專(zhuān)利名稱(chēng)：螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械加工機(jī)床裝備領(lǐng)域，特別是針對(duì)球體全方位銑鉆攻絲加工的專(zhuān)用機(jī)床裝備。
背景技術(shù)：
在空間網(wǎng)架建筑結(jié)構(gòu)中有一種被稱(chēng)為“螺栓球”的構(gòu)件，是在球體多方位上銑削平面鉆孔攻絲。加工該構(gòu)件的公知方式，是先用普通車(chē)銑鉆攻絲加工出一個(gè)工藝基準(zhǔn)平面和螺孔，然后用螺栓旋進(jìn)基準(zhǔn)孔，拉緊貼靠在一個(gè)平面上，進(jìn)行切削加工其他的工作螺孔。各工作螺孔相對(duì)基準(zhǔn)螺孔的方位用量角儀劃線校定，效率極低。或用兩相互垂直的轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)確定經(jīng)緯度，能夠加工的工作孔與基準(zhǔn)孔的夾角通常限于大于90°范圍，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)臺(tái)等裝備與機(jī)床主軸箱之間發(fā)生干涉，以及僅靠螺栓拉緊球體這種裝夾方式等因素的限制所致。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，設(shè)計(jì)一種專(zhuān)用機(jī)床，能夠加工與基準(zhǔn)螺孔成小夾角的工作螺孔，能夠加工基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)螺孔，工件的夾緊力比單靠螺栓拉緊方式大幅增加。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:專(zhuān)用機(jī)床包括機(jī)床底座、主軸、縱向滑臺(tái)、橫向滑臺(tái)、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線與立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線相交且交點(diǎn)與機(jī)床主軸軸線等高，其特征是:還包括薄型主軸箱、球體夾緊機(jī)構(gòu)、窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)，由薄型立式分度器擔(dān)任立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，薄型立式分度器安裝在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)上，窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)沿臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的直徑方向安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，加工時(shí)薄型立式分度器及窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)與薄型主軸箱之間能形成小夾角但不會(huì)發(fā)生干涉。夾緊機(jī)構(gòu)的支座穿過(guò)臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的中心大圓孔固定在橫向滑臺(tái)上或安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，支架固定在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)上，支座用于設(shè)置定位元件或支撐元件以及力源元件，支架用于設(shè)置壓緊元件及力源元件。在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)或臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)或橫向滑臺(tái)上設(shè)置安裝自定心夾緊機(jī)構(gòu)，自定心夾緊機(jī)構(gòu)的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾持部位呈內(nèi)圓弧面或內(nèi)圓錐面形狀。薄型主軸箱的電機(jī)與主軸采用直聯(lián)或帶傳動(dòng)方式，或者采用齒輪傳動(dòng)但齒輪靠主軸后段安裝的方式。主軸(10)伸出段加長(zhǎng)，使主軸箱9與立式分度器7和窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6之間寬松，主軸箱前下部位輪廓線(11)相對(duì)于主軸箱前上部位輪廓線后移形成空間。薄型立式分度器由伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、回轉(zhuǎn)軸及同步帶輪組成。窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)上有導(dǎo)軌，立式分度器可沿導(dǎo)軌移動(dòng)并固定在需要的位置。 主軸、縱向滑臺(tái)、橫向滑臺(tái)、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、薄型立式分度器、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)械手和刀庫(kù)均為自動(dòng)控制方式。本實(shí)用新型的顯著效果是:全方位加工，能夠加工與基準(zhǔn)螺孔小夾角的工作螺孔，能夠加工基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)螺孔；薄型立式分度器轉(zhuǎn)速快，加快了生產(chǎn)節(jié)拍；薄型立式分度器可以脫離球體而由夾緊機(jī)構(gòu)獨(dú)立夾緊球體；工件的夾緊力比單靠螺栓拉緊方式大幅增力口，能承受大切削用量，提高效率。
圖1是螺栓球產(chǎn)品示意圖圖2是實(shí)施例以及球體基準(zhǔn)孔與加工孔成180°工位時(shí)的示意圖圖3、圖4、圖4-1是球體基準(zhǔn)孔與工作孔成30°工位時(shí)的示意圖圖5是加工基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)螺孔時(shí)的球體裝夾示意圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。附圖1是本實(shí)用新型的加工對(duì)象螺栓球球體1，1.1是基準(zhǔn)螺孔，其余是工作螺孔，工作螺孔數(shù)量從兩三個(gè)至十幾個(gè)不等。圖中1.1.1是基準(zhǔn)螺孔1.1所在的平面，1.2是與基準(zhǔn)螺孔成小夾角的工作螺孔所在的平面。各螺孔軸線過(guò)球心，過(guò)所在平面的中心且與平面垂直。附圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，由機(jī)床底座2、縱向滑臺(tái)3、橫向滑臺(tái)4、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5、窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6、薄型立式分度器7、夾緊機(jī)構(gòu)8 (由支座8.1、支架8.2基本組成)、薄型主軸箱9、主軸10等基本組成。薄型立式分度器7安裝在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6上，窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5上沿直徑方向，薄型立式分度器7離臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5的軸線較遠(yuǎn)，立式分度器7的回轉(zhuǎn)軸伸出段7.1.1較長(zhǎng)，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5安裝在橫向滑臺(tái)4上，夾緊機(jī)構(gòu)8的支座8.1穿過(guò)臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5的中心大圓孔安裝在橫向滑臺(tái)4上不旋轉(zhuǎn)，支架8.2固定在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6上，立式分度器7的回轉(zhuǎn)軸的伸出段7.1.1穿過(guò)支架8.2腰部處的孔，與孔壁間有間隙。立式分度器7的回轉(zhuǎn)軸7.1為空心，螺桿12從中穿過(guò)旋進(jìn)基準(zhǔn)螺孔拉緊球體，緊靠在回轉(zhuǎn)軸伸出段7.1.1的端面上?；剞D(zhuǎn)軸伸出段7.1.1可更換不同長(zhǎng)度的備件，以適應(yīng)不同直徑球體的中心保持與臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5和薄型立式分度器7兩回轉(zhuǎn)軸線交點(diǎn)重合。也可以沿臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5直徑方向移動(dòng)立式分度器7在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6上的位置，來(lái)適應(yīng)不同直徑的球體。待加工的工作螺孔及平面在球體上的方位由臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5和立式分度器7旋轉(zhuǎn)的經(jīng)緯角度合成確定，轉(zhuǎn)到位的待加工孔軸線處于水平面內(nèi)，與機(jī)床主軸10軸線等高平行，然后移動(dòng)橫向滑臺(tái)4即可進(jìn)行銑削平面加工，或移動(dòng)橫向滑臺(tái)4使轉(zhuǎn)到位的待加工孔軸線與機(jī)床主軸10軸線重合，然后移動(dòng)縱向滑臺(tái)3即可進(jìn)行鉆孔攻絲加工。窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6的主要作用是使立式分度器7安放其上能遠(yuǎn)離臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5的軸線，使立式分度器7與主軸箱9能成小角度互不干涉。窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6上有導(dǎo)軌，立式分度器7可沿導(dǎo)軌移動(dòng)并固定在需要的位置。立式分度器7在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6上的移動(dòng)，可以設(shè)置支承立式分度器7的底座滑板、絲杠螺母副和電機(jī)等成為自動(dòng)控制包括數(shù)控。薄型立式分度器7主要作用是旋轉(zhuǎn)角度，不以承受切削力為主，螺桿12拉緊球體緊貼回轉(zhuǎn)軸7.1.1端面產(chǎn)生的摩擦力對(duì)緊固球體承受切削力有次要貢獻(xiàn)。薄型立式轉(zhuǎn)臺(tái)7由伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、回轉(zhuǎn)軸及同步帶輪等構(gòu)成。向伺服電機(jī)發(fā)出指令，經(jīng)過(guò)行星減速機(jī)，最終控制立式分度器7的輸出旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度。轉(zhuǎn)動(dòng)速度可達(dá)市場(chǎng)普通立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)或分度盤(pán)的數(shù)倍，加快了生產(chǎn)節(jié)拍，提高效率。圖1顯示，在加工與基準(zhǔn)孔成小夾角的工作孔時(shí)，銑削平面1.2與基準(zhǔn)平面1.1相交較多，銑刀與回轉(zhuǎn)軸伸出段7.1.1會(huì)發(fā)生干涉。這種情況該專(zhuān)用機(jī)床的使用方式見(jiàn)附圖
4、附圖4-1，球體被夾緊機(jī)構(gòu)8夾緊后，把螺桿12從球體基準(zhǔn)螺孔I中旋出，然后把立式分度器7沿窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6退開(kāi)一小段距離，回轉(zhuǎn)軸伸出段7.1.1的端面離開(kāi)球體形成寬松空間，平面銑刀13即不會(huì)與回轉(zhuǎn)軸伸出段7.1.1發(fā)生干涉。一個(gè)球體產(chǎn)品全部工作螺孔中，最后加工這個(gè)孔，即完成了一個(gè)球體的全部加工。可見(jiàn)加工與基準(zhǔn)孔成小夾角的工作孔所在平面1.2的必要條件有兩個(gè)，一是機(jī)床主軸箱9與立式分度器7和窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6夾角小不干涉，二是有夾緊機(jī)構(gòu)8可以獨(dú)立夾緊工件。圖3、圖4顯示薄型立式分度器7及窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6可與薄型主軸箱9形成30°左右的小夾角，能夠加工與基準(zhǔn)螺孔夾角小至30°左右的工作螺孔(當(dāng)前螺栓球產(chǎn)品基準(zhǔn)孔與工作螺孔的最小夾角即30°左右)，可加工工作孔的范圍達(dá)300°，以機(jī)床主軸10軸線對(duì)稱(chēng)兩側(cè)各150°范圍。如果產(chǎn)品要求更大范圍，按該實(shí)用新型方案也可隨之增大。薄型主軸箱9通過(guò)電機(jī)與主軸10采用直聯(lián)、帶傳動(dòng)等方式，達(dá)到薄型的結(jié)果。或者采用齒輪傳動(dòng)但齒輪靠主軸10后段安裝的方式，可使主軸箱9前薄后厚，也能達(dá)到立式分度器7、窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6與主軸箱9形成小夾角不干涉。如果要使主軸箱9與立式分度器7和窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6之間更寬松，可輔以主軸10伸出段略加長(zhǎng)、主軸箱9前下部位輪廓線后移形成空間(附圖2中11)等等。薄型立式分度器7、主軸箱9及窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6，也可以是前薄后厚或前窄后寬呈T形或梯形等形式，都屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案，其作用都是不發(fā)生干涉。夾緊機(jī)構(gòu)8的支座8.1里設(shè)置有支撐油缸(或斜楔機(jī)構(gòu)等)，和內(nèi)球面(或內(nèi)圓錐面等)支撐定位元件8.1.1，支架8.2里設(shè)置有壓緊油缸和內(nèi)球面(或內(nèi)圓錐面)夾緊元件8.2.1，夾緊元件8.1.1、8.2.1可在支座8.1和支架8.2里上下移動(dòng)，液壓夾緊。支撐油缸(或斜楔機(jī)構(gòu))和支撐元件用作浮動(dòng)夾緊，以適應(yīng)螺桿12拉緊球體后形成的中心位置。在球體需要隨臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5、立式分度器7轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，夾具松開(kāi)不阻滯轉(zhuǎn)動(dòng)。夾緊機(jī)構(gòu)8的支撐、夾緊及松開(kāi)的力源也可以是氣動(dòng)或手動(dòng)。支撐定位元件8.1.1與夾緊元件8.2.1端口之間距離大于平面銑刀的直徑，便于銑刀通過(guò)而不會(huì)與夾具發(fā)生干涉。平面銑刀直徑大于球體銑削平面直徑，一次通過(guò)即銑出平面。夾緊機(jī)構(gòu)8的支座8.1也可以安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5上。加工基準(zhǔn)平面1.1.1和基準(zhǔn)螺孔1.1，只需退開(kāi)立式分度器7或卸下回轉(zhuǎn)軸伸出段
7.1.1，把球體放入夾緊機(jī)構(gòu)8夾緊即可，附圖5顯示球體呈全圓，回轉(zhuǎn)軸伸出段7.1.1的端頭離開(kāi)球體一段距離。通過(guò)工藝手段來(lái)保證裝夾定心度，例如計(jì)算尺寸鏈調(diào)整支座8.1里的定位元件基準(zhǔn)位置，由支架8.2里的油缸推動(dòng)壓緊元件夾緊球體。以及按球體毛坯實(shí)際尺寸分段確定定位元件位置等。適合中小批量生產(chǎn)。實(shí)施例二:本實(shí)用新型的專(zhuān)用機(jī)床在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6或臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5或橫向滑臺(tái)4上設(shè)置彈性?shī)A頭、三爪卡盤(pán)等自定心機(jī)構(gòu)(軸線與機(jī)床主軸10軸線重合)，夾持部位呈內(nèi)球面或內(nèi)圓錐面等形狀，提高加工基準(zhǔn)孔時(shí)的球體裝夾三維定心精度。適合大批量生產(chǎn)。實(shí)施例三:本實(shí)用新型的專(zhuān)用機(jī)床中的作直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件如主軸10、縱向滑臺(tái)3、橫向滑臺(tái)4、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)5、薄型立式分度器7、夾緊機(jī)構(gòu)8、機(jī)械手和刀庫(kù)等均為自動(dòng)控制包括數(shù)控方式，設(shè)置有相應(yīng)的滾珠絲杠螺母副、伺服電機(jī)、控制系統(tǒng)，采用硬軌或線軌等。其余部分與實(shí)施例一相同。實(shí)施例四:本實(shí)用新型的專(zhuān)用機(jī)床的立式分度器7為手動(dòng)機(jī)構(gòu)，僅由有刻度的轉(zhuǎn)動(dòng)副和鎖緊裝置組成；窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)6上的移動(dòng)，可手動(dòng)；夾緊機(jī)構(gòu)8也可以采用手動(dòng)夾緊，浮動(dòng)支撐元件也可手動(dòng)操作。甚至勿需支架8.2，由支座8.1和球體上方壓緊元件邊緣設(shè)置的兩個(gè)耳臺(tái)中的螺孔螺栓手動(dòng)夾緊。其余部分與實(shí)施例一相同。
權(quán)利要求1.一種螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，包括機(jī)床底座(2)、主軸(10)、縱向滑臺(tái)(3)、橫向滑臺(tái)(4)、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)、立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)的旋轉(zhuǎn)軸線與立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線相交且交點(diǎn)與機(jī)床主軸軸線等高，其特征是:還包括薄型主軸箱(9)，球體夾緊機(jī)構(gòu)(8)、窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)￠)，由薄型立式分度器(7)擔(dān)任立式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，薄型立式分度器(7)安裝在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)(6)上，窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)(6)沿臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)的直徑方向安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)上，加工時(shí)薄型立式分度器(7)及窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)(6)與薄型主軸箱(9)之間能形成小夾角但不會(huì)發(fā)生干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，其特征是:夾緊機(jī)構(gòu)(8)的支座(8.1)穿過(guò)臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)的中心大圓孔固定在橫向滑臺(tái)(4)上或安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)上，支架(8.2)固定在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)(6)上，支座(8.1)用于設(shè)置定位元件(8.1.1)或支撐元件(8.1.1.)以及力源元件，支架(8.2)用于設(shè)置壓緊元件(8.2.1)及力源元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，其特征是:在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)(6)或臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)或橫向滑臺(tái)(4)上設(shè)置安裝自定心夾緊機(jī)構(gòu)，自定心夾緊機(jī)構(gòu)的軸線與機(jī)床主軸軸線重合，夾持部位呈內(nèi)圓弧面或內(nèi)圓錐面形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，其特征是:薄型主軸箱(9)的電機(jī)與主軸采用直聯(lián)或帶傳動(dòng)方式，或者采用齒輪傳動(dòng)但齒輪靠主軸(10)后段安裝的方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，其特征是:主軸(10)伸出段加長(zhǎng)，使主軸箱(9)與立式分度器(7)和窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)(6)之間寬松，主軸箱前下部位輪廓線(11)相對(duì)于主軸箱前上部位輪廓線后移形成空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，其特征是:薄型立式分度器(7)由伺服電機(jī)、行星減速機(jī)、回轉(zhuǎn)軸及同步帶輪組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，其特征是:窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)(6)上有導(dǎo)軌，薄型立式分度器 (7)可沿導(dǎo)軌移動(dòng)并固定在需要的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，其特征是:主軸(10)、縱向滑臺(tái)(3)、橫向滑臺(tái)(4)、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(5)、薄型立式分度器(7)、夾緊機(jī)構(gòu)(8)、機(jī)械手和刀庫(kù)均為自動(dòng)控制方式。
專(zhuān)利摘要一種螺栓球全方位加工專(zhuān)用機(jī)床，包括主軸、縱向滑臺(tái)、橫向滑臺(tái)、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，還包括薄型立式分度器、球體夾緊機(jī)構(gòu)、窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線與薄型立式分度器的旋轉(zhuǎn)軸線相交且交點(diǎn)與機(jī)床主軸軸線等高，薄型立式分度器安裝在窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)上，窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上沿直徑方向，加工時(shí)薄型立式分度器及窄長(zhǎng)型導(dǎo)臺(tái)與薄型主軸箱之間能形成小夾角不發(fā)生干涉。其顯著效果是全方位加工，能夠加工與基準(zhǔn)螺孔小夾角的工作螺孔，能夠加工基準(zhǔn)平面和基準(zhǔn)螺孔；薄型立式分度器轉(zhuǎn)速快，加快了生產(chǎn)節(jié)拍；薄型立式分度器可以脫離球體而由夾緊機(jī)構(gòu)獨(dú)立夾緊球體；工件的夾緊力比單靠螺栓拉緊方式大幅增加，能承受大切削用量，提高效率。
文檔編號(hào)B23Q1/26GK202985081SQ20122045294
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者陳偉 申請(qǐng)人:重慶中捷數(shù)控機(jī)床股份有限公司