CN104668329B - 立式旋压机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式旋压机，包括：床身、主轴装置、立柱、滑架装置以及尾顶装置；其中，所述主轴装置安装在所述床身上，其顶部设有可供工件安放的接口平台；所述立柱设置有三根，均布在所述主轴装置四周，其上设置有纵向传动装置；所述滑架装置与所述纵向传动装置连接，包括滑架本体、加工单元和横向传动装置，所述滑架本体为一体式设置的三角星形结构，所述横向传动装置带动所述加工单元在滑架本体上横向移动；所述尾顶装置设置在滑架装置上方且位置与所述主轴装置对应。本发明主轴不受偏载，刚性良好，保证了高精度筒形零件的旋压成形，即保证了加工单元径向进给时的对中性，并降低了装配调试难度。

Description

立式旋压机

技术领域

本发明涉及汽车零件制造领域，特别涉及一种立式旋压机。

背景技术

随着社会发展，各行各业对于机械产品的要求越来越高，尤其是对于汽车轮毂、油缸、不锈钢餐具等这些需求广泛的产品，人们要求其有更高的精度和强度。传统压力成形技术所生产的产品精度低，产品表面光洁度低，不能满足高精度领域的技术需求，而传统的机加工技术所生产的产品强度不能满足技术要求，尤其是航空、航天、汽车等领域对产品强度有更高要求。

申请号为200820167277.3的中国专利公开了一种立式强力旋压机，整个机身为框架时，占地面积大，其在床身两侧和后侧各设置一组旋压装置，当三组旋压装置同步加工工件时，主轴始终受到一个径向方向上的偏载荷，导致主轴轴线偏移使加工零件的轮廓尺寸精度降低。

发明内容

本发明提供一种立式旋压机，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种立式旋压机，包括：床身、主轴装置、立柱、滑架装置以及尾顶装置；其中，所述主轴装置安装在所述床身上，其顶部设有可供工件安放的接口平台；所述立柱设置有三根，均布在所述主轴装置四周，其上设置有纵向传动装置；所述滑架装置与所述纵向传动装置连接，包括滑架本体、加工单元和横向传动装置，所述滑架本体为一体式设置的三角星形结构，所述横向传动装置带动所述加工单元在滑架本体上横向移动；所述尾顶装置设置在滑架装置上方且位置与所述主轴装置对应。

作为优选，所述主轴装置包括：主轴和多组主轴电机，所述主轴和多组主轴电机均立式安装在所述床身上，且所述多组主轴电机各自与所述主轴相连。

作为优选，每组所述主轴电机的输出端安装有第一带轮、所述主轴底部安装有第二带轮，每组第一带轮与所述第二带轮之间均通过柔性传动体连接，第二带轮上与不同柔性传动体对应位置的直径各不相同或者多组所述第一带轮的直径各不相同。

作为优选，所述第一带轮采用包括大带轮和小带轮的双带轮。

作为优选，所述立柱包括左立柱、前立柱和右立柱，其中，所述前立柱为门框式结构，所述左、右立柱上设置有供所述滑架机构移动的纵向直线导轨。

作为优选，还包括横梁，所述横梁安装在三根所述立柱的顶部。

作为优选，加工单元包括：安装在所述横向传动装置上的旋轮座、与旋轮座的端面固接的旋轮箱、设置在所述旋轮箱内的旋转轴和设置在所述旋转轴上的旋轮。

作为优选，所述横向传动装置包括：横向伺服电机、横向减速机、横向直线导轨和横向滚珠丝杆传动副，所述横向伺服电机、横向减速机和横向滚珠丝杆传动副依次串联连接，所述横向滚珠丝杆传动副与所述旋轮座的尾端连接，所述横向直线导轨的滑块与所述横向旋轮座固接。

所述纵向传动装置包括：纵向伺服电机、纵向减速机、纵向直线导轨和纵向滚珠丝杆传动副，所述纵向丝杠螺母通过轴承座安装在横梁上，所述纵向伺服电机、纵向减速机和纵向滚珠丝杆传动副依次串联连接，所述纵向滚珠丝杆传动副与所述滑架的顶端连接，所述纵向直线导轨的滑块与所述滑架侧面固接。

作为优选，所述尾顶装置包括尾顶箱、位于尾顶箱内部的尾顶轴、尾顶锁紧机构和油缸，尾顶轴在油缸驱动下沿着尾顶箱做纵向运动。

作为优选，还包括控制装置，所述控制装置包括：位于床身外的控制面板，通过电路与控制面板连接的分析模块，与分析模块相连的检测模块和执行模块以及与伺服电机相连的反馈模块。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用一体式床身，便于安装调试、整机吊装和运输，提高安调精度和效率；

2、采用柔性传动体直接连接主轴电机和主轴，无需齿轮机构，可以减少传动环节，提高机械效率，同时，使得装置便于调整和维护，节省人力；

3、主轴电机和主轴立式安装在床身上，以主轴电机作为主轴高低速切换的动力源，无需使用卧室变速箱进行方向转换，只需控制***快速切换不同的主轴电机，即可实现主轴的高低速转换，同时省略卧式变速箱，减少成本；

4、本发明在进行安装调试及维护主轴传动部分具有方便快捷和高效的优点。

5、采用三角星形的一体式滑架本体，横向设置的三组横向安装架120°均布，三组加工单元沿着滑架本体上的横向直线导轨做同步横向运动，径向旋压力可以平衡抵消，因此主轴不受偏载，刚性良好，保证了高精度筒形零件的旋压成形，即保证了加工单元径向进给时的对中性，降低装配调试难度；

6、采用一体式的滑架本体，将三组横向安装架设置成120度角的均匀分布，使得三组横向安装架加工时的径向加工抗力作为内力抵消，降低了立式旋压机内对立柱横截面积的大小的要求，降低了立式旋压机的成本，并提高了整机刚性和稳定性；

7、横向传动装置采用横向伺服电机和横向滚珠丝杆传动副，具有很高的动态响应和定位精度，并且避免了重载低速进给时的爬行现象；

8、所述横向伺服电机通过所述滚珠丝杆传动副驱动所述加工单元动作，即三者直接串联，提高了安装效率和减小占用空间；

9、加工单元采用旋轮箱和旋轮座分体形式，用定位键块定位，可以快速的装配维护；

10、纵向采用三驱动、三立柱结构，三套纵向传动装置围绕主轴轴线120°均布在横梁顶面上，驱动滑架装置做纵向运动，三根立柱连接横梁和床身，使得整机形成封闭的框架结构，在加工时的纵向加工力和加工抗力作为内力抵消，有效保障整机的强度和刚性，提高零件加工精度；

11、采用全封闭的外防护罩，机床前后端设有上下开闭的自动钢化玻璃门，与机床运行具有互锁功能，防止人员操作时的事故发生和冷却液飞溅，保证生产安全以及环境卫生；

12、本发明设计新颖、结构紧凑精密，能整机包装运输、可靠性高延长了旋压机的使用寿命，生产的产品具有高精度、高强度、高生产率，可实现大批量零件的自动化生产。

附图说明

图1为本发明一具体实施方式中立式旋压机的组装图；

图2为本发明一具体实施方式中立式旋压机的主视图；

图3为图2的A-A面剖视图；

图4为本发明一具体实施方式中立式旋压机的俯视图；

图5为本发明一具体实施方式中立式旋压机的左视图；

图6为本发明一具体实施方式中主轴装置的结构示意图；

图7为本发明一具体实施方式中主轴装置的主视图；

图8为本发明一具体实施方式中滑架装置的立体结构示意图；

图9为本发明一具体实施方式中滑架装置的仰视图；

图10为图9的B-B面剖视图。

图中：

100-床身；

200-主轴装置、210-主轴、220-主轴电机、230-第二带轮、240-第一带轮、250-柔性传动体；

310-左立柱、320-右立柱、330-前立柱；

400-纵向传动装置；

500-滑架装置；

510-滑架本体、511-横向安装架、512-纵向立柱安装板、513-圆孔、514-通孔；

520-加工单元、521-旋轮座、522-旋轮箱、523-旋轮、524-旋转轴；

530-横向传动装置、531-横向伺服电机、532-横向滚珠丝杆传动副、5321-横向丝杠、5322-横向丝杆螺母、5323-横向轴承座、533-横向减速机、534-横向直线导轨；

600-尾顶装置；

700-横梁。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1至图5所示，本发明的立式旋压机，包括：床身100、主轴装置200、立柱、纵向传动装置400、滑架装置500、尾顶装置600以及横梁700。所述主轴装置200安装在床身100上，立柱设置有三根，均布在所述主轴装置200周围，纵向传动装置400安装在立柱上，并与滑架装置500连接，所述滑架装置500安装在横梁700与主轴装置200之间，并能够沿所述立柱纵向运动，所述横梁700安装在立柱顶部，使整机形成封闭稳定的框架结构，尾顶装置600安装在横梁700上，位置与所述主轴装置200对应，用于压住工件。所述床身100内还设置有工件顶出油缸，用于在工件加工完成时，将工件从模具中顶出。

请重点参照图6至图7，并结合图1至图5，所述主轴装置200顶部设有可供工件安放的接口平台。具体地，所述主轴装置200包括：主轴210和多组主轴电机220，所述主轴210和多组主轴电机220均立式安装在所述床身100上，且所述多组主轴电机220各自与所述主轴210相连。采用立式安装的主轴电机220和立式安装的主轴210，以主轴电机220作为主轴210高低速切换的动力源，无需使用卧室变速箱进行方向转换，只需快速切换不同的主轴电机220，即可实现主轴210的高低速转换，同时省略卧式变速箱，减少成本。

进一步的，每组所述主轴电机220的输出端安装有第一带轮240、所述主轴210底部安装有第二带轮230，每组第一带轮240与所述第二带轮230之间均通过柔性传动体250连接，第二带轮230上与不同柔性传动体250对应位置的直径各不相同或者多组所述第一带轮240的直径各不相同。

其中，第二带轮230上与不同柔性传动体250对应位置的直径各不相同是指：不同的柔性传动体250与第二带轮230的不同位置连接，第二带轮230的不同位置处的直径各不相同。本实施例中优选设置两组主轴电机220，则第二带轮230为包括固定设置在一起的大带轮和小带轮的双带轮。当然，大、小带轮的直径不同，其与所述第一带轮240形成不同的直径比，进而使主轴电机220能为主轴210提供不同的传动减速比。

多组所述第一带轮240的直径各不相同是指：所述第二带轮230上与各柔性传动体250对应位置处的直径均相同，而多组所述第一带轮240的直径各不相同，所述多组第一带轮240、柔性传动体250以及第二带轮230构成了不同的减速比，从而实现主轴电机220为主轴210提供不同的转速。

进一步的，所述柔性传动体250可以采用图6中所示的同步带，也可以是V带、多楔形带和链条，本实施例的主轴电机220和主轴210之间直接通过第一、第二带轮240、230以及柔性传动体250连接，结构简单，大大提高了主轴电机220的机械效率；同时使主轴装置200便于调整和维护，节省人力，具有方便快捷和高效的优点。作为优选，所述第一带轮240与所述主轴电机220的输出端可以直接连接，也可以通过联轴器或过渡轴连接。

请重点参照图1至图5，所述立柱包括左立柱310、前立柱330和右立柱320，三根立柱以120°角均布在主轴装置200四周，立柱底面与床身100固定。其中，所述前立柱330为门框式结构，做为机床正面的人工操作区域和自动上料通道；所述左、右立柱310、320上设置多根纵向直线导轨，所述滑架装置500与所述纵向直线导轨的滑块连接。

所述纵向传动装置400包括：纵向伺服电机、纵向减速机、所述纵向直线导轨和纵向滚珠丝杠传动副。所述纵向滚珠丝杆传动副包括纵向丝杠和设置在纵向丝杠上的纵向丝杆螺母。所述纵向丝杆通过纵向轴承座安装在横梁700上，所述纵向丝杠螺母安装在所述滑架装置500上。其中，纵向伺服电机通过纵向减速机与所述纵向丝杆连接，通过驱动纵向丝杆转动带动滑架装置500纵向运动。

请重点参照图8至图10，并结合图1至图5，所述滑架装置500包括滑架本体510、加工单元520和横向传动装置530。

所述滑架本体510为一体式设置的三角星形结构，所述横向传动装置530带动所述加工单元520在滑架本体510上横向移动。具体地，所述滑架本体510包括围绕所述滑架本体510中心轴均布的三组横向安装架511，即三组横向安装架511呈120度角分布，使得加工单元520在加工时的径向加工抗力作为内力抵消，降低了立式旋压机内对立柱横截面积的大小的要求，降低了立式旋压机的成本，并提高了整机刚性和稳定性。此外，一体式的滑架本体510可以在加工时保证加工单元520径向进给时的对中性，降低装配调试难度。

进一步的，每两组横向安装架511之间均设置有纵向立柱安装板512，所述纵向立柱安装板512上设置有供纵向丝杆通过的圆孔513。所述滑架本体510中心设置有供尾顶轴穿过的通孔514。换句话说，所述三根立柱与三组横向安装架511间隔设置，使得整机形成封闭稳定的结构。

具体地，所述加工单元520包括：安装在所述横向传动装置530上的旋轮座521、与旋轮座521的端面固接的旋轮箱522、设置在所述旋轮箱522内的旋转轴524和设置在所述旋转轴524上的旋轮523。较佳的，所述旋转轴524由旋转电机(图中未示出)驱动带动旋轮523转动。

进一步的，所述旋轮箱522和旋轮座521的结合面处安装有定位键块(图中未示出)，可以快速实现旋轮箱522及其内部旋轮523的装拆。

所述横向传动装置530包括：横向伺服电机531、横向减速机533、横向直线导轨534和横向滚珠丝杆传动副532，所述横向伺服电机531、横向减速机533和横向滚珠丝杆传动副532依次串联连接，所述横向滚珠丝杆传动副532与所述旋轮座521的尾端连接，所述横向直线导轨534的滑块与所述旋轮座521固接。

所述横向滚珠丝杆传动副532包括横向丝杠5321和设置在横向丝杠5321上的横向丝杆螺母5322，所述横向丝杠5321通过横向轴承座5323安装在横向安装架511上，所述横向丝杠螺母5322安装在所述加工单元520的旋轮座521尾端，所述横向丝杆5321由横向伺服电机531通过横向减速机533驱动，进一步的，所述横向减速机533为直角减速机。

所述尾顶装置600包括尾顶箱、位于尾顶箱内部的尾顶轴、尾顶锁紧机构和油缸，尾顶轴在油缸驱动下沿着尾顶箱做纵向运动，用于与主轴装置200配合压住工件，所述尾顶锁紧机构用于固定尾顶轴的位置。

进一步的，本发明的立式旋压机还包括控制装置，所述控制装置包括：位于床身100外的控制面板，通过电路与控制面板连接的分析模块，与分析模块相连的检测模块和执行模块，与横向、纵向伺服电机相连的反馈模块。

作为优选，本发明采用全封闭的外防护罩，即，在立式旋压机前后端设有上下开闭的自动钢化玻璃门，与立式旋压机运行具有互锁功能，防止人员操作时的事故发生和冷却液飞溅，保证生产安全以及环境卫生。

进一步的，所述立式旋压机可以人工上、下料，也可以通过在床身100周围设置自动上下料***和上下料仓，进行机械上、下料，实现无人化操作，上述操作的全部过程可以通过设置在控制装置中的程序由立式旋压机自动完成。

请继续参照图1至图10，本发明的立式旋压机的工作过程为：

首先，将模具安装在主轴210顶端的接口平台上，工件装在模具上；

尾顶轴在油缸的推动下，向下压住工件；

根据加工需要启动对应的主轴电机220；通过主轴尾端的柔性传动体250带动模具上的工件旋转。

纵向上：三组纵向滚珠丝杠传动副在各自的纵向伺服电机同步驱动下，推动滑架装置500做纵向下移动作，靠近工件，滑架装置500上的三组横向滚珠丝杠传动副532在各自的横向伺服电机531同步驱动下，推动旋轮座521上的旋轮523横向靠近工件，在控制装置的控制下自动完成对工件的加工。

旋压结束后，旋轮退回原位，停止主轴电机，升起尾顶轴，启动工件顶出油缸，将工件从模具上顶起，取下工件，即完成了工件的旋压；

如果配有自动上下料***和上下料仓，可实现无人化操作，上述操作的全部过程可以按设定的程序由数控立式三轮强力旋压机自动完成。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种立式旋压机，其特征在于，包括：床身、主轴装置、立柱、滑架装置以及尾顶装置；其中，

所述主轴装置安装在所述床身上，其顶部设有可供工件安放的接口平台；

所述立柱设置有三根，均布在所述主轴装置四周，其上设置有纵向传动装置；

所述滑架装置与所述纵向传动装置连接，包括滑架本体、加工单元和横向传动装置，所述滑架本体为一体式设置的三角星形结构，包括围绕所述滑架本体中心轴均布的三组横向安装架，所述横向传动装置和加工单元安装在所述横向安装架上，且所述横向传动装置带动所述加工单元在滑架本体上横向移动；

所述尾顶装置设置在滑架装置上方且位置与所述主轴装置对应。

2.如权利要求1所述的立式旋压机，其特征在于，所述主轴装置包括：主轴和多组主轴电机，所述主轴和多组主轴电机均立式安装在所述床身上，且所述多组主轴电机各自与所述主轴相连。

3.如权利要求2所述的立式旋压机，其特征在于，每组所述主轴电机的输出端安装有第一带轮、所述主轴底部安装有第二带轮，每组第一带轮与所述第二带轮之间均通过柔性传动体连接，第二带轮上与不同柔性传动体对应位置的直径各不相同或者多组所述第一带轮的直径各不相同。

4.如权利要求3所述的立式旋压机，其特征在于，所述第一带轮采用包括大带轮和小带轮的双带轮。

5.如权利要求1所述的立式旋压机，其特征在于，所述立柱包括左立柱、前立柱和右立柱，其中，所述前立柱为门框式结构，所述左、右立柱上设置有供所述滑架机构移动的纵向直线导轨。

6.如权利要求1所述的立式旋压机，其特征在于，还包括横梁，所述横梁安装在三根所述立柱的顶部。

7.如权利要求1所述的立式旋压机，其特征在于，所述加工单元包括：安装在所述横向传动装置上的旋轮座、与旋轮座的端面固接的旋轮箱、设置在所述旋轮箱内的旋转轴和设置在所述旋转轴上的旋轮。

8.如权利要求7所述的立式旋压机，其特征在于，

所述横向传动装置包括：横向伺服电机、横向减速机、横向直线导轨和横向滚珠丝杆传动副，所述横向伺服电机、横向减速机和横向滚珠丝杆传动副依次串联连接，所述横向滚珠丝杆传动副与所述旋轮座的尾端连接，所述横向直线导轨的滑块与所述横向旋轮座固接；

所述纵向传动装置包括：纵向伺服电机、纵向减速机、纵向直线导轨和纵向滚珠丝杆传动副，所述纵向丝杠螺母通过轴承座安装在横梁上，所述纵向伺服电机、纵向减速机和纵向滚珠丝杆传动副依次串联连接，所述纵向滚珠丝杆传动副与所述滑架的顶端连接，所述纵向直线导轨的滑块与所述滑架侧面固接。

9.如权利要求1所述的立式旋压机，其特征在于，所述尾顶装置包括尾顶箱、位于尾顶箱内部的尾顶轴、尾顶锁紧机构和油缸，尾顶轴在油缸驱动下沿着尾顶箱做纵向运动。

10.如权利要求1所述的立式旋压机，其特征在于，还包括控制装置，所述控制装置包括：位于床身外的控制面板，通过电路与控制面板连接的分析模块，与分析模块相连的检测模块和执行模块以及与伺服电机相连的反馈模块。