CN103481069A - 回转式工作台及立式车铣复合机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回转式工作台及立式车铣复合机床，回转式工作台包括主轴套件、大齿圈、小齿圈，小齿圈套设在大齿圈内，大齿圈与工作台固定连接，大齿圈由主驱动机构驱动，小齿圈通过轴承与主轴连接，小齿圈由副驱动机构驱动，在小齿圈与工作台之间设置有至少一个使小齿圈与工作台夹紧或脱离的夹紧机构。本发明采用双齿圈结构，在车削加工时，大齿圈带动工作台旋转，不涉及工作台精确定位，故可采用较低精度，以适应车削时所产生的大扭矩。铣削高精度小齿圈通过大型轴承固定在主轴上，不参与车削加工，因此不会承受很大的扭矩，齿圈磨损小，精度高，使用寿命长，生产成本低，可以满足铣削加工时的高精度定位要求。

Description

回转式工作台及立式车铣复合机床

技术领域

本发明涉及一种加工机床，特别涉及一种立式车铣复合机床及在该机床上使用的回转式工作台，属于机械加工制造技术领域。

背景技术

传统的机床结构是包括一个底座，在底座上安装有可直线运动或可旋转的工作台，工作台的上方具有相对于工作台左右和上下移动的夹持刀具的刀架，工作时，将工件固定在工作台上，根据加工需要，驱动机构带动工作台及工件在水平方向上移动或转动，夹持在刀架上的刀具通过驱动机构带动上下左右移动，使刀具处于工件的被加工部位，利用刀具完成工件的切削加工。

传统的机床功能单一，随着现代工业的发展，机床产品向高复合化、高精度、高可靠性方向发展，用户可以在一种机床上得到多种机床的功能，一次装夹零件即可完成多种加工工序，车铣复合机床即是在一个机床上同时完成车削和铣削两种加工工序的机床，而且用户对立式铣车机床工作台的回转精度及定位精度要求越来越高。

国内外机床厂生产车铣复合机床时，普遍使用1个大齿圈，2套变速箱带动工作台工作，因为铣头要求精确定位，这就决定了大齿圈在制造时要求具有较高的加工精度，但是大齿圈精度过高，就造成了生产成本过高，最重要的是齿圈精度高，在车削时，吃刀量大，扭矩也就非常大，齿圈磨损严重，使用时间长了之后也就导致了铣头的定位精度下降，从而使该机床生产的零件精度下降，合格率大幅下降，而如果更换齿圈，则需要较大的费用。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种可实现铣削加工时精确定位，而且齿圈磨损小，使用寿命长，成本低的回转式工作台。

本发明的另一个主要目的在于，提供一种可实现铣削加工时精确定位，而且齿圈磨损小，使用寿命长，成本低的立式车铣复合机床。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种回转式工作台，包括主轴套件、大齿圈、小齿圈，所述小齿圈套设在所述大齿圈内，所述大齿圈与工作台固定连接，所述大齿圈由主驱动机构驱动，所述小齿圈通过轴承与主轴连接，所述小齿圈由副驱动机构驱动，在所述小齿圈与工作台之间设置有至少一个使所述小齿圈与工作台夹紧或脱离的夹紧机构。

进一步，所述小齿圈在车削加工时，与所述工作台脱离，由所述大齿圈带动所述工作台旋转；在铣削加工时，所述小齿圈与所述工作台抱紧，由小齿圈带动所述工作台旋转。

进一步，所述主驱动机构中的主变速箱设有三档，分别为高档、低档及空档，在进行铣销加工时，所述主变速箱处于空档位置，在进行车削加工时，所述主变速箱处于高档或低档的位置。

进一步，所述小齿圈的啮合面为高精度磨削加工面。

进一步，所述小齿圈与所述主轴之间的连接轴承采用大型深沟球轴承。

进一步，所述副驱动机构采用双消隙变速装置，分别经主动齿轮、被动齿轮与齿轮轴连接，再经过齿圈驱动齿轮与所述小齿圈啮合传动。

进一步，所述副驱动机构中的电机采用分度伺服电机。

进一步，所述夹紧机构包括夹紧油缸，所述夹紧油缸固定在所述工作台上，所述夹紧油缸上具有夹紧油口和放松油口，分别与油路连接，所述夹紧油缸的活塞连接一拉块，所述拉块的断面为上窄下宽的梯形，在所述拉块的两侧设置油缸夹板，在所述小齿圈上设置有凹腔，所述油缸夹板置于所述凹腔内，所述拉块向上运动时撑开所述油缸夹板使所述小齿圈与工作台抱紧，所述拉块向下运动时，所述油缸夹板弹回使所述小齿圈与工作台脱离。

进一步，所述主轴连接有中心编码器，所述中心编码器与所述工作台的刹车装置连接，用于控制所述刹车装置的启停。

本发明的另一个技术方案是：

一种立式车铣复合机床，包括底座、立柱、铣削组件、车削组件，在底座上设置有如上所述的回转式工作台。

综上内容，本发明所述的一种回转式工作台及立式车铣复合机床，采用双齿圈结构，大齿圈固定在工作台上，在车削加工时，大齿圈带动工作台旋转，不涉及工作台精确定位，故可采用较低精度，以适应车削时所产生的大扭矩。铣削高精度小齿圈通过大型轴承固定在主轴上，不参与车削加工，因此不会承受很大的扭矩，齿圈磨损小，精度高，使用寿命长，生产成本低，可以满足铣削加工时的高精度定位要求。

附图说明

图1 是本发明立式车铣复合机床结构示意图；

图2 是本发明工作台结构示意图；

图3 是本发明工作台剖面结构示意图；

图4 是本发明小齿圈副驱动机构装配结构示意图；

图5 是本发明小齿圈夹紧机构装配示意图。

如图1至图5所示，底座1，立柱2，铣削组件3，车削组件4，连接梁5，工作台6，横梁7，铣轴滑座8，铣轴滑枕9，车轴滑座10，车轴滑枕11，主轴套件12，大齿圈13，小齿圈14，大型深沟球轴承15，主轴16，车削变速箱17，齿轮轴18，大齿圈驱动齿轮19，A铣削变速箱20，B铣削变速箱21，电机22，减速箱23，主动齿轮24，被动齿轮25，齿轮轴26，小齿圈驱动齿轮27，夹紧油缸28，夹紧油口29，放松油口30，拉块31，油缸夹板32，凹腔33，A油管34，A油腔35，A接头36，B油管37，B油腔38，B接头39，刹车装置40。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种立式车铣复合机床，包括底座1、立柱2、铣削组件3、车削组件4。两根立柱2分设于底座1的两侧，两根立柱2之间通过连接梁5连接形成龙门架结构，在底座1上安装有固定加工工件的回转式工作台6。在两根立柱2之间还设置有横梁7，横梁7在驱动机构带动下可沿立柱2进行W轴方向上的移动，铣削组件3和车削组件4安装在横梁7上，立柱2可直接固定于地面上。

铣削组件3中的铣轴滑座8与横梁7滑动连接，在驱动装置的带动下沿横梁7做X轴方向上的移动，铣轴滑枕9由驱动机构带动可沿铣轴滑座8进行Z轴方向上的移动，铣刀装置安装在铣轴滑枕9上。车削组件4中的车轴滑座10与横梁7滑动连接，在驱动装置的带动下沿横梁7做X轴方向上的移动，车轴滑枕11由驱动机构带动可沿车轴滑座10进行Z轴方向上的移动，车刀装置安装在车轴滑枕11上。铣刀装置和车刀装置在驱动机构的带动下根据待加工工件进行相应方向上的移动，进而对待加工工件进行铣削加工和车削加工。

如图2所示，回转式工作台6包括主轴套件12、大齿圈13、小齿圈14，小齿圈14直径小于大齿圈13的直径，小齿圈14套设在大齿圈13内，小齿圈14和大齿圈13同心设置，大齿圈13用于车削加工，小齿圈14用于铣削加工。主轴套件12用螺钉固定安装在底座1上，主轴套件12包括主轴16，主轴16固定在底座1的中心，实现工作台6主轴套件12与底座1之间的稳固连接。

如图2和图3所示，大齿圈13通过螺钉固定连接在工作台6上，大齿圈13由主驱动机构驱动，小齿圈14通过大型深沟球轴承15与主轴16连接，主轴16的顶部与工作台6固定连接，小齿圈14由副驱动机构驱动，在小齿圈14与工作台6之间设置有使小齿圈14与工作台6夹紧或脱离的夹紧机构。小齿圈14在车削加工时，与工作台6脱离，由大齿圈13带动工作台6旋转，小齿圈14不参与车削加工。在铣削加工时，小齿圈14与工作台6抱紧，由小齿圈14带动工作台6旋转。本实施例中，沿小齿圈14的周向均匀设置4个夹紧机构，以保证工作台6在小齿圈14带动下运转平稳。

驱动大齿圈13的主驱动机构主要包括车削变速箱17，车削变速箱17固定在底座1上，车削变速箱17通过键与齿轮轴18连接，齿轮轴18通过键固定连接大齿圈驱动齿轮19，大齿圈驱动齿轮19与大齿圈13啮合传动。车削变速箱17工作时带动齿轮轴18、大齿圈驱动齿轮19旋转，大齿圈驱动齿轮19与大齿圈13啮合传动，进而带动大齿圈13转动，大齿圈13与工作台6固定连接，大齿圈13转动时带动工作台6旋转。

主驱动机构中的车削变速箱17设有三档，分别为高档、低档及空档，在进行车削加工时，车削变速箱17处于高档或低档的位置，带动工作台6高速或低速动转，以达到高速或低速加工要求，在进行铣销加工时，车削变速箱17变换为空档位置。这样可以减轻在铣削加工时，铣削变速箱及小齿圈14的载荷，使小齿圈14不会承受很大的扭矩，对小齿圈14的磨损小，可延长齿圈的使用寿命，而且可提高铣削时的定位精度。另外，大齿圈13不参与铣削加工，因此不涉及工作台6的精确定位，故可大齿圈13可采用较低精度，以适应车削时所产生的大扭矩。

如图2所示，驱动小齿圈14旋转的副驱动机构采用双消隙变速装置，分别为A铣削变速箱20和B铣削变速箱21，A铣削变速箱20和B铣削变速箱21均固定安装在底座1上，双消隙变速装置的工作原理为现有技术，这里不再另作详细描述。如图4所示，A铣削变速箱20和B铣削变速箱21的结构相同，以A铣削变速箱20为例，A铣削变速箱20包括电机22及减速箱231，减速箱23通过法兰盘与主动齿轮24连接，主动齿轮24与被动齿轮25啮合传动，被动齿轮25与齿轮轴26固定连接，齿轮轴26的顶部具有小齿圈驱动齿轮27，小齿圈驱动齿轮27与小齿圈14啮合传动。为了能够达到高精确度定位，副驱动机构中的电机22采用分度伺服电机，小齿圈14的啮合面采用高精度磨削加工面。

如图4所示，夹紧机构包括夹紧油缸28，夹紧油缸28固定在工作台6上，夹紧油缸28上具有夹紧油口29和放松油口30，夹紧油缸28的活塞穿过工作台6，活塞底部连接一拉块31，拉块31的断面为上窄下宽的梯形，拉块31随着活塞的伸缩而上下移动，在拉块31的两侧设置油缸夹板32，在小齿圈14上设置有凹腔33，凹腔33沿小齿圈14的周向环形设置，油缸夹板32置于凹腔33内。拉块31向上运动时，会撑开两侧的油缸夹板32，使拉块31、油缸夹板32与凹腔33内壁紧密贴合，从而使小齿圈14与工作台6撑紧抱死，小齿圈14的转动时，即可带动工作台6转动。拉块31向下运动时，油缸夹板32弹回，使小齿圈14与工作台6脱离，因为小齿圈14通过大型深沟球轴承15与主轴16连接，此时，工作台6在大齿圈13的带动下转动时，小齿圈14不会随之转动。

如图3所示，在主轴16的下端，A油管34供高压油，高压油通过主轴预钻油路进入A油腔35，再通过连接轴油路从A接头36出油，A接头36处用高压油管连接4个夹紧油缸28的夹紧油口29，夹紧油缸28的活塞向上运动，带动拉块31向上运动。在主轴16的下端，B油管37供高压油，高压油通过主轴预钻油路进入B油腔38，再通过连接轴油路从B接头39出油，B接头39处用高压油管连接4个夹紧油缸28的放松油口30，夹紧油缸28的活塞向下运动，带动拉块31向下运动。

如图2所示，在工作台6的周向设置有4个刹车装置40，主轴16连接有中心编码器，中心编码器与工作台6的刹车装置40连接，用于控制刹车装置40的启停。

下面详细描述该复合机床的工作过程：

1、将待加工工件放置在工作台6上。

2、根据加工要求，在X轴、Z轴方向上移动车削组件4，使车削组件4中的车刀处于加工位置。

3、控制主轴16下端的B油管37供高压油，高压油通过主轴预钻油路进入B油腔38，再通过连接轴油路从B接头39出油，B接头39处用高压油管连接4个夹紧油缸28的放松油口30，夹紧油缸28的活塞向下运动，带动拉块31向下运动，油缸夹板32弹回，使小齿圈14与工作台6脱离，因为小齿圈14通过大型深沟球轴承15与主轴16连接，此时，工作台6在大齿圈13的带动下转动时，小齿圈14不会随之转动。

4、根据加工要求，将车削变速箱17置于低速或高速档，启动车削变速箱17，车削变速箱17通过齿轮轴18带动大齿圈驱动齿轮19旋转，大齿圈驱动齿轮19与大齿圈13啮合传动，进而带动大齿圈13转动，大齿圈13与工作台6固定连接，大齿圈13转动时带动工作台6旋转，进行车削加工。

5、完成车削加工后，需要对加工工件进行铣削加工时，控制主轴16下端的A油管34供高压油，高压油通过主轴预钻油路进入A油腔35，再通过连接轴油路从A接头36出油，A接头36处用高压油管连接4个夹紧油缸28的夹紧油口29，夹紧油缸28的活塞向上运动，带动拉块31向上运动，拉块31向上运动时，会撑开两侧的油缸夹板32，使拉块31、油缸夹板32与凹腔33内壁紧密贴合，从而使小齿圈14与工作台6撑紧抱死，小齿圈14在转动时，即可带动工作台6转动。

6、将车削变速箱17置于空档位置，启动A铣削变速箱20中的分度伺服电机22转动，通过减速箱23、主动齿轮24、被动齿轮25带动相应的齿轮轴26转动，当达到一定扭力时，B铣削变速箱21中的分度伺服电机22启动，带动相应的齿轮轴26转动，且保证扭力的恒定，从而保证双电机消隙的精确性，此时，工作台6正转。

当工作台6旋转到达指定位置时，主轴16的中心编码器反馈信号，工作台6的刹车装置40工作，使工作台6精确定位于指定位置。

若要求工作台6反转，则先控制B铣削变速箱21中的分度伺服电机22启动，分度伺服电机22反向转动，达到与正转相同扭力时，A铣削变速箱20中的分度伺服电机22启动并反转，且保持恒定的扭力，从而保证工作台6正反转定位角度精确无误差。

7、完成所有的铣削加工。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种回转式工作台，其特征在于：包括主轴套件、大齿圈、小齿圈，所述小齿圈套设在所述大齿圈内，所述大齿圈与工作台固定连接，所述大齿圈由主驱动机构驱动，所述小齿圈通过轴承与主轴连接，所述小齿圈由副驱动机构驱动，在所述小齿圈与工作台之间设置有至少一个使所述小齿圈与工作台夹紧或脱离的夹紧机构。

2.根据权利要求1所述的回转式工作台，其特征在于：所述小齿圈在车削加工时，与所述工作台脱离，由所述大齿圈带动所述工作台旋转；在铣削加工时，所述小齿圈与所述工作台抱紧，由所述小齿圈带动所述工作台旋转。

3.根据权利要求1所述的回转式工作台，其特征在于：所述主驱动机构中的主变速箱设有三档，分别为高档、低档及空档，在进行铣销加工时，所述主变速箱处于空档位置，在进行车削加工时，所述主变速箱处于高档或低档的位置。

4.根据权利要求1所述的回转式工作台，其特征在于：所述小齿圈的啮合面为高精度磨削加工面。

5.根据权利要求1所述的回转式工作台，其特征在于：所述小齿圈与所述主轴之间的连接轴承采用大型深沟球轴承。

6.根据权利要求1-5任一项所述的回转式工作台，其特征在于：所述副驱动机构采用双消隙变速装置，分别经主动齿轮、被动齿轮与齿轮轴连接，再经过齿圈驱动齿轮与所述小齿圈啮合传动。

7.根据权利要求6所述的回转式工作台，其特征在于：所述副驱动机构中的电机采用分度伺服电机。

8.根据权利要求1-5任一项所述的回转式工作台，其特征在于：所述夹紧机构包括夹紧油缸，所述夹紧油缸固定在所述工作台上，所述夹紧油缸上具有夹紧油口和放松油口，分别与油路连接，所述夹紧油缸的活塞连接一拉块，所述拉块的断面为上窄下宽的梯形，在所述拉块的两侧设置油缸夹板，在所述小齿圈上设置有凹腔，所述油缸夹板置于所述凹腔内，所述拉块向上运动时撑开所述油缸夹板使所述小齿圈与工作台抱紧，所述拉块向下运动时，所述油缸夹板弹回使所述小齿圈与工作台脱离。

9.根据权利要求1-5任一项所述的回转式工作台，其特征在于：所述主轴连接有中心编码器，所述中心编码器与所述工作台的刹车装置连接，用于控制所述刹车装置的启停。

10.一种立式车铣复合机床，包括底座、立柱、铣削组件、车削组件，其特征在于：在底座上设置有如权利要求1-9任一项所述的回转式工作台。

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