CN208744139U - 用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床 - Google Patents
用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床，底座(1)在基础平台上固定不动，在底座(1)周围设置有调整机构(13)；工作台(2)旋转带动立柱(3)、刀架(7)、铣刀架(14)移动，工作台(2)车削传动方式为交流主轴电动机带动主变速箱(20)带动工作台(2)大齿圈旋转。本实用新型旨在提供适合于加工大型、中型水轮机座环的全部加工工序的数控专用车铣床，采用座环工件固定不动，设备工作台(2)旋转带动立柱(3)、刀架(7)或铣刀架(14)移动，实现一次安装全方位的工艺加工方案，由于座环工件固定不动，设备旋转，这样设备造价低、加工效率高、加工产品质量好。
Description
技术领域：
本技术涉及一种机械加工设备,尤指一种用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床，主要用于加工大型、中型水轮机座环。
背景技术：
座环是水轮机所有结构组件中单体重量最大的部件，属于水轮机核心部件之一；大型水轮机座环通常采用大型立车和大型镗铣床加工，目前，现有的大型水轮机座环工件较重，重量达到500多吨，加工外形尺寸较大，外形长度为20多米，如采用大型立车加工内圆，由于工作台旋转座环工件，要求立车的工作台回转直径必须达到20米且工作台承重也必须达到500多吨；座环工件上端面要加工孔，要求把座环工件拆成分瓣，在数控铣镗床上加工把合孔及螺纹孔；现有的通用加工设备存在以下的缺点：由于座环工件过大、过重，却要使用两台大型加工设备，如使用大型数控立车或大型数控铣镗床，成本高，经济上不合算；座环工件需要多道工序加工，且座环工件装卡、找正耗时过长，加工精度难以得到保证。大型立车和大型镗铣床对于有些水轮机制造厂受厂房、场地等安装条件的限制，不具备这样设备能力和加工条件，无法实施。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种需要采用两台大型数控立车和数控落地铣镗床，才能完成的加工，节约了设备成本，保证了加工精度的用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床。本实用新型的技术方案是：一种用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床，底座(1)在基础平台上固定不动，在底座(1)周围设置有调整机构(13)；工作台(2)旋转带动立柱(3)、刀架(7)、铣刀架(14)移动，工作台(2)车削传动方式为交流主轴电动机带动主变速箱(20)带动工作台(2)大齿圈旋转，工作台(2)传动系统带有双齿轮消隙机构，工作台(2)分度采用高精度角度编码器；立柱(3)安装在工作台(2)上，立柱(3)形式为双立柱平行布置，立柱(3)外部为圆形，立柱(3)表面设有垂直移动导轨，立柱(3)内部筋板呈矩形布置，立柱(3)顶部由连接梁(4)固定，底部由连接座固定，使立柱(3)形成整体；滑座(5)设置在立柱(3)之间，滑座(5)采用双丝杠传动，滑座(5)沿立柱(3)上四条导轨进行升降运动；滑座(5)及滑枕(6)、小滑枕(16)设置在立柱(3)之间，两层滑枕即滑枕(6)和小滑枕(16)，小滑枕(16)位于滑枕(6)中间，通过丝杠传动实现水平移动；滑枕(6)沿滑座(5)水平移动，小滑枕(16)沿滑枕(6)导轨水平移动，滑枕(6)、小滑枕(16)采用长方形焊接结构；在滑座(5)另一端设置平衡装置(11)，平衡装置(11)采用四个油缸，用于滑枕(6)升降时的卸荷作用，平衡装置(11)在小滑枕(16)水平伸缩时有平衡作用；刀架(7)设置在小滑枕(16)端部，刀架(7)为水平移动形式；铣刀架(14)为连接小滑枕(16)形式，铣刀架(14)竖直安装，铣刀架(14)垂直移动传动装置(10)由交流伺服电动机驱动，通过减速箱，经滚珠丝杠传动。
铣刀架(14)带有铣头(18)，滑枕(6)、小滑枕(16)顶部安装有传动箱，铣头(18)由交流主轴电动机驱动，通过传动箱带动主轴旋转，旋风铣头(18)自身带有电动机，带动铣头(18)旋转为主运动，依靠主机的工作台铣削分度进行旋转走刀进给；水平移动形式的刀架(7)和带铣头(18)形式的铣刀架(14)可完成座环工件的全部工序加工。
工作原理：
本设备用于加工大、中型水轮机座环，座环由上、下环板和固定导叶焊接而成，座环工件在平台上组合成整圆、调平。机床立柱(3)安装在座环中心的旋转工作台(2)上，底座(1)固定在装配平台上，将座环工件相对于专机设备进行找正，保证座环工件与设备工作台(2)同心，装压座环工件固定不动。工作台(2)旋转带动立柱(3)和车刀架(7)及铣刀架(14)作旋转运动，刀架(7)可以安装车刀具作直线移动，铣刀架(14)可以安装铣头(18)旋转，同时坐标轴作直线移动，采用加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床，可以一次装卡即可完成全部座环平面和螺孔的车、钻、攻、铣全工序加工。
技术效果：
本实用新型旨在提供适合于加工大型、中型水轮机座环的全部加工工序的数控专用车铣床，采用座环工件固定不动，设备工作台(2)旋转带动立柱(3)、刀架(7)或铣刀架(14)移动，实现一次安装全方位的工艺加工方案，由于座环工件固定不动，设备旋转，这样设备造价低、加工效率高、加工产品质量好；
底座(1)在基础平台上固定不动，在底座(1)周围设置有调整机构(13)，对整机进行侧顶调整和水平调整，按照座环工件上的基准调整、找正，保证了设备与座环工件同心；
工作台(2)旋转带动立柱(3)、刀架(7)、铣刀架(14)移动，工作台(2)车削传动方式为交流主轴电动机带动主变速箱(20)带动工作台(2)大齿圈旋转，工作台(2)传动系统带有双齿轮消隙机构，工作台(2)分度采用高精度角度编码器；工作台(2)有车削和铣削分度功能，工作台(2)静压导轨面为连续式，具有承载量大、克服大直径偏载切削所产生偏重力的特点；
立柱(3)安装在工作台(2)上，立柱(3)形式为双立柱平行布置，立柱(3)外部为圆形，立柱(3)表面设有垂直移动导轨，立柱(3)内部筋板呈矩形布置，立柱(3)顶部由连接梁(4)固定，底部由连接座固定，使立柱(3)形成整体，吊装移动方便，立柱结构具有很高的刚度、强度和结构稳定性；
滑座(5)设置在立柱(3)之间，滑座(5)采用双丝杠传动，滑座(5)沿立柱(3)上四条导轨进行升降运动，滑座(5)导轨与立柱(3)导轨与滑枕(6)导轨采用滚滑复合导轨，既能保证数控精度，又具有抗振能力，采用双丝杠传动保证滑座(5)升降时受力均衡；
滑座(5)及滑枕(6)、小滑枕(16)设置在立柱(3)之间，两层滑枕即滑枕(6)和小滑枕(16)，小滑枕(16)位于滑枕(6)中间，通过丝杠传动实现水平移动；滑枕(6)沿滑座(5)水平移动，小滑枕(16)沿滑枕(6)导轨水平移动，滑枕(6)、小滑枕(16)采用长方形焊接结构，采用两层滑枕即滑枕(6)和小滑枕(16)保证水平位置较长距离移动；
在滑座(5)另一端设置平衡装置(11)，平衡装置(11)采用四个油缸，用于滑枕(6)升降时的卸荷作用，平衡装置(11)在小滑枕(16)水平伸缩时有平衡作用；
刀架(7)设置在小滑枕(16)端部，刀架(7)为水平移动形式；铣刀架(14)为连接小滑枕(16)形式，铣刀架(14)竖直安装，铣刀架(14)垂直移动传动装置(10)由交流伺服电动机驱动，通过减速箱，经滚珠丝杠传动；
铣刀架(14)带有铣头(18)，滑枕(6)、小滑枕(16)顶部安装有传动箱，铣头(18)由交流主轴电动机驱动，通过传动箱带动主轴旋转，旋风铣头(18)自身带有电动机，带动铣头(18)旋转为主运动，依靠主机的工作台铣削分度进行旋转走刀进给；水平移动形式的刀架(7)和带铣头(18)形式的铣刀架(14)可完成座环工件的全部工序加工，刀架的结构形式有三种可供选择：第一种为刀架(7)水平移动形式，第二种为铣刀架(14)垂直移动形式，第三种为铣刀架(14)带铣头(18)形式；
本专用设备具有机械结构设计合理、电气控制全面、加工工艺方法先进，加工精度高的优点；合理的工艺布局，大、中型水轮机座环工件放置在基础平台上不动，车刀架车削，铣刀架镗、铣、钻，并放置在转台上旋转，全数控，实现一次装卡找正后进行车、钻、镗、铣、攻螺纹完成全序加工，加工精度得到可靠的保证，提高加工产品质量和加工效率；
附图说明：
图1：座环专用车铣床结构主视图
图2：座环专用车铣床结构俯视图
图3：座环专用车铣床结构侧视图
具体实施方式：
如图1、图2所示，一种用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床，结构参见座环加工专用车铣床由底座1、工作台2、立柱3、连接梁4、滑座5、滑枕6、小滑枕16、刀架7、滑座升降传动装置8，滑枕6，如图3所示，水平移动传动装置9，铣刀架14垂直移动传动装置10、平衡装置11、平衡锤12、调整机构13、走台15、操作按钮站17、液压润滑系统、电气系统等主要部件组成；
座环加工专用车铣床采用工件固定，专用车铣床旋转加工的方式，并按可吊运的方式进行设计，吊运时分两大部分，第一部分为底座1和工作台2进行整体吊运、安装、调整，第二部分为立柱3、滑座5、滑枕6、小滑枕16、刀架7等部件进行整体吊运、安装、调整，控制柜安装在立柱3上，随专用车铣床吊运，由设置在底座1工作台2中心滑环输入电源，各部件之间采用航空插座连接；
设备底座1在基础平台上固定不动，在底座1周围设置有调整机构13对整机进行侧顶调整和水平调整，底座1及工作台2为本机床的关键部件，具有承载量大、具有克服偏重能力的特点，底座1和工作台2采用HT250优质铸铁整体铸造；
设备工作台2旋转带动立柱3、刀架7、铣刀架14移动，工作台2车削传动方式为交流主轴电动机带动主变速箱20带动工作台2大齿圈旋转，工作台2传动系统带有双齿轮消隙机构，工作台2的承重导轨采用闭式恒流静压导轨，单油腔单油泵，由专门的液压泵站控制以克服大直径偏载切削所产生的颠覆力；油温控制配置冷热双制式的自动温控箱；工作台传动齿轮、大齿圈均采取磨齿的加工方法，保证传动部分的机械加工精度；工作台2在分度检测方面采用高精度角度编码器，传动轴在设计上增加刚性，以减小检测误差；在铣削方式下，主变速箱20脱离，连接分度齿轮箱21，工作台2由分度齿轮箱21进给控制,选择铣刀架14带铣头18形式；
立柱3安装在工作台2上，本体采用低碳合金钢与中碳钢导轨副组焊而成，焊后经热处理消除应力，立柱3形式为双立柱平行布置，外部为圆形，全长有垂直移动导轨，内部筋板呈矩形布置，有平衡锤12运动空间，立柱3结构具有很高的刚度、强度和结构稳定性，两个立柱3顶部由连接梁4固定，底部由连接座固定，使两立柱3形成整体，吊装移动及异地安装方便；对立柱3强度和刚度计算，在最大高度(5000mm)、最大直径(φ13500mm)车削深度8mm加工时，对立柱3的最大正应力σ＝M*r/I＝1.22kg/cm2，远小于许用应力[σ]＝1850kg/cm2，因此立柱3的强度满足要求，立柱3产生的挠度为0.0024mm，不影响加工精度；
滑座5设置在立柱3之间，为优质铸铁件制造，立柱3导轨和与滑枕6、小滑枕16导轨结合面均镶贴有塑料的导轨板，降低摩擦阻尼；滑座5沿立柱3上共四条导轨进行升降运动，由双伺服电动机驱动，通过减速箱，经左右双滚珠丝杠传动，并设置有左右平衡锤12，以平衡重量及卸荷；
为满足加工范围，设置有两层滑枕即滑枕6和小滑枕16，滑枕6沿滑座5水平移动，行程2000mm，小滑枕16沿滑枕6导轨水平移动，行程1500mm，滑枕6、小滑枕16长方形焊接结构，沿滑座5导轨作径向移动，由交流伺服电动机驱动，通过减速箱，经滚珠丝杠传动；
在滑座5另一端设置平衡装置11，平衡装置11采用四个油缸，用于滑枕6升降时的卸荷作用，平衡装置11在小滑枕16水平伸缩时的平衡作用；由于滑枕6、小滑枕16伸出时整个机床重心发生了偏移，为平衡机床重心，在滑座5另一端设置有平衡锤12，在滑枕6、小滑枕16移动时，另一端的平衡锤12也相对移动，平衡锤12用于小滑枕16进给时的重量平衡补充，该平衡锤12的移动速度和位置与小滑枕16移动速度和位置保持线性关系；为增强滑枕6自身的刚性，采用拉杆方式，即滑枕6上部设置有两个拉杆，使滑枕产生两头上翘的力，以克服滑枕6由于自重产生的下挠；滑枕6结构设计时进行有限元分析，采用最优化结构布置；
机床设置有铣刀架14为连接小滑枕16形式，铣刀架14竖直安装，铣刀架14垂直移动传动装置10由交流伺服电动机驱动，通过减速箱，经滚珠丝杠传动；
刀架7带有铣头18，滑枕6、小滑枕16顶部安装有传动箱，铣头18由交流主轴电动机驱动，通过传动箱带动主轴旋转，可完成钻孔、镗孔、攻螺纹工作；
对于大螺孔的螺纹加工，本专用车铣床配置有旋风铣头18，旋风铣头18自身带有电动机，带动铣头18旋转为主运动，依靠主机的工作台2进行分度传动箱21进给控制；
滑枕6水平移动、滑座5沿立柱3垂直移动、工作台2车削主轴旋转运动用于车削方式；
小滑枕16径向水平移动、铣刀架14水平移动、铣刀架14垂直移动、工作台铣削分度、铣头18主轴旋转运动用于铣削方式；
安装水平移动形式的刀架7和带铣头18形式的铣刀架14可完成座环工件的全部工序加工，铣刀架14造价较前刀架7高；
走台15设置在滑座5上，与滑座同时升降，走台15上设置活动平台，可机动向前伸出，以便操作者换刀、对刀；
综上所述，本技术具有机械结构合理、电气控制全面、加工工艺方法先进，加工精度高的优点；本实用新型在突破先前的技术结构下，大、中型水轮机座环工件放置在基础平台上不动，刀架7车削，铣刀架14镗、铣、钻，并放置在工作台2上旋转，全数控加工，确实已达到所要增进的功效，且也非熟悉该项技术者所易于思及，再者，本创作未曾公开过，其具有创造性、进步性和实用性。
Claims (2)
1.一种用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床，其特征是：底座(1)在基础平台上固定不动，在底座(1)周围设置有调整机构(13)；工作台(2)旋转带动立柱(3)、刀架(7)、铣刀架(14)移动，工作台(2)车削传动方式为交流主轴电动机带动主变速箱(20)带动工作台(2)大齿圈旋转，工作台(2)传动系统带有双齿轮消隙机构，工作台(2)分度采用高精度角度编码器；立柱(3)安装在工作台(2)上，立柱(3)形式为双立柱平行布置，立柱(3)外部为圆形，立柱(3)表面设有垂直移动导轨，立柱(3)内部筋板呈矩形布置，立柱(3)顶部由连接梁(4)固定，底部由连接座固定，使立柱(3)形成整体；滑座(5)设置在立柱(3)之间，滑座(5)采用双丝杠传动，滑座(5)沿立柱(3)上四条导轨进行升降运动；滑座(5)及滑枕(6)、小滑枕(16)设置在立柱(3)之间，两层滑枕即滑枕(6)和小滑枕(16)，小滑枕(16)位于滑枕(6)中间，通过丝杠传动实现水平移动；滑枕(6)沿滑座(5)水平移动，小滑枕(16)沿滑枕(6)导轨水平移动，滑枕(6)、小滑枕(16)采用长方形焊接结构；在滑座(5)另一端设置平衡装置(11)，平衡装置(11)采用四个油缸，用于滑枕(6)升降时的卸荷作用，平衡装置(11)在小滑枕(16)水平伸缩时有平衡作用；刀架(7)设置在小滑枕(16)端部，刀架(7)为水平移动形式；铣刀架(14)为连接小滑枕(16)形式，铣刀架(14)竖直安装，铣刀架(14)垂直移动传动装置(10)由交流伺服电动机驱动，通过减速箱，经滚珠丝杠传动。
2.根据权利要求1所述的一种用于加工水轮机座环的可移式数控专用车铣床，其特征是：铣刀架(14)带有铣头(18)，滑枕(6)、小滑枕(16)顶部安装有传动箱，铣头(18)由交流主轴电动机驱动，通过传动箱带动主轴旋转，旋风铣头(18)自身带有电动机，带动铣头(18)旋转为主运动，依靠主机的工作台铣削分度进行旋转走刀进给；水平移动形式的刀架(7)和带铣头(18)形式的铣刀架(14)可完成座环工件的全部工序加工。
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|---|---|---|---|---|
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