CN104736280A - 机床的内径车削附件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有B轴的机床的内径车削附件。具有B轴且安装在主轴头（62）的内径车削附件（200）在躯体（220）的顶端安装有10度用车刀架（250b），由车削工具（270）对固定在旋转台（80）上的工件（K1）的内径（F1）进行加工。

Description

机床的内径车削附件

技术领域

本发明涉及一种用于对于大型的工件加工深孔的内径车削附件。

背景技术

目前，在具有绕垂直轴旋转的旋转台的立式车床中，使用有为了对装在旋转台上的工件除了进行车削加工之外还进行上面或侧面的穿孔加工、内螺纹加工、研磨加工，在Z轴方向可移动的刀具台具有能够绕水平的轴心（B轴）旋转的主轴头的复合加工车床。主轴头构成为高刚性结构，主轴形成为能够在自由旋转或固定状态之间切换的方式，使主轴处于固定状态后安装车削工具，则可对旋转台上的工件进行外径、内径、端面的车削加工，将主轴变为自由旋转状后安装钻或丝锥或者研磨工具，则可进行研磨加工等。但是，在结构上，刚性较高，且绕B轴旋转的主轴头的外形尺寸较大，因此，工件和主轴发生干扰，深孔的内径部的加工受到很多限制。在下面的专利文献中公开了在Z轴方向移动的刀具台还具有能够与Z轴平行移动的内径深孔加工专用的滑枕轴，由安装在滑枕轴的车削工具对旋转台上的工件进行深孔的内径车削加工的复合加工机。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-000966号公报

但是，在深孔内径部的车削加工中，为了尽可能开阔加工对象，换言之，为了加工比较狭窄的内径部，牺牲一些刚性来抑制滑枕轴的截面尺寸。也可以扩大滑枕轴的截面尺寸不牺牲刚性，但出现对可加工的工件的限制过大的致命缺陷。

为了解决这些问题，公开有废除内径深孔加工专用的滑枕轴，在主轴头安装内径车削用附件，从而无需牺牲刚性，也能够确保从主轴头突出的长度的方法。

但是，即使准备了具有一定程度的突出长度的附件，对于深度在该长度以上的工件，主轴头还是受到工件的孔入口的干扰，工具刀尖无法达到加工部，无法进行加工。

为了避免这样的干扰，需要进一步延长附件的突出量，或者延长安装在附件上的车削工具的突出量。

但是，不管哪种做法均降低针对切削抵抗的刚性。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种安装在具有B轴控制的复合加工机的主轴头，能够进行比附件的突出量更深孔的内径加工的内径车削附件。

为了实现上述目的，本发明的机床包括：安装工件并绕垂直轴旋转的工作台；位于该工作台的上方，绕水平轴旋转自如的主轴头；内置于该主轴头中，装卸自如地安装工具并绕工具轴旋转的主轴；以及，通过专用的夹具机构装卸自如地安装于主轴头的附件。

并且，所述附件包括：附件座，具有向主轴头安装的安装部；躯体，固定在附件座的下部；以及，车刀架，安装在该躯体的下部，所述车刀架具有能够装卸自如地安装车削工具的工具安装面，能够变更工具安装角度，所述工具安装角度是安装附件时与主轴的轴心正交的平面与所述工具安装面构成的角度（下面，称为工具安装角度）。

并且，包括所述工具安装角度不同的多个车刀架，可以通过交换车刀架来变更工具安装角度。

并且，将所述主轴头的旋转轴定位角度定位在所述主轴的轴心和垂直线构成的角度（β₁）与所述工具安装角度（β₂）大致相同的角度，从而进行车削加工。

发明的效果

本发明的机床具有上述单元，从而能够对于比附件的突出量更深的孔的工件进行重切削的内径车削加工。

附图说明

图1是适用本发明的机床立体图。

图2是在主轴头安装内径车削附件的立体图。

图3是示出本发明的作用的说明图。

图4是示出了附件的安装结构的说明图。

图5是示出了发生干扰的状态的说明图。

图6是车刀架的说明图。

图7是车刀架的说明图。

图8是示出了本发明的作用的说明图。

图9是示出了本发明的作用的说明图。

图10是示出了车刀架的其他例子的说明图。

图11是车刀架的自动交换装置的说明图。

图12是车刀架的夹具结构的说明图。

图13是车刀架的自动角度变更结构的说明图。

具体实施方式

图1是示出了适用本发明的机床1的整体构成的立体图。

机床1具有床10，床10的较长方向的中央部立设有门形柱状物20。横梁30以可在作为垂直轴的W轴方向自由升降的方式安装在柱状物20。

横梁30上搭载沿作为水平方向的轴的Y轴移动的鞍座40，滑枕50安装在鞍座40上。该滑枕50受到控制从而相对于横梁30在与W轴平行的Z轴方向移动，主轴头支撑部60以绕作为垂直轴的C1轴自由旋转的方式安装在该滑枕50。

床10上配置在X轴方向移动的工作台70，嵌入型旋转工作台80以绕作为Z轴方向的旋转轴的C2轴自由旋转的方式安装在工作台70的中央部。

图2是滑枕50和主轴头支撑部60的立体图。

主轴可自由旋转的方式安装在主轴头62的内部，其中主轴头62以绕与Z轴正交的B轴自由旋转的方式安装在主轴头支撑部60。

内径车削附件200具有附件座210、躯体220以及车刀架250。

内径车削附件200通过附件座210装卸于主轴头62。

躯体220紧贴在附件座210的下部，在内径车削附件200安装于主轴头62时躯体220的最下端面与主轴轴心正交，并构成车刀架250的安装面。

车刀架250上安装有车削工具270。

图3示出了在相对于安装在旋转台80上的工件K1将B轴定在0度的状态下，由内径车削附加200进行加工的状态。另外，为了容易理解工件K1与主轴头62之间的干扰是否存在，在图3仅对工件沿通过旋转台80的旋转中心C2且平行于X轴方向的线进行切割。后面说明的图5、图8、图9也相同。

图4示出了将内径车削附件200装卸于主轴头62的结构例子。

主轴头62在中心具有主轴63，主轴头62的下端面具有四个把持部64。

在内径车削附件200的附件座210侧具有与主轴头62的把持部64相对的四个被把持孔212，将把持部64插入被把持孔212中夹住，从而内径车削附件200安装在主轴头62侧。另外，把持机构与后面说明的图12所示的把持机构相同。

图5示出了加工时内径车削附件200和工件K2的内径部F2之间产生干扰的例子。

即、使主轴头62向内径部F2的下方下降，则内径车削附件200的附件座210与内径部F2的入口之间产生干扰部G1。

根据本发明的内径车削附件200，如图6所示，准备了B轴的0度用的0度用车刀架250a、10度用的10度用车刀架250b、15度用的15度用车刀架250c。各角度用车刀架是将工具安装面N相对于与将附件安装到主轴时通过主轴轴心的直线C0正交的平面P所构成的角度设定为0度、10度、15度的。将工具安装面N相对于平面P所构成的角度称为工具安装角度。

另外，下面将安装有0度用车刀架250a的内径车削附件为200a，将安装有10度用车刀架250b的内径车削附件为200b，将安装有15度用车刀架250c的内径车削附件为200c。

图7是示出了一种手动交换车刀架250的类型，将附件的躯体220利用6个螺栓253安装在车刀架250的安装凸缘252上。

当连续加工相同的工件时，替换准备的频率也不是很高，即使考虑到成本而手动交换，也能够充分发挥效果。

图8示出了在躯体220上安装符号β2表示的工具安装角度为10度的10度用车刀架250b，使主轴头62绕符号β1表示的B轴旋转10度后定位的状态。

通过使主轴头的B轴旋转对应于工具安装角度的角度后定位，从而能够使安装在车刀架的车削工具的刀尖与工件垂直抵接。

在该状态下，将旋转台80进行旋转，使工具刀尖与工件K2的内径部F2抵接，从而能够回避内径车削附件200b和内径部F2的干扰来进行加工。

这是因为对于内径深孔的深度超过附件突出量L的工件，在B轴0度，附件座将会干扰超过突出量L的深度部分的工件，因此，改变主轴头的B轴定位位置，使主轴头远离工件，并且随着改变B轴定位位置，工具与工件之间的关系角度也发生变化，因此通过改变工具安装角度来应付该变化。

图9示出了在躯体220安装15度用车刀架250c，使主轴头62绕B轴旋转15度后夹住的状态。

通过扩大绕B轴旋转的角度，能够使主轴头远离工件，但是主轴头的刀尖的相反侧有可能干扰工件。但是，如该例子，当工件的内径尺寸足够大时，进一步改变B轴角度，也不会干扰到工件K3，能够加工内径部。

如上所述，根据工件适当选择工具安装角度，对B轴进行定位后进行加工，从而无需牺牲刚性，也可以避免干扰，进行深孔的内径车削加工。

图10示出了利用一个车刀架300能够调整车削工具270的安装角度的例子。

以未图示的针为中心自由旋转状将固定有车削工具270的工具安装部件305安装在躯体安装部件302，在工具安装部件305以及躯体安装部件302分别设置用于将工具安装角度固定为0度、10度、15度的各角度用螺栓孔和丝锥孔，利用固定用螺栓310，在（a）利用图左端的固定用螺旋孔设在0度，在（b）利用图中央的固定用螺栓孔设在10度，在（c）利用图右端的螺栓孔设在15度位置。

另外，还可以设计成随意改变车削工具270的安装角度的方式。

在替换准备不太多时该类型的车刀架比较有效。并且，该类型无需具有多个车刀架，更加经济。

图11示出了具有在附件自由交换不同工具安装角度的车刀架的结构的内径车削附件例子。

车刀架自由交换式内径车削附件400具有安装在附件座410的躯体420，在躯体420的顶端部具有把持部430。机械性地操作该把持部430，则可以自动交换不同车削工具的安装角度的车刀架450。具体地，在主轴可动区域内，设置多个朝上水平方向放置车刀架的安装凸缘的台，作为车刀架收容库。将车刀架自动交换式内径车削附件400定位在空着的放置台上之后，松开把持部430，将车刀架退还到放置台，定位于放在放置台上的其他车刀架，夹住把持部430，从而自动交换车刀架450。

具有多个不同工具安装角度的车刀架，自动交换车刀架，从而即使在频繁发生替换准备时，也能够处理，并且，以不同的工具安装角度加工同一个工件内的不同的部位。

一旦利用工具安装角度为10度或15度的车刀架将B轴定位在10度或15度后进行加工，则从附件支撑部到刀尖的臂长度的X轴方向的成分虽然是很少但也比B轴为0度时变长一些，影响到刚性，即使利用0度的车刀架，在与工件不产生干扰的位置产生颤动等时，改变为0度时有可能获得良好结果。

图12详细示出了把持部430的保持机构。

车刀架450具有包括凸部438的被把持孔437。

从主轴侧通过线路432b向具有与把持部430的牵引杆431一体的活塞432的液压室432a输送液压，通过牵引杆431推压车刀架450解除夹住时的咬合（bite），将球434收容在凹部435，从而松开车刀架450。切断液压，则弹簧433将牵引杆431朝引入车刀架450的方向驱动，球434抓住车刀架450。

图13示出了具有利用主轴的驱动力，自动改变车刀架的工具安装角度的结构的内径车削附件例子。

车刀架旋转式内径车削附件500通过附件座510安装于主轴头62。附件座510的中心部具有主轴柄530，插入主轴头62的主轴。主轴柄530的旋转力通过驱动轴540传递到躯体520的顶端部的锥齿轮550。安装在躯体520的支撑轴562支撑车刀架570的同时还支撑锥齿轮560以使其与锥齿轮550啮合，锥齿轮550的旋转改变90度传递到锥齿轮560。通过锥齿轮560的旋转，支撑车削工具580的车刀架570的工具安装角度自动发生变化。

如上所述，通过主轴的旋转来改变工具安装角度，从而可通过控制主轴的旋转角度来将安装角度设定为任意角度。由于可以将工具安装角度变更为任意的角度，所以能够微妙地变更工件与附件之间的干扰，能够扩大程序的自由度。并且，还能够稍微处理一些颤动。

并且，能够自动变更工具安装角度，因此，在加工一个工件的过程中能够自由地变更包括工具安装角度在内的加工条件，为提高加工效率做出贡献。

如上所述，根据本发明的内径车削附件，利用机床的主轴头的B轴控制，能够对比附件的突出量更深的工件的深孔进行重切削加工。

附图标记

1    机床

10   床

20   柱状物

30   横梁（cross rail）

40   鞍座

50   滑枕

60   主轴头支撑部

62   主轴头

63   主轴

64   把持部

70   工作台

80   旋转台

200  内径车削附件

210  附件座

212  被把持孔

220  躯体

250  车刀架

250a 0度用车刀架

250b 10度用车刀架

250c 15度用车刀架

252  安装凸缘

253  螺栓

270  车削工具

300  车刀架

302  躯体安装部件

305  工具安装部件

310  固定用螺栓

400车刀架自动交换式内径车削附件

410  附件座

420  躯体

430  把持部

431  牵引杆

432  活塞

432a 液压室

432b 线路

433  弹簧

434  球

435  凹部

437  被把持孔

438  凸部

450  车刀架

500  车刀架旋转式内径车削附件

510  附件座

520  躯体

530  主轴柄

540  驱动轴

550  锥齿轮

560  锥齿轮

562  支撑轴

570  车刀架

580  车削工具

K   工件

F1   内径部

G1   干扰部

Claims (3)

1.一种机床，包括：安装工件并绕垂直轴旋转的工作台；位于该工作台的上方，绕水平轴旋转自如的主轴头；内置于该主轴头中，装卸自如地安装工具并绕工具轴旋转的主轴；以及，通过专用的夹具机构装卸自如地安装于主轴头的附件，所述机床的特征在于，

所述附件包括：

附件座，具有向主轴头进行安装的安装部；

躯体，固定在附件座的下部；以及

车刀架，安装在该躯体的下部，

所述车刀架具有能够装卸自如地安装车削工具的工具安装面，

能够变更工具安装角度，所述工具安装角度是安装附件时与主轴的轴心正交的平面与所述工具安装面构成的角度。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，包括：

所述工具安装角度不同的多个车刀架，

通过交换车刀架来变更工具安装角度。

3.根据权利要求1或2所述的机床，其特征在于，

将所述主轴头的旋转轴定位角度定位在所述主轴的轴心和垂直线构成的角度（β₁）与所述工具安装角度（β₂）大致相同的角度，从而进行车削加工。