷电主轴9上，刀架工作台7、一字滑台8和风冷电主轴9为对称的两组；一字滑台8通过安装其上的伺服电机驱动，在主轴10径向上做直线进给运动，实现铣刀在工件径向上的进给；风冷电主轴9驱动铣刀进行高速旋转；设备通过数控三轴联动完成对工件的铣削加工。

Claims (3)

1.一种工件不旋转数控外圆加工设备，包括床身（1）、主轴箱（2）、主轴箱滑台（3），主轴箱（2）安装于主轴箱滑台（3）上，主轴箱滑台（3）可沿着床身（1）上的导轨（4）做进给运动，其特征在于：所述的主轴箱（2）包括主轴变频电机（5）、减速装置（6）、刀架工作台（7）、一字滑台（8）和电主轴(9)；主轴箱变频电机(5)通过减速装置(6)带动主轴(10)回转，主轴(10)上安装有刀架工作台(7)，一字滑台(8)安装于刀架工作台(7)上，电主轴(9)安装于一字滑台(8)上，一字滑台(8)带动电主轴(9)在主轴(10)径向上做直线进给运动，铣刀安装于电主轴(9)上。
2.如权利要求1所述的工件不旋转数控外圆加工设备，其特征在于：所述的刀架工作台（7）、一字滑台（8）和电主轴 (9)为对称的两组或者为对称的四组。
3.如权利要求1所述的工件不旋转数控外圆加工设备，其特征在于：所述的电主轴(9)为风冷电主轴、自冷电主轴中的一种。
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