CN111408743B - 一种机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机床，属于机械技术领域。它解决了现有机床长时间使用后容易导致加工精度降低、稳定性变差的问题。本机床包括主轴和转盘，主轴包括筒状主体和开设有多个连接孔的端盖，端盖与转盘通过穿过连接孔的紧固件一相固连，主体与端盖分体设置，端盖上开设有多个贯穿且沿周向排列的安装孔且端盖与主体之间通过穿过安装孔的螺纹紧固件相连，端盖上还开设有多个贯穿且沿周向排列的定位销孔，定位销孔内安装有用于定位主体和端盖的定位销，安装孔和定位销孔被转盘遮挡并使得对应螺纹紧固件和对应定位销被限位在安装孔或定位销孔内。本机床的稳定性好，且保证了长期使用过程中工件的加工精度。

Description

一种机床

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种机床。

背景技术

同一个工件在加工过程中，需要经过多道工序，并且采用多台通用机床来完成，如专门的攻丝机床，专门的扩孔机床等。在每一道加工工序中，都需要对被加工的工件进行装夹和校正，这样经过多次装夹就不能很好地保证工件的加工精度，不仅费时费力，也使得生产效率低下。

而水车式机床能实现对同一工件进行多工序的加工，很好的解决了上述的问题。其包括床体、穿设在床体上的主轴以及位于床体内的副盘，副盘固定在主轴上，在主轴的前端贴靠并固连有转盘，主轴则由转盘带动实现转动，通过主轴的转动能够带动副盘等转动并实现不同位置的加工。

通常情况下，为方便主轴与转盘的拆卸维修等，均是将两者通过螺钉进行可拆卸连接。而主轴包括主体部，主体部呈套筒状，与转盘之间不便于连接，故均是通过另外设置一与主体部相连的翻边来实现主轴与转盘之间的连接。如中国专利申请(申请号：201720014689.2)公开了一种水车式专机的一体式主轴副盘结构，该结构中，主轴的主体部呈套筒状且一端具有向外形成的类似翻边的端盖部，驱动转盘通过紧固件固定在该主轴的端盖部上。上述的机床中，主轴一般是采用钢材料制成，端盖部与主体部为一体式结构，而由于两者形状差异较大，制作加工时只能通过铣销方式来铣出端盖部，这样就需要铣去较多的废料，造成大量资源的浪费，制作成本较高。

为了降低制作的成本，现有的做法是将主轴的端盖部和主体部分开加工制作，然后再将两者固定。在常规的制作过程中，主轴的端盖部和主体部均是利用焊接方式将两者焊接成一体进行使用的，因为如果将两者采用紧固件连接，紧固件连接在长时间使用过程中可能会出现松掉等现象，连接稳定性差，从而会导致后续加工精度受影响，而焊接成一体相对来说连接关系可靠。然而焊接固定的方式，虽然连接关系较可靠，也大大减少了制作成本。但由于焊缝的存在，会导致焊接部位存在去应力不足的情况，在长时间使用过程中端盖和/或主体会有应力变形，而主轴与端盖接触面有极高的平面平整度、光洁度和垂直度要求，变形后容易导致端盖与转盘或者端盖与主体的贴靠配合精度受影响，无法保证两者之间保证精确的同轴度，从而会导致后续加工精度下降、工作稳定性变差。

而为了克服长时间使用后加工精度降低以及稳定性变差的问题，现有的常规做法也只是改善焊接的工艺，尽可能的提高焊接部位的去应力能力，但这也基本是治标不治本，无非是延长了其变低和变差的时间而已，而且反而增加了加工的成本、降低了加工的效率。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种机床，本发明所要解决的技术问题是：现有的机床长时间使用后容易导致加工精度降低、稳定性变差的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种机床，包括主轴和转盘，所述主轴包括筒状主体和开设有多个连接孔的端盖，所述端盖与转盘通过穿过连接孔的紧固件一相固连，其特征在于，所述主体与端盖分体设置，所述端盖上开设有多个贯穿且沿周向排列的安装孔且端盖与主体之间通过穿过安装孔的螺纹紧固件相连，所述端盖上还开设有多个贯穿且沿周向排列的定位销孔，所述定位销孔内安装有用于定位主体和端盖的定位销，所述安装孔和定位销孔被转盘遮挡并使得对应螺纹紧固件和对应定位销被限位在安装孔或定位销孔内。

本机床中，主轴采用分体式设计，包括主体和端盖，制作方便，不会产生多余的废料，成本低，端盖与转盘通过紧固件一实现方便的连接。同时，分体设计的主体与端盖之间通过多个定位销实现径向上以及周向上的定位，然后再通过螺纹紧固件实现端盖与主体的轴向固定，从而通过相互之间的共同配合使得端盖与主体之间在轴向、径向、周向上全方位实现精确的连接固定，连接精度高，保证两者安装固定后具有较高的同轴度。主体与端盖之间通过上述的方式连接固定，无需再进行焊接，故不存在焊接应力的问题，避免了传统焊接形成整体后存在去应力不足的情况，进而避免应力变形的问题。而且，安装孔和定位销孔被转盘所遮挡，使得螺纹紧固件和定位销不会脱出，即能防止端盖与主体在长时间使用后连接处的连接件发生松脱掉落，从而保证长期使用的连接稳定性。此处的紧固件一可以是螺钉、螺栓、销钉等等常见的紧固件，而螺纹紧固件指的是螺钉、螺栓等具有螺纹的紧固件。

也就是说，本发明克服了常规认为主体与端盖由于容易松脱而无法通过紧固件连接的技术偏见，保证了连接处的连接稳定性，因此两者之间无需再焊接，在长期使用过程中主轴无焊接应力，变形小，进而使得无论是端盖与转盘之间，还是端盖与主体之间均能够保持较为精确的配合精度，继而能够保证较为精确的同轴度，从而能够精确、顺畅的带动副盘转动，保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

在上述的机床中，所述安装孔沿周向均匀排列且定位销孔设置于相邻两个安装孔的中部，所有所述安装孔和定位销孔均位于同一圆周线上。通过上述的设置，使得端盖与主体之间在轴向、径向、周向上全方位实现精确的连接固定，不易出现偏差，同时也使得端盖与主体固定后各处的受力较为均匀，避免局部应力集中导致变形，进一步保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。此处的中部不要求绝对居中，大致位于中部即可。

在上述的机床中，所述端盖与转盘端面相贴合设置且所有定位销孔和所有安装孔均被转盘局部遮挡。定位销孔与安装孔设置为被转盘局部遮挡，换句话说，每个孔还有部分未被遮挡，而由于转盘的端面是与端盖相贴合的，能够保证螺纹紧固件和定位销不会脱出的同时，缩小了转盘的端面面积，使得端盖与转盘之间的贴合面积尽量的少，降低了转盘端面的加工难度，而转盘与端盖接触面有极高的平面平整度、光洁度和垂直度要求，两者接触面积越小，精度越能得到保证，能够避免因表面不平整而导致的精度问题，进而能保证加工精度，使得转盘端面能够与端盖能够更好的保持贴合，安装精度高，从而能够精确、顺畅的带动副盘转动，保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

在上述的机床中，所述安装孔与连接孔数量相同且一一对应设置，每个所述安装孔与对应连接孔沿端盖径向分布。通过上述设置，能够使得端盖与转盘之间、端盖与主体之间能够保证受力均匀，不会导致局部受力过大。

在上述的机床中，所述端盖包括与主体相连的组装部和与组装部相连的连接部，所述连接部突出于主体内侧且连接孔开设于连接部上。连接部突出于主体的内侧便于与转盘实现连接，同时通过上述设置，使得与端盖贴合的转盘端面能够相对做的更小，使得端盖与转盘之间的贴合面积尽量的少，降低了转盘端面以及端盖的端面的加工难度，而转盘与端盖接触面有极高的平面平整度、光洁度和垂直度要求，两者接触面积越小，精度越能得到保证，能够避免因表面不平整而导致的精度问题，进而能保证加工精度，使得转盘端面能够与端盖能够更好的保持贴合，安装精度高，同时又能够保证螺纹紧固件和定位销在长时间使用后也不会脱出，保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

在上述的机床中，所述连接部的中部开设有贯穿端盖的让位孔，所述让位孔的直径大于或等于端盖外径的1/2。通过上述的设置，使得端盖整体的环形端面的面积相对较小，使得端盖与转盘之间的贴合面积尽量的少，降低了端盖的端面的加工难度，而转盘与端盖接触面有极高的平面平整度、光洁度和垂直度要求，两者接触面积越小，精度越能得到保证，能够避免因表面不平整而导致的精度问题，进而能保证加工精度，使得转盘端面能够与端盖能够更好的保持贴合，安装精度高，保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

在上述的机床中，所述端盖在与主体相连的一端设置有限位凸起，所述限位凸起嵌入主体内且限位凸起的外周面与主体的内周面相贴靠。限位凸起的外周面与主体的内周面贴靠配合，能够进一步实现主体与端盖之间的径向定位，连接精度高，同时又能够进一步保证两者安装固定后具有较高的同轴度，从而能够精确、顺畅的带动副盘转动，保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

在上述的机床中，所述转盘上设有多个沿周向均匀分布且突出于转盘端面的传动键，所述端盖上设置有与传动键相对应的键槽，所述传动键嵌入对应的键槽内。转盘与主轴之间通过传动键以及键槽的方式实现传动，一方面，传动键传递端盖与转盘之间的大部分扭力，在传动时减少了了紧固件一的受力，保证了连接强度，另一方面，传动键和键槽的加工精度以及配合精度更易控制，提高了传动精度。

在上述的机床中，所述端盖呈环形，所述键槽呈长条状且两端分别贯穿至端盖的内周壁和外周壁。键槽设计为两端贯穿的形式，便于键槽各侧壁以及底壁的加工精度的控制，同时在一定程度上又使得端盖与转盘之间存在一定的微调空间。

在上述的机床中，所述转盘在与端盖相连一端的端面上开设有供传动键安装的安装槽，所述传动键位于安装槽内且传动键与转盘之间通过穿过传动键的螺钉三相连。传动键通过螺钉三连接在转盘的安装槽内，传动键相对转盘能够独立制作加工，能够更好、更精确的控制传动键的加工精度，使其与键槽形成更好的适配，提高了传动的精度。同时，传动键与转盘之间可拆，在出现磨损后，只需更换传动键使其与键槽适配即可，降低了维护成本，同时又能够保证较高的传动精度。

与现有技术相比，本机床具有以下优点：

1、分体设计的主体与端盖之间通过多个定位销以及螺纹紧固件的共同配合在轴向、径向、周向上全方位实现精确的连接固定，且每个安装孔和定位销孔均被转盘所遮挡，使得螺纹紧固件和定位销在长时间使用后也不会脱出，保证了连接处的连接稳定性，因此两者之间无需再焊接，在长期使用过程中主轴无焊接应力，变形小，进而使得无论是端盖与转盘之间，还是端盖与主体之间均能够保持较为精确的配合精度，继而能够保证较为精确的同轴度，从而能够精确、顺畅的带动副盘转动，保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

2、定位销孔与安装孔设置为被转盘局部遮挡，能够保证螺纹紧固件和定位销不会脱出的同时，缩小了转盘的端面面积，使得端盖与转盘之间的贴合面积尽量的少，降低了转盘端面的加工难度，而转盘与端盖接触面有极高的平面平整度、光洁度和垂直度要求，两者接触面积越小，精度越能得到保证，能够避免因表面不平整而导致的精度问题，进而能保证加工精度，能够更好的保证转盘端面的加工精度，使得转盘端面能够与端盖能够更好的保持贴合，安装精度高。

3、通过传动键以及键槽的方式实现传动，一方面，传动键传递端盖与转盘之间的大部分扭力，在传动时减少了紧固件一受力，保证了连接强度，另一方面，传动键和键槽的加工精度以及配合精度更易控制，提高了传动精度。

4、传动键可拆，能够独立制作加工，能够更好、更精确的控制传动键的加工精度，使其与键槽形成更好的适配，提高了传动的精度，同时也便于更换维护。

附图说明

图1是本机床的剖视图。

图2是图1中A处的放大图。

图3是图2中B处的放大图。

图4是主轴的整体结构示意图。

图5是主轴的剖视图。

图6是转盘与主轴的装配后的立体结构图。

图7是转盘与主轴的爆炸图。

图8是转盘与主轴的装配后的剖视图。

图中，1、床体；2、主轴；21、主体；22、端盖；22a、连接孔；22b、安装孔；22c、定位销孔；22d、键槽；221、组装部；222、连接部；222a、让位孔；23、限位凸起；3、转盘；31、安装槽；4、定位销；5、传动键；6、紧固件一；7、螺纹紧固件；8、螺钉三。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和2所示，本机床，包括床体1、副盘、主轴2和转盘3，副盘、主轴2和转盘3均设置在床体1上。主轴2采用分体式设计，包括筒状主体21和开设有多个连接孔22a的端盖22，制作方便，不会产生多余的废料，成本低。端盖22与转盘3通过穿过连接孔22a的紧固件一6相固连，且转盘3能够带动主轴2转动，副盘固定在主轴2的主体21上且能够随主轴2同步转动从而实现对工件进行不同位置的加工。

具体地说，如图2-5所示，端盖22上开设有多个贯穿且沿周向排列的定位销孔22c，定位销孔22c内安装有用于定位主体21和端盖22的定位销4，分体设计的主体21与端盖22之间通过多个定位销4实现径向上以及周向上的定位。端盖22上还开设有多个贯穿且沿周向排列的安装孔22b且端盖22与主体21的组装部221之间通过穿过安装孔22b的螺纹紧固件7相连，实现了端盖22与主体21的轴向固定，从而通过相互之间的共同配合使得端盖22与主体21之间在轴向、径向、周向上全方位实现精确的连接固定，连接精度高，保证两者安装固定后具有较高的同轴度。而且，两者固定后无需再进行焊接，故不存在焊接应力的问题，避免了传统焊接形成整体后存在去应力不足的情况，进而避免应力变形的问题。每个安装孔22b和每个定位销孔22c均被转盘3遮挡并使得所有螺纹紧固件7和所有定位销4均被限位在对应安装孔22b或定位销孔22c内，能防止端盖22与主体21在长时间使用后连接处的螺纹紧固件7和定位销4不会发生松脱掉落，从而保证长期使用的连接稳定性。

进一步地说，如图4所示，安装孔22b与连接孔22a数量相同且一一对应设置，每个安装孔22b与对应连接孔22a沿端盖22径向分布，能够使得端盖22与转盘3之间、端盖22与主体21之间能够保证受力均匀，不会导致局部受力过大。安装孔22b沿周向均匀排列且定位销孔22c设置于相邻两个安装孔22b的中部，所有安装孔22b和定位销孔22c均位于同一圆周线上，使得端盖22与主体21之间在轴向、径向、周向上全方位实现精确的连接固定，不易出现偏差，同时也使得端盖22与主体21固定后各处的受力较为均匀，避免局部应力集中导致变形。

如图6所示，所有定位销孔22c和所有安装孔22b均被转盘3局部遮挡，能够保证螺纹紧固件7和定位销4不会脱出的同时，缩小了转盘3的端面面积，使得端盖22与转盘3之间的贴合面积尽量的少，降低了转盘3端面的加工难度，而转盘3与端盖22接触面有极高的平面平整度、光洁度和垂直度要求，两者接触面积越小，精度越能得到保证，能够避免因表面不平整而导致的精度问题，进而能保证加工精度，使得转盘3端面能够与端盖22能够更好的保持贴合，安装精度高，进一步保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

如图4所示，端盖22与转盘3端面相贴合设置，端盖22包括与主体21相连的组装部221和与组装部221相连的连接部222，安装孔22b和定位销孔22c均开设于组装部221上，连接部222突出于主体21内侧且连接孔22a开设于连接部222上，使得与端盖22贴合的转盘3端面能够相对做的更小，降低了转盘3端面以及端盖22的端面的加工难度，能够更好的保证转盘3端面的加工精度，使得转盘3端面能够与端盖22能够更好的保持贴合，安装精度高。同时，连接部222的中部开设有贯穿端盖22的让位孔222a，让位孔222a的直径大于或等于端盖22外径的1/2，使得端盖22整体的环形端面的面积也能够做得相对较小，降低了端盖22的端面的加工难度，能够更好的保证加工精度，使得转盘3端面能够与端盖22能够更好的保持贴合，安装精度高，进一步保证了后续副盘对工件的加工精度的要求以及工作的稳定性要求。

端盖22在与主体21相连的一端设置有限位凸起23，限位凸起23嵌入主体21内且限位凸起23的外周面与主体21的内周面相贴靠，能够进一步实现主体21与端盖22之间的径向定位，连接精度高，同时又能够进一步保证两者安装固定后具有较高的同轴度，从而能够精确、顺畅的带动副盘转动。

更进一步地说，如图7和8所示，转盘3上还设有多个沿周向均匀分布且突出于转盘3端面的传动键5，端盖22上设置有与传动键5相对应的键槽22d，传动键5嵌入对应的键槽22d内，一方面，传动键5传递端盖22与转盘3之间的大部分扭力，在传动时减少了紧固件一6受力，保证了连接强度，另一方面，传动键5和键槽22d的加工精度以及配合精度更易控制，提高了传动精度。端盖22呈环形，键槽22d呈长条状且两端分别贯穿至端盖22的内周壁和外周壁，便于键槽22d各侧壁以及底壁的加工精度的控制，同时在一定程度上又使得端盖22与转盘3之间存在一定的微调空间。

转盘3在与端盖22相连一端的端面上开设有供传动键5安装的安装槽31，传动键5位于安装槽31内且传动键5与转盘3之间通过穿过传动键5的螺钉三8相连，因此，传动键5相对转盘3能够独立制作加工，能够更好、更精确的控制传动键5的加工精度，使其与键槽22d形成更好的适配，提高了传动的精度。同时，传动键5与转盘3之间可拆，在出现磨损后，只需更换传动键5使其与键槽22d适配即可，降低了维护成本，同时又能够保证较高的传动精度。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了床体1、主轴2、主体21、端盖22、连接孔22a、安装孔22b、定位销孔22c、键槽22d、组装部221、连接部222、让位孔222a、限位凸起23、转盘3、安装槽31、定位销4、传动键5、紧固件一6、螺纹紧固件7、螺钉三8等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种机床，包括主轴(2)和转盘(3)，所述主轴(2)包括筒状主体(21)和开设有多个连接孔(22a)的端盖(22)，所述端盖(22)与转盘(3)通过穿过连接孔(22a)的紧固件一(6)相固连，其特征在于，所述主体(21)与端盖(22)分体设置，所述端盖(22)上开设有多个贯穿且沿周向排列的安装孔(22b)且端盖(22)与主体(21)之间通过穿过安装孔(22b)的螺纹紧固件(7)相连，所述端盖(22)上还开设有多个贯穿且沿周向排列的定位销孔(22c)，所述定位销孔(22c)内安装有用于定位主体(21)和端盖(22)的定位销(4)，所述安装孔(22b)和定位销孔(22c)被转盘(3)遮挡并使得对应螺纹紧固件(7)被限位在安装孔(22b)内和使得对应定位销(4)被限位在定位销孔(22c)内。

2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于，所述安装孔(22b)沿周向均匀排列且定位销孔(22c)设置于相邻两个安装孔(22b)的中部，所有所述安装孔(22b)和定位销孔(22c)均位于同一圆周线上。

3.根据权利要求2所述的机床，其特征在于，所述端盖(22)与转盘(3)端面相贴合设置且所有定位销孔(22c)和所有安装孔(22b)均被转盘(3)局部遮挡。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的机床，其特征在于，所述安装孔(22b)与连接孔(22a)数量相同且一一对应设置，每个所述安装孔(22b)与对应连接孔(22a)沿端盖(22)径向分布。

5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于，所述端盖(22)包括与主体(21)相连的组装部(221)和与组装部(221)相连的连接部(222)，所述连接部(222)突出于主体(21)内侧且连接孔(22a)开设于连接部(222)上。

6.根据权利要求5所述的机床，其特征在于，所述连接部(222)的中部开设有贯穿端盖(22)的让位孔(222a)，所述让位孔(222a)的直径大于或等于端盖(22)外径的1/2。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的机床，其特征在于，所述端盖(22)在与主体(21)相连的一端设置有限位凸起(23)，所述限位凸起(23)嵌入主体(21)内且限位凸起(23)的外周面与主体(21)的内周面相贴靠。

8.根据权利要求1至3任意一项所述的机床，其特征在于，所述转盘(3)上设有多个沿周向均匀分布且突出于转盘(3)端面的传动键(5)，所述端盖(22)上设置有与传动键(5)相对应的键槽(22d)，所述传动键(5)嵌入对应的键槽(22d)内。

9.根据权利要求8所述的机床，其特征在于，所述端盖(22)呈环形，所述键槽(22d)呈长条状且两端分别贯穿至端盖(22)的内周壁和外周壁。

10.根据权利要求9所述的机床，其特征在于，所述转盘(3)在与端盖(22)相连一端的端面上开设有供传动键(5)安装的安装槽(31)，所述传动键(5)位于安装槽(31)内且传动键(5)与转盘(3)之间通过穿过传动键(5)的螺钉(8)相连。

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