专利名称：一种刀具回转的车削工作头及具有该工作头的车床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车削装置，尤其涉及一种可同时轴向和径向进刀的刀具回转 的车削工作头及具有该工作头的机床。
背景技术：
对两端需经加工的杆轴类零件，如车外圆、切槽、车端面、倒角等加工作业，现 有的加工设备，不论是普通机床、仪表车床、数控机床，其在加工杆轴类零件往往是 用它们车头上的夹具先夹住一端、加工另一端，然后将零件调头，用夹具夹住已加工 的一端，加工尚未加工的一端，也就是分别要二次装夹、二次加工才能完成，对操作 者来说劳动强度大、生产效率低，二次装夹也影响零件的加工精度，且还不适合大批 量生产。有一专利号为ZL9322502U(公告号为CN2147056Y)的中国实用新型专利《工件静 止式回转体加工机》披露了一种这样的结构， 一种工件静止式回转体加工机，由夹紧 工件机构、车削装置、操纵机构、联轴节、减速器、电机、台架和机座所组成，其特 征在于a.车削装置包括靠模、刀盘和主轴，靠模为中空圆筒形，设置在台架 上；主轴穿过靠模，在其穿过段上套有刀盘；靠模、刀盘和主轴三者的圆心在同一直 线上；b.刀盘包括刀盘底、刀盘盖和车刀；刀盘为中空的圆盘，在刀盘底内的平 面上开有槽，槽内装有车刀，由螺钉将刀盘盖固装在刀盘底上；C.在主轴的另一段 上，套装有圆锥滚子轴承和收紧螺母；收紧螺母紧靠在圆锥滚子轴承的一端面上；圆 锥滚子轴承的外周上又套装一滑套，在滑套的上部设有一滑槽，其下部上有一齿条， 滑套设置在操纵机构的壳体中；在壳体上部的孔中装有防转锁，其下侧面上还装有操 纵手柄，而操纵手柄上套装有齿轮与齿条相啮接，壳体紧固在台架上。该加工机在工 作时电机主轴旋转并向左作轴向移动，刀杆顶部的滚轮紧靠在靠模内壁上旋转移动， 弹簧迫使刀杆上的滚轮紧靠靠模，径向仿形运动取决靠模形状，靠模的内壁呈斜面 状，滚轮在靠模内壁的滚动相对是不很稳定的，仅靠弹簧将滚轮紧压在靠模的内壁显 得不稳定，易打滑，故上述加工机存在加工精度不高的缺陷。又有一专利号为ZL01114307.X(公告号为CN1393319Y)的中国实用新型专利《长管 类长轴类零件头部综合机加工机床》披露了一种长管类长轴类零件头部综合机加工机 床，它包括机架、夹紧装置、顶紧装置、丝杆螺母轴向进给系统、径向刀架、径向走刀系统、旋转架、动力箱，其特征在于机架的一端安装有夹紧装置，另一端固连一根 进给丝杆， 一进给母丝装在丝杆的头部；在丝杆上套有一个只能滑动不能旋转的空心 轴，旋转架的壳体通过两处轴承套在空心轴上，旋转架的壳体一端面安装有一个或多 个可作径向运动的径向刀架，另一端面上通过动力齿轮、花键轴与动力箱相连；空心 轴上固装一个中心齿轮， 一组或多组进给齿轮和挂轮安装在中心齿轮与进给母丝之 间， 一组或多组走刀齿轮和挂轮安装在中心齿轮与径向刀架的走刀丝杆之间，每组进 给挂轮设置有一个离合器，每组走刀挂轮也设置一个离合器。工作时，动力齿轮使旋 转架旋转时，进给齿轮组及挂轮组通过空心轴上的中心齿轮的啮合，即NW行星传动 的形式带动母丝在丝杆上旋转，从而完成旋转架的轴向进给的动作，走刀齿轮组及挂 轮组通过空心轴上的中心齿轮啮合带动走刀架的走刀丝杆旋转(此时无行星作用)从 而完成径向走刀，由于该加工机床在走刀过程中要依靠多个齿轮组来配合，而齿轮组 的结构相对很复杂、不便组装，整个机构体积大，传动过程中涉及部件多，结构不很 合理。发明内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构合理紧 凑、组装方便的刀具回转的车削工作头，该工作头的轴向进刀和径向进刀平稳，故还 具有加工精度高的优点。本实用新型所要解决的另一个技术问题是提供一种具有上述刀具回转的车削工作 头的加工车床，该车床可使工件在一次装夹工作下完成车外圆、切槽、车端面、倒角 等加工作业，适合批量生产，提高了加工效率。本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为 一种刀具回转的车削工作 头，包括有主轴、刀具、刀座、 一可驱动主轴旋转的主传动部分，所述的刀座和主轴 相连并可随主轴旋转；其特征在于还包括 一进刀传动部分，包括有拉杆，拉杆活动 穿设于主轴内，在拉杆的前端固定有驱动凸轮、驱动轴，驱动凸轮和驱动轴位于刀座 内，拉杆的后端与可同时驱动拉杆、驱动凸轮和驱动轴沿轴向往复移动的驱动件相 连； 一移动刀座部件包括有活动刀座体、刀架、弹簧，活动刀座体可沿刀座轴向移 动并可随刀座旋转地限位在刀座内，刀架可沿活动刀座体径向移动并可随活动刀座体 旋转地限位在活动刀座体上，刀具夹持在刀架上，弹簧设于刀架上以给刀架施加一相 对活动刀座体的径向复位力； 一轴向进给机构包括轴向摆臂，轴向摆臂的中部可转 动支承刀座上，轴向摆臂的一端和驱动凸轮后端接触使驱动凸轮的轴向移动可推动轴 向摆臂偏转，其另一端则和活动刀座体相连以使轴向摆臂的偏转能推动活动刀座体相 对刀座轴向移动； 一径向进给机构包括径向摆臂，径向摆臂的中部可转动支承在活 动刀座体上，在驱动轴上设置有和径向摆臂相配的槽，径向摆臂的一端位于相应的槽内以使槽的轴向移动能带动径向摆臂的偏转，其另一端和刀架的外端面直接或间接抵 触以使径向摆臂的偏转能推动刀架相对活动刀座体径向移动。为使轴向摆臂的端部能顺利地爬向驱动凸轮后端的锥面，上述驱动凸轮的后端为 一锥面，并在轴向摆臂的端部设置有一滚轮，该滚轮和驱动凸轮后端的锥面接触。由 于滚轮和锥面之间为滚动摩擦，所以能快捷地爬上锥面。为了调节径向进给量的大小，在上述的径向摆臂的端部穿设有一半球头螺钉，该 半球头螺钉的外端穿出径向摆臂后与一螺母相连以将半球头螺钉锁紧在径向摆臂上， 半球头螺钉的球头部分和刀架的外端面直接接触。调节时转动螺母，调节半球头螺钉 相对伸出径向摆臂的距离，以达到调节径向进给的起始位置，而确定进给量的大小；上述的主传动部分为一由电动机带动的一对同步带轮，其中一个带轮与电动机的 输出轴相连，另一个带轮则通过键连接的方式与主轴相连。当然该主传动部分可采用 现有的各种传动结构，如齿轮传动等等。上述进刀传动部分的驱动件为油量可调节的旋转液压缸，其中旋转液压缸中的活 塞以螺纹连接的方式与拉杆相连接。由于活塞和拉杆之间为螺纹连接，这样便可调整 活塞与拉杆螺纹连接的长度，以确定轴向进给的起始点。当然上述驱动件也可采用气 量可调节的气压缸。上述的刀架以有两个为佳，其对称设置活动刀座体的上下两端，这样可提高车削 工作头的工作效率，可同时进行不同的加工工序，当然也不局限于两个，也可是多个 刀架，为使轴向进刀更加平稳，所述的轴向摆臂有两个且对称设置在刀座的两端，当 然也不局限于两个轴向摆臂，为使径向进刀更加平稳，所述的径向摆臂有两个且对称 设置在活动刀座体的两端，当然也不局限于两个径向摆臂。弹簧设置在刀架上的结构为在刀架上开有一径向的腔室，弹簧容置在刀架的腔 室内，弹簧的上端顶在腔室的顶壁上，另一端支撑在刀座内为使两个轴向摆臂的端部都能顺利地爬向驱动凸轮后端的锥面，上述的两个轴向 摆臂的端部均设有一滚轮，滚轮和驱动凸轮后端的锥面接触。上述的刀架限位在活动刀座体上的结构为在活动刀座体上设有一燕尾槽，刀架 的后端具有一和燕尾槽相配的滑移部，该滑移部可在活动刀座体的燕尾槽内径向往复 移动。采用燕尾槽是一种比较简单常规可将刀架限位在活动刀座体上的限位结构，刀 架可沿活动刀座体径向移动的。一种具有上述的刀具回转的车削工作头的车床，包括有两个刀具回转的车削工作 头，其特征在于还包括有机架，所述的两个刀具回转的车削工作头方向相对且间隔地 设置在机架两端，刀具回转的车削工作头用支承座固定在机架上，所述的电动机固定 在支承座的上部。将工件固定在两个刀具回转的车削工作头之间，这样只需进行一次装夹，两边的工作头便可对工件的两端同时进行车外圆、切槽、车端面、倒角等加工 作业。还包括有可将待加工工件固定住的夹具，该夹具设置在机架的中部，并位于两个 刀具回转车削头之间。其也可采用现有的各种夹具。与现有技术相比，本实用新型的优点在于该车削工作头在电动机经一对同步带 轮带动下，驱动与同步带轮相联接的主轴、刀座、刀架及活动刀座体旋转，使刀具回转并获得切削的动力；拉杆带动驱动凸轮、驱动轴也作往复移动，分别操纵轴向摆臂和径向摆臂的摆动，进而操纵刀架作相对刀座的轴向往复移动，及刀架相对活动刀座体的径向往复移动，轴向摆臂和径向摆臂的结构相对简单，并通过轴向摆臂和径向摆臂的摆动幅度来精确控制刀架轴向进给和径向进给幅度，无需复杂的齿轮传动结构， 故其结构合理紧凑。本实用新型的第二个实施例，具有两个上述车削工作头的车床，这样只需进行一 次装夹，两边的工作头便可对工件的两端同时进行车外圆、切槽、车端面、倒角等加 工作业。
图l为本实用新型刀具回转的车削工作头的结构示意图(处于加工起始状态)；图2为本实用新型刀具回转的车削工作头的结构示意图(处于加工状态)；图3为图1的A向示意图；图4为图3的B-B向剖视图；图5为本实用新型刀具回转的车削工作头中工件示意图； 图6为本实用新型刀具回转的车削工作头在车床上的应用。图号说明l为主轴、2为刀具、3为刀座、31为刀座面盖、4为拉杆、5为驱动凸 轮、51为锥面、6为驱动轴、61为槽、7为旋转液压缸、71为活塞、8为活动刀座体、81 燕尾槽、82为腰形槽、9为刀架、91为滑移部、IO为弹簧、ll为轴向摆臂、12为销轴、 13径向摆臂、14为滚轮、15为半球头螺钉、16为螺母、17为电动机、18为带轮、19为 机架、20为支承座、21为夹具、22为螺钉、23为平键、24为同步带、25为芯轴、26为 工件、27为轴承、28为芯轴。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。如图1 4所示， 一种刀具回转的车削工作头，包括有主轴l、刀具2、刀座3、刀座 面盖31，其中主轴1通过轴承27安装在支承座20内，并可相对支承座20旋转，所述的刀 座3和主轴l通过螺钉22相连并可随主轴l旋转，刀座面盖3l盖设在刀座3的前端；还包括有一可驱动主轴l旋转的主传动部分，主传动部分为一由电动机17带动的--对同步带 轮18，其中一个带轮18与电动机17的输出轴相连，另一个带轮18则通过平键23与主轴1 相连，上述两个带轮18之间通过同步带24相连，这样电动机17经过同步带轮18带动可 驱动与同步带轮18相联接的主轴1和刀座3旋转，使刀具2回转并获得切削的动力一进刀传动部分，包括有拉杆4，拉杆4活动穿设于主轴1内，在拉杆4的前端固定 有驱动凸轮5、驱动轴6，驱动凸轮5和驱动轴6位于刀座3内，拉杆4的后端与可同时驱 动拉杆4、驱动凸轮5和驱动轴6沿轴向往复移动的驱动件相连，驱动件为油量可调节的 旋转液压缸7，其中旋转液压缸7中的活塞71以蠊纹连接的方式与拉杆4相连接，通过活 塞71在液压缸7中的轴向往复移动，便可带动拉杆4及与拉杆4相连的驱动凸轮5和驱动 轴6作轴向的往复移动；一移动刀座部件包括有活动刀座体8、两个刀架9、四根圆柱弹簧IO,活动刀座 体8可沿刀座3轴向移动并可随刀座旋转地限位在刀座3内，该限位结构可通过键槽连接 方式限位在刀座3内，其为常规连接结构，故在图上没有显示，刀架9可沿活动刀座体8 径向移动并可随活动刀座体8旋转地限位在活动刀座体8上，且刀架9位于活动刀座体8 的上下两端，刀架9限位在活动刀座体8上的结构为在活动刀座体8上设有一燕尾槽 81，刀架9的后端具有一和燕尾槽81相配的滑移部91,该滑移部91可在活动刀座体8的 燕尾槽81内径向往复移动，刀具2夹持在刀架9上，刀具2夹持在刀架9上的方式可根据 加工需要来设置，其为常规技术，在刀架9上开有一径向的腔室，弹簧10容置在刀架9 的腔室内，弹簧10的上端顶在腔室的顶壁上，另一端支撑在刀座面盖31内以给刀架9施 加一相对活动刀座体8的径向复位力；一轴向进给机构包括两个对称设置在刀座3两端的轴向摆臂11，轴向摆臂ll的中 部通过芯轴25可转动支承刀座3上，每个轴向摆臂11的一端设置有一滚轮14,该滚轮14—端则和活动刀L体8相连以使轴向摆臂11的偏转能相:动活动刀座:8相对刀座3轴向移 动，相连的结构采用在活动刀座体8上设有两个对称分布且径向的腰形槽82，在轴向摆 臂ll的另一端上设有一和腰形槽82相配并可相对腰形槽82径向滑移的销轴12,销轴12 插设在腰形孔82内，这样轴向摆臂11的偏转可带动活动刀座体8相对刀座3轴向往复移 动一径向进给机构包括两个对称设置在活动刀座体8上的径向摆臂13,径向摆臂13 的中部通过芯轴28可转动支承在活动刀座体8上，在驱动轴6的上下两端设置有一轴向 的和径向摆臂13相配的槽61，径向摆臂13的一端位于相应的槽61内以使槽61的轴向移 动能带动径向摆臂13的偏转，其另一端穿设有一半球头嫘钉15，该半球头蠊钉15的外 端穿出径向摆臂13后与--蠊母16相连以将半球头螺钉15锁紧在径向摆臂13上，半球头螺钉15的球头部分和刀架9的外端面直接接触，以使径向摆臂13的偏转能推动刀架9相 对活动刀座体8径向移动。该刀具回转的车削工作头的工作过程及原理是这样的工作时，电动机17通过经过同步带轮18带动，可驱动与同步带轮18相联接的主轴 1、刀座3、活动刀座体8、刀架9旋转，使夹持在刀架9上的刀具2回转以获得切削的动 力，且工作时，为先轴向进给，轴向进给结束后，接着径向进给；其中，轴向进给过程旋转液压缸7开始工作，旋转液压缸7上的活塞71作轴向的 往复移动，旋转液压缸7的油量大小可以决定活塞71移动的频率，活塞71的轴向移动带 动拉杆4、驱动凸轮5—起轴向往复移动，由于驱动凸轮5的轴向移动，其迫使轴向摆臂 11的下端滚轮14爬上或爬下驱动凸轮5后端的锥面，故轴向摆臂11相对芯轴25偏转，轴 向摆臂11的上端则推动活动刀座体8轴向往复移动，活动刀座体8则带动刀架9及夹持在 刀架9上的刀具2作轴向往复移动，以起到调节刀具2轴向进给的作用；其中，径向进给过程旋转液压缸7开始工作，旋转液压缸7上的活塞71作轴向的 往复移动，活塞71的轴向移动带动拉杆4、驱动凸轮5、驱动轴6—起轴向往复移动，由 于驱动凸轮5的轴向移动，其迫使轴向摆臂11的下端滚轮14爬上或爬下驱动凸轮5后端 的锥面51，故轴向摆臂11相对芯轴25偏转，当活动刀座体8相对驱动轴6轴向前一定距 离后，即轴向进给结束后，径向摆臂13的下端和驱动轴6上槽61的前侧壁接触，以带动 径向摆臂13偏转，径向摆臂13另一端部的半球头螺钉15则会向内挤压刀架9，两个刀架 9会克服弹簧10的弹力相互靠拢，以达到调节刀具2径向进给的作用。如图5、 6所示，为具有上述的刀具回转的车削工作头的车床，包括有两个刀具回 转的车削工作头、机架19、 一可将待加工工件26固定住的夹具21，所述的两个刀具回 转的车削工作头方向相对且间隔地设置在机架两端，刀具回转的车削工作头用支承座 20固定在机架19上，所述的电动机17固定在支承座20的上部，该夹具21设置在机架19 的中部，并位于两个刀具回转车削头之间，夹具21可采用现有的各种类型的夹具，其 主要是起到给工件26定位的目的。工作时，将待加工的工件26固定在夹具21上，工件26的两端靠近刀具回转的车削 工作头，此时，刀具回转的车削工作头便可同时对工件26两端进行车外圆、切槽、车 端面、倒角等加工，刀具回转的车削工作头工作的原理和过程在前面以阐述。
权利要求1. 一种刀具回转的车削工作头，包括有主轴(1)、刀具(2)、刀座(3)、一可驱动主轴(1)旋转的主传动部分，所述的刀座(3)和主轴(1)相连并可随主轴(1)旋转；其特征在于还包括一进刀传动部分包括有拉杆(4)，拉杆(4)活动穿设于主轴(1)内，在拉杆(4)的前端固定有驱动凸轮(5)、驱动轴(6)，驱动凸轮(5)和驱动轴(6)位于刀座(3)内，拉杆(4)的后端与可同时驱动拉杆(4)、驱动凸轮(5)和驱动轴(6)沿轴向往复移动的驱动件相连；一移动刀座部件包括有活动刀座体(8)、刀架(9)、弹簧(10)，活动刀座体(8)可沿刀座(3)轴向移动并可随刀座(3)旋转地限位在刀座(3)内，刀架(9)可沿活动刀座体(8)径向移动并可随活动刀座体(8)旋转地限位在活动刀座体(8)上，刀具(2)夹持在刀架(9)上，弹簧(10)设于刀架(9)上以给刀架(9)施加一相对活动刀座体(8)的径向复位力；一轴向进给机构包括轴向摆臂(11)，轴向摆臂(11)的中部可转动支承刀座(3)上，轴向摆臂(11)的一端和驱动凸轮(5)后端接触使驱动凸轮(5)的轴向移动可推动轴向摆臂(11)偏转，其另一端则和活动刀座体(8)相连以使轴向摆臂(11)的偏转能推动活动刀座体(8)相对刀座(3)轴向移动；一径向进给机构包括径向摆臂(13)，径向摆臂(13)的中部可转动支承在活动刀座体(8)上，在驱动轴(6)上设置有和径向摆臂(13)相配的槽(61)，径向摆臂(13)的一端位于相应的槽(61)内以使槽(61)的轴向移动能带动径向摆臂(13)的偏转，其另一端和刀架(9)的外端面直接或间接抵触以使径向摆臂(13)的偏转能推动刀架(9)相对活动刀座体(8)径向移动。
2、 根据权利要求l所述的刀具回转的车削工作头，其特征在于所述驱动凸轮(5)的 后端为一锥面(51)，在轴向摆臂(11)的端部设置有一滚轮(14),该滚轮(14)和驱动凸轮( 5)后端的锥面(51)接触。
3、 根据权利要求l所述的刀具回转的车削工作头，其特征在于所述径向摆臂(13) 的端部穿设有一半球头螺钉(15)，该半球头蠊钉(15)的外端穿出径向摆臂(13)后与--嫘 母(16)相连以将半球头嫘钉(15)锁紧在径向摆臂(13)上，半球头蠊钉(15)的球头部分和刀 架(9)的外端面直接接触。
4、 根据权利要求l所述的刀具回转的车削工作头，其特征在于所述的主传动部分 为一由电动机(17)带动的一对同步带轮(18)，其中一个带轮(18)与电动机(17)的输出轴相 连，另一个带轮(18)则通过键连接的方式与主轴(1滩连。
5、 根据权利要求l所述的刀具回转的车削工作头，其特征在于所述进刀传动部分 的驱动件为油量可调节的旋转液压缸(7)，其中旋转液压缸(7)中的活塞(71)以蠊纹连接 的方式与拉杆(4)相连接。
6、 根据权利要求l所述的刀具回转的车削工作头，其特征在于所述的刀架(9)有两 个，其对称设置活动刀座体(8)的上下两端，所述的轴向摆臂(ll)有两个且对称设置在 刀座(3)的两端，所述的径向摆臂(13)有两个且对称设置在活动刀座体(8)的两端。
7、 根据权利要求6所述的刀具回转的车削工作头，其特征在于所述的弹簧(10)设 置在刀架(9)上的结构为在刀架(9)上开有一径向的腔室，弹簧(10)容置在刀架(9)的腔 室内，弹簧(10)的上端顶在腔室的顶壁上，另一端抵压在刀座(31)内。
8、 根据权利要求l所述的刀具回转的车削工作头，其特征在于所述的刀架(9)限位 在活动刀座体(8)上的结构为在活动刀座体(8)上设有一燕尾槽(81)，刀架(9)的后端具 有一和燕尾槽(81)相配的滑移部(91)，该滑移部(91)可在活动刀座体(8)的燕尾槽(81)内 径向往复移动。
9、 一种具有权利要求1 8中任一权利要求所述刀具回转的车削工作头的车床，包 括有两个刀具回转的车削工作头，其特征在于还包括有机架(19)，所述的两个刀具回转 的车削工作头方向相对且间隔地设置在机架(19)两端，刀具回转的车削工作头用支承座 (20)固定在机架(19)上，所述的电动机(17)固定在支承座(20)的上部。
10、 根据权利要求9所述的车床，其特征在于还包括有一可将待加工工件(26)固定 住的夹具(21)，该夹具(21)设置在机架(19)的中部，并位于两个刀具回转车削头之间。
专利摘要本实用新型涉及一种刀具回转的车削工作头，包括有主轴、刀具、刀座、主传动部分、进刀传动部分，一移动刀座部件包括有活动刀座体、刀架、弹簧，活动刀座体限位在刀座内，刀架可沿活动刀座体径向移动限位在活动刀座体上，弹簧设于刀架上；轴向进给机构一轴向摆臂的中部可转动支承刀座上，轴向摆臂的一端和驱动凸轮后端接触，其另一端则和活动刀座体相连；径向进给机构径向摆臂的中部可转动支承在活动刀座体上，在驱动轴上设置有和径向摆臂相配的槽，径向摆臂的一端位于相应的槽内，其另一端和刀架的外端面抵触。并通过轴向摆臂和径向摆臂的摆动幅度来精确控制刀架轴向进给和径向进给幅度，其结构合理紧凑。
文档编号B23B3/00GK201102069SQ200720105820
公开日2008年8月20日 申请日期2007年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者冰 赵 申请人:董祥义