CN105965040A - 一种带有主轴车刀架的机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有主轴车刀架的机床，包括机座，所述机座上设有斜床身、X向导轨、X向滑板、X向电机、主轴车刀架和主轴车刀架驱动电机；由X向电机驱动X向滑板在X向导轨上滑动；由主轴车刀架驱动电机驱动主轴车刀架旋转；机座上位于斜床身的左侧设有工件主轴电机、工件主轴传动机构和工件主轴；机座上位于斜床身的右侧设有尾座滑轨、尾座和尾座驱动电机。本发明通过设计全新的主轴车刀架，减少了机座上的排刀，提高刀盘的布刀的使用率，降低机座的行程，提高加工效率。

Description

一种带有主轴车刀架的机床

技术领域

本发明涉及一种机床，尤其是设计一种带有主轴车刀架的机床，属于机座技术领域。

背景技术

传统需要车六方或四方和粗、精车外圆的细长件的加工方式主要有以下两种：第一种加工方式，先在一台排刀式斜床身带尾座车床先粗、精车工件外圆，然后再上另外一台车方床上加工；这种加工方式存在加工效率低，投入成本高，而且场地面积投入大的缺点。第二种加工方式，用排刀式带尾座车床加工，如带四方刀架或刀塔或粗、精复合车刀座配合车方主轴，这种加工方式存在如下缺点：需要复合加工，单要求机座X向行程较大。

另外，传统车刀架主要是采用电机伺服配合齿轮减速带动刀盘旋转，通过自带的一对梳齿盘(一件固定在座体上，一件在旋转刀盘上)来实现刀具的周向分度和径向定位，而这种驱动方式很难使刀盘高速回转，且这种方式是通过一对梳齿盘来实现最终的定位，这对梳齿盘的加工精度和加工工艺有很高的要求。对于加工难度大、精度需求高的加工物品，通过梳齿盘进行任意的径向定位是难以达到的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是为了提供一种能车外圆、车方的带有主轴车刀架的机床。该机床通过设计全新的主轴车刀架，减少了机座上的排刀，提高刀盘的布刀的使用率，降低机床的行程，提高加工效率。

进一步地，该机床的主轴车刀架通过皮带轮传动机构和抱闸组件的共同配合，不仅能实现刀盘的高速回转、可任意径向定位和精准定位，同时能减少换刀时间。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带有主轴车刀架的机床，包括机座，其特征在于：

所述机座上设有斜床身、X向导轨、X向滑板、X向电机、主轴车刀架和主轴车刀架驱动电机；所述斜床身的顶面为倾斜面；X向导轨安装在所述斜床身上，X向滑板安装在X向导轨上，由X向电机驱动X向滑板在X向导轨上滑动；主轴车刀架安装在X向滑板上，由主轴车刀架驱动电机驱动主轴车刀架旋转；

所述机座上位于斜床身的左侧还设有工件主轴电机、工件主轴传动机构和工件主轴，所述工件主轴电机通过工件主轴传动机构带动工件主轴转动；工件主轴的轴线与X向导轨垂直，工件主轴的轴线与主轴车刀架的轴线平行；

所述机座上位于斜床身的右侧还设有尾座滑轨、尾座和尾座驱动电机；由尾座驱动电机驱动尾座在尾座滑轨上滑动；尾座的轴线与工件主轴轴线同轴。

本发明的目的还可以通过以下方式实现：

实现本发明的一种实施方式是：所述斜床身固定安装在所述机座上；或者是，所述机座上还设有Z向导轨、Z向电机，所述斜床身安装在Z向导轨上，由Z向电机驱动斜床身在Z向导轨上滑动。

实现本发明的一种实施方式是：所述主轴车刀架包括主轴、箱体、法兰组件、抱闸组件、锁紧组件和刀盘；

所述主轴前端并排设有两个前轴承，主轴后端并排设有两个后轴承；所述前轴承和后轴承之间设有外隔套；所述外隔套套接在内隔套上；所述内隔套套接在所述主轴上；

所述箱体前后两个侧面设有贯穿箱体的通孔；所述主轴前端从箱体前侧通孔伸出，主轴尾端从箱体后侧通孔伸出；所述主轴前端通过所述前轴承与所述箱体连接，主轴后端通过后轴承与箱体连接；所述前轴承和后轴承之间的外隔套和内隔套均内置于箱体内部，且外隔套和内隔套两端均与所述前轴承和后轴承连接；

所述法兰盘包括前法兰和后法兰，前法兰和后法兰分别安装在所述箱体的前侧面和后侧面，且法兰盘与所述主轴同心；

所述抱闸组件包括前置抱闸组件和后置抱闸组件，其中前置抱闸组件和后置抱闸组件均由环形的基体、环形的液压腔、膜片、密封圈、进油管路组成，液压腔设于基体内壁，膜片安装在液压腔内壁，密封圈安装在基体的卡槽内，位于基体与膜片之间，进油管路设于基体内部，且进油管路的进油端与基体的进油口连通，进油管路的出油端与液压腔的进油口连通；所述前置抱闸通过所述前法兰与所述箱体配合连接，所述后置抱闸通过所述后法兰与箱体配合连接，且所述抱闸组件与所述主轴同心，其中前置抱闸与主轴配合连接；

所述锁紧组件包括传动键、锁紧隔套、皮带轮和锁紧螺母；所述传动键安装在所述箱体后侧的所述主轴上；所述锁紧隔套和皮带轮与所述传动键配合连接，其中锁紧隔套设于所述箱体与皮带轮之间，且锁紧隔套一端与所述箱体后侧面处的所述轴承连接，锁紧隔套另一端与皮带轮连接；所述锁紧隔套与所述后置抱闸组件间隙配合；所述皮带轮通过皮带与伺服电机的输出轴连接；所述锁紧螺母与所述主轴的尾端连接；

所述刀盘安装在所述主轴的前端。

实现本发明的一种实施方式是：所述箱体上端设有进油口，箱体内部设有油路管道，进油口与油路管道连通，油路管道与所述抱闸组件的进油管路连通。

实现本发明的一种实施方式是：所述主轴尾端设有编码器。

实现本发明的一种实施方式是：所述工件主轴传动机构为皮带轮传动机构。

实现本发明的一种实施方式是：所述机座上还设有液压站、水箱、电柜和控制面板。

实现本发明的一种实施方式是：所述机座上还设有第一防护外罩；所述斜床身上设有第二防护外罩。

实现本发明的一种实施方式是：所述主轴车刀架的外围设有第三防护罩。

实现本发明的一种实施方式是：所述机座上邻近尾座的位置设有排屑器。

实现本发明的一种实施方式是：所述排屑器的出料口的位置还设有铁屑推车。

本发明的有益效果在于：

1、本发明基座上设有Z向导轨、斜床身、Z向电机、X向导轨、X向滑板、X向电机、主轴车刀架和主轴车刀架驱动电机；斜床身安装在Z向导轨上，由Z向电机驱动斜床身在Z向导轨上滑动；X向导轨安装在所述斜床身上，X向滑板安装在X向导轨上，由X向电机驱动X向滑板在X向导轨上滑动；主轴车刀架安装在X向滑板上，由主轴车刀架驱动电机驱动主轴车刀架旋转；机座通过设计主轴车刀架，减少了机座上的排刀，提高刀盘的布刀的使用率，降低机座的行程，提高加工效率。

2、本发明提供的主轴车刀架通过伺服电机驱动主轴带动刀盘旋转，伺服电机对主轴进行分度闭环控制，能够确定主轴的分度和定位精度，而抱闸组件通过压力油产生的压力使膜片发生弹性变形抱紧主轴，抱闸组件产生的抱闸力度能迅速制动主轴。抱闸组件与伺服电机配合使用提高了主轴的分度和定位精度，同时减少了换刀时间。

附图说明

图1为实施例1的未安装防护外罩的机床的立体图。

图2为实施例1的安装有防护外罩的机床的立体图。

图3为实施例1的主轴车刀架的剖视图。

图4为实施例1的抱闸组件的剖视图。

图5为实施例1的刀盘的结构示意图。

其中，1、机座；31、Z向导轨；32、斜床身；33、Z向电机；41、X向导轨；42、X向滑板；43、X向电机；5、主轴车刀架；51、刀盘；52、前置抱闸；53、前法兰；54、轴承；541、前轴承；542、后轴承；55、外隔套；56、内隔套；57、箱体；58、进油口；59、主轴；510、后法兰；511、锁紧隔套；512、后置抱闸；513、皮带轮；514、传动键；515、锁紧螺母；516、进油管路；517、密封圈；518、环形基体；519、环形液压腔；520、膜片；521、车刀安装位；522、钻头安装位；6、主轴车刀架驱动电机；71、工件主轴电机；72、工件主轴传动机构；73、工件主轴；81、尾座滑轨；82、尾座；91、液压站；92、水箱；93、电柜；94、控制面板；95、第一防护外罩；96、第二防护外罩；97、第三防护外罩；98、排屑器；99、铁屑推车。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

实施例1：

参照图1-图5，本实施例所述的一种带有主轴车刀架的机床，包括机座1、机座1上设有Z向导轨31、斜床身32、Z向电机33、X向导轨41、X向滑板42、X向电机43、主轴车刀架5和主轴车刀架驱动电机6；所述斜床身32的上表面为倾斜面，斜床身32安装在Z向导轨31上，由Z向电机33驱动斜床身32在Z向导轨31上滑动；X向导轨41安装在所述斜床身32上，X向滑板42安装在X向导轨41上，由X向电机43驱动X向滑板42在X向导轨41上滑动；主轴车刀架5安装在斜床身32的X向滑板42上，由主轴车刀架驱动电机6驱动主轴车刀架5旋转；Z向导轨31所在轴向与图1中X轴平行。

所述机座1上位于斜床身32的左侧还设有工件主轴电机71、工件主轴传动机构72和工件主轴73，所述工件主轴电机71通过工件主轴传动机构72带动工件主轴73转动；工件主轴73的轴线与Z向导轨31平行，工件主轴73的轴线(即图1中的C轴)与主轴车刀架5的轴线(即图1中的Z轴)平行；所述工件主轴传动机构72为皮带轮传动机构。

所述机座1上位于斜床身32的右侧还设有尾座滑轨81、尾座82和尾座驱动电机；由尾座驱动电机驱动尾座82在尾座滑轨81上滑动；尾座82的轴线与工件主轴73轴线同轴。

主轴车刀架5，其安装零件如下：刀盘51安装在主轴59前端，且刀盘51上设有车刀安装位521和钻头安装位522。

箱体57设有贯穿前后侧面通孔，主轴59前端从箱体57前侧面通孔伸出，主轴59后端从箱体57后侧面通孔伸出；所述主轴59前端并排设有两个前轴承541，主轴59前端通过前轴承541与箱体57连接，主轴59后端并排设有两个后轴承542，主轴59后端通过后轴承542与箱体57连接。

所述前轴承541和后轴承542之间设有外隔套55和内隔套56，内隔套56套接在主轴59上，外隔套55套接在内隔套56上，且外隔套55和内隔套56位于箱体57内部，且外隔套55和内隔套56两端均与轴承接触。

法兰组件包括前法兰53和后法兰510，前法兰53和后法兰510分别安装在箱体57的前、后侧面，用于轴向锁死轴承54外圈，且前法兰53和后法兰510均与主轴59同心。

抱闸组件包括前置抱闸52和后置抱闸512，其中抱闸组件是由环形基体518、环形液压腔519、膜片520、密封圈517、进油管路516组成，环形液压腔519安装在环形基体518内壁，膜片520紧贴环形液压腔519内壁，密封圈517安装在环形基体518的卡槽内，位于环形基体518与膜片520之间，进油管路516设于环形基体518内部，且进油管路516的进油端与环形基体518的进油口58连通，进油管路516的出油端与环形液压腔519的进油口58连通。

前置抱闸52和后置抱闸512分别安装在前法兰53和后法兰510端面处，且与主轴59同心，其中前置抱闸52安装在主轴59上，与主轴59配合连接，通过压力油使膜片520变形进而对主轴59进行周向锁紧。

主轴59尾端一侧安装有传动键514，传动键514上安装有锁紧隔套511和皮带轮513，其中传动键514用于固定锁紧隔套511的周向位置。

锁紧隔套511位于箱体57与皮带轮513之间，且锁紧隔套511一端与箱体57后侧面的轴承54连接，另一端与皮带轮513连接，锁紧隔套511外表面与后置抱闸512内壁配合连接，后置抱闸512通过锁紧隔套511对主轴59进行周向锁紧。

皮带轮513通过皮带与伺服电机转子连接，驱动伺服电机，皮带轮513转动，皮带轮513通过传动键514将运动传递至主轴59和锁紧隔套511，其中伺服电机用于对主轴59进行径向分度和周向定位。

主轴59伸出端的端部设有锁紧螺母515，锁紧螺母515通过锁紧皮带轮513进而锁紧轴承54内圈。也可以在主轴59尾部增加一编码器，主轴59与编码器连接，形成主轴59分度的闭环控制，进一步提高了主轴59的分度和定位精度。

所述机座1上还设有液压站91、水箱92、电柜93和控制面板94。所述机座1上还设有第一防护外罩95；所述斜床身32上设有第二防护外罩96。所述主轴车刀架5的外围设有第三防护外罩97。所述机座1上邻近尾座的位置设有排屑器98。所述排屑器98的出料口的位置还设有铁屑推车99。

本实施例中，抱闸组件的工作原理如下：抱闸组件工作时，油箱的高压液压通入进油管路516至环形液压腔519内并锁住压力，高压使膜片520发生弹性变形，然后利用膜片520形状和大小的变化对主轴59进行轴向锁死。抱闸组件停止工作时，停止通入液压油，并释放环形液压腔519中的压力，环形液压腔519中的液压油回流至油箱，膜片520回弹至初始形状，抱闸接触。

抱闸组件的加工工艺如下：抱闸组件为组合加工件，包含有环形基体518、环形液压腔519、膜片520、密封圈517四种配件。抱闸组件中各个零件加工到位后，再将各个零件组装完成后放入机座1磨削抱闸组件的膜片520内孔至要求尺寸(比主轴抱闸小0.06mm)，然后向环形基体518的进油管路516通入2.0Mpa液压油锁住压力，继续磨削抱闸组件的膜片520内孔尺寸至与主轴抱闸组件外圆尺寸相同后卸压，即完成加工。在安装加工完成的抱闸组件时，需通入3.0Mpa的液压油。

实施例2

该实施例与实施例一的区别是，箱体57上表面设置液压油进油口58，箱体57内部安装油路管道，液压油的进油口58与油路管道连通，油路管道与前置抱闸52和后置抱闸512的进油管路516均连通。液压油从箱体57的进油口58进入进油管路516中，然后到达环形液压腔519内使抱闸组件中的膜片520产生弹性变形，然后利用膜片520的弹性变形使抱闸组件沿膜片520内孔周向抱紧主轴59和锁紧隔套511，进而实现准确定位。

实施例3

本实施例的特点是：所述机座上不设置Z向导轨、Z向电机。所述斜床身固定安装在所述机座上；其它与实施例1相同。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种带有主轴车刀架的机床，包括机座，其特征在于：

所述机座上设有斜床身、X向导轨、X向滑板、X向电机、主轴车刀架和主轴车刀架驱动电机；所述斜床身的顶面为倾斜面；X向导轨安装在所述斜床身上，X向滑板安装在X向导轨上，由X向电机驱动X向滑板在X向导轨上滑动；主轴车刀架安装在X向滑板上，由主轴车刀架驱动电机驱动主轴车刀架旋转；

所述机座上位于斜床身的左侧还设有工件主轴电机、工件主轴传动机构和工件主轴，所述工件主轴电机通过工件主轴传动机构带动工件主轴转动；工件主轴的轴线与X向导轨垂直，工件主轴的轴线与主轴车刀架的轴线平行；

所述机座上位于斜床身的右侧还设有尾座滑轨、尾座和尾座驱动电机；由尾座驱动电机驱动尾座在尾座滑轨上滑动；尾座的轴线与工件主轴轴线同轴。

2.根据权利要求1所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：

所述斜床身固定安装在所述机座上；或者是，所述机座上还设有Z向导轨、Z向电机，所述斜床身安装在Z向导轨上，由Z向电机驱动斜床身在Z向导轨上滑动。

3.根据权利要求1所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述主轴车刀架包括主轴、箱体、法兰组件、抱闸组件、锁紧组件和刀盘；

所述主轴前端并排设有两个前轴承，主轴后端并排设有两个后轴承；所述前轴承和后轴承之间设有外隔套；所述外隔套套接在内隔套上；所述内隔套套接在所述主轴上；

所述箱体前后两个侧面设有贯穿箱体的通孔；所述主轴前端从箱体前侧通孔伸出，主轴尾端从箱体后侧通孔伸出；所述主轴前端通过所述前轴承与所述箱体连接，主轴后端通过后轴承与箱体连接；所述前轴承和后轴承之间的外隔套和内隔套均内置于箱体内部，且外隔套和内隔套两端均与所述前轴承和后轴承连接；

所述法兰盘包括前法兰和后法兰，前法兰和后法兰分别安装在所述箱体的前侧面和后侧面，且法兰盘与所述主轴同心；

所述抱闸组件包括前置抱闸组件和后置抱闸组件，其中前置抱闸组件和后置抱闸组件均由环形的基体、环形的液压腔、膜片、密封圈、进油管路组成，液压腔设于基体内壁，膜片安装在液压腔内壁，密封圈安装在基体的卡槽内，位于基体与膜片之间，进油管路设于基体内部，且进油管路的进油端与基体的进油口连通，进油管路的出油端与液压腔的进油口连通；所述前置抱闸通过所述前法兰与所述箱体配合连接，所述后置抱闸通过所述后法兰与箱体配合连接，且所述抱闸组件与所述主轴同心，其中前置抱闸与主轴配合连接；

所述锁紧组件包括传动键、锁紧隔套、皮带轮和锁紧螺母；所述传动键安装在所述箱体后侧的所述主轴上；所述锁紧隔套和皮带轮与所述传动键配合连接，其中锁紧隔套设于所述箱体与皮带轮之间，且锁紧隔套一端与所述箱体后侧面处的所述轴承连接，锁紧隔套另一端与皮带轮连接；所述锁紧隔套与所述后置抱闸组件间隙配合；所述皮带轮通过皮带与伺服电机的输出轴连接；所述锁紧螺母与所述主轴的尾端连接；

所述刀盘安装在所述主轴的前端。

4.根据权利要求3所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述箱体上端设有进油口，箱体内部设有油路管道，进油口与油路管道连通，油路管道与所述抱闸组件的进油管路连通。

5.根据权利要求3所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述主轴尾端设有编码器。

6.根据权利要求1所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述工件主轴传动机构为皮带轮传动机构。

7.根据权利要求1所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述机座上还设有液压站、水箱、电柜和控制面板。

8.根据权利要求1所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述机座上还设有第一防护外罩；所述斜床身上设有第二防护外罩；所述主轴车刀架的外围设有第三防护罩。

9.根据权利要求1所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述机座上邻近尾座的位置设有排屑器。

10.根据权利要求1所述的带有主轴车刀架的机床，其特征是：所述排屑器的出料口的位置还设有铁屑推车。