实用新型内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供了一种立式盘类车铣加工中心,在现有的机床结构下实现对盘类零件的车铣一体加工,并具有分度控制功能,具有明显的成本优势。
本实用新型的目的通过以下技术方案来实现:
一种立式盘类车铣加工中心,包括机架,所述机架具有:
进给系统,所述进给系统具有于水平面内垂直布置的第一线性轴与第二线性轴及与水平面垂直的第三线性轴,所述第二线性轴设于所述第一线性轴上,所述第一线性轴与所述第三线性轴分设于所述机架上;
回转工作台,所述回转工作台可旋转地保持于所述第二线性轴上,用于装夹工件,所述回转工作台的旋转轴与所述第三线性轴平行;
车铣复合主轴,所述车铣复合主轴设于所述第三线性轴上,并具有动力输入端、动力输出端与离合机构,所述动力输入端用于与动力源连接,所述动力输出端用于与刀具连接的动力输出端,所述离合机构用于控制所述动力输入端与所述动力输出端的动力传输之通断。
作为上述技术方案的改进,所述车铣复合主轴具有:
主轴壳体,所述主轴壳体具有第一贯通部;
驱动轴,所述驱动轴可旋转地保持于所述第一贯通部上,并具有所述动力输入端与所述动力输出端;
所述离合机构具有旋转齿盘、锁紧齿盘与固定齿盘,所述旋转齿盘由所述驱动轴驱动旋转,所述固定齿盘固定于所述主轴壳体上;
所述锁紧齿盘套设于所述旋转齿盘外部,并沿所述驱动轴的轴向可滑动地与所述固定齿盘逐渐啮合/暂时分离而使所述旋转齿盘与所述固定齿盘逐渐接合/暂时分离。
作为上述技术方案的进一步改进,所述锁紧齿盘上设有至少一个复位弹簧,所述复位弹簧两端分别连接所述主轴壳体与所述锁紧齿盘。
作为上述技术方案的进一步改进,所述驱动轴具有第二贯通部,所述第二贯通部与所述第一贯通部轴向平行,所述第二贯通部两端分别设有所述动力输入端与所述动力输出端,所述第二贯通部具有第二拉杆,所述第二拉杆一端固连于所述动力输入端,另一端用于紧固刀具夹头。
作为上述技术方案的进一步改进,所述第二拉杆通过滑动部与所述动力输入端连接,所述第二拉杆与所述滑动部可沿所述第二贯通部的轴向一体地线性移动。
作为上述技术方案的进一步改进,所述滑动部具有滑动套环与线性滑块:
所述滑动套环可滑动地套设于所述驱动轴与所述第一贯通部之间,并与所述线性滑块通过定位销轴固定连接;
所述线性滑块可滑动地保持于所述第二贯通部内及可滑动地连接于所述动力输入端上,并与所述第二拉杆固定连接;
所述驱动轴上具有沿其径向开设的第三贯通部,所述定位销轴可沿所述第二贯通部的轴向线性移动地保持于所述第三贯通部上。
作为上述技术方案的进一步改进,所述回转工作台具有可旋转的台面与驱动所述台面旋转的驱动部,所述台面用于夹持工件,所述台面的旋转轴与所述车铣复合主轴的旋转轴具有平行关系。
作为上述技术方案的进一步改进,所述第一线性轴具有第一滚珠丝杠、与所述第一滚珠丝杠平行布置的第一直线滑轨及第一运动体,所述第一运动体通过丝杠螺母与所述第一滚珠丝杠连接,并可滑动地保持于所述第一直线滑轨上。
作为上述技术方案的进一步改进,所述第二线性轴具有第二滚珠丝杠、与第二滚珠丝杠平行布置的第二直线滑轨及第二运动体,所述第二运动体通过丝杠螺母与所述第二滚珠丝杠连接,并可滑动地保持于所述第二直线滑轨上。
作为上述技术方案的进一步改进,所述第三线性轴具有第三滚珠丝杠、与第三滚珠丝杠平行布置的第三直线滑轨及第三运动体,所述第三运动体通过丝杠螺母与所述第三滚珠丝杠连接,并可滑动地保持于所述第三直线滑轨上。
本实用新型的有益效果是:
具有进给系统、回转工作台与车铣复合主轴,车铣复合主轴具有离合机构而可控制其动力输出端的输出,使刀具具有高速旋转与静止不动的状态,通过回转工作台用于装夹工件并具有静止不动与高速旋转的状态,从而可于同一机床的同一主轴上实现车削与铣削,结构简单、易于实现,且可实现分度控制,提供了一种易于制造、成本较低、并具有分度控制功能的立式盘类车铣加工中心。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。
实施例1
请参阅图1,立式盘类车铣加工中心10000具有机架1000,机架1000上设有进给系统,进给系统具有于水平面内垂直布置的第一线性轴2000与第二线性轴3000及与水平面垂直的第三线性轴4000,第二线性轴3000设于第一线性轴2000上,第一线性轴2000与第三线性轴4000分设于机架1000上。
其中,第一线性轴2000、第二线性轴3000与第三线性轴4000分别用于实现直线往复运动,可采用多种结构形式。在一个示范性的实施例中,第一线性轴2000、第二线性轴3000与第三线性轴4000分别采用丝杠传动与直线滑轨导向的结构形式。
具体地,第一线性轴2000具有第一滚珠丝杠2100、第一直线滑轨2200与第一运动体2300,第一直线滑轨2200与第一滚珠丝杠2100平行布置。第一运动体2300通过丝杠螺母与第一滚珠丝杠2100连接,并可滑动地保持于第一直线滑轨2200上。在一个示范性的实施例中,第一运动体2300连接有直线滑块,直线滑块可滑动地保持于第一直线滑轨2200上。第一滚珠丝杠2100一端设有驱动其旋转的旋转电机,在第一滚珠丝杠2100的驱动下,第一运动体2300可于第一直线滑轨2200上往复移动。
第一运动体2300上设有第二线性轴3000。第二线性轴3000具有第二滚珠丝杠3100、第二直线滑轨3200与第二运动体3300,第二直线滑轨3200与第二滚珠丝杠3100平行布置。第二运动体3300通过丝杠螺母与第二滚珠丝杠3100连接,并可滑动地保持于第二直线滑轨3200上。在一个示范性的实施例中,第二运动体3300连接有直线滑块,直线滑块可滑动地保持于第二直线滑轨3200上。第二滚珠丝杠3100一端设有驱动其旋转的旋转电机,在第二滚珠丝杠3100的驱动下,第二运动体3300可于第二直线滑轨3200上往复移动。其中,第二滚珠丝杠3100与第一滚珠丝杠2100于水平面内垂直布置。
第二运动体3300上设有回转工作台5000,回转工作台5000可旋转地保持于第二线性轴3000上,用于装夹工件。应当注意的是,回转工作台5000的旋转轴与第三线性轴4000平行,而实现对盘类零件的加工。
优选地,回转工作台5000具有可旋转的台面5100与驱动台面5100旋转的驱动部,台面5100用于夹持工件,使工件可于回转工作台5000上发生旋转。在一个示范性的实施例中,工件以水平面为旋转平面。当立式盘类车铣加工中心10000用于车削时,回转工作台5000带动工件旋转;当立式盘类车铣加工中心10000用于铣削时,回转工作台5000保持静止而使工件保持不动。
第三线性轴4000具有第三滚珠丝杠4100、第三直线滑轨4200与第三运动体4300,第三直线滑轨4200与第三滚珠丝杠4100平行布置。第三运动体4300通过丝杠螺母与第三滚珠丝杠4100连接,并可滑动地保持于第三直线滑轨4200上。在一个示范性的实施例中,第三运动体4300连接有直线滑块,直线滑块可滑动地保持于第三直线滑轨4200上。第三滚珠丝杠4100一端设有驱动其旋转的旋转电机,在第三滚珠丝杠4100的驱动下,第三运动体4300可于第三直线滑轨4200上往复移动。其中,第三滚珠丝杠4100沿竖直方向布置。
第三运动体4300上设有车铣复合主轴6000,车铣复合主轴6000用于装夹刀具,而实现对工件的铣削或车削加工。车铣复合主轴6000至少具有动力输入端6220、动力输出端6230与离合机构6300,动力输入端6220用于与动力源连接,动力输出端6230用于与刀具连接,离合机构6300用于控制动力输入端6220与动力输出端6230的动力传输之通断。当动力输入端6220与动力输出端6230之间的动力传输保持连通时,车铣复合主轴6000用于铣削;当动力输入端6220与动力输出端6230之间的动力传输被切断时,车铣复合主轴6000用于车削。
请结合参阅图2~4,优选地,车铣复合主轴6000具有主轴壳体6100,主轴壳体6100具有第一贯通部6110。具体地,主轴壳体6100用于实现车铣复合主轴6000与机床的结构连接,并承受各种载荷,是主要的承载部。第一贯通部6110为孔状容腔,用于容纳车铣复合主轴6000的各个部件,尤其是驱动轴6200。
车铣复合主轴6000还具有驱动轴6200,驱动轴6200用于实现自动力源至刀具的动力传递,是主要的传动部。具体地,驱动轴6200可旋转地保持于第一贯通部6110上,并具有用于与动力源连接的动力输入端6220与用于与刀具连接的动力输出端6230。
在一个示范性的实施例中,第一贯通部6110具有支撑部,用于支撑驱动轴6200。驱动轴6200上套设有轴承,并一体保持于支撑部上。于此,驱动轴6200可旋转地保持于轴承上,而实现自由旋转。
动力输入端6220可采用多种结构形式,实现动力源的输出轴与驱动轴6200之间的轴端连接。在一个示范性的实施例中,动力输入端6220可采联轴部或联轴器的结构形式,其一端固定连接于驱动轴6200,另一端具有用于卡接动力源的输出轴的紧固孔。
动力输出端6230可采用多种结构形式,用于紧固刀具而实现刀具与驱动轴6200的固定连接。在一个示范性的实施例中,动力输出端6230可采紧固孔的结构形式,紧固孔用于供刀具夹头7000或刀具插入锁紧。其中,刀具夹头7000用于固定刀具,特别是铣刀的紧固常常需要涉及刀具夹头7000。
驱动轴6200可具有多种构造,优选地,驱动轴6200具有第二贯通部6210,第二贯通部6210与第一贯通部6110轴向平行第二贯通部6210使驱动轴6200形成中空结构,有助于降低驱动轴6200的自重而改善驱动轴6200的旋转运动特性。
其中,第二贯通部6210两端分别设有动力输入端6220与动力输出端6230。具体地,动力输入端6220紧固于第二贯通部6210一端,动力输入端6220与第二贯通部6210可以多种连接方式实现连接。例如,动力输入端6220与第二贯通部6210可以是过盈配合,亦可以是螺纹连接紧固。
其中,第二贯通部6210具有第二拉杆6240,第二拉杆6240一端固连于动力输入端6220,另一端用于紧固刀具夹头7000。具体地,在铣削加工中,铣刀安装于刀具夹头7000上,随驱动轴6200高速旋转而对工件施加切削力,铣刀及刀具夹头7000存在飞脱甩出风险。刀具夹头7000经第二拉杆6240紧固,由于第二拉杆6240与动力输出端6230的双重限制,避免了刀具夹头7000的甩出风险。
根据切削加工的方式要求,车铣复合主轴6000可夹持铣刀或车刀,而分别实现铣削或车削加工。在铣削加工中,铣刀需经刀具夹头7000与第二拉杆6240紧固;在车削加工中,车刀并不转动,是否紧固对其无重要影响。且根据铣刀的规格不同,刀具夹头7000亦具有不同的规格,要求第二拉杆6240实现对应匹配。
请结合参阅图4~5,优选地,第二拉杆6240通过滑动部6250与动力输入端6220连接,第二拉杆6240与滑动部6250可沿第二贯通部6210的轴向一体地线性移动,用以解决刀具匹配问题。
具体地,第二拉杆6240可滑动地保持于第二贯通部6210上,从而可进退地与刀具夹头7000/刀具接合或分离,既可满足不同规格的刀具夹头7000的紧固要求,又可适应车刀与铣刀的使用状态之差异。举一例于下以说明实际应用的工况状态。
当车铣复合主轴6000用于铣削时,第二拉杆6240滑动地贯入于刀具夹头7000,刀具夹头7000上设有铣刀。此时,动力输入端6220、驱动轴6200、第二拉杆6240与刀具夹头7000均固定为一体,而具有一体的运动状态,保证铣削加工的输出稳定;
当车铣复合主轴6000用于车削时,第二拉杆6240滑动地退出刀具夹头7000,以便刀具夹头7000从动力输出端6230取下,并换上所需使用的车刀,此后第二拉杆6240与车刀保持分离。
其中,第二拉杆6240的线性滑动可以多种结构形式实现,例如是伸缩缸、线性轴承等。
优选地,滑动部6250具有滑动套环6251与线性滑块6252。其中,滑动套环6251可滑动地套设于驱动轴6200与第一贯通部6110之间,并线性滑块6252通过定位销轴6253固定连接;线性滑块6252可滑动地保持于第二贯通部6210内及可滑动地连接于动力输入端6220上,并与第二拉杆6240固定连接;驱动轴6200上具有沿其径向开设的第三贯通部6260,定位销轴6253可沿第二贯通部6210的轴向线性移动地保持于第三贯通部6260上。
在一个示范性的实施例中,第一贯通部6110接近动力输入端6220的一端具有第一端套6120,第一端套6120固定于主轴壳体6100上。滑动套环6251可旋转地套设于第一端套6120内部,滑动套环6251经定位销轴6253与线性滑块6252连接为一体。动力输入端6220具有突出部6221,线性滑块6252具有第四贯通部6252a与螺纹孔6252b,突出部6221可滑动地保持于第四贯通部6252a上,螺纹孔6252b用于与第二拉杆6240固连。第三贯通部6260沿驱动轴6200的轴向之尺寸大于定位销轴6253沿该方向的尺寸,而保证定位销轴6253可于第三贯通部6260内滑动。
在此,滑动套环6251、定位销轴6253与线性滑块6252沿驱动轴6200之轴向线性运动,而使第二拉杆6240接近或远离动力输出端6230,以满足车削与铣削的不同要求。
请结合参阅图5~6,车铣复合主轴6000还具有离合机构6300,离合机构6300具有旋转齿盘6310、锁紧齿盘6320与固定齿盘6330。其中,旋转齿盘6310由驱动轴6200驱动旋转,固定齿盘6330固定于主轴壳体6100上;锁紧齿盘6320套设于旋转齿盘6310外部,并沿驱动轴6200的轴向可滑动地与固定齿盘6330逐渐啮合/暂时分离而使旋转齿盘6310与固定齿盘6330逐渐接合/暂时分离。
具体地,旋转齿盘6310、锁紧齿盘6320与固定齿盘6330形成三片式端面齿盘构造。锁紧齿盘6320与固定齿盘6330上分设啮合齿,以啮合齿的啮合位置不同而实现分度调节。锁紧齿盘6320沿驱动轴6200的轴向滑动地接近或远离固定齿盘6330,发挥离合控制的功能。
在一个示范性的实施例中,旋转齿盘6310与锁紧齿盘6320之间可具有键连接,使二者具有沿驱动轴6200轴向的相对运动,并具有一体旋转的运动特性。类似地,旋转齿盘6310与驱动轴6200之间亦具有相类之键连接,而具有轴向的相对运动与一体旋转运动。
当锁紧齿盘6320滑动接近而逐渐与固定齿盘6330啮合时,锁紧齿盘6320被固定齿盘6330锁紧,无法发生旋转运动。旋转齿盘6310受锁紧齿盘6320之牵绊,亦无法发生旋转运动。进而,旋转齿盘6310阻碍驱动轴6200之旋转,使驱动轴6200亦保持静止。在此情形下,连接于动力输出端6230的刀具保持不动,满足车削加工的要求。
当锁紧齿盘6320滑动远离而与固定齿盘6330分离时,锁紧齿盘6320、旋转齿盘6310与驱动轴6200具有一体的旋转运动,连接于动力输出端6230的刀具受驱动轴6200驱动而可高速旋转,满足铣削加工的要求。在此过程中,亦可同步实现车铣复合主轴6000的分度调节。
优选地,主轴壳体6100、驱动轴6200、旋转齿盘6310与固定齿盘6330包围而成一环形容腔6340,环形容腔6340与锁紧齿盘6320组成一活塞缸,锁紧齿盘6320可滑动地保持于环形容腔6340内。
具体地,锁紧齿盘6320在环形容腔6340内充当活塞,当锁紧齿盘6320两端具有压差时,锁紧齿盘6320即可发生线性运动而实现离合切换。
进一步优选,锁紧齿盘6320上设有至少一个复位弹簧6350,复位弹簧6350两端分别连接主轴壳体6100与锁紧齿盘6320。优选地,复位弹簧6350为复数个,并沿驱动轴6200的旋转圆周均匀分布。
进一步优选,锁紧齿盘6320通过第一拉杆6360与复位弹簧6350连接,第一拉杆6360与复位弹簧6350一一对应连接。
其中,环形容腔6340具有流体输入端与流体输出端。流体输入端与流体输出端可分居锁紧齿盘6320两端,而直接形成压差,形成双作用活塞缸结构;流体输入端与流体输出端亦可位于锁紧齿盘6320的同侧,复位弹簧6350的弹性力充当锁紧齿盘6320某一方向(接近或远离)的驱动力。
优选地,锁紧齿盘6320上设有用于检测锁紧齿盘6320位置的位移传感器,以保证锁紧齿盘6320的位置精确,保证足够的锁紧力或分离度。其中,位移传感器可以是接近开关、光栅尺等。
在另一个实施例中,锁紧齿盘6320连接有用于驱动锁紧齿盘6320沿驱动轴6200的轴向线性移动的驱动机构。其中,驱动机构可以是其他伸缩缸、电动推杆等结构形式。
在这里示出和描述的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制,因此,示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。