CN1186724A - 车床拖板装置 - Google Patents

Abstract

一种车床拖板装置,它安装在床身上,可以移动,用于装载刀架和使刀架在Z－轴或X－轴方向运动。该拖板装置包括一个床鞍体和互相隔开一定距离的第一和第二个轴承座,该床鞍体具有沿着其长度方向延伸的导向槽;一个横向滑板,它与床鞍体的导向槽滑动配合,可在伸出位置和缩回位置之间运动;驱动机构,可使横向滑板沿着床鞍体的导向槽运动至伸出位置或缩回位置;第一和第二个预紧螺母,它们与驱动机构的相应件螺纹啮合。

Description

车床拖板装置

本发明涉及用于计算机数控车床中的拖板装置，该拖板装置可以与刀架一起，沿着车床床身滑动。

计算机数控车床已经获得广泛的应用，在这种车床上，操作者只需少量地参与切削过程，即可将工件切削成所希望的形状。通常的车床，连同其他零件一道，包括一个床身和一个拖板装置。该拖板装置倾斜地安装在床身上，以便可相对于夹持在主轴卡盘上的工件，沿着床身作滑动运动。拖板装置起平台作用，用于支承刀架，而刀架通常是由夹持各种各样不同的切削刀具的转塔构成的。

为了使拖板装置在与主轴轴线平行的Z-轴方向滑动，一般采用一个Z-轴伺服电机。利用Z-轴的滚珠丝杠和Z-轴的滚珠螺母的组合，可以将伺服电机的回转运动转换为拖板装置的滑动运动。Z-轴滚珠丝杠利用轴颈可转动地支承在床身上，因此，根据与Z-轴滚珠丝杠的一端连接的伺服电机的回转方向，Z-轴滚珠丝杠可在前进或相反的方向转动。Z-轴的滚珠螺母，以其螺纹与Z-轴的滚珠丝杠啮合，并牢固地固定在拖板装置上。随着该Z-轴滚珠丝杠的前进或相反方向的转动，与Z-轴滚珠丝杠螺纹啮合，并牢固地固定在拖板装置上的Z-轴滚珠螺母与拖板装置一起，在Z-轴滚珠丝杠的相对两端之间移动。拖板装置在Z-轴方向的移动，可使刀架上的切削刀具沿着工件的长度运动。

一般，先前技术的拖板装置由一个床鞍体、一个横向滑板和一个X-轴的伺服电机构成。该床鞍体滑动地安装在车床身上；该横向滑板架设在床鞍体上，可以在基本上与主轴轴线垂直的X-轴方向上滑动；而X-轴伺服电机则固定在床鞍体的一端，可使横向滑板在X-轴方向运动。利用X-轴滚珠丝杠和X-轴滚珠螺母组合，可将X-轴伺服电机的回转运动转换为横向滑板的滑动运动。该X-轴滚珠丝杠用轴预，可转动地支承在床鞍体上，并且其一端通过一个扭矩限制离合器，与X-轴伺服电机连接。X-轴滚珠螺母的螺纹与X-轴滚珠丝杠啮合，并牢固地固定在横向滑板的下侧。这样，当X-轴滚珠丝杠在前进或相反方向转动时，X-轴滚珠螺母和横向滑板可在X-轴滚珠丝杠的相对两端之间移动。横向滑板在X-轴方向的移动，可使刀架中的切削刀具向着工件运动或离开工件。

按照上述结构构成的和其他一些先前技术的拖板装置有许多缺点。首先，该拖板装置需要使用较大量的零件，这可导致工艺性降低，结构的整体性降低和精度降低。第二，由于轴承座附件的热膨胀和固有的脆弱性，拖板装置中的X-轴滚珠丝杠的长度和位置都有发生显著变化的趋势。这可能对精度有不利影响，而在计算机数控车床上，精度是必需严格控制的。第三个缺点是，因为没有设置限制横向滑板超程运动的装置，因此，横向滑板在其运动的末端，可能撞击和损坏周围的零件。

考虑到上述的不足之处，本发明的一个目的是要提供一种车床拖板装置，它的工艺性，结构整体性和精度可以显著提高。

本发明的另一个目的是要提供一种车床拖板装置，它可以有效地抑制滚珠丝杠尺寸和位置的变化，同时可以强制性地限制横向滑板的运动范围。

根据本发明，提供了一种车床的拖板装置，它安装在床身上，可以移动，用于承载和使刀架在Z-轴或X-轴方向运动。车床拖板装置包括一个床鞍体，它具有沿着床鞍体的长度方向延伸的导向槽，和彼此隔开一定距离的第一和第二个轴承座。一横向滑板与床鞍体的导向槽滑动配合，可在伸出位置和缩回位置之间运动。驱动机构可以使横向滑板沿着床鞍体的导向槽，运动至伸出位置或缩回位置。驱动机构包括一根滚珠丝杠，它的相对两端可转动地支承在床鞍体的第一和第二个轴承座中；一个滚珠螺母，它与滚珠丝杠螺纹啮合，并牢固地固定在横向滑板上；和一个伺服电机，它与滚珠丝杠工作连接，可使滚珠丝杠作前进或相反方向的转动。第一和第二预紧螺母与滚珠丝杠的相应端螺纹啮合，该第一和第二预紧螺母被拧紧以便在滚珠丝杠上施加牵引力。

本发明的上述和其他一些目的，特点和优点从下面结合附图对优选实施例的详细说明中将会清楚。附图中：

图1为表示根据本发明的车床拖板装置的顶视图，为了清楚起见。图中一些部分卸去了；

图2为沿着图1的II-II线所取的截面图，它清楚地表示床鞍体的第一和第二个轴承座，滚珠丝杠的相对两端可转动地支承在该轴承座上；

图3为本发明的车床拖板装置的侧视图，它清楚地表示利用一个可反转的螺钉牢固地固定在床鞍体上的盲盖；和

图4为一分解透视图，它表示在本发明的车床拖板中所使用的滚珠丝杠，轴颈轴承，预紧螺母和止推键。

参见图1～3，图中表示实现本发明的一个车床拖板装置，它可以倾斜地安装在一台计算机数控车床的床身(没有示出)上，以便在与主轴轴线(图中没有示出)平行的Z-轴方向上滑动。

该车床拖板装置包括一个稍微细长形状的床鞍体10。当安装就位时，该床鞍体横跨在车床床身上。从图1和图3可看出，床鞍体10具有导向槽12，它是基本上沿着床鞍体10的全长平行延伸的。床鞍体10带有第一和第二个轴承座14，16，它们安装在床鞍体10的中心线上，彼此隔开一定距离。床鞍体10上还设有一个进给箱18，它与第二个轴承座16形成一个整体；和一个Z-轴的螺母支座20，它与床鞍体10的下侧形成一个整体。进给箱18的形状可以包围上述的一个扭矩限制器离合器，而该Z-轴的螺母支座20可以夹持一个Z-轴滚珠螺母(图中没有示出)，该螺母的螺纹保持与Z-轴的滚珠丝杠(图中也没有示出)啮合。技术上已经知道，可以利用Z-轴滚珠螺母与Z-轴滚珠丝杠的组合，使车床拖板装置，作为一个整体，在Z-轴方向运动。

参见图2，特别是图4，可以看出。第一个轴承座14具有一个孔14a，并且轴承座14利用螺钉22，可拆卸地固定在床鞍体10上，在该第一个轴承座14和床鞍体10之间夹着几片找水平用的垫片24。垫片24的厚度是变化的，因此，通过更换不同厚度的垫片24，可以调整第一个轴承座的抬高高度。与第一轴承座14不同，第二个轴承座16与床鞍体10形成一个整体，并且，具有一个台阶孔16a，该孔16a与第一个轴承座14的孔14a在一条直线上。

X-轴滚珠丝杠26的相对二端，可转动地支承在第一和第二个轴承座14，16上。沿着X-轴滚珠丝杠26的中间延伸部分，作有螺距较大的中间丝杠螺纹26a。而滚珠丝杠26的第一和第二个终端螺纹26b，26c的螺距比中间丝杠螺纹26a的螺距要小得多。X-轴滚珠丝杠26的一端穿过第一个轴承座14的孔14a，并且，可转动地支承在一组轴预轴承28上。该组轴承利用内卡环30和外卡环32保持在孔14a中。外卡环32，利用螺钉34固定在第一个轴承座14上。X-轴滚珠丝杠26的另一端穿过第二个轴承座16的台阶孔16a，并可转动地支承在一对轴颈轴承36上。该一对轴颈轴承，利用内卡环38，中间卡环40和外卡环42保持在台阶孔16a中。

应当注意，第一和第二个预紧螺母44，46的螺纹与滚珠丝杠26的第一和第二个终端螺纹26b，26c啮合。在第一个预紧螺母44和轴颈轴承28之间，放置着套环45，以便可以通过外卡环32。要将第一和第二个预紧螺母44，46拧紧至在滚珠丝杠26的两个相对末端施加足以预先拉紧滚珠丝杠的大的张紧力。这可以保证由于热膨胀引起的滚珠丝杠的尺寸变化减至最小，从而在车床拖板装置整个工作过程中，保持运动零件的精确程度或精度。

为了增强第一个轴承座14的安装结构，采用了一个圆柱形止推键48，如图2和4清楚地表示那样。止推键48的直径较大的底座48a，正好在第一轴承座14的下面，通过床鞍体10，与它配合。而直径较小的头部48b则从底座上突出，与第一个轴承座14接合。与螺钉22相结合，止推键48在克服滚珠丝杠26回转过程中，加在第一个轴承座14上的推力，在保持第一个轴承座14在精确的安装位置方面起重要的作用。

X-轴伺服电机50固定在进给箱18上，其输出轴50a通过一个放置在进给箱18中的扭矩限制离合器52与滚珠丝杠26相连，可以被驱动转动。根据从一个车床控制器(没有示出)送出的指令信号，该伺服电机50可以精确控制的方式转动，从而使滚珠丝杠26在前进或相反方向转动。扭矩限制器离合器52所起的作用是：当在滚珠丝杠26上产生的扭矩超过一个预先决定的上限时，断开伺服电机50和滚珠丝杠26之间的动力输出，从而可保护伺服电机50，滚珠丝杠26和其他运动零件。

在与伺服电机50相对的床鞍体10的一端，在床鞍体10上可拆卸地固定着一个盲盖54，它在第一个轴承座14上面跨过，以防止切屑和切削液侵入第一个轴承座14周围的空间。从图3可看出，该盲盖54是利用一个穿过床鞍体10的厚度，并与该盲盖54进行螺纹啮合的可反转螺钉56，固定在床鞍体10上的。这可以消除在从盲盖54的顶面，将螺钉拧入床鞍体10时，在盲盖顶面上留下的凹部或突起部分。

参见图1，2和3，可以看出，X-轴滚珠螺母58的螺纹与滚珠丝杠26的丝杠螺纹26a啮合，而在床鞍体10上，可滑动地安装着用于夹持刀架(没有示出)的横向滑板60，以便沿着X-轴方向，在伸出位置和缩回位置之间滑动。横向滑板60具有二个腿部60a，它们与床鞍体10的导向槽12滑动配合，如图3所清楚地表示那样。另外，该横向滑板60还具有一个X-轴螺母支座60b，它从横向滑板60的下面，向下突出来，用以将X-轴滚珠螺母58夹持在规定位置上，如图2所示。因此，滚珠丝杠26的向前转动将使滚珠螺母58和横向滑板60运动至图2中双点画线所示的伸出位置；而滚珠丝杠26的反向转动将使滚珠螺母58和横向滑板60回到图2中实线所示的缩回位置。

如图1和图2所示，第一个轴承座14具有一个挡块螺栓62，当横向滑板62移动通过伸出位置时，挡块螺栓62碰着滚珠螺母58。第二个轴承座16设有一个挡块凸台64，当横向滑板60运动通过缩回位置时，挡块凸台64碰着滚珠螺母58。挡块螺钉62和挡块凸台64可以阻止滚珠螺母58和横向滑板60“超程”，不然的话，超程会造成车床拖板装置的零件损坏。

最后，参见图2和3，可以看出，带有橡胶刮片的前刮垢器66，用螺钉固定在横向滑板60的前端。前刮垢器66的基本轮廓形状相应于横向滑板60的前端形状，这说明，当横向滑板60运动至伸出位置时，落在床鞍体10的导向槽12中的切屑和切削液被前刮垢器66抹去。一个后刮垢器68用螺钉固定在横向滑板68的后端，它的作用基本上与前刮垢器66的作用相同。

如图3所唯一地示出那样，安装螺钉72将一个镶条或楔70固定在横向滑板60的一个腿部60a上，使得当拧紧或放松安装螺钉72时，该镶条70可以送入或退出在横向滑板60的腿部60a和床鞍体10的中心部分之间的间隙。

工作时，当伺服电机50接收到从车床控制器发出的相应指令信号时，它开始在前进方向转动。伺服电机50的扭矩通过一个扭矩限制器离合器52输出给滚珠丝杠26，使滚珠丝杠26在前进方向转动。滚珠丝杠26的前进转动可使横向滑板60向着图2中的双点画线所示的伸出位置运动。在这个前伸运动的末端，滚珠螺母58碰到挡块螺栓62，与它接触，从而阻止了滚珠丝杠26的进一步向前转动(由于滚珠螺母58不动)，这时，扭矩限制器离合器52将伺服电机50和滚珠丝杠26之间的动力输出断开。

伺服电机50和滚珠丝杠26的反向转动可使横向滑板60离开该伸出位置，然后运动至如图2中实线所示的缩回位置。在这个退回运动的末端，滚珠螺母58碰到挡块凸台64，并与它接触。从而，由于滚珠螺母58不动，而阻止了滚珠丝杠26的进一步反向转动，这时，扭矩限制器离合器52将伺服电机50和滚珠丝杠26之间的动力输出断开。

虽然已参照优选实施例对本发明进行了说明，然而，熟练技术人员应清楚，可以作许多改变和改进，而不会偏离权利要求书所决定的本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种车床拖板装置，它包括：

一个床鞍体，它具有沿着床鞍体长度延伸的导向槽，和彼此隔开一定距离的第一和第二个轴承座；

一个横向滑板，它与床鞍体的导向槽滑动配合，以便在伸出位置和缩回位置之间运动；

驱动装置，用于使横向滑板，沿着床鞍体的导向槽，运动至伸出位置或缩回位置，该驱动装置包括一根滚珠丝杠，它的相对两端可转动地支承在床鞍体的第一和第二轴承座上；一个滚珠螺母，它与滚珠丝杠螺纹啮合，并牢固地固定在横向滑板上；和一个伺服电机，它与滚珠丝杠工作连接，可使滚珠丝杠在前进方向或相反方向转动；和

第一和第二个预紧螺母，它与滚珠丝杠的相应端螺纹啮合，并拧紧，以便对滚珠丝杠施加一牵引力。

2.如权利要求1所述的车床拖板装置，其特征为，第一轴承座安装到床鞍体上，可以卸下，而第二轴承座则与床鞍体作成一整体。

3.如权利要求2所述的车床拖板装置，其特征为，它还包括一个止推键，该键的底座穿过床鞍体，与它配合，而其头部则从底座突出，可与第一轴承座接合。

4.如权利要求2所述的车床拖板装置，其特征为，该床鞍体还设有一个与第二轴承座作成一整体的进给箱，和一个Z-轴螺母支座，该支座在第一个轴承座下面，与床鞍体作成一个整体。

5.如权利要求1所述的车床拖板装置，其特征为，该横向滑板有一与横向滑板作成一个整体的X-轴螺母支座，以便将驱动装置的滚珠螺母保持在规定位置。

6.如权利要求1所述的车床拖板装置，其特征为，该第一个轴承座有一个挡块螺栓，当横向滑板运动通过伸出位置时，该挡块螺栓碰着滚珠螺母，并且其特征还在于，该第二个轴承座具有一个挡块凸台，当横向滑板运动通过缩回位置时，挡块凸台碰着滚珠螺母。

7.如权利要求1所述的车床拖板装置，其特征为，该床鞍体还带有一个盲盖，用于盖住第一个轴承座，该盲盖借助于穿过床鞍体的厚度并与该盲盖进行螺纹连接的一个可反转的螺钉，可拆卸地固定在床鞍体上。

8.如权利要求1所述的车床拖板装置，其特征为，该驱动装置还包括一个扭矩限制离合器，它将伺服电机与滚珠丝杠工作连接，可阻止滚珠丝杠扭矩增加超出预先选择的上限。

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