CN219665120U - 一种单主轴式回转车球机床 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种单主轴式回转车球机床，包括：底座、主轴机构、鞍座机构、鞍座机构、刀架板机构和回转车球刀架机构，回转车球刀架机构包括刀架座、转动设置在刀架座上的回转转盘、与回转转盘联动的回转驱动组件以及设置在回转转盘偏心位置的用于固定车刀的刀架组件。本公开可通过回转车球刀架结构调整车刀与工件轴线的相对角度，进而使车刀具有多维度的运动自由度，可满足复杂曲面工件的加工需求，且可使车刀贴合于加工面，提高成品工件的表面光滑度，还能显著提高球面工件的加工效率。

Description

一种单主轴式回转车球机床

技术领域

本公开涉及机床设备技术领域，具体涉及一种单主轴式回转车球机床。

背景技术

复合机床，是指能在一台机床上完成或者尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工的机床。传统的复合机床多用于加工轴件等标准类零件，常规机床难以满足球阀类零件或者其他带曲面零件的加工需求。

经检索，专利【CN 210306066U】公开了一种双刀架球面加工机床，包括床身，所述床身上可移动设置有双刀架装置，双刀架装置包括相对设置的上刀架和下刀架，上刀架和下刀架之间设置有供工件容纳并进行加工的球面加工位，所述上刀架和下刀架可分别对工件的表面进行加工。该专利通过上下相对设置的两个刀架，可固定两把车刀从上下两侧车削工件表面，配合中部转动的主轴实现对工件的球面加工，但该专利方案的刀架，仅具有上下滑动的运动自由度，无法调节车刀相对于工件轴线的角度，在实际加工过程中，仅能加工形成标准球面，难以满足复杂曲面的加工需求，另一方面，由于车刀角度无法调整，其无法调节至贴合于曲面的加工面，导致车削效果较差，车削深度难以保持一致，表面容易出现高低台阶，光滑度较差。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本公开目的在于提供一种单主轴式回转车球机床。本公开可通过回转车球刀架结构调整车刀与工件轴线的相对角度，进而使车刀具有多维度的运动自由度，可满足复杂曲面工件的加工需求，且可使车刀贴合于加工面，提高成品工件的表面光滑度，还能显著提高球面工件的加工效率。

本公开所述的一种单主轴式回转车球机床，包括：

底座；

主轴机构，其设置在所述底座上，所述主轴机构包括主轴电机、与所述主轴电机联动的机械主轴以及设置在所述机械主轴端部的主轴夹头；

鞍座机构，其设置在所述底座上位于所述主轴机构轴向靠近主轴夹头的一侧，所述鞍座机构与所述底座滑动连接并与鞍座驱动机构联动，所述鞍座驱动机构用于带动所述鞍座机构沿所述主轴机构的轴向滑动；所述鞍座机构包括鞍座本体、滑动设置在所述鞍座本体上的滑动板以及与所述滑动板联动的直线驱动组件，所述直线驱动组件用于带动所述滑动板沿所述鞍座本体的长度方向滑动；

刀架板机构，其设置在所述滑动板上，所述刀架板机构包括排刀板以及至少一个设置在所述排刀板上的刀座，所述刀座位于靠近所述主轴夹头的一侧；

回转车球刀架机构，其设置在所述排刀板上，所述回转车球刀架机构包括刀架座、转动设置在所述刀架座上的回转转盘、与所述回转转盘联动的回转驱动组件以及设置在所述回转转盘偏心位置的用于固定车刀的刀架组件。

优选地，所述刀架组件包括：

刀架滑轨，其沿所述回转转盘的径向延伸设置；

刀架滑板，其滑动设置在所述刀架滑轨上；

车刀架，其设置在所述刀架滑板上，用于固定车刀；

紧固件，其可拆卸地插入在所述刀架滑轨与所述刀架滑板之间，用于在插入时限制所述刀架滑板的滑动自由度。

优选地，所述刀架组件还包括：

第一滚珠丝杆，其与所述刀架滑板联动用于带动所述刀架滑板滑动；

刻度旋钮，其与所述第一滚珠丝杆的丝杆端部相连接，用于指示平移长度。

优选地，所述刀架滑轨的上表面形成有截面呈倒梯形的滑台，所述刀架滑板的下表面形成有适配于所述滑台的滑槽，所述滑台滑动设置在所述滑槽内以使所述刀架滑板与所述刀架滑轨滑动配合；所述紧固件为厚度适配于所述滑台与所述滑槽侧壁间距的插入块。

优选地，所述回转车球刀架机构还包括：

中间连接盘，其与所述回转转盘共轴心设置且叠设在所述回转转盘的上方，所述刀架组件设置在所述中间连接盘上。

优选地，所述回转驱动组件包括：

回转驱动电机，其通过蜗轮蜗杆结构与所述回转转盘联动。

优选地，所述主轴机构还包括：

同步带及同步轮，所述机械主轴远离所述主轴夹头的一端连接所述同步轮，所述主轴电机的输出轴通过所述同步带与所述同步轮联动；

制动组件，其设置在所述同步轮的旁侧，用于制动所述同步轮。

优选地，所述底座上设有沿所述主轴机构的轴向延伸的鞍座滑轨，所述鞍座机构滑动设置在所述鞍座滑轨上；

所述鞍座驱动机构包括鞍座驱动电机与第二滚珠丝杆，所述鞍座驱动电机通过所述第二滚珠丝杆与所述鞍座机构联动。

优选地，所述刀座的数量为三个，分别为工字型刀座、轴径向双用刀座和圆孔刀座。

优选地，所述底座设有安装台，所述安装台的台面倾斜于水平面形成30°～45°的倾角，所述鞍座机构设置在所述安装台的台面上。

本公开所述的一种单主轴式回转车球机床，其优点在于，本公开通过设置回转车球刀架机构，回转车球刀架机构通过回转驱动组件驱动回转转盘转动，进而调节刀架组件相对于工件轴线的角度，通过刀架组件固定车刀后，可实现车刀绕工件轴线360°角度调节，可满足不同弧度曲面、复杂曲面工件的加工需求，适用性更加广泛，另一方面，可将车刀调节至贴合曲面表面进行车削，改善对曲面的车削效果，提高工件车削深度的一致性，减少或避免表面出现高低台阶现象，提高工件的表面光滑度。本公开的刀架组件由于具有多维度的运动自由度，便于调校，且可简化常规机床的多工位进刀车削步骤，可显著提高球面工件的加工效率。

附图说明

图1是本实施例所述一种单主轴式回转车球机床的结构示意图；

图2是本实施例所述主轴机构的结构示意图；

图3是本实施例所述鞍座机构安装排刀板的结构示意图；

图4是本实施例所述底座与鞍座本体的配合结构示意图；

图5是本实施例所述刀架板机构与回转车球刀架机构的结构示意图；

图6是本实施例所述回转车球刀架机构的结构示意图。

附图标记说明：1-底座，11-鞍座滑轨，12-安装台，2-主轴机构，21-主轴电机，22-机械主轴，23-主轴夹头，24-同步带，25-同步轮，26-制动组件，3-鞍座机构，31-鞍座本体，32-滑动板，33-直线驱动组件，4-鞍座驱动机构，41-鞍座驱动电机，42-第二滚珠丝杆，5-刀架板机构，51-排刀板，52-刀座，6-回转车球刀架机构，61-刀架座，62-回转转盘，63-回转驱动组件，64-刀架组件，641-刀架滑轨，642-刀架滑板，643-车刀架，644-紧固件，645-第一滚珠丝杆，646-刻度旋钮，65-中间连接盘，7-车刀。

具体实施方式

如图1-图6所示，本公开所述的一种单主轴式回转车球机床，包括：

底座1，其呈方形座，上表面为平面用于承载各个机构。

主轴机构2，其设置在底座1上，通常位于底座1的一端，请详细参阅图2，主轴机构2包括主轴电机21、与主轴电机21联动的机械主轴22以及设置在机械主轴22端部的主轴夹头23。主轴电机21为伺服电机，机械主轴22与主轴电机21同轴设置并通过联轴器连接，使机械主轴22可通过主轴电机21驱动转动，主轴夹头23设置在机械主轴22远离主轴电机21一端的端部，用于夹持待加工的工件，在具体的实施例中，夹头结构可根据待加工工件的形状具体设计，以使夹头可夹持对应的工件。

详细如图3、图4所示，鞍座机构3设置在底座1上，位于主轴机构2轴向上靠近主轴夹头23的一侧，以对主轴夹头23夹持的工件进行加工。鞍座机构3与底座1滑动连接，使得鞍座机构3整体可在底座1上沿着主轴机构2的轴向滑动，即调节鞍座机构3与夹持工件之间的相对间距。鞍座机构3与鞍座驱动机构4联动，鞍座驱动机构4用于提供动力，驱动鞍座机构3的整体滑动。

鞍座机构3具体包括鞍座本体31、滑动板32和直线驱动组件33。鞍座本体31呈长方形座，其宽度方向的两侧设有滑轨，滑动板32呈方形板，具有一定厚度，底面在与滑轨相对应的位置设有相适配的凹槽，滑动板32与鞍座本体31之间通过滑轨与凹槽的配合实现滑动连接，通常的，滑轨沿着鞍座本体31的长度方向延伸设置，而鞍座本体31的长度方向垂直于主轴机构2的轴向，由此可实现两个方向上的运动自由度调节。直线驱动组件33与滑动板32联动，用于带动滑动板32沿着鞍座本体31的长度方向滑动，在具体的实施例中，直线驱动组件33可以为伺服电机+滚珠丝杆的组合，滚珠丝杆与滑动板32联动，通过滚珠丝杆将伺服电机的回转运动转化为滑动板32的直线运动。

详细如图5所示，刀架板机构5，其设置在滑动板32上，以随滑动板32滑动。刀架板机构5包括排刀板51以及至少一个设置在排刀板51上的刀座52，排刀板51呈平板状，其表面具有多条用于固定刀座52的固定槽，刀座52的下端对应固定槽，并通过螺栓固定。刀座52位于靠近主轴夹头23的一侧，且朝向主轴夹头23，用于固定对应类型的车刀7对工件进行车削。

详细如图5、图6所示，回转车球刀架机构6设置在排刀板51上，可随鞍座机构3滑动。回转车球刀架机构6包括刀架座61、回转转盘62、回转驱动组件63和刀架组件64。

刀架座61为方形座，回转转盘62转动设置在刀架座61上，回转驱动组件63设置在方形座的旁侧，与回转转盘62联动用于带动回转转盘62转动，刀架组件64设置在回转转盘62的偏心位置，以使刀架组件64可随回转转盘62的转动调节角度。

进一步的，本实施例中，刀架组件64具体包括：

刀架滑轨641，其沿回转转盘62的径向延伸设置；

刀架滑板642，其滑动设置在刀架滑轨641上，可沿着回转转盘62的径向滑动；

车刀架643，其设置在刀架滑板642上，朝向靠近主轴机构2的位置，用于固定车刀7，如常用的20方车刀；

紧固件644，其可拆卸地插入在刀架滑轨641与刀架滑板642之间，用于在插入时限制刀架滑板642的滑动自由度，使其无法与刀架滑轨641发生相对滑动。

本实施例中的刀架滑板642可沿刀架滑轨641滑动，可调节车刀架643与主轴机构2轴心之间的间距，也即可调节车刀7与加工工件之间的间距，由此可根据加工工件的加工需求对车刀7的位置灵活调节，适用性更好。

进一步的，本实施例中，刀架组件64还包括：

第一滚珠丝杆645，其与刀架滑板642联动用于带动刀架滑板642滑动，且其丝杆一端向外伸出，当手动转动丝杆端时，可带动丝杆整体转动，进而带动刀架滑板642在刀架滑轨641上滑动；

刻度旋钮646，其与第一滚珠丝杆645的伸出的丝杆端部相连接，用于指示平移长度。通过刻度旋钮646与第一滚珠丝杆645的配合，在旋转刻度旋钮646时可获知刀架滑板642的平移长度，由此可对车刀7的平移距离进行精密调节，满足高精度加工要求。

进一步的，本实施例中，刀架滑轨641的上表面形成有横截面呈倒梯形的滑台，滑台沿着刀架滑轨641的长度方向延伸，刀架滑板642的下表面在与滑台相对应的位置形成有相适配的滑槽，滑台滑动设置在滑槽内以使刀架滑板642与刀架滑轨641滑动配合，上述的滑台与滑槽结构具有配合稳定、滑动顺畅的优点。

紧固件644为厚度适配于滑台与滑槽侧壁间距的插入块，当插入块插入在滑台与滑槽之间时，插入块、滑台、滑槽三者之间形成过盈配合，使得滑台与滑槽无法发生相对滑动，进而限制了刀架滑板642的滑动自由度，该紧固件644结构具有限位稳固、结构简单、操作方便的优点。

进一步的，本实施例中，回转车球刀架机构6还包括：

中间连接盘65，其形状和尺寸均与回转转盘62相匹配，中间连接盘65与回转转盘62共轴心设置且叠设在回转转盘62的上方，刀架组件64设置在中间连接盘65上，中间连接盘65作为刀架组件64与回转转盘62之间的中间连接件，可使两者之间的连接稳固、紧密。

进一步的，本实施例中，回转驱动组件63具体包括：

回转驱动电机，其通过蜗轮蜗杆结构与回转转盘62联动，具有传动稳定的优点。

进一步的，本实施例中，详细如图2所示，主轴机构2还包括：

同步带24和同步轮25，机械主轴22远离主轴夹头23的一端连接同步轮25，主轴电机21的输出轴连接另一带轮，带轮与同步轮25之间通过同步带24实现同步转动，同步带24具有传动高效、结构稳定的优点；

制动组件26，其设置在同步轮25的旁侧，用于制动同步轮25进而制动机械主轴22的转动，制动组件26可选用常用的制动板。

进一步的，本实施例中，详细如图4所示，底座1上设有沿主轴机构2的轴向延伸的鞍座滑轨11，鞍座机构3滑动设置在鞍座滑轨11上，以实现底座1与鞍座机构3之间的滑动配合。

鞍座驱动机构4具体包括鞍座驱动电机41和第二滚珠丝杆42，鞍座驱动电机41通过第二滚珠丝杆42与鞍座机构3联动，以带动鞍座机构3沿着鞍座滑轨11平稳滑动。

进一步的，本实施例中，刀座52的数量为三个，分别为工字型刀座、轴径向双用刀座和圆孔刀座，使得刀架板机构5可安装固定多种不同类型的车刀。

进一步的，本实施例中，底座1设有倾斜的安装台12，安装台12的台面倾斜于水平面形成30°～45°的倾角，鞍座机构3设置在安装台12的台面上，倾斜安装台12的结构，可使刀架板机构5在沿着鞍座本体31的长度方向滑动时，车刀7呈倾斜于水平面方向滑动，由此可对车刀7的所在高度进行调节，使得本机床可满足更加多样化的加工需求。

以下将结合上述内容，完整地阐述本实施例的单主轴式回转车球机床的加工过程。

加工前根据加工工件的形状、尺寸和加工需求，选用合适的车刀7分别安装到车刀架643和刀座52上，通过旋转刻度旋钮646调节刀架滑板642的位置，在车刀7调节到位后将紧固件644插入到刀架滑板642与刀架滑轨641之间，使刀架滑板642保持固定。

将待加工的工件通过主轴夹头23夹持固定，然后启动主轴电机21，使主轴电机21带动工件转动，然后通过鞍座驱动机构4带动鞍座机构3向靠近主轴机构2的方向滑动，使各车刀7靠近待加工的工件，根据加工步骤，控制直线驱动组件33带动滑动板32沿着鞍座本体31滑动，使对应的车刀7接触工件进行车削加工，在进行球面加工时，可通过回转驱动组件63带动回转转盘62转动，进而调节车刀7的倾斜角度，也即可调节车刀7与工件轴线之间的相对角度，此时可在工件表面加工形成球面，并沿着形成的球面进行车削，此过程中可根据加工需求，灵活调节车刀7的位置和角度，直至该工件的车削加工工艺完成。

本公开通过设置回转车球刀架机构6，回转车球刀架机构6通过回转驱动组件63驱动回转转盘62转动，进而调节刀架组件64相对于工件轴线的角度，通过刀架组件64固定车刀7后，可实现车刀7绕工件轴线360°角度调节，可满足不同弧度曲面、复杂曲面工件的加工需求，适用性更加广泛，另一方面，可将车刀7调节至贴合曲面表面进行车削，改善对曲面的车削效果，提高工件车削深度的一致性，减少或避免表面出现高低台阶现象，提高工件的表面光滑度。本公开的刀架组件64由于具有多维度的运动自由度，便于调校，且可简化常规机床的多工位进刀车削步骤，可显著提高球面工件的加工效率。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本公开权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单主轴式回转车球机床，其特征在于，包括：

底座；

主轴机构，其设置在所述底座上，所述主轴机构包括主轴电机、与所述主轴电机联动的机械主轴以及设置在所述机械主轴端部的主轴夹头；

鞍座机构，其设置在所述底座上位于所述主轴机构轴向靠近主轴夹头的一侧，所述鞍座机构与所述底座滑动连接并与鞍座驱动机构联动，所述鞍座驱动机构用于带动所述鞍座机构沿所述主轴机构的轴向滑动；所述鞍座机构包括鞍座本体、滑动设置在所述鞍座本体上的滑动板以及与所述滑动板联动的直线驱动组件，所述直线驱动组件用于带动所述滑动板沿所述鞍座本体的长度方向滑动；

刀架板机构，其设置在所述滑动板上，所述刀架板机构包括排刀板以及至少一个设置在所述排刀板上的刀座，所述刀座位于靠近所述主轴夹头的一侧；

回转车球刀架机构，其设置在所述排刀板上，所述回转车球刀架机构包括刀架座、转动设置在所述刀架座上的回转转盘、与所述回转转盘联动的回转驱动组件以及设置在所述回转转盘偏心位置的用于固定车刀的刀架组件。

2.根据权利要求1所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述刀架组件包括：

刀架滑轨，其沿所述回转转盘的径向延伸设置；

刀架滑板，其滑动设置在所述刀架滑轨上；

车刀架，其设置在所述刀架滑板上，用于固定车刀；

紧固件，其可拆卸地插入在所述刀架滑轨与所述刀架滑板之间，用于在插入时限制所述刀架滑板的滑动自由度。

3.根据权利要求2所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述刀架组件还包括：

第一滚珠丝杆，其与所述刀架滑板联动用于带动所述刀架滑板滑动；

刻度旋钮，其与所述第一滚珠丝杆的丝杆端部相连接，用于指示平移长度。

4.根据权利要求2或3所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述刀架滑轨的上表面形成有截面呈倒梯形的滑台，所述刀架滑板的下表面形成有适配于所述滑台的滑槽，所述滑台滑动设置在所述滑槽内以使所述刀架滑板与所述刀架滑轨滑动配合；所述紧固件为厚度适配于所述滑台与所述滑槽侧壁间距的插入块。

5.根据权利要求2所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述回转车球刀架机构还包括：

中间连接盘，其与所述回转转盘共轴心设置且叠设在所述回转转盘的上方，所述刀架组件设置在所述中间连接盘上。

6.根据权利要求2所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述回转驱动组件包括：

回转驱动电机，其通过蜗轮蜗杆结构与所述回转转盘联动。

7.根据权利要求1所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述主轴机构还包括：

同步带及同步轮，所述机械主轴远离所述主轴夹头的一端连接所述同步轮，所述主轴电机的输出轴通过所述同步带与所述同步轮联动；

制动组件，其设置在所述同步轮的旁侧，用于制动所述同步轮。

8.根据权利要求1所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述底座上设有沿所述主轴机构的轴向延伸的鞍座滑轨，所述鞍座机构滑动设置在所述鞍座滑轨上；

所述鞍座驱动机构包括鞍座驱动电机与第二滚珠丝杆，所述鞍座驱动电机通过所述第二滚珠丝杆与所述鞍座机构联动。

9.根据权利要求1所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述刀座的数量为三个，分别为工字型刀座、轴径向双用刀座和圆孔刀座。

10.根据权利要求1所述单主轴式回转车球机床，其特征在于，所述底座设有安装台，所述安装台的台面倾斜于水平面形成30°～45°的倾角，所述鞍座机构设置在所述安装台的台面上。