CN107571021B - 一种螺栓球螺纹孔加工设备 - Google Patents
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Abstract
一种螺栓球螺纹孔加工设备，包括工作台、带数控滑台的动力头，所述的工作台为分度工作台；所述分度工作台上设置有回转轴；所述分度工作台为圆形，其上设有回转工作台；所述回转工作台回转轴垂直相交于分度工作台的回转轴，且回转工作台的回转轴在分度工作台上的投影平行于分度工作台相隔的两个工位的中心的连线；所述回转工作台上设有数控分度工作台；所述数控回转工作台上设置有夹具，所述夹具用来固定螺栓球毛坯。该设备可以适应所有规格的螺栓球螺纹孔的加工。针对同一批次尺寸有所偏差的螺栓球锻造毛坯，调整简单。螺栓球加工精度高、加工效率高、加工成本低。相比现有加工方法，工人操作简化很多，劳动强度大大降低。
Description
技术领域
本发明属于螺栓球加工线技术领域，特别涉及一种螺栓球螺纹孔加工设备。
背景技术
网架结构，因为其外形美观、自身重量轻、便于施工等特点，在各类建筑上应用越来越多。螺栓球是网架的关键零部件之一。螺栓球毛坯为锻造球体，在该球体上，加工若干螺纹孔，要求各螺纹孔轴线通过球心。螺栓球的加工质量，对于保证网架的可靠性和寿命，至关重要。但是长期以来，我国螺栓球的加工质量，不容乐观。
理论上，五坐标联动的加工中心加工螺栓球，可以获得最好的加工精度，但是并不具备可行性。第一，相对螺栓球的售价，五坐标联动的加工中心的购置费用及加工费用高得离谱。第二，五坐标联动加工中心对操作者要求很高。第三，生产效率太低，原因在于：1、同批次螺栓球的球状毛坯，尺寸不一，需要针对每个工件调整数控程序；2、五坐标加工中心是精密设备，不应承担重切削，这进一步降低了加工效率。现在螺栓球的加工，一般在现有的普通机床上附加低精度夹具，加工精度低、同批次产品一致性差，加工效率低。
发明内容
为解决现有技术存在的设备费用高、同批次产品一致性差、加工效率低的缺陷，本发明提供一种螺栓球螺纹孔加工设备，可有效降低设备成本，且同批次产品一致性高、加工效率高。
本发明的技术方案为：一种螺栓球螺纹孔加工设备，包括工作台、带数控滑台的动力头，所述的工作台为分度工作台；所述分度工作台上设置有回转轴；所述分度工作台为圆形，其上设有回转工作台；所述回转工作台回转轴垂直相交于分度工作台的回转轴，且回转工作台的回转轴在分度工作台上的投影平行于分度工作台相隔的两个工位的中心的连线；所述回转工作台上设有数控分度工作台，其回转轴与所述分度工作台回转轴重合；所述数控回转工作台上设置有夹具，所述夹具用来固定螺栓球毛坯；所述夹具通过三爪卡盘来固定在所述数控回转工作台上。
进一步地，一种螺栓球螺纹孔加工设备，所述夹具由上垫板、下垫板、导柱组成；所述上垫板、下垫板均为圆形，所述上垫板、下垫板设置有导向孔，所述导柱、导向孔依次间隔分布在所述上垫板、下垫板上；所述导向孔通过螺栓和螺母配合使上垫板、下垫板锁紧固定，并使上垫板、下垫板间距任意可调。
进一步地，一种螺栓球螺纹孔加工设备，所述上垫板中心设置有锥面、通孔，所述螺栓球毛坯上已经加工出基准螺纹孔，所述螺钉将螺栓球毛坯固定于所述上垫板中心的锥面处。
进一步地，一种螺栓球螺纹孔加工设备，所述分度工作台为五工位工作台。
进一步地，一种螺栓球螺纹孔加工设备，所述动力头的个数为5个，包括：铣动力头，其主轴安装键槽铣刀；中心钻动力头，其主轴安装中心钻；钻动力头，其主轴安装钻头；倒角动力头，其主轴安装90°锪钻；攻丝动力头，其主轴安装丝锥；所述动力头均安装在各自的数控滑台上，数控滑台的运动方向与各动力头主轴方向平行。
进一步地，一种螺栓球螺纹孔加工设备，所述动力头和分度工作台之间具有如下4种布局形式：
布局一：所述分度工作台回转轴竖直，所述每个动力头对应于分别对应于所述分度工作台上的每个工位，所述每个动力头的主轴均水平，均垂直相交于分度工作台回转轴；
布局二：所述分度工作台回转轴水平，所述每个动力头对应于分别对应于所述分度工作台上的每个工位，所述每个动力头的主轴均竖直，均垂直相交于分度工作台回转轴；
布局三：所述每个动力头主轴轴线均水平，所述每个动力头沿直线布局；所述分度工作台回转轴竖直，置于一单轴数控平台上；所述单轴数控平台的运动方向，垂直于所述每个动力头的主轴轴线；
布局四：所述每个动力头主轴轴线均竖直，所述每个动力头沿直线布局；所述分度工作台回转轴水平，置于一单轴数控平台上；所述单轴数控平台的运动方向，垂直于所述动力头的主轴轴线。
本发明的有益效果为：该设备可以适应所有规格的螺栓球螺纹孔的加工。针对同一批次尺寸有所偏差的螺栓球锻造毛坯，调整简单。螺栓球加工精度高、加工效率高、加工成本低。相比现有加工方法，工人操作简化很多，劳动强度大大降低。
附图说明
图1为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例1的俯视示意图；
图2为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例1的主视示意图；
图3为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备的夹具示意图；
图4为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备的上垫板与导向柱、螺栓螺母的分布示意图；
图5为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例2的俯视示意图；
图6为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例2的主视示意图；
图7为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例3的俯视示意图；
图8为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例3的主视示意图；
图9为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例4的俯视示意图；
图10为本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备实施例4的主视示意图；
其中：1分度工作台，2回转工作台，3数控分度工作台，4三爪卡盘，5铣动力头，6中心钻动力头，7钻动力头，8倒角动力头，9攻丝动力头，10夹具，11上垫板，12下垫板，13导柱，14螺栓，15螺母，16螺栓球毛坯，17螺钉，18单轴数控平台。
具体实施方式
下面结合附图来详细说明本发明一种螺栓球螺纹孔加工设备的技术方案。
实施例1：采用布局一的一种螺栓球螺纹孔加工设备及加工过程。
如图1、图2所示，一种螺栓球螺纹孔加工设备，包括工作台、带数控滑台的动力头，所述的工作台为分度工作台1，所述分度工作台1上设置有回转轴；所述分度工作台1为圆形，其上设有回转工作台2；所述手动回转工作台2回转轴垂直相交于分度工作台1的回转轴，且手动回转工作台2的回转轴在分度工作台1上的投影平行于分度工作台1相隔的两个工位的中心的连线；所述回转工作台2上设有数控分度工作台3，其回转轴与所述分度工作台1回转轴重合；所述数控回转工作台3上设置有夹具10，所述夹具10用来固定螺栓球毛坯16；所述夹具10通过三爪卡盘4来固定在所述数控回转工作台3上。如图3所示，所述夹具10由上垫板11、下垫板12、导柱13组成；如图4所示，所述上垫板11、下垫板12均为圆形，所述上垫板11、下垫板12设置有导向孔，所述导柱13、导向孔依次间隔分布在所述上垫板11、下垫板12上；所述导向孔通过螺栓14和螺母15配合使上垫板11、下垫板12锁紧固定，并使上垫板11、下垫板12间距任意可调，所述上垫板11中心设置有锥面、通孔，所述螺栓球毛坯16上已经加工出基准螺纹孔，所述螺钉17将螺栓球毛坯16固定于所述上垫板11中心的锥面处。
本实施例中，所述分度工作台1为五工位工作台；所述动力头的个数为5个，包括：铣动力头5，其主轴安装键槽铣刀；中心钻动力头6，其主轴安装中心钻；钻动力头7，其主轴安装钻头；倒角动力头8，其主轴安装90°锪钻；攻丝动力头9，其主轴安装丝锥；所述动力头均安装在各自的数控滑台上，数控滑台的运动方向与各动力头主轴方向平行。
本实施例中，所述分度工作台1回转轴竖直，所述每个动力头对应于分别对应于所述分度工作台1上的每个工位，所述每个动力头的主轴均水平，均垂直相交于分度工作台1回转轴。
实施例1的一种螺栓球螺纹孔加工设备的加工过程为：
S1：测量螺栓球毛坯16的直径；
S2：在螺栓球毛坯16上加工出一个基准螺纹孔，将螺栓球毛坯16用螺钉17固定于上垫板11中心的锥面上；
S3：根据螺栓球毛坯16直径，调节并锁紧上垫板11与下垫板12间距，将夹具10置于三爪卡盘4，定心夹紧之。此时，螺栓球毛坯16的球心通过动力头主轴轴线；
S4：回转工作台表面处于水平位置，锁紧；
S5：铣动力头5工作，轴向进给，键槽铣刀在螺栓球毛坯16上铣出一个平面。分度工作台1转动72°，中心钻动力头6工作，轴向进给，在上述平面上加工一个中心孔；分度工作台1再转动72°，钻动力头7工作，轴向进给，以上述中心孔引导，钻螺纹底孔；分度工作台1再转动72°，倒角动力头8工作，轴向进给，对上述螺纹底孔倒角；分度工作台1再转动72°，攻丝动力头9工作，轴向进给，攻丝；分度工作台1再转动72°，螺栓球毛坯16复位；至此，水平面上的一个螺纹孔加工完成；
S6：数控回转工作台3转动某个角度，重复步骤S5，加工出水平面上另外一个螺纹孔；以此类推，完成水平面上所有螺纹孔加工；
S7：回转工作台转动指定角度，锁紧；重复步骤5、步骤6，完成所有斜螺纹孔的加工。
实施例2：采用布局二的一种螺栓球螺纹孔加工设备及加工过程。
如图5、图6所示，一种螺栓球螺纹孔加工设备，包括工作台、带数控滑台的动力头，所述的工作台为分度工作台1，所述分度工作台1上设置有回转轴；所述分度工作台1为圆形，其上设有回转工作台2；所述回转工作台2回转轴垂直相交于分度工作台1的回转轴，且回转工作台2的回转轴在分度工作台1上的投影平行于分度工作台1相隔的两个工位的中心的连线；所述回转工作台2上设有数控分度工作台3，其回转轴与所述分度工作台1回转轴重合；所述数控回转工作台3上设置有夹具10，所述夹具10用来固定螺栓球毛坯16；所述夹具10通过三爪卡盘4来固定在所述数控回转工作台3上。如图3所示，所述夹具10由上垫板11、下垫板12、导柱13组成；如图4所示，所述上垫板11、下垫板12均为圆形，所述上垫板11、下垫板12设置有导向孔，所述导柱13、导向孔依次间隔分布在所述上垫板11、下垫板12上；所述导向孔通过螺栓14和螺母15配合使上垫板11、下垫板12锁紧固定，并使上垫板11、下垫板12间距任意可调，所述上垫板11中心设置有锥面、通孔，所述螺栓球毛坯16上已经加工出基准螺纹孔，所述螺钉17将螺栓球毛坯16固定于所述上垫板11中心的锥面处。
本实施例中，所述分度工作台1为五工位工作台；所述动力头的个数为5个，包括：铣动力头5，其主轴安装键槽铣刀；中心钻动力头6，其主轴安装中心钻；钻动力头7，其主轴安装钻头；倒角动力头8，其主轴安装90°锪钻；攻丝动力头9，其主轴安装丝锥；所述动力头均安装在各自的数控滑台上，数控滑台的运动方向与各动力头主轴方向平行。
所述分度工作台1回转轴水平，所述每个动力头对应于分别对应于所述分度工作台1上的每个工位，所述每个动力头的主轴均竖直，均垂直相交于分度工作台1回转轴。
实施例2的一种螺栓球螺纹孔加工设备的加工过程为：
S1：测量螺栓球毛坯16的直径；
S2：在螺栓球毛坯16上加工出一个基准螺纹孔，将螺栓球毛坯16用螺钉17固定于上垫板11中心的锥面上；
S3：根据螺栓球毛坯16直径，根据数控回转工作台3表面与交点A的间距，调节并锁紧上垫板11与下垫板12间距，将夹具10置于三爪卡盘4，定心夹紧之。此时，螺栓球毛坯16的球心处于交点A；
S4：回转工作台表面处于竖直位置，锁紧；
S5：铣动力头5工作，轴向进给，键槽铣刀在螺栓球毛坯16上铣出一个平面。分度工作台1转动72°，中心钻动力头6工作，轴向进给，在上述平面上加工一个中心孔；分度工作台1再转动72°，钻动力头7工作，轴向进给，以上述中心孔引导，钻螺纹底孔；分度工作台1再转动72°，倒角动力头8工作，轴向进给，对上述螺纹底孔倒角；分度工作台1再转动72°，攻丝动力头9工作，轴向进给，攻丝；分度工作台1再转动72°，螺栓球毛坯16复位；至此，水平面上的一个螺纹孔加工完成；
S6：数控回转工作台3转动某个角度，重复步骤S5，加工出竖直面上另外一个螺纹孔；以此类推，完成水竖直面上所有螺纹孔加工；
S7：回转工作台转动指定角度，锁紧；重复步骤5、步骤6，完成所有斜螺纹孔的加工。
实施例3：采用布局三的一种螺栓球螺纹孔加工设备及加工过程。
如图7、图8所示，一种螺栓球螺纹孔加工设备，包括工作台、带数控滑台的动力头，所述的工作台为分度工作台1，所述分度工作台1上设置有回转轴；所述分度工作台1为圆形，其上设有回转工作台2；所述回转工作台2回转轴垂直相交于分度工作台1的回转轴，且回转工作台2的回转轴在分度工作台1上的投影平行于分度工作台1相隔的两个工位的中心的连线；所述回转工作台2上设有数控分度工作台3，其回转轴与所述分度工作台1回转轴重合；所述数控回转工作台3上设置有夹具10，所述夹具10用来固定螺栓球毛坯16；所述夹具10通过三爪卡盘4来固定在所述数控回转工作台3上。如图3所示，所述夹具10由上垫板11、下垫板12、导柱13组成；如图4所示，所述上垫板11、下垫板12均为圆形，所述上垫板11、下垫板12设置有导向孔，所述导柱13、导向孔依次间隔分布在所述上垫板11、下垫板12上；所述导向孔通过螺栓14和螺母15配合使上垫板11、下垫板12锁紧固定，并使上垫板11、下垫板12间距任意可调，所述上垫板11中心设置有锥面、通孔，所述螺栓球毛坯16上已经加工出基准螺纹孔，所述螺钉17将螺栓球毛坯16固定于所述上垫板11中心的锥面处。
本实施例中，所述分度工作台1为五工位工作台；所述动力头的个数为5个，包括：铣动力头5，其主轴安装键槽铣刀；中心钻动力头6，其主轴安装中心钻；钻动力头7，其主轴安装钻头；倒角动力头8，其主轴安装90°锪钻；攻丝动力头9，其主轴安装丝锥；所述动力头均安装在各自的数控滑台上，数控滑台的运动方向与各动力头主轴方向平行。
所述每个动力头主轴轴线均水平，所述每个动力头沿直线布局；所述分度工作台1回转轴竖直，置于一单轴数控平台18上；所述单轴数控平台18的运动方向，垂直于所述每个动力头的主轴轴线。
实施例3的一种螺栓球螺纹孔加工设备的加工过程为：
S1：测量螺栓球毛坯16的直径；
S2：在螺栓球毛坯16上加工出一个基准螺纹孔，将螺栓球毛坯16用螺钉17固定于上垫板11中心的锥面上；
S3：根据螺栓球毛坯16直径，根据数控回转工作台3表面与交点A的间距，调节并锁紧上垫板11与下垫板12间距，将夹具10置于三爪卡盘4，定心夹紧之。此时，螺栓球毛坯16的球心处于交点A；
S4：回转工作台表面处于水平位置，锁紧；
S5：数控滑台驱动回转工作台进给，使得交点A通过铣动力头5的轴线。铣动力头5工作，轴向进给，键槽铣刀在螺栓球毛坯16上铣出一个平面。分度工作台1转动72°，中心钻动力头6工作，轴向进给，在上述平面上加工一个中心孔；分度工作台1再转动72°，钻动力头7工作，轴向进给，以上述中心孔引导，钻螺纹底孔；分度工作台1再转动72°，倒角动力头8工作，轴向进给，对上述螺纹底孔倒角；分度工作台1再转动72°，攻丝动力头9工作，轴向进给，攻丝；分度工作台1再转动72°，螺栓球毛坯1616复位；至此，水平面上的一个螺纹孔加工完成；
S6：数控回转工作台3转动某个角度，重复步骤S5，加工出水平面上另外一个螺纹孔；以此类推，完成水平面上所有螺纹孔加工；
S7：回转工作台转动指定角度，锁紧；重复步骤5、步骤6，完成所有斜螺纹孔的加工。
实施例4：采用布局四的一种螺栓球螺纹孔加工设备及加工过程。
如图9、图10所示，一种螺栓球螺纹孔加工设备，包括工作台、带数控滑台的动力头，所述的工作台为分度工作台1，所述分度工作台1上设置有回转轴；所述分度工作台1为圆形，其上设有回转工作台2；所述回转工作台2回转轴垂直相交于分度工作台1的回转轴，且回转工作台2的回转轴在分度工作台1上的投影平行于分度工作台1相隔的两个工位的中心的连线；所述回转工作台2上设有数控分度工作台3，其回转轴与所述分度工作台1回转轴重合；所述数控回转工作台3上设置有夹具10，所述夹具10用来固定螺栓球毛坯16；所述夹具10通过三爪卡盘4来固定在所述数控回转工作台3上。如图3所示，所述夹具10由上垫板11、下垫板12、导柱13组成；如图4所示，所述上垫板11、下垫板12均为圆形，所述上垫板11、下垫板12设置有导向孔，所述导柱13、导向孔依次间隔分布在所述上垫板11、下垫板12上；所述导向孔通过螺栓14和螺母15配合使上垫板11、下垫板12锁紧固定，并使上垫板11、下垫板12间距任意可调，所述上垫板11中心设置有锥面、通孔，所述螺栓球毛坯16上已经加工出基准螺纹孔，所述螺钉17将螺栓球毛坯16固定于所述上垫板11中心的锥面处。
本实施例中，所述分度工作台1为五工位工作台；所述动力头的个数为5个，包括：铣动力头5，其主轴安装键槽铣刀；中心钻动力头6，其主轴安装中心钻；钻动力头7，其主轴安装钻头；倒角动力头8，其主轴安装90°锪钻；攻丝动力头9，其主轴安装丝锥；所述动力头均安装在各自的数控滑台上，数控滑台的运动方向与各动力头主轴方向平行。
所述每个动力头主轴轴线均竖直，所述每个动力头沿直线布局；所述分度工作台1回转轴水平，置于一单轴数控平台18上；所述单轴数控平台18的运动方向，垂直于所述动力头的主轴轴线。
实施例4的一种螺栓球螺纹孔加工设备的加工过程为：
S1：测量螺栓球毛坯16的直径；
S2：在螺栓球毛坯16上加工出一个基准螺纹孔，将螺栓球毛坯16用螺钉17固定于上垫板11中心的锥面上；
S3：根据螺栓球毛坯16直径，根据数控回转工作台3表面与交点A的间距，调节并锁紧上垫板11与下垫板12间距，将夹具10置于三爪卡盘4，定心夹紧之。此时，螺栓球毛坯16的球心处于交点A；
S4：回转工作台表面处于竖直位置，锁紧；
S5：数控滑台驱动回转工作台进给，使得交点A通过铣动力头5的轴线；铣动力头5工作，轴向进给，键槽铣刀在螺栓球毛坯16上铣出一个平面；分度工作台1转动72°，中心钻动力头6工作，轴向进给，在上述平面上加工一个中心孔；分度工作台1再转动72°，钻动力头7工作，轴向进给，以上述中心孔引导，钻螺纹底孔；分度工作台1再转动72°，倒角动力头8工作，轴向进给，对上述螺纹底孔倒角；分度工作台1再转动72°，攻丝动力头9工作，轴向进给，攻丝；分度工作台1再转动72°，螺栓球毛坯16复位；至此，水平面上的一个螺纹孔加工完成；
S6：数控回转工作台3转动某个角度，重复步骤S5，加工出水平面上另外一个螺纹孔；以此类推，完成水平面上所有螺纹孔加工；
S7：回转工作台转动指定角度，锁紧；重复步骤5、步骤6，完成所有斜螺纹孔的加工。
Claims (2)
1.一种螺栓球螺纹孔加工设备，包括工作台、带数控滑台的动力头，其特征在于：
所述的工作台为分度工作台(1)；
所述分度工作台(1)上设置有回转轴；
所述分度工作台(1)为圆形，其上设有回转工作台(2)；
所述回转工作台(2)回转轴垂直相交于分度工作台(1)的回转轴；
所述回转工作台(2)上设有数控分度工作台(3)，其回转轴与所述分度工作台(1)回转轴重合；
所述数控回转工作台(3)上设置有夹具(10)，所述夹具(10)用来固定螺栓球毛坯(16)；
所述夹具(10)通过三爪卡盘(4)来固定在所述数控回转工作台(3)上；
所述夹具(10)由上垫板(11)、下垫板(12)、导柱(13)组成；所述上垫板(11)、下垫板(12)均为圆形，所述上垫板(11)、下垫板(12)设置有导向孔，所述导柱(13)、导向孔依次间隔分布在所述上垫板(11)、下垫板(12)上；所述导向孔通过螺栓(14)和螺母(15)配合使上垫板(11)、下垫板(12)锁紧固定，并使上垫板(11)、下垫板(12)间距任意可调；
所述上垫板(11)中心设置有锥面、通孔，所述螺栓球毛坯(16)上已经加工出基准螺纹孔，螺钉(17)将螺栓球毛坯(16)固定于所述上垫板(11)中心的锥面处；
所述分度工作台(1)为五工位工作台；
所述动力头的个数为5个，包括：铣动力头(5)，其主轴安装键槽铣刀；中心钻动力头(6)，其主轴安装中心钻；钻动力头(7)，其主轴安装钻头；倒角动力头(8)，其主轴安装90°锪钻；攻丝动力头(9)，其主轴安装丝锥；所述动力头均安装在各自的数控滑台上，数控滑台的运动方向与各动力头主轴方向平行。
2.根据权利要求1所述的一种螺栓球螺纹孔加工设备，其特征在于：所述动力头和分度工作台(1)之间具有如下4种布局形式：
布局一，所述分度工作台(1)回转轴竖直，所述每个动力头分别对应于所述分度工作台(1)上的每个工位，所述每个动力头的主轴均水平，均垂直相交于分度工作台(1)回转轴；
布局二，所述分度工作台(1)回转轴水平，所述每个动力头分别对应于所述分度工作台(1)上的每个工位，所述每个动力头的主轴均竖直，均垂直相交于分度工作台(1)回转轴；
布局三，所述每个动力头主轴轴线均水平，所述每个动力头沿直线布局；所述分度工作台(1)回转轴竖直，置于一单轴数控平台(18)上；所述单轴数控平台(18)的运动方向，垂直于所述每个动力头的主轴轴线；
布局四，所述每个动力头主轴轴线均竖直，所述每个动力头沿直线布局；所述分度工作台(1)回转轴水平，置于一单轴数控平台(18)上；所述单轴数控平台(18)的运动方向，垂直于所述动力头的主轴轴线。
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