CN111730071A - 一种径向双刀塔精密数控立车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向双刀塔精密数控立车，包括基座、立柱、X向运动单元、Z向运动单元、刀塔和主轴；其中，X向为水平方向，Z向为竖直方向；主轴竖直安装在基座内且能够转动；立柱固定于基座上方一侧；X向运动单元滑动安装在立柱上且包括左X向运动单元和右X向运动单元；Z向运动单元包括左Z向运动单元和右Z向运动单元，左Z向运动单元滑动安装在左X向运动单元上，右Z向运动单元滑动安装在右X向运动单元上；刀塔包括左刀塔和右刀塔，左刀塔和右刀塔上均安装有刀盘且两个刀盘成对向设置。本发明整体结构设计紧凑，在满足自动化以及保证车削精度的前提下有效提高了工作效率，而且车削出来的工件等级高。

Description

一种径向双刀塔精密数控立车

技术领域

本发明涉及机床设备技术领域，更具体的说，涉及一种径向双刀塔精密数控立车。

背景技术

立式车床与普通卧式车床的区别在于其主轴是与地面垂直放置，相当于把普通车床竖直立了起来，避免了由于重型/大型工件因为重力与回转轴垂直向下,高速回转时因为重力偏甩,使得加工精度差的问题。立式车床其工作台与地面水平，适用于加工直径大而长度短的重型零件。

近年来随着汽车需求量的不断增长，汽车轮毂的需求量也就相应快速增长，这就使得越来越多的汽车制造商要求现有的立式车床在满足自动化生产以及保证车削精度的前提下，还要提高轮毂的加工效率。

因此，如何提供一种径向双刀塔精密数控立车解决上述问题，成为本领域人员亟需克服的一个技术难题。

发明内容

为此，本发明的目的在于提出一种径向双刀塔精密数控立车，其在满足自动化的前提下提高了工作效率，而且车削出来的工件等级高。

有鉴于此，本发明提供了一种轴向双刀塔精密数控立车运动单元，包括基座、立柱、X向运动单元、Z向运动单元、刀塔和主轴；其中，X向为水平方向，Z向为竖直方向；

所述主轴竖直安装在所述基座内并由一同样固定在所述基座上的主轴电机驱动转动；

所述立柱固定于所述基座上方的一侧；所述X向运动单元滑动安装在所述立柱面向所述主轴的一侧并且包括左X向运动单元和右X向运动单元，所述左X向运动单元和所述右X向运动单元以所述立柱的中心轴线为轴左右对称；所述Z向运动单元包括左Z向运动单元和右Z向运动单元，所述左Z向运动单元滑动安装在所述左X向运动单元上，所述右Z向运动单元滑动安装在所述右X向运动单元上；

所述刀塔包括左刀塔和右刀塔，所述左刀塔安装于所述左Z向运动单元面向所述主轴的一侧，所述右刀塔安装于所述右Z向运动单元面向所述主轴的一侧；所述左刀塔和所述右刀塔上均安装有刀盘且两个所述刀盘成对向设置，所述刀盘上的刀具用以对位于所述主轴上的工件进行加工；

所述基座内对应所述主轴的其他空间用以排出加工工件过程中所产生的废屑。

通过采用上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明通过同时在基座上方设置两套X向运动单元和Z向运动单元，并通过左刀塔和右刀塔上的刀具分别对主轴上装卡的工件在左右两侧同时进行车削加工，二者互不干涉，可以一边车外圆一边车内壁，大大提高了机床的加工效率。

同时，本发明的双侧车削加工方式也改善了工件在加工时的受力情况，降低了单侧轴向力引起的振动，进而提高了工件表面的加工质量，而对称设置的两套X向运动单元、两套Z向运动单元、两套刀塔也充分利用了车身上方的空间。

因此，本发明一种径向双刀塔精密数控立车整体结构设计紧凑，两个刀塔左右、上下动作精准，在满足自动化以及保证车削精度的前提下有效提高了工作效率，而且车削出来的工件等级高，加工质量好。

在上述技术方案的基础上，本发明还可做出如下改进：

进一步的，所述主轴的上下两端安装内圈为锥孔的双列圆柱滚子轴承作为主支撑，在所述主轴上端的所述双列圆柱滚子轴承下方还紧靠安装有两个背靠背安装的角接触轴承。

本发明通过在主轴的两端安装双列圆柱滚子轴承作为主支撑，这两个双列圆柱滚子轴承拉开的距离较远，能够增加主轴悬臂端的刚度；通过采用内圈内孔为锥孔的双列圆柱滚子轴承作为主支撑配合主轴的锥轴段还能够增加定心作用；通过采用背靠背安装的两个角接触球轴承平衡轴向载荷的同时力作用点跨距较大，故悬臂端刚性较大。

本发明使用高刚度高精度工件主轴结构，增加了主轴悬臂端的刚度，提高了车削加工精度。

进一步的，所述双列圆柱滚子轴承通过内圈锁紧结构轴向锁紧定位，所述双列圆柱滚子轴承和两个背靠背安装的所述角接触轴承整体通过外圈锁紧结构轴向锁紧定位。

进一步的，所述立柱面向所述主轴的一侧安装有左X向滑轨和右X向滑轨；

所述左X向运动单元包括滑动连接在所述左X向滑轨上的左X滑板和设于所述左X向滑轨中间并且与其轴线平行的左X丝杠，所述左X滑板的背面安装有螺母座，所述螺母座上安装有第一丝杠螺母，所述第一丝杠螺母与所述左X丝杠匹配螺接，所述左X丝杠由左X电机驱动转动；

所述右X向运动单元包括滑动连接在所述右X向滑轨上的右X滑板和设于所述右X向滑轨中间且与其轴线平行的右X丝杠，所述右X滑板的背面安装有螺母座，所述螺母座上安装有第二丝杠螺母，所述第二丝杠螺母与所述右X丝杠匹配螺接，所述右X丝杠由右X电机驱动转动。

进一步的，所述左X滑板面向所述主轴的一侧安装有左Z向滑轨，所述右X滑板面向所述主轴的一侧安装有右Z向滑轨；

所述左Z向运动单元包括滑动连接在所述左Z向滑轨上的左Z滑板和设于所述左Z向滑轨中间并且与其轴线平行的左Z丝杠，所述左Z滑板的背面安装有螺母座，所述螺母座上安装有第三丝杠螺母，所述第三丝杠螺母与所述左Z丝杠匹配螺接，所述左Z丝杠由左Z电机驱动转动；所述左刀塔安装于所述左Z滑板面向所述主轴的一侧；

所述右Z向运动单元包括滑动连接在所述右Z向滑轨上的右Z滑板和设于所述右Z向滑轨中间并且与其轴线平行的右Z丝杠，所述右Z滑板的背面安装有螺母座，所述螺母座上安装有第四丝杠螺母，所述第四丝杠螺母与所述右Z丝杠匹配螺接，所述右Z丝杠由右Z电机驱动转动；所述右刀塔安装于所述右Z滑板面向所述主轴的一侧。

本发明的有益效果是：左右X电机驱动左右X丝杠转动，进而带动左右X向滑板沿X向滑轨进行水平方向上的往复运动；左右Z电机驱动左右Z丝杠转动，进而带动左右Z向滑板沿左右Z向滑轨进行竖直方向上的往复运动，如此一来便实现了左右刀塔同时对工件的左右两侧进行车削加工，如一边车外圆一边车内壁，二者互不干涉。同时上述丝杠传动形式具有传动灵敏度平稳、传动效率高、定位精度高、精度保持性好的特点。

进一步的，所述左X电机通过电机安装座安装于所述左X向滑轨滑座的左端，所述右X电机通过电机安装座安装于所述右X向滑轨滑座的右端；所述左X丝杠的端部以及所述右X丝杠的端部均安装有用以限制所述左X滑板和所述右X滑板滑出的X向限位结构。

进一步的，所述左Z电机通过电机安装座安装于所述左Z向滑轨滑座的上端，所述右Z电机通过电机安装座安装于所述右Z向滑轨滑座的上端；所述左Z丝杠以及所述右Z丝杠的端部均安装有用以限制所述左Z滑板和所述右Z滑板滑出的Z向限位结构。

进一步的，所述基座的底端设置有侧排屑口。

本发明一种径向双刀塔精密数控立车，靠步进电机带动滚珠丝杠传动，滚珠丝杠传动可采用哥德式沟槽形状，加入预压力消除轴向间隙，能够达到高精度传动。本发明还可实现同点对车，即双边的刀塔在套筒类零件的同一个点处实现外圆车刀与内圆车刀同时对车，消除了由于单边车削时由于薄壁零件单边受力，筒壁出现让刀的情况。本发明在径向刀架滑板处还可以配置光栅尺，根据工件需要可以形成半闭环或全闭环，加以修正位置精度，所以加工质量好，精度稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的立体结构示意图。

图2附图为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的主视结构示意图。

图3附图为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的左视结构示意图。

图4附图为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的俯视结构示意图。

其中，图中，

1-基座，2-立柱，3-主轴，4-主轴电机，5-左刀塔，6-右刀塔，7-刀盘，8-X向滑轨，9-左X滑板，10-左X丝杠，11-左X电机，12-右X滑板，13-右X丝杠，14-右X电机，15-左Z向滑轨，16-右Z向滑轨，17-左Z滑板，18-左Z丝杠，19-左Z电机，20-右Z滑板，21-右Z丝杠，22-右Z电机，23-X向限位结构，24-Z向限位结构，25-侧排屑口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

本发明的核心是提供一种径向双刀塔精密数控立车，参考附图1～4，图1为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的立体结构示意图；图2为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的主视结构示意图；图3为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的左视结构示意图；图4为本发明一种径向双刀塔精密数控立车的俯视结构示意图。

在一具体实施方式中，如图1～4所示，一种径向双刀塔精密数控立车，包括基座1、立柱2、X向运动单元、Z向运动单元、刀塔和主轴3；其中，X向为水平方向，Z向为竖直方向。

主轴3竖直安装在基座1内并由一同样固定在基座1上的主轴电机4驱动转动，主轴3的顶端用以固定待加工的工件。主轴3的上下两端安装内圈为锥孔的双列圆柱滚子轴承作为主支撑，在主轴3上端的双列圆柱滚子轴承下方还紧靠安装有两个背靠背安装的角接触轴承。

立柱2固定于基座1上方的一侧，立柱2与基座1之间优选为一体成型连接，以保证结构的强度和刚度要求，确保整个装置的结构稳定性。

X向运动单元滑动安装在立柱2面向主轴3的一侧并且包括左X向运动单元和右X向运动单元，左X向运动单元和右X向运动单元以立柱2的中心轴线为轴左右对称；Z向运动单元包括左Z向运动单元和右Z向运动单元，左Z向运动单元滑动安装在左X向运动单元上，右Z向运动单元滑动安装在右X向运动单元上。

刀塔包括左刀塔5和右刀塔6，左刀塔5安装于左Z向运动单元面向主轴3的一侧，右刀塔6安装于右Z向运动单元面向主轴3的一侧；左刀塔5和右刀塔6上均安装有刀盘7且两个刀盘7成对向设置，刀盘7上的刀具用以对位于主轴3上的工件进行加工。

具体来说，左刀塔5可以带动相应刀盘7上的刀具在水平和竖直方向上往复运动，以对工件的左侧进行相应加工，同时，右刀塔6可以带动相应刀盘7上的刀具也在水平和竖直方向上往复运动，以对工件的右侧进行相应加工，两套刀具之间互不干涉，实现了对工件的高效率车削加工。

基座1内对应主轴3的其他空间用以排出加工工件过程中所产生的废屑。

在本发明的一具体实施方式中，如图1～4所示，立柱2面向主轴3的一侧安装有左X向滑轨和右X向滑轨，其中，左X向滑轨和右X向滑轨一般为一个整体的X向滑轨8；

左X向运动单元包括滑动连接在左X向滑轨上的左X滑板9和设于左X向滑轨中间并且与其轴线平行的左X丝杠10，左X滑板9的背面安装有螺母座，螺母座上安装有第一丝杠螺母，第一丝杠螺母与左X丝杠10匹配螺接，左X丝杠10由左X电机11驱动转动；

右X向运动单元包括滑动连接在右X向滑轨上的右X滑板12和设于右X向滑轨中间且与其轴线平行的右X丝杠13，右X滑板12的背面安装有螺母座，螺母座上安装有第二丝杠螺母，第二丝杠螺母与右X丝杠13匹配螺接，右X丝杠13由右X电机14驱动转动。

更进一步的，左X滑板9面向主轴3的一侧安装有左Z向滑轨15，右X滑板12面向主轴3的一侧安装有右Z向滑轨16；

左Z向运动单元包括滑动连接在左Z向滑轨15上的左Z滑板17和设于左Z向滑轨15中间并且与其轴线平行的左Z丝杠18，左Z滑板17的背面安装有螺母座，螺母座上安装有第三丝杠螺母，第三丝杠螺母与左Z丝杠18匹配螺接，左Z丝杠18由左Z电机19驱动转动；左刀塔5安装于左Z滑板17面向主轴3的一侧；

右Z向运动单元包括滑动连接在右Z向滑轨16上的右Z滑板20和设于右Z向滑轨16中间并且与其轴线平行的右Z丝杠21，右Z滑板20的背面安装有螺母座，螺母座上安装有第四丝杠螺母，第四丝杠螺母与右Z丝杠21匹配螺接，右Z丝杠21由右Z电机22驱动转动；右刀塔6安装于右Z滑板20面向主轴3的一侧。

为了进一步优化上述实施例的技术方案，左X电机11通过电机安装座安装于左X向滑轨滑座的左端，右X电机14通过电机安装座安装于右X向滑轨滑座的右端；左X丝杠10的端部以及右X丝杠13的端部均安装有用以限制左X滑板9和右X滑板12滑出的X向限位结构23。

为了进一步优化上述实施例的技术方案，左Z电机19通过电机安装座安装于左Z向滑轨15滑座的上端，右Z电机22通过电机安装座安装于右Z向滑轨16滑座的上端；左Z丝杠18以及右Z丝杠21的端部均安装有用以限制左Z滑板17和右Z滑板20滑出的Z向限位结构24。

为了进一步优化上述实施例的技术方案，双列圆柱滚子轴承通过内圈锁紧结构轴向锁紧定位，双列圆柱滚子轴承和两个背靠背安装的角接触轴承整体通过外圈锁紧结构轴向锁紧定位。

为了进一步优化上述实施例的技术方案，基座1的底端设置有用以收集废屑的侧排屑口25。

本发明能够实现双刀塔同时加工工件左右两侧，使用的高刚度高精度工件主轴结构，增加了主轴悬臂端的刚度，提高了车削加工精度，其与自动化控制装置结合，可以在实现自动化以及保证车削精度的前提下，有效提高了工作效率，而且车削出来的工件等级高。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种径向双刀塔精密数控立车，其特征在于，包括基座(1)、立柱(2)、X向运动单元、Z向运动单元、刀塔和主轴(3)；其中，X向为水平方向，Z向为竖直方向；

所述主轴(3)竖直安装在所述基座(1)内并由一同样固定在所述基座(1)上的主轴电机(4)驱动转动；

所述立柱(2)固定于所述基座(1)上方的一侧；所述X向运动单元滑动安装在所述立柱(2)面向所述主轴(3)的一侧并且包括左X向运动单元和右X向运动单元，所述左X向运动单元和所述右X向运动单元以所述立柱(2)的中心轴线为轴左右对称；所述Z向运动单元包括左Z向运动单元和右Z向运动单元，所述左Z向运动单元滑动安装在所述左X向运动单元上，所述右Z向运动单元滑动安装在所述右X向运动单元上；

所述刀塔包括左刀塔(5)和右刀塔(6)，所述左刀塔(5)安装于所述左Z向运动单元面向所述主轴(3)的一侧，所述右刀塔(6)安装于所述右Z向运动单元面向所述主轴(3)的一侧；所述左刀塔(5)和所述右刀塔(6)上均安装有刀盘(7)且两个所述刀盘(7)成对向设置，所述刀盘(7)上的刀具用以对位于所述主轴(3)上的工件进行加工；

所述基座(1)内对应所述主轴(3)的其他空间用以排出加工工件过程中所产生的废屑。

2.根据权利要求1所述的一种径向双刀塔精密数控立车，其特征在于，所述立柱(2)面向所述主轴(3)的一侧安装有左X向滑轨和右X向滑轨；

所述左X向运动单元包括滑动连接在所述左X向滑轨上的左X滑板(9)和设于所述左X向滑轨中间并且与其轴线平行的左X丝杠(10)，所述左X滑板(9)的背面安装有螺母座，所述螺母座上安装有第一丝杠螺母，所述第一丝杠螺母与所述左X丝杠(10)匹配螺接，所述左X丝杠(10)由左X电机(11)驱动转动；

所述右X向运动单元包括滑动连接在所述右X向滑轨上的右X滑板(12)和设于所述右X向滑轨中间且与其轴线平行的右X丝杠(13)，所述右X滑板(12)的背面安装有螺母座，所述螺母座上安装有第二丝杠螺母，所述第二丝杠螺母与所述右X丝杠(13)匹配螺接，所述右X丝杠(13)由右X电机(14)驱动转动。

3.根据权利要求2所述的一种径向双刀塔精密数控立车，其特征在于，所述左X滑板(9)面向所述主轴(3)的一侧安装有左Z向滑轨(15)，所述右X滑板(12)面向所述主轴(3)的一侧安装有右Z向滑轨(16)；

所述左Z向运动单元包括滑动连接在所述左Z向滑轨(15)上的左Z滑板(17)和设于所述左Z向滑轨(15)中间并且与其轴线平行的左Z丝杠(18)，所述左Z滑板(17)的背面安装有座，所述螺母座上安装有第三丝杠螺母，所述第三丝杠螺母与所述左Z丝杠(18)匹配螺接，所述左Z丝杠(18)由左Z电机(19)驱动转动；所述左刀塔(5)安装于所述左Z滑板(17)面向所述主轴(3)的一侧；

所述右Z向运动单元包括滑动连接在所述右Z向滑轨(16)上的右Z滑板(20)和设于所述右Z向滑轨(16)中间并且与其轴线平行的右Z丝杠(21)，所述右Z滑板(20)的背面安装有螺母座，所述螺母座上安装有第四丝杠螺母，所述第四丝杠螺母与所述右Z丝杠(21)匹配螺接，所述右Z丝杠(21)由右Z电机(22)驱动转动；所述右刀塔(6)安装于所述右Z滑板(20)面向所述主轴(3)的一侧。

4.根据权利要求2所述的一种径向双刀塔精密数控立车，其特征在于，所述左X电机(11)通过电机安装座安装于所述左X向滑轨滑座的左端，所述右X电机(14)通过电机安装座安装于所述右X向滑轨滑座的右端；所述左X丝杠(10)的端部以及所述右X丝杠(13)的端部均安装有用以限制所述左X滑板(9)和所述右X滑板(12)滑出的X向限位结构(23)。

5.根据权利要求3所述的一种径向双刀塔精密数控立车，其特征在于，所述左Z电机(19)通过电机安装座安装于所述左Z向滑轨(15)滑座的上端，所述右Z电机(22)通过电机安装座安装于所述右Z向滑轨(16)滑座的上端；所述左Z丝杠(18)以及所述右Z丝杠(21)的端部均安装有用以限制所述左Z滑板(17)和所述右Z滑板(20)滑出的Z向限位结构(24)。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种径向双刀塔精密数控立车，其特征在于，所述基座(1)的底端设置有侧排屑口(27)。

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