CN103273093A

CN103273093A - 一种龙门镗铣床刀架

Info

Publication number: CN103273093A
Application number: CN2013102187215A
Authority: CN
Inventors: 任家隆; 吴宏伟; 赵礼刚; 吴爱胜; 夏添; 尹宛馨; 陈丹丹; 连立麟; 于风侠
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: CN103273093B

Abstract

本发明公开一种龙门镗铣床刀架，包括铣刀刀头、镗刀刀头、滑枕、中心轴、分度转位机构和刀架；刀架和中心轴转动联接；铣刀刀头或镗刀刀头安装在刀架一端；分度转位机构和刀架固连；铣刀刀头包括五轴铣头和铣头拉杆；五轴铣头和铣头拉杆固连；镗刀刀头包括镗刀刀架拉杆、下端齿盘、镗刀刀架和镗刀刀杆；镗刀刀架拉杆和下端齿盘固连在镗刀刀架上端，镗刀刀杆固连在镗刀刀架下端。本发明能够实现滑枕在1°～20°范围内的分度调节以及铣刀刀头和镗刀刀头的简易切换，尤其在大型工件的加工中，在一次安装后能够完成复杂曲面的铣削与锥度孔的镗削以及外圆表面的切削功能，大大提高了大型工件的加工效率及精度，避免了二次装夹产生的重复定位误差。

Description

一种龙门镗铣床刀架

技术领域

本发明涉及一种龙门镗铣床刀架，尤其涉及一种能够实现五自由度曲面铣削与镗锥度孔的龙门镗铣床刀架。

背景技术

随着制造技术的发展，五轴联动数控机床系统成为解决复杂曲面铣削，提高加工效率及精度的保证。五轴联动数控镗铣床更是广泛运用于众多大型工件的加工中，例如大型螺旋桨叶面的加工等。而多数大型螺旋桨的内孔锥度通常在1°～20°之间，传统加工需要分别在镗床与铣床上完成孔的镗削及叶面的铣削，装夹比较麻烦，定位精度低。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，增大龙门数控镗铣床适用范围，提高大型零件加工效率和精度，本发明公开一种能够有效地提高加工效率，实现一次装夹基础上对零件复杂曲面进行铣削、锥度孔镗削以及外圆车削的龙门数控镗铣床刀架。

为实现上述发明目的，本发明龙门镗铣床刀架可采用如下技术方案：包括铣刀刀头、镗刀刀头、滑枕、中心轴、分度转位机构和刀架；所述刀架和中心轴转动联接；所述铣刀刀头或镗刀刀头安装在刀架一端；所述分度转位机构和刀架固连；所述铣刀刀头包括五轴铣头和铣头拉杆；所述五轴铣头和铣头拉杆固连；所述镗刀刀头包括镗刀刀架拉杆、下端齿盘、镗刀刀架和镗刀刀杆；所述镗刀刀架拉杆和下端齿盘固连在镗刀刀架上端，所述镗刀刀杆固连在镗刀刀架下端；所述分度转位机构包括转位伺服电机、转位小齿轮、转位大齿轮、动端齿盘和定端齿盘；所述转位伺服电机安装在刀架主体上，并和转位小齿轮联接，转位小齿轮和转位大齿轮啮合传动，转位大齿轮和滑枕相固连；定端齿盘和中心轴相固连，动端齿盘和定端齿盘相适配；所述刀架包括刀架主体、绕竖直方向转动的伺服电机、顶紧式碟簧油缸、拉紧油缸和上端齿盘；所述伺服电机固连在刀架主体上；所述拉紧油缸固连在刀架主体上；所述顶紧式碟簧油缸固连在刀架主体上；所述伺服电机带动五轴铣头绕其自身轴线转动；所述顶紧式碟簧油缸的一段和动端齿盘相固连；所述铣头拉杆和镗刀刀架拉杆分别与拉紧油缸可拆卸连接；所述上端齿盘和下端齿盘啮合。

作为优选，所述分度转位机构还包括蜗杆轴和蜗轮，蜗杆轴和转位伺服电机通过齿轮传动联接，蜗轮和转位小齿轮同轴，蜗杆轴和蜗轮相适配。所述顶紧式碟簧油缸上设有碟簧和顶杆，碟簧和顶杆联接，顶杆和动端齿盘固连；所述碟簧推出顶杆时，顶杆带动动端齿盘向外运动，从而和定端齿盘啮合；所述碟簧压缩收回顶杆时，顶杆带动动端齿盘向内运动，从而和定端齿盘分离。所述刀架还包括油缸座，油缸座通过螺栓固连在刀架主体上，拉紧油缸通过轴承与油缸座联接。所述动端齿盘和定端齿盘的齿数可达到720个，刀架主体可以旋转的角度最小分度值为0.5°，定位精度可以达到1′。

有益效果：与现有技术相比，本发明有如下优点：

本发明的龙门镗铣床刀架对滑枕部分进行设计，能够实现滑枕在1°～20°范围内的分度调节以及铣刀刀头和镗刀刀头的简易切换，尤其在大型螺旋桨工件的加工中，在一次安装后能够完成复杂曲面的铣削与锥度孔的镗削以及外圆表面的切削功能，大大提高了大型工件的加工效率及精度，避免了二次装夹产生的重复定位误差。本发明通过对添加分度转位机构可以使刀架整个旋转一个角度，从而在原有龙门式数控铣床结构基础上进行锥度孔的镗削，并且拉紧油缸配合上端齿盘可以简单地实现铣刀刀头和镗刀刀头的切换与定位锁紧；利用动端齿盘和定端齿盘定位锁紧有利于保证锥孔的精度；通过一次性装夹对工件进行加工可以减少工人劳动强度，避免二次装夹产生的误差，同时增大了加工效率和精度。本发明结构简单，铣刀刀头和镗刀刀头更换方便，转位机构定位精度高，大大提高了大型零件的加工效率和精度，具有一定的市场推广价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中的分度转位机构的局部剖视图；

图3是本发明中的镗刀刀头的结构示意图。

图中，1五轴铣头、2端盖、3刀架主体、4圆柱滚子轴承、5C轴小齿轮、6C轴大齿轮、7联轴器、8伺服电机、9下端盖、10圆柱滚子轴承、11推力球轴承、12挡圈、13锁紧螺母、14上端盖、15大轴承套、16推力球轴承、17轴端挡板、18轴承挡圈、19圆柱滚子轴承、20第一齿轮、21第一轴承座、22转位伺服电机、23蜗杆轴、24第二轴承座、25蜗轮、26转位小齿轮、27转位大齿轮、28第二齿轮、29顶紧式碟簧油缸、30联接套、31动端齿盘、32定端齿盘、33中心轴、34滑枕、35油缸座、36拉紧油缸、37上端齿盘、38铣头拉杆、39镗刀刀架拉杆、40下端齿盘、41镗刀刀架、42镗刀刀杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

请参阅图1至图3所示，其中，图1是图2中的A-A剖视图。本发明公开一种龙门镗铣床刀架，包括铣刀刀头、镗刀刀头、滑枕34、中心轴33、分度转位机构和刀架；刀架和中心轴33转动联接；铣刀刀头或镗刀刀头安装在刀架一端；分度转位机构和刀架固连；铣刀刀头包括五轴铣头1和铣头拉杆38；五轴铣头1和铣头拉杆38固连；镗刀刀头包括镗刀刀架拉杆39、下端齿盘40、镗刀刀架41和镗刀刀杆42；镗刀刀架拉杆39和下端齿盘40固连在镗刀刀架41上端，镗刀刀杆420固连在镗刀刀架41下端；分度转位机构包括转位伺服电机22、转位小齿轮26、转位大齿轮27、动端齿盘31和定端齿盘32；转位伺服电机22安装在刀架主体3上，并和转位小齿轮26联接，转位小齿轮26和转位大齿轮27相啮合传动，转位大齿轮27和滑枕34相固连；定端齿盘32和中心轴33相固连，动端齿盘31和定端齿盘32相适配；刀架包括刀架主体3、绕竖直方向转动的伺服电机8、顶紧式碟簧油缸29、拉紧油缸36和上端齿盘37；伺服电机8固连在刀架主体3上；拉紧油缸36固连在刀架主体3上；顶紧式碟簧油缸29固连在刀架主体3上；伺服电机8带动五轴铣头1绕其自身轴线转动；顶紧式碟簧油缸29的一段和动端齿盘31相固连；铣头拉杆38和镗刀刀架拉杆39分别与拉紧油缸36可拆卸连接；上端齿盘37和下端齿盘40啮合。

本实施例中，分度转位机构还包括蜗杆轴23和蜗轮25，蜗杆轴23和转位伺服电机22通过齿轮传动联接，蜗轮25和转位小齿轮26同轴，蜗杆轴23和蜗轮25相适配。中心轴33的一端设有法兰盘，中心轴33上的法兰盘和转位大齿轮27通过螺钉固连；定端齿盘32通过螺钉固连在中心轴33上，动端齿盘31通过螺栓联接在顶紧式碟簧油缸29的顶杆上，动端齿盘31和定端齿盘32相适配。顶紧式碟簧油缸29上设有碟簧和顶杆，碟簧和顶杆联接，顶杆和动端齿盘31固连；碟簧推出顶杆时，顶杆带动动端齿盘31向外运动，从而和定端齿盘32啮合；碟簧压缩收回顶杆时，顶杆带动动端齿盘31向内运动，从而和定端齿盘32分离。刀架还包括油缸座35，油缸座35通过螺栓固连在刀架主体3上，拉紧油缸36通过轴承与油缸座35联接。动端齿盘31和定端齿盘32的齿数可达到720个，刀架主体3可以旋转的角度最小分度值为0.5°，定位精度可以达到1′。

动端齿盘31通过螺栓联接在顶紧式碟簧油缸29的顶杆上。

油缸座35是利用螺栓固定在刀架主体3上；拉紧油缸36通过一对圆柱滚子轴承10和一对推力球轴承11与油缸座35联接，拉紧油缸36可以绕其旋转中心转动；拉紧油缸36通过拉紧铣头拉杆38从而拉紧五轴铣头1；C轴小齿轮5通过联轴器7与伺服电机8联接，C轴大齿轮6通过螺栓固定在五轴铣头1上。通常，绕机床Z轴方向旋转的旋转轴为C轴，C轴即为竖直方向的轴；上端齿盘37通过螺栓固定在刀架主体3上；刀架主体3与大轴承套15焊接在一起，中心轴33通过圆柱滚子轴承19套在大轴承套15内；轴端挡板17通过螺钉联接于中心轴33，固定并推紧推力球轴承16；顶紧式碟簧油缸29通过螺钉与大轴承套15固连，顶紧式碟簧油缸29的输出轴通过过盈配合套在联接套30内，联接套30通过螺钉与动端齿盘31相连；定端齿盘32通过螺钉固连在中心轴33上，中心轴33的一端设有法兰盘，法兰盘和转位大齿轮27通过螺钉固连，转位大齿轮27通过螺钉与滑枕34固连；转位伺服电机22固连在刀架主体3上，第一齿轮20固连在转位伺服电机22的输出轴上，第二齿轮28连接在蜗杆轴23的一端，蜗杆轴23由安装在刀架主体3上的一对第一轴承座21固定；蜗轮25的轴上套有转位小齿轮26，装有蜗轮25的轴由固定在刀架主体3上的一对第二轴承座24确定位置。

在进行铣削加工时，五轴铣头1通过铣头拉杆38被拉紧油缸36拉紧，拉紧油缸36在圆柱滚子轴承10和推力球轴承11的支承下可以绕其中心轴线旋转，伺服电机8通过带动C轴小齿轮5与C轴大齿轮6啮合从而带动五轴铣头1实现其C轴方向的旋转运动，此时刀架主体3处于竖直方向，倾斜角为0°。此时动端齿盘31与定端齿盘32处于啮合状态。

当需要进行锥度孔的加工时，只需给拉紧油缸36卸荷，取下五轴铣头1，并通过拉紧镗刀刀架拉杆39安装上镗刀刀架41，安装时预先调整好镗刀刀架41的方向，当拉紧油缸36拉紧镗刀刀架拉杆39时，下端齿盘40与上端齿盘37啮合从而准确定位镗刀刀架41的位置并卡紧，限制了镗刀刀架41的旋转运动。

调节刀架主体3倾斜角时，顶紧式碟簧油缸29压入液压油，顶紧式碟簧油缸29上设有碟簧和顶杆，此时碟簧被压缩，顶杆收回，动端齿盘31与定端齿盘32分开，转位伺服电机22转动一个角度，通过蜗杆轴23和蜗轮25传动带动转位小齿轮26转动，转位小齿轮26与固定不动的转位大齿轮27啮合从而带动整个刀架旋转一个角度进行预定位，当刀架旋转至预定位置时，顶紧式碟簧油缸29卸荷，此时碟簧工作推出顶杆，此时动端齿盘31与定端齿盘32啮合，从而进一步定位并夹紧刀架主体3，至此就完成了本发明的龙门镗铣床镗锥度孔刀架的转位。

加工过程中转位大齿轮27与刀架主体3是随着滑枕34沿Z轴方向和X轴方向一起运动的，利用X轴与Z轴的联动可以车削出各种形状的轮廓，增大了镗铣床的适用范围。该结构中，动端齿盘31和定端齿盘32的齿数可达到720个，因此，刀架主体3可以旋转的角度最小分度值为0.5°，定位精度可以达到1′。

本发明的龙门镗铣床刀架，能实现除了复杂曲面铣削以外的锥度孔镗削。镗削的主运动是回转工作台的旋转运动，整个刀架由转位伺服电机22带动绕中心轴33沿转位大齿轮27转动一个角度并定位后再由数控系统控制进行锥度孔的镗削。

通过分度转位机构可以使刀架整个旋转一个角度，从而在原有龙门式数控机床结构基础上进行锥度孔的镗削，并且拉紧油缸36配合上端齿盘37可以简单地实现五轴铣头1与镗刀刀架41的切换与定位锁紧；利用动端齿盘31和定端齿盘32定位锁紧有利于保证锥孔的精度；通过一次性装夹对工件进行加工可以减少工人劳动强度，避免二次装夹产生的误差，同时增大了加工效率和精度。

本发明的龙门镗铣床刀架对滑枕34部分进行设计，能够实现滑枕34在1°～20°范围内的分度调节以及铣刀刀头和镗刀刀头的简易切换，尤其在大型螺旋桨工件的加工中，在一次安装后能够完成复杂曲面的铣削与锥度孔的镗削以及外圆表面的切削功能，大大提高了大型工件的加工效率及精度，避免了二次装夹产生的重复定位误差。本发明通过对添加分度转位机构可以使刀架整个旋转一个角度，从而在原有龙门式数控铣床结构基础上进行锥度孔的镗削，并且拉紧油缸36配合上端齿盘37可以简单地实现五轴铣头1与镗刀刀架41的切换与定位锁紧；利用动端齿盘31和定端齿盘32定位锁紧有利于保证锥孔的精度；通过一次性装夹对工件进行加工可以减少工人劳动强度，避免二次装夹产生的误差，同时增大了加工效率和精度。本发明结构简单，五轴铣头1与镗刀刀架41更换方便，转位机构定位精度高，大大提高了大型零件的加工效率和精度，具有一定的市场推广价值。

Claims

1.一种龙门镗铣床刀架，其特征在于：包括铣刀刀头、镗刀刀头、滑枕（34）、中心轴（33）、分度转位机构和刀架；所述刀架和中心轴（33）转动联接；所述铣刀刀头或镗刀刀头安装在刀架一端；所述分度转位机构和刀架固连；所述铣刀刀头包括五轴铣头（1）和铣头拉杆（38）；所述五轴铣头（1）和铣头拉杆（38）固连；所述镗刀刀头包括镗刀刀架拉杆（39）、下端齿盘（40）、镗刀刀架（41）和镗刀刀杆（42）；所述镗刀刀架拉杆（39）和下端齿盘（40）固连在镗刀刀架（41）上端，所述镗刀刀杆（42）固连在镗刀刀架（41）下端；所述分度转位机构包括转位伺服电机（22）、转位小齿轮（26）、转位大齿轮（27）、动端齿盘（31）和定端齿盘（32）；所述转位伺服电机（22）安装在刀架主体（3）上，并和转位小齿轮（26）联接，转位小齿轮（26）和转位大齿轮（27）啮合传动，转位大齿轮（27）和滑枕（34）相固连；定端齿盘（32）和中心轴（33）相固连，动端齿盘（31）和定端齿盘（32）相适配；所述刀架包括刀架主体（3）、绕竖直方向转动的伺服电机（8）、顶紧式碟簧油缸（29）、拉紧油缸（36）和上端齿盘（37）；所述伺服电机（8）固连在刀架主体（3）上；所述拉紧油缸（36）固连在刀架主体（3）上；所述顶紧式碟簧油缸（29）固连在刀架主体（3）上；所述伺服电机（8）带动五轴铣头（1）绕其自身轴线转动；所述顶紧式碟簧油缸（29）的一段和动端齿盘（31）相固连；所述铣头拉杆（38）和镗刀刀架拉杆（39）分别与拉紧油缸（36）可拆卸连接；所述上端齿盘（37）和下端齿盘（40）啮合。

2.根据权利要求1所述的龙门镗铣床刀架，其特征在于：所述分度转位机构还包括蜗杆轴（23）和蜗轮（25），蜗杆轴（23）和转位伺服电机（22）通过齿轮传动联接，蜗轮（25）和转位小齿轮（26）同轴，蜗杆轴（23）和蜗轮（25）相适配。

3.根据权利要求1所述的龙门镗铣床刀架，其特征在于：所述顶紧式碟簧油缸（29）上设有碟簧和顶杆，碟簧和顶杆联接，顶杆和动端齿盘（31）固连；所述碟簧推出顶杆时，顶杆带动动端齿盘（31）向外运动，从而和定端齿盘（32）啮合；所述碟簧压缩收回顶杆时，顶杆带动动端齿盘（31）向内运动，从而和定端齿盘（32）分离。

4.根据权利要求1所述的龙门镗铣床刀架，其特征在于：所述刀架还包括油缸座（35），油缸座（35）通过螺栓固连在刀架主体（3）上，拉紧油缸（36）通过轴承与油缸座（35）联接。

5.根据权利要求1所述的龙门镗铣床刀架，其特征在于：所述动端齿盘（31）和定端齿盘（32）的齿数达到720个，刀架主体（3）可以旋转的角度最小分度值为0.5°，定位精度达到1′。