CN101628378B - 球形球面镜面滚压车床 - Google Patents

Abstract

本发明是一种球形球面镜面滚压车床，车床内设置二个能做圆周运动的圆盘回转刀架，圆盘回转刀架采用同步带、同步轮与伺服电机传动连接，大直径推压力轴承做刀架回转导轨。圆盘回转刀架通过圆盘密封座与中拖板连接，中拖板通过导轨与大拖板导轨与床身连接，机床主轴与床身连接。在其中一个刀架有专用的、可拆卸的球形零件表面滚压加工的刀具***或工具***。机床能进行轴对称的球形或外形成抛物线外形零件切削加工，同时又能对球形零件表面进行粗糙度Ra≤0.1μm的镜面精度加工。还能在圆盘回转刀架上加持相应装置，对其进行钻、铣、磨、抛光、淬火等技术开发升级，适应多行业球形球面零件加工需要。

Description

球形球面镜面滚压车床

所属技术领域

本发明涉及一种能加工球形球面零件的且机构简单易于维护的机床。本发明特别是能将球形零件表面加工出镜面Ra≤0.1μm效果的球形球面镜面滚压车床。

背景技术

目前，能加工球形球面的机床具有以下特质：

一、都是在刀架位置安装一个能作圆周运动的回转刀架，将工件回转轴线和刀具回转轴线形成夹角，进而加工出球形球面零件。

二、这种机床的回转刀架的圆周回转运动靠蜗轮蜗杆机构来传动，机构复杂体积庞大。动力源有二种：一是手动转动蜗轮蜗杆作圆周回转运动；二是由电机转动蜗轮蜗杆作圆周回转运动。

三、没有对球形球面表面进行镜面Ra≤0.1μm处理的机构和***。

四、经过文献检索分析，能生产这种机床的厂家不多，加工后的最好工件粗糙度Ra＝0.2μm～0.5μm，椭圆度＜0.005mm。

综合上述，这种机床只有一个回转刀架且是蜗轮蜗杆机构来传动，机构复杂，制造、装配难度高且不利于维护，加工精度受部件制造、装配等因素的影响及加工过程中动力源传动的匀速性、平稳性影响，限制了球形球面工件的精度；同时，经这种机床加工后的工件还必须用另外的机床设备进行二次抛光或磨削加工，以得到镜面精度要求，造成生产效率低下、二次装夹加工工件报废率高；同时，一个回转刀架也不能在机床上进行技术再开发升级，不能适应和满足多个行业球形球面零件加工需要。

发明内容

本发明就是为了提供一种刀架机构简单的利于维护的球形球面镜面滚压车床，它能克服现有的球形球面机床的缺点，在进行球形球面切削加工后，不停机能对工件进行镜面加工，加工的工件粗糙度Ra≤0.1μm，椭圆度≤0.005mm；还能对其进行钻、铣、磨、抛光、淬火等技术开发升级，成为一个技术开发平台，适应多行业球形球面零件加工需要。

采用的技术方案是：球形球面镜面滚压车床，包括机床主轴与斜置床身连接构成的机床，在机床内有2个能做回转运动的圆盘回转刀架，一个圆盘回转刀架上装夹表面专用滚压工具，另一个圆盘回转刀架上装夹仿形车刀；圆盘回转刀架与中拖板组合连接，中拖板与大拖板通过导轨连接，大拖板与斜置床身通过导轨连接；机床主轴夹持球形工件毛胚做固定速度的绕机床主轴轴心的旋转运动；圆盘回转刀架夹持仿形车刀做回转运动，将工件车削至所需尺寸外形后并移动离开，机床主轴不停止旋转，圆盘回转刀架夹持表面专用滚压工具移动到球形工件前，将圆盘刀架的圆盘中心与球形工件的旋转轴线重合，使表面专用滚压工具在预设定好的起点位置上，接触滚压在球形工件表面，将球形工件滚压出镜面精度。

上述球形球面镜面滚压车床床身采用斜置床身。

在X轴方向的托板上设置二个能做回转运动的圆盘回转刀架。

上述圆盘回转刀架的回转传动机构采用同步带、轮与伺服电机直接连接，机构简单，重心低，回转加工精度高。

上述圆盘回转刀架的运动受伺服电机控制，多轴联动时，能做圆弧或非圆弧运动，从而加工球形球面或非球形球面工件。

采用高精度大直径推压力圆锥轴承做圆盘回转刀架的回转轨道和连接支撑，稳定性好。

在刀架上设计专用微量长度调节装置调节刀具与工件的位置，来确定球形的R大小。

在其中一个刀架上采用专用的、可拆卸的滚压工具，进行表面加工，使工件表面粗糙度Ra≤0.1μm，椭圆度≤0.005mm。

本发明的核心技术就是圆盘回转刀架的回转传动机构采用同步带、同步轮与伺服电机直接连接，机构简单，重心低，回转加工精度高。抛弃机构体积庞大、制造复杂、装配难度大、传动中对加工精度影响大的蜗轮蜗杆机构。

本发明工作时，被加工的工件在机床主轴上做单纯的绕自身轴线的旋转运动，刀架的旋转中心点与工件轴线重合。刀架回转运动是伺服电机通过在轴上的同步轮带动同步带，再带动旋转刀架底部的同步轮，使刀架作受伺服电机控制的回转运动，进而加工出所需要的球形球面工件，不停机再进行表面加工。

本发明的有益效果是：

1、机床刀架机构简单，制造、装配容易保证精度要求，动力传动对加工没有影响，维修也简单方便。

2、在一个圆盘回转刀架切削加工出球形工件后，不停机再用另一个刀架上的滚压工具或刀具进行工件表面镜面滚压处理加工，生产效率及品质成倍提高能一次将球形球面工件加工至表面粗糙度Ra≤0.1μm，椭圆度≤0.005mm。

3、根据需要，还能在其中一个圆盘回转刀架上加装相应装置，对其进行钻、铣、磨、抛光、淬火等其中一项进行技术开发升级，满足多行业对球形球面的高精度要求，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的球形球面镜面滚压车床采用的斜床身原理图；

图2是本发明的球形球面镜面滚压车床内部机构图；

图3是本发明的圆盘刀架剖面图；

图4a是本发明微量调节燕尾导轨剖面图；

图4b是本发明机床中圆盘回转刀架外观图；

图5是本发明机床中圆盘回转刀架传动连接图；

图6是本发明的机床加工球形球面零件的加工运动简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

其中的附图标记为：圆盘传动件1、密封槽2、高精密圆盘同步轮3、刀架底座4、轴承固定件5、锁紧螺母6、圆盘密封座7、高精度大直径圆锥推压力轴承8、圆盘连接支撑座9、微量调节刀架固定座10、专用滚压刀具11、微量调节手柄12、齿形同步带13、伺服电机14、刀架同步轮固定螺栓15、伺服电机上同步轮16、圆盘回转刀架21、圆盘回转刀架22、球形工件23、机床主轴25、仿形车刀27、中拖板33、大拖板34、导轨35、床身37、微量调节刀架固定座40、微量调节燕尾导轨41、微量调节刀架43。

图1是本发明的球形球面镜面滚压车床采用的斜床身原理图，双向箭头为机床中拖板的运动方向。

图2是本发明的球形球面镜面滚压车床内部机构图，有圆盘回转刀架21和圆盘回转刀架22并排安装在中拖板33上，中拖板33通过导轨与大拖板34连接，大拖板34与导轨35连接，导轨35与床身37连接，机床主轴25与床身37连接，组成球形球面镜面滚压车床。

图3是本发明的圆盘刀架剖面图，圆盘刀架分为运动部件和固定静止部件二部分：

1、运动部件各零件为：圆盘传动件1、密封槽2、高精密圆盘同步轮3、锁紧螺母6、高精度大直径圆锥推压力轴承8、圆盘连接支撑座9、微量调节刀架固定座10、专用滚压刀具11、微量调节手柄12。

2、固定静止部件为：刀架底座4、轴承固定件5、圆盘密封座7。

它们作用是：密封槽2主要是加强圆盘密封座7的密封性，保持刀架内部与加工环境隔离，使切削液、铁屑等不能进入内部机构，破坏圆盘刀架运动部分的精密性和使用寿命等。高精度大直径圆锥推压力轴承8主要做圆盘的运动轨道、支撑作用。轴承固定件5在圆盘刀架中固定轴承位置、连接刀架底座4的作用。刀架底座4连接圆盘回转刀架固定在机床上。

它们组成：锁紧螺母6将圆盘刀架运动部件锁紧在高精度大直径圆锥推压力轴承8上，再通过轴承固定件5刀架底座4连接圆盘回转刀架固定在机床上，同时，用圆盘密封座7将刀架内部与外部环境隔离。

图4是本发明机床中圆盘回转刀架外观图及微量调节燕尾导轨剖面图，图中为微量调节燕尾导轨41、圆盘密封座7、圆盘连接支撑座9、微量调节刀架固定座10、微量调节手柄12、微量调节刀架43。

图5是本发明机床中圆盘回转刀架传动连接图，图中为圆盘传动件1、密封槽2、伺服电机14、刀架同步轮固定螺栓15、伺服电机上同步轮16。工作时，伺服电机14受指令控制，通过伺服电机上同步轮16、齿形同步带13传动到高精密圆盘同步轮3，再带动圆盘刀架运动部分做绕高精度大直径圆锥推压力轴承8中心的回转圆周运动。

图6是本发明的机床加工球形球面零件的加工运动简图，它由圆盘回转刀架21上装夹表面专用滚压工具11、圆盘回转刀架22上装夹仿形车刀7，机床主轴25夹持球形工件23，加工工件的半径R大小由微量调节手柄12来调节确定。

如图2所示，本发明所述本球形球面镜面滚压车床中，有二个机构采用同步带、同步轮与伺服电机连接传动的圆盘回转刀架21和圆盘回转刀架22，圆盘回转刀架内部如图3所示。

圆盘回转刀架的动力源如图5所示，伺服电机14在接收到运转指令后，通过同轴的伺服电机上同步轮16、齿形同步带13传动到高精密圆盘同步轮3，带动圆盘刀架运动部件做绕高精度大直径圆锥推压力轴承8中心的圆弧路径运动，并且，圆盘刀架运动部件在伺服电机14在接收到反向运转指令后，刀架能延同圆弧路径运动返回至起点。

如图6的加工运动简图中，刀架上分别加持加工球形工件23所需的车削刀具和进行工件表面滚压加工的滚压工具***。二个圆盘回转刀架的旋转起点及刀具或滚压工具的工件半径R值已通过微量调节手柄12来调节确定完毕。加工时，机床主轴25夹持球形工件23毛胚做固定速度的绕机床主轴轴心的旋转运动；圆盘回转刀架22夹持仿形车刀27做相应箭头所示的回转运动，将工件车削至所需尺寸外形后并移动离开，机床主轴不停止旋转，机床通过数控指令将圆盘回转刀架21夹持表面专用滚压工具11移动到球形工件23前，将圆盘刀架21的圆盘中心与球形工件23的旋转轴线重合，使表面专用滚压工具11在预设定好的起点位置上，接触滚压在球形工件23表面，这时刀架做受伺服电机控制并同步的旋转运动，如图6中相应的箭头所示，将球形工件23滚压出镜面精度。实现球形工件23的车削与表面滚压处理一次完成。

本发明中的圆盘回转刀架能单独成为一个组件，如图3所示，去掉微量调节刀架固定座10、专用滚压刀具11和微量调节手柄12，就成为一个回转圆盘或工作台。

本发明中的圆盘回转刀架能单独成为一个组件，应用在平床身车床、磨床、钻床、加工中心等机械中。

Claims (6)

1.球形球面镜面滚压车床，包括机床主轴与斜置床身连接构成的机床，其特征是：在机床内有2个能做回转运动的圆盘回转刀架，一个圆盘回转刀架上装夹表面专用滚压工具，另一个圆盘回转刀架上装夹仿形车刀；圆盘回转刀架与中拖板组合连接，中拖板与大拖板通过导轨连接，大拖板与斜置床身通过导轨连接；机床主轴夹持球形工件毛胚做固定速度的绕机床主轴轴心的旋转运动；圆盘回转刀架夹持仿形车刀做回转运动，将工件车削至所需尺寸外形后并移动离开，机床主轴不停止旋转，机床通过数控指令将圆盘回转刀架夹持表面专用滚压工具移动到球形工件前，将圆盘刀架的圆盘中心与球形工件的旋转轴线重合，使表面专用滚压工具在预设定好的起点位置上，接触滚压在球形工件表面，刀架做受伺服电机控制并同步的旋转运动，将球形工件滚压出镜面精度。

2.根据权利要求1所述的球形球面镜面滚压车床，其特征在于圆盘回转刀架的底部连接有一个同步轮，通过同步带与伺服电机上的同步轮连接，做与伺服电机同步的回转运动。

3.根据权利要求2所述的球形球面镜面滚压车床，其特征在于圆盘回转刀架采用大直径推压力圆锥轴承做刀架的回转轨道，轴承的外圈与轴承固定件、刀架底座固定连接，轴承的内圈与圆盘回转刀架用锁紧螺母固定连接。

4.根据权利要求3所述的球形球面镜面滚压车床，其特征在于圆盘回转刀架上有微量长度调节装置。

5.根据权利要求4所述的球形球面镜面滚压车床，其特征在于圆盘回转刀架有密封座，用以防止铁屑、油污、冷却液进入同步带、同步轮或轴承中。

6.根据权利要求5所述的球形球面镜面滚压车床，其特征在于密封座上有凹槽或凸檐，用于加强密封座的密封。

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