CN104259538B - 环形零件圆柱面上铣槽专用机床 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环形零件圆柱面上铣槽专用机床,它包括纵向滑台,纵向滑台上设有十字滑台,十字滑台在纵向滑台上纵向水平滑动,纵向滑台上还固定有用于夹持工件的工件分度转台,工件分度转台的转动轴设置为竖直方向;十字滑台上设有转动立柱座,转动立柱座在十字滑台上横向水平滑动,转动立柱座与转动立柱连接,转动立柱的转动轴设置为纵向水平方向,转动立柱上设有主轴箱,主轴箱上设有用于安装铣刀的主轴,主轴的转动轴设置为纵向水平方向,主轴箱沿与转动立柱的转动轴垂直的方向在转动立柱上滑动。该环形零件圆柱面上铣槽专用机床,可快速地完成环形零件圆柱面上的凹槽的加工,功能专一,结构更简洁紧凑,造价更低,经济实用。

Description

环形零件圆柱面上铣槽专用机床
技术领域
[0001] 本发明涉及一种环形零件圆柱面上铣槽专用机床。
背景技术
[0002] 龙门铣床是指具有门式框架和卧式长床身的铣床,适合在成批和大量生产中加工 大型工件的平面和斜面,数控龙门铣床还可加工空间曲面和一些特型零件。龙门铣床由立 柱和横梁构成门式框架,横梁可沿两立柱导轨作升降运动,横梁上有1〜2个带垂直主轴的 铣头,可沿横梁导轨作横向运动;两立柱上还可分别安装一个带有水平主轴的铣头,它可沿 立柱导轨作升降运动。这些铣头可同时加工几个表面,每个铣头都具有单独的电动机、变速 机构、操纵机构和主轴部件等。
[0003] 要在大型环形零件外圆柱面和内圆柱面上铣槽,一般可使用带分度转台的数控龙 门铣床。但是龙门铣床功能丰富,结构复杂,价格较为昂贵,且作为通用机床,承担的工作任 务繁重。
发明内容
[0004] 鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种环形零件圆柱面上铣 槽专用机床,用于解决现有技术中用龙门铣床在环形零件圆柱面上铣槽成本高的问题。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种环形零件圆柱面上铣槽专用机 床,它包括纵向滑台,纵向滑台上设有十字滑台,十字滑台在纵向滑台上纵向水平滑动,纵 向滑台上还固定有用于夹持工件的工件分度转台,工件分度转台的转动轴设置为竖直方 向;十字滑台上设有转动立柱座,转动立柱座在十字滑台上横向水平滑动,转动立柱座与转 动立柱连接,转动立柱的转动轴设置为纵向水平方向,转动立柱上设有主轴箱,主轴箱上设 有用于安装铣刀的主轴,主轴的转动轴设置为纵向水平方向,主轴箱沿与转动立柱的转动 轴垂直的方向在转动立柱上滑动。
[0006] 优选的,纵向滑台面向十字滑台的一面设有沿纵向水平方向延伸的纵向导轨,十 字滑台面向纵向滑台的一面设有与纵向导轨相对应的纵向导槽,纵向导槽沿纵向导轨滑 动。
[0007] 优选的,十字滑台面向转动立柱座的一面设有沿横向水平方向延伸的横向导轨, 转动立柱座面向十字滑台的一面设有与横向导轨相对应的横向导槽,横向导槽沿横向导轨 滑动。
[0008] 优选的,转动立柱包括突出的转动圆台,转动立柱座上设有立柱安装孔,转动圆 台、立柱安装孔的轴线与转动立柱的转动轴重合,转动圆台插入立柱安装孔中。
[0009] 进一步的优选,转动立柱座与转动立柱之间还通过多个固定螺栓可拆卸连接,多 个固定螺栓沿立柱安装孔的周向分布。
[0010] 优选的,转动立柱座与转动立柱之间还设有转动调整机构。
[0011] 进一步的优选,转动调整机构包括一丝杆,丝杆的一端通过丝杆轴承套与转动立 柱座铰接,丝杆在丝杆轴承套中绕轴线转动,丝杆上套有丝杆螺母,丝杆与丝杆螺母螺纹连 接,丝杆螺母与转动立柱铰接,丝杆在与转动立柱的转动轴垂直的平面内转动。
[0012]优选的,工件分度转台在第四驱动系统的控制下绕轴线转动。
[GG13]进一步的优选,第四驱动系统包括第四伺服电机,第四伺服电机与分度变速机构 连接,第四伺服电机通过分度变速机构控制转台床身绕轴线转动,转台床身位于工件分度 转台的下方,转台床身与工件分度转台同轴固定连接。
[0014]更进一步的优选,工件分度转台的下方还设有用于测量工件分度转台转动角度的 编码器,编码器与伺服电机连接。
[0015]如上所述,本发明环形零件圆柱面上铣槽专用机床,具有以下有益效果:
[0016]该环形零件圆柱面上铣槽专用机床,可快速地完成环形零件圆柱面上的凹槽的加 工,与用带转台的龙门铣床加工类似零件相比,本专用机床加工效率和精度与龙门铣床相 当,但功能专一,结构更简洁紧凑,造价更低,经济实用,且比龙门铣床占地面积小;此外龙 门铣加工斜槽需要两轴联动、用插补的方式加工,而本专用机床手动调整到正确角度后,主 轴箱沿一个方向进给,控制系统更简单,进一步地节约了成本,而且单轴进给加工出来的表 面质量优于两轴联动通过插补方式加工出来的表面质量。
附图说明
[0017] 图1显示为本发明环形零件圆柱面上铣槽专用机床的结构示意图。
[0018] 图2显示为图1所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的剖面示意图。
[0019] 图3显示为图2所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的工件分度转台的示意图。 [0020]图4显示为图1所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的纵向滑台的结构示意图。
[0021] 图5显示为图1所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的十字滑台的结构示意图。
[0022] 图6a显示为图1所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的转动立柱座的结构示意 图。
[0023] 图6b显示为图1所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的转动立柱的结构示意 图。
[0024] 图6c显示为图6a、6b所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的转动立柱座与转动 立柱的组合示意图。
[0025] 图6d显示为图6c所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的B-B向剖面示意图。
[0026] 图6e显示为图6c所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的转动立柱座与转动立 柱的A-A向剖面示意图。
[0027] 图6f显示为图6e所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的丝杆螺母的结构示意 图。 、 一
[0028] 图6g显示为图6e所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床的丝杆轴承套的结构示 意图。
[0029] 图7显示为图1所示的环形零件圆柱面上铣槽专用机床所加工的环形零件的结构 示意图。
[0030] 元件标号说明 [0031] 1 纵向滑台
[0032] 1〇1纵向导轨
[0033] 2 十字滑台
[0034] 21 纵向导槽
[0035] 22 横向导轨
[0036] 3 工件分度转台
[0037] 4 转动立柱座
[0038] 41 横向导槽
[0039] 42 立柱安装孔
[0040] 43 凸缘
[0041] 44 螺栓固定通孔
[0042] 45 调整机构铰接凸缘
[0043] 46 轴承套安装孔
[0044] 5 转动立柱
[0045] 51 滑动导轨
[0046] 52 转动圆台
[0047] 53 法兰
[0048] 54 T型槽
[0049] 55 丝杆螺母安装孔
[0050] 6 主轴箱
[0051] 7 主轴
[0052] 8 转动调整机构
[0053] 81 丝杆
[0054] 82 丝杆轴承套
[0055] 83 丝杆螺母
[0056] 84 第二滚动轴承
[0057] 9 第一驱动系统
[0058] 91 第一伺服电机
[0059] 92 第一进给传动变速机构
[0060] 93 第一丝杆
[0061] 94 第一丝杆螺母
[0062] 10 第二驱动系统
[0063] 103 第二丝杆
[0064] 104第二丝杆螺母
[0065] 11 第三驱动系统
[0066] 111第三伺服电机
[0067] 112第三进给传动变速机构
[0068] 113第三丝杆
[0069] 114第三丝杆螺母
[0070] 12 第四驱动系统
[0071] 121第四伺服电机
[0072] 122分度变速机构
[0073] 123转台床身
[0074] 124编码器
[0075] 13 主运动驱动系统
[0076] 131主电机
[0077] 132主运动变速机构
[0078] 14 环形零件
[0079] 141 凹槽
[0080] 15 第一滚动轴承
[0081] 16 固定螺栓
[0082] 17 夹具
具体实施方式
[0083]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明 书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0084]请参阅图1至图7。须知,本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等,均仅用以 配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实 施的限定条件,故不具技术上的实质意义,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调 整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技 术内容得能涵盖的范围内。同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右,,、“中间”及 “一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的 改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
[0085]如图1所示,本发明提供一种环形零件圆柱面上铣槽专用机床,它包括纵向滑台h 纵向滑台1上设有十字滑台2,十字滑台2在纵向滑台1上纵向水平滑动,即沿Z轴滑动;纵向 滑台1上还固定有用于夹持工件的工件分度转台3,工件分度转台3的转动轴设置为竖直方 向,工件分度转台3绕B方向转动;十字滑台2上设有转动立柱座4,转动立柱座4在十字滑台2 上横向水平滑动,即转动立柱座4沿X轴方向滑动;转动立柱座4与转动立柱5连接,转动立柱 5的转动轴设置为纵向水平方向,转动立柱5绕C方向转动;转动立柱5上设有主轴箱6,主轴 箱6上设有主轴7,主轴7的转动轴设置为纵向水平方向,主轴箱6沿与转动立柱5的转动轴垂 直的方向在转动立柱5上滑动,即主轴箱6沿Y轴方向滑动。
[0086] 该环形零件圆柱面上铣槽专用机床所加工的零件,为如图7所示的环形零件14。在 加工过程中需要在环形零件14上铣出凹槽141,这种凹槽141 一般可使用带分度转台的数控 龙门铣床加工,但是该数控龙门铣床功能丰富,结构复杂,价格较为昂贵,加工成本高,且作 为通用机床,承担的工作任务繁重,产能紧张。
[0087] 而通过本申请中的环形零件圆柱面上铣槽专用机床,可轻松地完成铣槽的工作。 在加工过程中,先将环形零件14通过夹具17固定在工件分度转台3上,使环形零件14的轴线 与工件分度转台3的轴线重合,再调整十字滑台2、转动立柱座4、转动立柱5、主轴箱6的位 置,使主轴7到达预定位置,且主轴箱6的滑动轨迹与凹槽141的轴线平行。最后,安装在主轴 7上的铣刀开始工作,主轴箱6在转动立柱5上沿Y轴滑动,在环形零件14上铣出凹槽141。铣 好第一条凹槽丨41后,主轴箱6连同铣刀一起回到初始位置,工件分度转台3根据预设的凹槽 141的位置,旋转一定的角度后,铣刀再次工作,铣出下一条凹槽141。
[0088] 如图1和图4、图5所示,纵向滑台1面向十字滑台2的一面设有沿纵向水平方向延伸 的纵向导轨101,十字滑台2面向纵向滑台1的一面设有与纵向导轨1〇1相对应的纵向导槽 21,纵向导槽21沿纵向导轨1 〇 1滑动,即可实现十字滑台2沿纵向水平方向滑动,即实现十字 滑台2沿Z轴方向的滑动。
[0089] 如图2所示,十字滑台2在第一驱动系统9的控制下在纵向滑台1上滑动。其中,第一 驱动系统9包括第一伺服电机91,第一伺服电机91通过第一进给传动变速机构92驱动第一 丝杆93绕轴线转动,第一丝杆93的轴线为纵向水平方向,第一丝杆93上套有第一丝杆螺母 94,第一丝杆93与第一丝杆螺母94螺纹连接,第一丝杆螺母94与十字滑台2固定连接。第一 丝杆93绕轴线转动时,第一丝杆螺母94在第一丝杆93上滑动,从而带动十字滑台2沿纵向水 平方向滑动。
[0090] 如图1、图5和图6a所示,十字滑台2面向转动立柱座4的一面设有沿横向水平方向 延伸的横向导轨22,转动立柱座4面向十字滑台2的一面设有与横向导轨22相对应的横向导 槽41,横向导槽41沿横向导轨22滑动,即可实现转动立柱座4沿横向水平方向滑动,即实现 转动立柱座4沿X轴方向的滑动。
[0091] 如图2所示,转动立柱座4在第二驱动系统10的控制下在十字滑台2上滑动。其中, 第二驱动系统10包括第二伺服电机,第二伺服电机通过第二进给传动变速机构驱动第二丝 杆103绕轴线转动(图中未示出),第二丝杆103的轴线为横向水平方向,第二丝杆103上套有 第二丝杆螺母104,第二丝杆103与第二丝杆螺母104螺纹连接,第二丝杆螺母104与转动立 柱座4固定连接。第二丝杆103绕轴线转动时,第二丝杆螺母104在第二丝杆103上滑动,从而 带动转动立柱座4沿横向水平方向滑动。
[0092] 如图1所示,转动立柱5上设有滑动导轨51,该滑动导轨51沿与转动立柱5的转动轴 垂直的方向延伸,即滑动导轨51沿Y轴方向延伸,主轴箱6在该滑动导轨51上滑动。
[0093] 如图2所示,主轴箱6在第三驱动系统11的控制下在转动立柱5上滑动。其中,第三 驱动系统11包括第三伺服电机111,第三伺服电机111通过第三进给传动变速机构112驱动 第三丝杆113绕轴线转动,第三丝杆113的轴线的方向与转动立柱5的转动轴垂直,第三丝杆 113上套有第三丝杆螺母114,第三丝杆113与第三丝杆螺母114螺纹连接,第三丝杆螺母114 与主轴箱6固定连接。第三丝杆113绕轴线转动时,第三丝杆螺母114在第三丝杆113上滑动, 从而带动主轴箱6沿与转动立柱5的转动轴垂直的方向滑动。
[0094] 如图2和图3所示,工件分度转台3在第四驱动系统12的控制下绕轴线转动。第四驱 动系统12包括第四伺服电机121,第四伺服电机121与分度变速机构122连接,第四伺服电机 121通过分度变速机构122控制转台床身123绕轴线转动,转台床身123位于工件分度转台3 的下方,转台床身123与工件分度转台3同轴固定连接。其中,工件分度转台3的下方还设有 用于测量工件分度转台3转动角度的编码器124,编码器124与伺服电机121连接。第四伺服 电机121通过分度变速机构122驱动工件分度转台3转动规定的角度,并经编码器124检测反 馈形成闭环,以保证精度。
[0095] 如图5所示,主轴箱6内设有主运动驱动系统13,主运动驱动系统13驱动主轴7绕轴 线转动。主运动驱动系统13包括主电机131,主电机131通过主运动变速机构132控制主轴7 绕轴线转动。
[0096] 如图6a至图6g所示,转动立柱5包括突出的转动圆台52,转动立柱座4上设有立柱 安装孔42,转动圆台52、立柱安装孔42的轴线与转动立柱5的转动轴重合,转动圆台52插入 立柱安装孔42中。转动圆台52与立柱安装孔42之间还可设有第一滚动轴承15。转动圆台52 在立柱安装孔42中绕轴线转动,从而实现转动立柱5绕转动轴转动。
[0097] 转动立柱座4与转动立柱5之间还通过多个固定螺栓16可拆卸连接,多个固定螺栓 16沿立柱安装孔42的周向分布,其中优先的,多个固定螺栓16沿立柱安装孔42的周向均匀 分布。在转动立柱5的角度调整到位后,可通过多个固定螺栓16将转动立柱座4与转动立柱5 相固定。
[0098]上述结构的一种具体的实施方式为:固定螺栓16为T型螺栓,转动立柱座4的立柱 安装孔42的端面设有沿立柱安装孔42的径向向外延伸的凸缘43,凸缘43上设有沿立柱安装 孔42的周向均匀分布的多个螺栓固定通孔44;转动立柱5的圆柱凸台52的端面设有沿圆柱 凸台52的径向向外延伸的法兰53,法兰53上设有沿圆柱凸台52周向延伸的T型槽54,T型槽 54内安装有多个T型螺栓16,多个T型螺栓16沿圆柱凸台52周向均匀分布,其中T型螺栓16的 头部在T型槽54中,T型螺栓ie的尾部可穿过法兰53至法兰53的外部。当圆柱凸台52插入立 柱安装孔42中时,法兰53与凸缘43贴合,当转动立柱5转动到位后,锁紧T型螺栓16,T型螺栓 I6的尾部穿过螺栓固定通孔44伸至凸缘43之外,并用固定螺母将T型螺栓16固定。
[0099] 转动立柱座4与转动立柱5之间还设有转动调整机构8。
[0100] 其中,转动调整机构8的一种具体实施方式如下。转动调整机构8包括一丝杆81,丝 杆S1的一端通过丝杆轴承套82与转动立柱座4铰接,丝杆81在丝杆轴承套82中绕轴线转动, 丝杆81上套有丝杆螺母S3,丝杆81与丝杆螺母83螺纹连接,丝杆螺母83与转动立柱5铰接, 丝杆81在与转动立柱5的转动轴垂直的平面内转动。
[0101]转动立柱座4上还设有沿径向向外延伸的调整机构铰接凸缘45,调整机构铰接凸 缘45上设有轴承套安装孔46,轴承套安装孔46的轴线与转动立柱5的转动轴平行,丝杆轴承 套82插入轴承套安装孔46中,丝杆轴承套82在轴承套安装孔46中绕轴线转动。
[0102]丝杆81插入丝杆轴承套82中,丝杆轴承套82与丝杆81之间还设有第二滚动轴承 84 〇
[0103] 转动立柱5上设有丝杆螺母安装孔55,丝杆螺母安装孔55的轴线与转动立柱5的转 动轴平行,丝杆螺母83插入丝杆螺母安装孔55中,丝杆螺母83在丝杆螺母安装孔55中绕轴 线转动。
[0104] 丝杆81绕轴线转动,可使丝杆螺母83在丝杆81上滑动,从而调整丝杆螺母83与丝 杆轴承套82之间的距离,使转动立柱5绕转动轴转动到适合的角度。
[0105] 上述环形零件圆柱面上铣槽专用机床工作时,首先根据加工位置在主轴7上安装 好铣刀,如需要在环形零件的外圆柱面上铣槽,则将铣刀的刀头安装在图丨所示的主轴7的 右侧,如需要在环形零件的内圆柱面上铣槽,则将铣刀的刀头安装在图丨所示的主轴7的左 侧,然后定位、装夹好待加工环形零件14后,拧松T型螺栓16和螺母,转动丝杆81,使转动立 柱5转动到正确的角度后,再锁紧T型螺栓16,并使主轴箱6沿x、Z轴移动到正确位置,对刀后 开始加工凹槽,加工时统刀沿Y轴进给。本发明的机床特别适合批量加工大型环类零件圆柱 面上的凹槽。 _6]综上臓,本发明环形零件圆柱面上锐槽专職床,可快速地完成环形零件圆柱 面上的凹槽的加工,与用市转台的龙门统床加工类似零件相比,本专用机床加工效率和精 度与龙门铣床相当,但功能专一,结构更简洁紧凑,造价更低,经济实用,且比龙门铣床占地 面积小;此外龙门铁加工斜槽需要两轴联动、用插补的方式加工,而本专用机床手动调整到 正确角度后,主轴箱沿一个方向进给,控制系统更简单,进一步地节约了成本,而且单轴进 给加工出来的表面质量优于两轴联动通过插补方式加工出来的表面质量。所以,本发明有 效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 ’
[01 07]上述实施例仅例不性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。^ 此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1. 一种环形零件圆柱面上铣槽专用机床,其特征在于:它包括纵向滑台,所述纵向滑台 上设有十字滑台,所述十字滑台在所述纵向滑台上纵向水平滑动,所述纵向滑台上还固定 有用于夹持工件的工件分度转台,所述工件分度转台的转动轴设置为竖直方向;所述十字 滑台上设有转动立柱座,所述转动立柱座在所述十字滑台上横向水平滑动,所述转动立柱 座与转动立柱连接,所述转动立柱的转动轴设置为纵向水平方向,所述转动立柱上设有主 轴箱,所述主轴箱上设有用于安装铣刀的主轴,所述主轴的转动轴设置为纵向水平方向,所 述主轴箱沿与所述转动立柱的转动轴垂直的方向在所述转动立柱上滑动;所述转动立柱包 括突出的转动圆台,所述转动立柱座上设有立柱安装孔,所述转动圆台、立柱安装孔的轴线 与所述转动立柱的转动轴重合,所述转动圆台插入所述立柱安装孔中,所述转动圆台与立 柱安装孔之间还设有第一滚动轴承;所述转动立柱座与转动立柱之间还通过多个固定螺栓 可拆卸连接,所述多个固定螺栓沿所述立柱安装孔的周向分布;所述转动立柱座与转动立 柱之间还设有转动调整机构;所述转动调整机构包括一丝杆,所述丝杆的一端通过丝杆轴 承套与所述转动立柱座铰接,所述丝杆在所述丝杆轴承套中绕轴线转动,所述丝杆上套有 丝杆螺母,所述丝杆与丝杆螺母螺纹连接,所述丝杆螺母与所述转动立柱铰接,所述丝杆在 与所述转动立柱的转动轴垂直的平面内转动。
2. 根据权利要求1所述的环形零件圆柱面上铣槽专用机床,其特征在于:所述纵向滑台 面向所述十字滑台的一面设有沿纵向水平方向延伸的纵向导轨,所述十字滑台面向所述纵 向滑台的一面设有与所述纵向导轨相对应的纵向导槽,所述纵向导槽沿所述纵向导轨滑 动。
3. 根据权利要求1所述的环形零件圆柱面上铣槽专用机床,其特征在于:所述十字滑台 面向所述转动立柱座的一面设有沿横向水平方向延伸的横向导轨,所述转动立柱座面向所 述十字滑台的一面设有与所述横向导轨相对应的横向导槽,所述横向导槽沿所述横向导轨 滑动。
4. 根据权利要求1所述的环形零件圆柱面上铣槽专用机床,其特征在于:所述工件分度 转台在第四驱动系统的控制下绕轴线转动。
5. 根据权利要求4所述的环形零件圆柱面上铣槽专用机床,其特征在于:所述第四驱动 系统包括第四伺服电机,所述第四伺服电机与分度变速机构连接,所述第四伺服电机通过 所述分度变速机构控制转台床身绕轴线转动,所述转台床身位于所述工件分度转台的下 方,所述转台床身与工件分度转台同轴固定连接。
6. 根据权利要求5所述的环形零件圆柱面上铣槽专用机床,其特征在于:所述工件分度 转台的下方还设有用于测量所述工件分度转台转动角度的编码器,所述编码器与所述伺服 电机连接。
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