CN207494639U - 数控轧辊槽加工机床 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种数控轧辊槽加工机床，床身上具有第一滚珠丝杆机构及导轨机构，上述两者并行设置；床鞍部件包括床鞍本体、旋飞铣头部件和摆动雕铣头部件；床鞍本体安装在第一滚珠丝杆机构上，其上面安装有第一滚珠丝杆机构的第二滚珠丝杆机构，第二滚珠丝杆机构远离工件的一端均装有行程开关；旋飞铣头部件，安装在其中一根第二滚珠丝杆机构上；摆动雕铣头部件，安装在另一根第二滚珠丝杆机构上。本公开的优点在于，旋飞铣头和摆动雕铣头在床鞍上由独立的导轨、驱动单元支撑、驱动；独立控制，与机床各功能部件之间无干涉现象，实现轧辊满行程加工；在完成初始对刀后实现横肋槽飞刀铣削和字符、图案雕铣一次性完成。

Description

数控轧辊槽加工机床

技术领域

本公开涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种数控轧辊槽加工机床。

背景技术

在冶金行业生产螺纹钢时，主要在轧辊孔型中加工横肋，形似月牙，并且在横肋中间留有不同空隙以便雕刻螺纹钢规格、精度等级等标记。

市场上的螺纹钢加工机床，结构多样，采用在床身上安装两个铣头的结构，具有铣槽和刻字的功能，但是由于床身布置的不合理，在一个铣头进给时，另一个铣头也同时进给，这样一来其中一个铣头运行到机床末端时，另一个铣头很容易和头架或尾架部件形成干涉，致使工件加工不完全，需要将工件掉头重新加工，加工效率低，加工精度差。

此外，由于机床结构设计的不合理，将影响机床的使用寿命。

因此，如何针对上述现有技术所存在的缺点进行研发改良，实为相关业界所需努力研发的目标，本公开设计人有鉴于此，乃思及创作的意念，遂以多年的经验加以设计，经多方探讨并试作样品试验，及多次修正改良，乃推出本公开。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本公开提供了一种结构合理均衡，加工时部件之间不干涉，便于实现全自动化加工的数控轧辊槽加工机床。

(二)技术方案

本公开提供了一种数控轧辊槽加工机床，包括床身、位于床身中部的床鞍部件及分别位于床身两端的头架部件和尾架部件，工件夹持在头架部件和尾架部件之间；所述床身上具有沿床身长轴延伸的供床鞍部件滑动安装的第一滚珠丝杆机构及供尾架部件安装的导轨机构；所述第一滚珠丝杆机构和所述导轨机构并行设置；

所述床鞍部件包括：

床鞍本体，安装在第一滚珠丝杆机构上，其上面安装有一对互相平行且均垂直于第一滚珠丝杆机构的第二滚珠丝杆机构，所述第二滚珠丝杆机构远离工件的一端均装有行程开关；

旋飞铣头部件，安装在其中一根第二滚珠丝杆机构上；

摆动雕铣头部件，安装在另一根第二滚珠丝杆机构上。

在本公开的一些实施例中，所述床身为卧式长方形封闭式箱体结构，其内壁四周布有加强筋。

在本公开的一些实施例中，所述第一滚珠丝杆机构上包括床身上水平布置的床鞍部件导轨；所述导轨机构包括在床身上为尾架部件移动用的且平行设置的三角导轨及平导轨。

在本公开的一些实施例中，所述床身采用侧排屑方式，切屑和冷却液由床身尾座导轨中间腔体排入床身后侧的导流槽，经沉淀后冷却液由尾端流回冷却箱。

在本公开的一些实施例中，所述旋飞铣头部件包括依次连接的伺服电机、联轴器、圆锥齿轮副、中间轴、齿轮副、刀杆主轴及刀具；其中，伺服电机经联轴器、圆锥齿轮副、将动力和转动运动传递到中间轴，经齿轮副、直接驱动刀杆主轴；控制刀杆主轴与工件旋转的插补关系从而实现切削轧辊肋槽。

在本公开的一些实施例中，所述摆动雕铣头部件依次包括伺服电机、联轴器、蜗轮蜗杆副、摆动主轴及铣头体；其中，伺服电机经联轴器，驱动蜗轮蜗杆副，最后通过摆头主轴带动铣头体作摆动运动。

在本公开的一些实施例中，所述铣头体通过丝杆螺母副沿轴向移动、定位，以调节主轴刀尖的摆动回转半径。

在本公开的一些实施例中，所述摆动雕铣头部件中的摆动主轴采用双导程蜗轮蜗杆副。

在本公开的一些实施例中，所述旋飞铣头部件和摆动雕铣头部件互锁。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开至少具有以下有益效果其中之一：

(1)旋飞铣头和摆动雕铣头在床鞍上由独立的导轨、驱动单元支撑、驱动；独立控制(无需机械或电气转换)，与机床各功能部件之间无干涉现象，实现轧辊满行程加工；在完成初始对刀后实现横肋槽飞刀铣削和字符、图案雕铣一次性完成；

(2)采用整体四导轨床身结构，突出保证了整机高刚性、高精度及稳定性；具有良好的耐磨性及精度保持性并具有优良的刚度、抗振性和抗断面畸变能力；

(3)床鞍部分的主要功能用于完成各种进给工作；机床纵向滚珠丝杆与驱动电机间采用了伺服专用高精度减速机，高性能保证传动精度和刚性；

(4)摆动雕铣头主要用于轧辊上字符、图案等雕铣加工；雕铣头采用大直径转台轴承支承，解决了铣头支撑的刚性问题，同时大大提高了回转方向的灵敏度及定位精度；

(5)本机床摆动雕铣头的摆动反向间隙调整采用的是双导程蜗轮蜗杆副设计方案，不改变蜗轮蜗杆副中心距即可调整侧隙，让装配和维修都变的非常方便。

附图说明

图1为本公开实施例的原理图。

图2为本公开实施例的主视图。

图3为本公开实施例的床身俯视图。

图4为本公开实施例的床身截面图。

图5为本公开实施例的床身第一丝杆驱动装置示意图。

图6为本公开实施例的床鞍第三丝杆驱动装置示意图。

图7为本公开实施例的运动原理图。

【本公开主要元件符号说明】

1.第一伺服电机； 2.第一联轴器； 3.蜗杆；

4.蜗轮； 5.主轴； 6.刀杆活动顶尖；

7.旋飞主轴； 8.锥齿轮轴； 9.第一齿轮；

10.第二齿轮； 11.锥齿轮； 12.第一滚珠丝杠螺母副；

13.第二滚珠丝杠螺母副； 14.双导程蜗杆； 15.双导程蜗轮；

16.摆头主轴； 17.铣头座； 18.丝杆螺母；

19.电主轴； 20.尾座主轴； 21.套筒；

22.丝杆螺母； 23.手轮； 24.齿条；

25.第三齿轮； 26.第二伺服电机； 27.减速机；

28.第二联轴器； 29.连接套； 30.第三联轴器；

31.第三伺服电机； 32.第一同步带轮； 33.第一圆弧齿同步带；

34.第二同步带轮； 35.第四伺服电机； 36.滚珠丝杠螺母副；

37.第五伺服电机； 38.第三同步带轮； 39.第二圆弧齿同步带；

40.第四同步带轮； 41.第六伺服电机； 42.第四联轴器；

43.工件； A.头架部件； B.床身；

C.旋飞铣头部件 D.床鞍部件； E.摆动铣头部件；

F.尾架部件； P.平导轨； S.三角导轨。

具体实施方式

本公开提供了一种数控轧辊槽加工机床。机床配置六轴高端数控系统，飞刀头和雕铣头独立配置、控制(无需机械或电气转换)，在完成初始对刀后实现横肋槽飞刀铣削和字符、图案雕铣一次性完成。

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种数控轧辊槽加工机床。如图2所示，本公开包括床身B、位于床身B中部的床鞍部件D及分别位于床身B两端的头架部件A和尾架部件F，床鞍部件D包括床鞍本体、旋飞铣头部件C及摆动铣头部件E。

以下分别对本实施例的各个组成部分进行详细描述。

如图2、图3、图4所示，床身B主要为各部件提供了支撑、连接基础。机床床身B为一卧式长方形封闭式箱体结构，内壁四周布有加强筋。床身B采用平导轨P和三角导轨S、一对平导轨P的分布形式。两根水平布置的矩形平导轨P为床鞍部件D、铣头移动用；三角导轨S及中间平导轨P为尾架部件F、中心架移动用。它们可沿各自导轨单独平行移动，而互不干涉。

本床身采用侧排屑方式，切屑和冷却液由床身尾架下方的两导轨中间腔体排入床身后侧的导流槽，经沉淀后冷却液由尾端流回冷却箱。

如图1、图5所示，床身B上具有沿床身B长轴延伸的供床鞍部件D 滑动安装的第一滚珠丝杆机构，第一滚珠丝杆机构包括一对平导轨P，第一滚珠丝杆机构为滚珠丝杆螺母副36，由第二伺服电机26经减速器27、第二联轴28驱动，滚珠丝杆螺母副36为两端固定、预拉伸的装配形式，保证为运动部件提供足够的刚性。床鞍部件D与床身B为滑动导轨副联结，调整床鞍部件后下方的床鞍斜锲，使导轨副保持合适的间隙，提高床鞍部件D的运动精度和刚性，确保床鞍部件D的运动精度具有良好的保持性。

床鞍本体D安装在第一滚珠丝杆机构上，其上端面安装有一对互相平行且均垂直于第一滚珠丝杆机构的第二滚珠丝杆机构，第二滚珠丝杆机构远离工件的一端分别安装有行程开关；旋飞铣头部件C安装在其中一根第二滚珠丝杆机构上；摆动铣头部件E安装在另一根第二滚珠丝杆机构上。

如图1、图3所示，床鞍本体带动装配于其上的铣头部件沿床身上方导轨作纵向运动及定位。旋飞铣头部件C包括依次连接的伺服电机41，第四联轴器42，锥齿轮副8、11，中间轴，齿轮副9、10，刀杆主轴7及刀具；其中，伺服电机41经第四联轴器42、圆锥齿轮副8、11将动力和转动运动传递到中间轴，经第一齿轮9、第二齿轮10直接驱动刀杆主轴7；控制刀杆主轴7与工件旋转的插补关系从而实现切削轧辊肋槽。摆动铣头部件E依次包括第三伺服电机31、第三联轴30、连接套29、蜗轮蜗杆副 14、15，摆动主轴16及铣头体17；其中，第三伺服电机31经第三联轴 30，驱动蜗轮蜗杆副14、15，最后通过摆头主轴16带动铣头体17作摆动运动。铣头体17通过丝杆螺母副18沿轴向移动、定位，以调节主轴19 刀尖的摆动回转半径。

如图6所示，同时床鞍上第五伺服电机37、第四伺服电机35经第一同步带轮32、第二同步带轮34、第三同步带轮38、第四同步带轮40和第一圆弧齿同步带33、第二圆弧齿同步带39，第一滚珠丝杆螺母副12、第二滚珠丝杆螺母副13，分别驱动两个铣头部件作横向移动、定位。实现铣头的进给和快速往复运动。

该数控轧辊铣床配置了旋飞铣头部件C和摆动雕铣头部件E两种铣头部件，分别由两套独立的导轨支撑和驱动单元驱动，独立控制(无需机械或电气转换)。

机床工作时(手动或自动模式)两个铣头部件在系统内设置为互锁，即只有在一个铣头部件退至行程最后(远离工件)，触发行程开关后，另一个铣头部件才能进入工作状态，进行操作。与机床各功能部件之间无干涉现象，实现轧辊满行程加工。

第二滚珠丝杆机构采用高刚性直线圆柱滚动导轨副支撑(高精度轧辊车床上使用)。

头架部件用作工件(轧辊)的定心、夹紧，是实现工件周向进给及分度运动的关键部件，其传动原理如图1所示。第一伺服电机1通过第一联轴2驱动蜗杆3及蜗轮4，使头架主轴5带动工件作圆周进给及分度运动。

主轴5的前支撑采用高精度双列圆柱滚子轴承，通过调整轴承前侧调整垫片的厚度可以控制主轴前支撑轴承的径向间隙。

尾架部件F在床身B导轨上可任意调节定位，以顶尖支承、定位工件的右端中心孔，并随工件一起转动。与头架一起确保工件的高刚性定位支撑。

手轮23通过丝杆螺母机构22驱动套筒21，令尾架主轴20带动顶尖向左移动顶紧工件，向右移动则松开工件。

通过套筒21锁紧可以刹紧套筒21，使其不能前后移动，因此摇动手轮23前，一定要松开套筒21锁紧。

机床尾座套筒21锥孔为莫氏六号锥孔，使用莫氏六号专用顶尖。取出顶尖时，将顶尖上的螺母顺时针旋转就可将顶尖松开取出。

尾架部件F沿床身导轨移动标配为手动驱动(MT)。摇动第三齿轮25，通过齿条24、第三齿轮25带动尾架沿床身导轨作前后移动。

本机床选配尾座移动电动控制部件(AT)。按下尾座前进或后退按钮，通过电机可以控制尾座在床身上前进或后退移动。尾座下方前后压板的作用是将尾座固定在床身上，因此移动尾座前，一定要松开压板，以免损坏电机。

如图7所示，机床的控制轴有七个，分别为X、Y、Z、A、B、C轴、六个进给轴及雕铣头主轴。

X轴，旋飞铣头刀杆沿垂直工件轴线方向运动的直线轴，远离工件方向为正。控制刀具与工件的相对位置，满足工件的切削深度要求。

Y轴，工件的回转轴，从尾座向头架主轴看顺时针方向为正。控制工件(轧辊)旋转，与Z轴完成插补运动。

Z轴，旋飞铣头的飞刀旋转轴，从上往下看顺时针方向为正。控制飞刀刀杆旋转，与X、Y轴完成插补运动。

A轴，刀杆沿平行工件轴线方向运动的直线轴，远离头架卡盘方向为正。控制刀杆左右移动的轴，调整飞刀刀杆或铣头摆动的回转轴线置于轧辊孔型(环槽)中心平面，并在一个孔型加工结束后移至下一个孔型位置。

B轴，摆动雕铣头的回转轴，从上往下看逆时针方向为正。控制铣头摆动旋转，与B、Y轴完成插补运动。

C轴，摆动雕铣头沿垂直工件轴线方向运动的直线轴，远离工件方向为正。控制雕铣刀具与工件的相对位置，满足工件的切削深度要求。

该机床加工时，首先，工件43在安装到机床前，先将床鞍和两个铣头部件退至远离工件43位置。保持工件43两端端基本水平，平稳移动工件43至车床头架和尾架的两个顶尖之间，并令工件43两端之中心孔与前后顶尖等高或略低于顶尖。如机床配备了中心架，应将中心架的两组支承块调到合适的位置，使工件43吊到机床上时，首先能稳定地支于中心架上，并令工件43两端之中心孔与前后顶尖等高，或略低于顶尖。将工件 43轻轻推向前顶尖，摇动尾架部件手轮，令后顶尖进入工件43中心孔，借助顶尖锥面，托起工件43，直到顶紧工件43，即可锁住尾座、尾座套筒。最后仔细调整四爪卡盘的四爪位置。旋转工件回转轴，用百分表校准工件外圆的跳动量至要求范围，夹紧工件。

旋飞铣头部件在其第三滚珠丝杆部件的作用下向工件进给，进入加工状态，此时摆动雕铣头部件退至后方，触发行程开关，并自锁；

旋飞铣头加工完毕，停止运动并退至后方，触发行程开关并自锁；摆动雕铣头部件在其第三滚珠丝杆部件的作用下向工件进给，进入加工状态；

加工结束，拆卸工件。卸工件43时，先松开四爪卡盘，起吊绳套于工件43两头，绳索轻微张紧。松开尾座及套筒锁紧装置，并转动手轮23，令后顶尖退出，工件43即自动支承于中心架上。起动吊车，即可吊起工件。

如加工工件43为小规格的辊环，在机床上以芯棒定位、装夹。那么在加工同一规格的辊环时，可以不必将整个芯棒、辊环装卸，只需松开辊环夹紧装置，然后松开并退出尾座顶尖，取下或装上辊环即可。

加工辊环时如在辊环和芯棒上作好周向定位标记，会给辊环在二次修磨后月牙槽加工的对刀加工提供方便。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开有了清楚的认识。

需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式。

还需要说明的是，本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数控轧辊槽加工机床，包括床身、位于床身中部的床鞍部件及分别位于床身两端的头架部件和尾架部件，工件夹持在头架部件和尾架部件之间，其特征在于：

所述床身上具有沿床身长轴延伸的供床鞍部件滑动安装的第一滚珠丝杆机构及供尾架部件安装的导轨机构；所述第一滚珠丝杆机构和所述导轨机构并行设置；

所述床鞍部件包括：

床鞍本体，安装在第一滚珠丝杆机构上，其上面安装有一对互相平行且均垂直于第一滚珠丝杆机构的第二滚珠丝杆机构，所述第二滚珠丝杆机构远离工件的一端均装有行程开关；

旋飞铣头部件，安装在其中一根第二滚珠丝杆机构上；

摆动雕铣头部件，安装在另一根第二滚珠丝杆机构上。

2.根据权利要求1所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述床身为卧式长方形封闭式箱体结构，其内壁四周布有加强筋。

3.根据权利要求1所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述第一滚珠丝杆机构上包括床身上水平布置的床鞍部件导轨；所述导轨机构包括在床身上为尾架部件移动用的且平行设置的三角导轨及平导轨。

4.根据权利要求3所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述床身采用侧排屑方式，切屑和冷却液由床身尾座导轨中间腔体排入床身后侧的导流槽，经沉淀后冷却液由尾端流回冷却箱。

5.根据权利要求1所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述旋飞铣头部件包括依次连接的第六伺服电机、第四联轴器、圆锥齿轮副、中间轴、齿轮副、刀杆主轴及刀具；其中，第六伺服电机经第四联轴器、圆锥齿轮副、将动力和转动运动传递到中间轴，经齿轮副、直接驱动刀杆主轴；控制刀杆主轴与工件旋转的插补关系从而实现切削轧辊肋槽。

6.根据权利要求1所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述摆动雕铣头部件依次包括第三伺服电机、第三联轴器、蜗轮蜗杆副、摆动主轴及铣头体；其中，第三伺服电机经第三联轴器，驱动蜗轮蜗杆副，最后通过摆头主轴带动铣头体作摆动运动。

7.根据权利要求6所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述铣头体通过丝杆螺母副沿轴向移动、定位，以调节主轴刀尖的摆动回转半径。

8.根据权利要求7所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述摆动雕铣头部件中的摆动主轴采用双导程蜗轮蜗杆副。

9.根据权利要求1所述的数控轧辊槽加工机床，其特征在于，所述旋飞铣头部件和摆动雕铣头部件互锁。