CN219787378U - 一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，涉及机械加工技术领域，包括立式铣床，立式铣床上设有工作台，工作台上设有第一弹弓撑；还包括底部支撑机构、高度调节机构、随轴滚动机构、夹持机构、校准机构，底部支撑机构包括第一支撑件、第一加强件、第一承载件；高度调节机构包括第一壳体、第一移动件、第二承载件、第一传动件；随轴滚动机构包括对称支撑座、转动设置在支撑座上的滚动轴；夹持机构包括卡箍座、第一紧固件；校准机构包括电子水平尺、十字激光水准仪；在保证机构可靠性的前提下，优化了加工人员操作的复杂过程、提高加工过程中的调整精度，保证零件加工精度、降低安全隐患的发生概率。

Description

一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置。

背景技术

立式铣床有不同的型号，在立式铣床加工中，由于铣床刀头固定，加工过程中通过铣床工作台进给运动来控制工件的X，Y、Z方向的移动，进而调整零件加工位置。当采用立式铣床加工长轴类零件时(如加工键槽)，常规的加工方法多采用行车吊装法，具体为：在铣床工作台增设支撑，行车通过吊带吊紧伸出铣床工作台过长轴段进行固定，进而对零件进行机械加工。

采用该方法进行长轴类零件加工会导致严重的加工缺陷及安全隐患，需要加工的键槽部位常设置于轴端的位置，吊装的长轴无法跟随工作台同步移动，需要操作者边加工边调整，存在以下问题：

1、加工效率低下，加工周期长，加工成本高；

2、行车吊装来回摆动，调整精度差，装夹、找平、校正过程无法进行精密调整，最终成品加工精度差，操作不当直接导致废件，造成经济损失；

3、行车吊装调整困难，且在吊装调整过程中轴重心偏移会导致长轴从吊带上滑落，从而导致长轴类零件加工事故的发生；

专利号为CN211680954U的实用新型专利公开了一种立式铣床工作台辅助托架，将托板与底部的支撑板分开设置，先通过托板与调节板的配合将长轴超出工作台的部分进行夹持固定，仅仅对长轴进行夹持，对长轴不具有其他抬升作用力，然后将底座通过移轮移动至托板的下方，与托板对应设置，通过伸缩杆的调节，使得托板底部的连接杆套入支撑板顶部的立柱内，通过螺栓锁定，装置对长轴的一端具有支撑力，且不会对工件进行任何提升，保证工件两端平衡，保证加工质量；由于待加工的轴较长且重量大(长度可达3.5M，重量达到150KG或更大)，在加工过程中，上述专利中为长轴提供支撑，但不会对工件进行任何提升，装夹、找平、校正过程无法进行精密调整，由于长轴超出立式铣床工作台的一端在重力作用下呈现下坠的趋势，长轴内部应力大，使得长轴的中心线呈现弯曲的态势，在加工键槽的过程中，加工精度差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，用于解决现有的长轴加工支撑装置难以在装夹、找平、校正过程中进行精密调整，从而导致键槽加工精度差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，包括立式铣床，立式铣床上设有工作台，工作台上设有精密台虎钳；还包括：

底部支撑机构，包括第一支撑件、设置在第一支撑件上的第一加强件、设置在第一支撑件上的第一承载件；

高度调节机构，包括设置在第一承载件上的第一壳体、滑动贯穿第一壳体和第一承载件的第一移动件、设置在第一移动件上的第二承载件、设置在第一壳体内的第一传动件；第一传动件与第一移动件连接，以带动第一移动件上下移动；

随轴滚动机构，包括对称设置在第二承载件上的支撑座、转动设置在支撑座上的滚动轴；

夹持机构，包括设置在工作台上的第一弹弓撑、活动设置在第一弹弓撑上的卡箍座、设置在卡箍座上的第一紧固件，第一弹弓撑与卡箍座之间形成封闭的夹持空间，第一紧固件与第一弹弓撑内的零件抵接，以使卡箍座与第一弹弓撑稳定连接；

校准机构，包括放置于工作台上的电子水平尺、布置在立式铣床刀头处的十字激光水准仪；电子水平尺用于加工键槽处、卡箍座装夹处及高度调节机构支撑处分别提供水平校正；十字激光水准仪用于对预装夹的长轴进行轴向找正。

作为本发明的进一步改进，所述第一支撑件为三角架；所述第一加强件为设置在三角架上的横向固定杆；所述第一承载件为设置在三角架上的安装底板；所述安装底板上设有第一通孔。

作为本发明的进一步改进，所述第一壳体内部设有第一空腔，第一壳体上设有与第一通孔连通的第二通孔；所述第一移动件包括两端分别贯穿第一通孔和第二通孔的螺杆轴；所述第二承载件包括转动设置在螺杆轴端头的支撑座固定板；所述第一传动件包括通过螺纹套设在螺杆轴上的内外齿圈、与内外齿圈啮合的径向旋转轴；在外力作用下径向旋转轴带动内外齿圈转动，以使螺杆轴上移或下移。

作为本发明的进一步改进，所述第一壳体上设有螺杆稳定座；所述螺杆稳定座通过螺纹套设在螺杆轴上。

作为本发明的进一步改进，所述第一壳体内还并排设有圆柱滚子轴承；所述内外齿圈位于圆柱滚子轴承之间；所述圆柱滚子轴承用于为内外齿圈提供支撑。

作为本发明的进一步改进，所述支撑座上设有转动孔；所述转动孔内设有第三轴承；所述滚动轴与第二轴承连接。

作为本发明的进一步改进，所述所述第一弹弓撑的钳柄两端分别设有第一卡接槽和第二卡接槽；所述卡箍座的两端分别设有与第一卡接槽和第二卡接槽卡接的第一卡接头和第二卡接头；所述第一卡接头、所述第二卡接头分别与第一卡接槽和第二卡接槽卡接，以限制卡箍座在竖向方向上上移；所述第一紧固件包括通过螺纹设置在卡箍座上的第一紧固螺杆。

作为本发明的进一步改进，所述第一紧固件朝向第一弹弓撑的一端上还设有卡接端。

本发明的有益效果体现在：

通过高度调整机构进行高度调整，配合夹持机构、十字激光水准仪、电子水平尺，在装夹、找平、校正过程中进行精密调整，保证加工键槽深度尺寸满足深度要求，减少了加工过程中的调整次数，并且能够一次性加工完一端轴端键槽及长轴中间部键槽，提高加工精度；优化了加工人员操作的复杂过程、提高加工过程中的调整精度，保证零件加工精度、降低安全隐患的发生概率。

附图说明

图1为立式铣床加工标准轴类零件示意图；

图2为本发明一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置使用时的示意图；

图3为本发明一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置的整体结构示意图；

图4为本发明一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置的夹持机构结构示意图；

图5为本发明一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置的旋转锁紧机构结构示意图；

附图标记说明：

1、底部支撑机构；2、高度调节机构；3、转动手轮；4、联轴器；5、第一壳体；6、内外齿圈；7、支撑座固定板；8、随轴滚动机构；9、支撑座；10、滚动轴；11、第二轴承；12、第三轴承；13、螺杆稳定座；14、圆柱滚子轴承；15、径向旋转轴；16、第一轴承；17、安装底板；18、螺杆轴；19、第一加强件；20、第一支撑件；21、立式铣床；22、工作台；23、精密台虎钳；24、长轴；25、夹持机构；2501、第一弹弓撑；26、第一卡接槽；27、第二卡接槽；28、卡箍座；29、第一卡接头；30、第二卡接头；31、第一紧固件；32、螺套；33、卡接端；34、锁紧螺钉；35、锁紧垫片；36、锁紧螺孔；。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在一实施例中，参见图2，本发明的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，包括立式铣床21，立式铣床21上设有工作台22，工作台22上设有精密台虎钳23；还包括底部支撑机构1、高度调整机构、随轴滚动机构8、夹持机构25、校准机构。

其中，参见图3，底部支撑机构1包括第一支撑件20、设置在第一支撑件20上的第一加强件19、设置在第一支撑件20上的第一承载件；高度调节机构2包括设置在第一承载件上的第一壳体5、滑动贯穿第一壳体5和第一承载件的第一移动件、设置在第一移动件上的第二承载件、设置在第一壳体5内的第一传动件；第一传动件与第一移动件连接，以带动第一移动件上下移动；随轴滚动机构8包括对称设置在第二承载件上的支撑座9、转动设置在支撑座9上的滚动轴10；夹持机构25包括设置在工作台22上的第一弹弓撑2501、活动设置在第一弹弓撑2501上的卡箍座28、设置在卡箍座28上的第一紧固件31，第一弹弓撑2501与卡箍座28之间形成封闭的夹持空间，第一紧固件31与第一弹弓撑2501内的零件抵接，以使卡箍座28与第一弹弓撑2501稳定连接；校准机构包括放置于工作台22上的电子水平尺、布置在立式铣床21刀头处的十字激光水准仪；电子水平尺用于加工键槽处、卡箍座28装夹处及高度调节机构2支撑处分别提供水平校正；十字激光水准仪用于对预装夹的长轴24进行轴向找正。

具体的，参见图2，第一支撑件20为三角架，第一加强件19为设置在三角架上的横向固定杆，第一承载件为设置在三角架上的安装底板17，安装底板17上设有第一通孔。

优选的，横向固定杆在三脚架上形成三角形的固定架，横向固定杆靠近三脚架的底端设置，安装底板17焊接在三角架上，第一通孔位于安装底板17的中心；三脚架受力均匀，提高支撑稳定性的同时降低支撑点位置变化导致三脚架整体侧翻的可能，三脚架中部加装横向固定杆，使其结构牢固可靠，为加工时整轴支承、固定及调整提供坚实的支撑基础。

具体的，参见图3，第一壳体5内部设有第一空腔，第一壳体5上设有与第一通孔连通的第二通孔；第一移动件包括两端分别贯穿第一通孔和第二通孔的螺杆轴18；第二承载件包括转动设置在螺杆轴18端头的支撑座9固定板7；第一传动件包括通过螺纹套设在螺杆轴18上的内外齿圈6、与内外齿圈6啮合的径向旋转轴15；在外力作用下径向旋转轴15带动内外齿圈6转动，以使螺杆轴18上移或下移。

优选的，径向旋转轴15为蜗杆结构，内外齿圈6为中心设有第一螺纹孔的蜗轮，在蜗轮与蜗杆的啮合下，内外齿圈6转动，同时内外齿圈6上的第一螺纹孔与螺杆轴18螺纹配合，根据径向旋转轴15的转动方向不同，使得螺杆轴18上移或下移，使用的蜗轮与蜗杆啮合结构，自身具有自锁功能，在调整的过程中，整好的高度不会因载荷的变化而产生上下滑移，保证成品加工精度、满足实际加工需求；

优选的，径向旋转轴15外通过联轴器4设置有手轮，通过转动手轮3带动径向旋转轴15转动。

优选的，第一壳体5通过螺栓紧固在安装底板17上，第一壳体5内沿横向设有两组第一轴承16，径向旋转轴15通过两组第一轴承16支承在第一壳体5内。

优选的，支撑座固定板7上设有安装孔，安装孔内设有第二轴承11，螺杆轴18与第二轴承11固定连接，在第二轴承11的作用下，螺杆轴18与支撑座固定板7转动连接，第二轴承11采用推力轴承。

进一步的，参见图3，第一壳体5上设有螺杆稳定座13，螺杆稳定座13通过螺纹套设在螺杆轴18上。

优选的，螺杆稳定座13设置在第一壳体5的顶端上，螺杆稳定座13内部设有第二螺纹孔，通过第二螺纹孔与螺杆轴18螺纹连接，稳定螺杆轴18的运动方向。

具体的，参见图3，第一壳体5内还并排设有圆柱滚子轴承14，内外齿圈6位于圆柱滚子轴承14之间，圆柱滚子轴承14用于为内外齿圈6提供支撑。

优选的，圆柱滚子轴承14并排且间隔设置两组，两组圆柱滚子轴承14分别与第一壳体5内部的上端面、下端面连接。

具体的，支撑座9上设有转动孔，转动孔内设有第三轴承12，滚动轴10与第二轴承11连接。

具体的，参见图3、4，第一弹弓撑2501的钳柄两端分别设有第一卡接槽26和第二卡接槽27；卡箍座28的两端分别设有与第一卡接槽26和第二卡接槽27卡接的第一卡接头29和第二卡接头30；第一卡接头29、第二卡接头30分别与第一卡接槽26和第二卡接槽27卡接，以限制卡箍座28在竖向方向上上移；第一紧固件31包括通过螺纹设置在卡箍座28上的第一紧固螺杆。

优选的，第一卡接槽26、第二卡接槽27并排设置在钳柄的两外侧面上，第一卡接槽26、第二卡接槽27与工作台22平行；第一卡接头29、第二卡接头30沿长轴24的轴向方向分别卡接在第一卡接槽26和第二卡接槽27内；卡箍座28为圆弧形，卡箍座28的外壁上设有螺套32，螺套32位于卡箍座28的对称线上，第一紧固螺杆通过螺纹与螺套32连接。

进一步的，第一紧固件31朝向第一弹弓撑2501的一端上还设有卡接端33。

优选的，卡接端33的为圆台形，卡接端33的外径大于第一紧固件31的外径。

进一步的，参见图5，还包括旋转锁紧机构，旋转锁紧机构包括锁紧螺钉34、套设在锁紧螺钉上的锁紧垫片35，支撑座固定板7上设有限定孔，螺杆轴18的端面上设有与限定孔连通的锁紧螺孔36，锁紧螺钉34穿过限定孔与锁紧螺孔36配合、紧固，通过调整紧定螺钉34的松紧程度来限制支撑座固定板7旋转的自由度。

需要说明的是，十字激光水准仪、电子水平尺均为高精度工业级设备，且为现有设备，本实施例中，仅使用其自身具备的功能，并不对结构本身进行改进，因而仅描述其安装位置。

在本实施例中，以某公司为例，主要业务范围含括零部件的制造、加工、装配及维修一体式服务。在机加车间现场拥有多台不同型号的立式铣床21，此处列举现场能加工尺寸最大的立式铣床21部分设备参数如下表所示：

现场立式铣床部分设备参数表

外形尺寸/mm	2200×1790×1980
		工作台尺寸/mm	1700×360
工作台承重/kg	400
		工作台行程/mm	纵向1000/横向320/垂向380
主轴端面至工作台面距离/mm	70-450

针对现场立式铣床21加工长轴24时装夹调整困难且无法保证加工精度的问题，研究决定试行采用一种用于立式铣床21加工长轴24类零件的高精度调整装置进行长轴24辅助加工，试验过程中采用的长轴24试验对象其规格型号如下：整轴长3.5m，最大轴径φ90，重量157kg。

试验时仅通过行车吊装一次，待整轴稳定的水平放置在本装置的滚动轴10上，此时，长轴24的两端分别位于本装置的滚动轴10及立式铣床21的刀头下方的夹持虎钳处，长轴24的中部位于第一弹弓撑2501处，通过蜗轮、蜗杆配合使得蜗轮转动，蜗轮转动在螺纹作用下带动螺杆轴18上移或下移，从而实现支撑的长轴24的高度调整，高度调整可控制在5-10mm之间，高度误差每米1％之内。

在第一次装夹找平时，分为轴向找正和水平找正，以下分别进行阐述；进行轴向找正时先进行预装夹，工作台22上方铣床刀头处布置有十字激光水准仪，以十字激光水准仪射出的十字线为基准，工作台22左右移动对预装夹的长轴24进行轴向找正，确保工作台22面上装夹的长轴24处于同一轴向后，精密台虎钳23夹紧加工轴段，第一弹弓撑2501配合紧固，其工作台22上轴向尺寸唯一确定，保证加工键槽的对称度；进行整轴水平找正时，配合工业级高精度电子水平尺，在加工键槽处、第一弹弓撑2501装夹处及高精度调整装置支撑处分别进行水平校正，以装夹工作台22高度尺寸为基准，调整高精度调整装置的支撑高度直至电子水平尺找平，后续根据长轴24键槽或孔加工深度要求转动高精度调整装置手轮同步观察电子水平尺，调整高度始终保持与立式铣床21升降高度一致，保证加工键槽深度尺寸满足深度要求。

本发明中采用的高度调整机构具有自锁功能，调整好的高度不会因载荷的变化而产生上下滑移，保证成品加工精度满足实际加工需求；进一步考虑便于现场长轴24类零件灵活加工调整，结合加工时立式铣床21主要进给运动方向及长轴24布置方式，采用所述随轴滚动机构8，保证滚动轴10与长轴24间作沿轴线方向的滚动运动，且接触类型为点接触，接触面积小不会在滚动过程中划伤长轴24表面，实际加工中对于加工同一方位的多个键槽或孔效率极高，更进一步，随轴滚动机构8由推力轴承支撑，转动支撑座9固定板7调整支撑方位，在实际运用时可在随轴滚动机构8另行设置旋转锁紧装置，调整后约束随轴滚动机构8的旋转自由度，从而最终实现调整过程中长轴24始终与滚动轴10垂直相交，达到不侧滑的目的，便于在键槽加工完成后配合工作台22移出。

整体紧固在工作台22后，后续加工就不需要行车参与，而是通过高度调整机构进行高度调整，轴向跟随工作台22横向移动进行滚动调整，减少了加工过程中的调整次数，并且能够一次性加工完一端轴端键槽及长轴24中间部键槽。受铣床工作台22纵向行程限制，加工另一端轴端键槽时需要重新调整轴放置方位，装夹另一端未加工轴段。因此加工长轴24上全部键槽仅需要行车吊装长轴24两次，大大减少了行车的使用时间及调整频率，提高了加工效率，缩短了加工时间。

试验结论的检验：最终3.5m加工成品轴主要围绕着检验整轴键槽的尺寸、深度及形位公差要求进行展开，检验结果均符合图纸要求，加工质量得到保证。且后续采用一种用于立式铣床21加工长轴24类零件的高精度调整装置在进行长轴24类零件的加工时并未出现装置支撑不稳定导致装夹调整困难、加工后检验不合格的情况。试验证明采用一种用于立式铣床21加工长轴24类零件的高精度调整装置能够解决立式铣床21加工长轴24装夹困难，加工精度无法保证的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，包括立式铣床(21)，立式铣床(21)上设有工作台(22)，工作台(22)上设有精密台虎钳(23)；其特征在于，还包括：

底部支撑机构(1)，包括第一支撑件(20)、设置在第一支撑件(20)上的第一加强件(19)、设置在第一支撑件(20)上的第一承载件；

高度调节机构(2)，包括设置在第一承载件上的第一壳体(5)、滑动贯穿第一壳体(5)和第一承载件的第一移动件、设置在第一移动件上的第二承载件、设置在第一壳体(5)内的第一传动件；第一传动件与第一移动件连接，以带动第一移动件上下移动；

随轴滚动机构(8)，包括对称设置在第二承载件上的支撑座(9)、转动设置在支撑座(9)上的滚动轴(10)；

夹持机构(25)，包括设置在工作台(22)上的第一弹弓撑(2501)、活动设置在第一弹弓撑(2501)上的卡箍座(28)、设置在卡箍座(28)上的第一紧固件(31)，第一弹弓撑(2501)与卡箍座(28)之间形成封闭的夹持空间，第一紧固件(31)与第一弹弓撑(2501)内的零件抵接，以使卡箍座(28)与第一弹弓撑(2501)稳定连接；

校准机构，包括放置于工作台(22)上的电子水平尺、布置在立式铣床(21)刀头处的十字激光水准仪；电子水平尺用于加工键槽处、卡箍座(28)装夹处及高度调节机构(2)支撑处分别提供水平校正；十字激光水准仪用于对预装夹的长轴(24)进行轴向找正。

2.根据权利要求1所述的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，其特征在于：所述第一支撑件(20)为三角架；所述第一加强件(19)为设置在三角架上的横向固定杆；所述第一承载件为设置在三角架上的安装底板(17)；所述安装底板(17)上设有第一通孔。

3.根据权利要求2所述的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，其特征在于：所述第一壳体(5)内部设有第一空腔，第一壳体(5)上设有与第一通孔连通的第二通孔；所述第一移动件包括两端分别贯穿第一通孔和第二通孔的螺杆轴(18)；所述第二承载件包括转动设置在螺杆轴(18)端头的支撑座固定板(7)；所述第一传动件包括通过螺纹套设在螺杆轴(18)上的内外齿圈(6)、与内外齿圈(6)啮合的径向旋转轴(15)；在外力作用下径向旋转轴(15)带动内外齿圈(6)转动，以使螺杆轴(18)上移或下移。

4.根据权利要求3所述的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，其特征在于：所述第一壳体(5)上设有螺杆稳定座(13)；所述螺杆稳定座(13)通过螺纹套设在螺杆轴(18)上。

5.根据权利要求4所述的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，其特征在于：所述第一壳体(5)内还并排设有圆柱滚子轴承(14)；所述内外齿圈(6)位于圆柱滚子轴承(14)之间；所述圆柱滚子轴承(14)用于为内外齿圈(6)提供支撑。

6.根据权利要求5所述的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，其特征在于：所述支撑座(9)上设有转动孔；所述转动孔内设有第三轴承(12)；所述滚动轴(10)与第二轴承(11)连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，其特征在于：所述第一弹弓撑(2501)的钳柄两端分别设有第一卡接槽(26)和第二卡接槽(27)；所述卡箍座(28)的两端分别设有与第一卡接槽(26)和第二卡接槽(27)卡接的第一卡接头(29)和第二卡接头(30)；所述第一卡接头(29)、所述第二卡接头(30)分别与第一卡接槽(26)和第二卡接槽(27)卡接，以限制卡箍座(28)在竖向方向上上移；所述第一紧固件(31)包括通过螺纹设置在卡箍座(28)上的第一紧固螺杆。

8.根据权利要求7所述的一种用于立式铣床加工长轴类零件的高精度调整装置，其特征在于：所述第一紧固件(31)朝向第一弹弓撑(2501)的一端上还设有卡接端(33)。