专利名称：一种基于普通车床的可拆卸模块化铣附件的制作方法
技术领域：
本发明设计了一种基于普通车床的可拆卸模块化铣附件，用于装配在普通车床上，优化车床加工范围，实现对轴类等零件的铣削加工，提高工件的加工效率和加工精度等，并且安装简单、方便、易于拆卸，属于优化改造普通车床领域中实用的机械装置。
背景技术：
在现代机械加工过程中，零件形状较复杂，且精度要求高，通常一个零件的机械加工，需要经过车、铣、钻等多个工序，而普通车床通常只能对其进行车削部分的加工，对于其他工序就需要更换设备，重新准备刀具和装夹，这不仅增加了生产过程链和在制品数量，造成生产管理的不便，大大降低了加工效率，而且零件重新装夹时基准的转换往往会造成加工误差的累积，使零件的加工精度走失。
目前，机床领域也有很多高效的数控加工设备，如车铣复合加工中心等，它们可以在I台车铣中心上，经过一次装夹，完成全部车、铣、钻、镗、攻丝等加工，很好的解决了上述问题，但其设备成本相当昂贵，一台加工中心往往需要几十万甚至上百万的费用，并且对于操作人员的技术要求也很高，于是其不易被中小型企业所接受。而各企业又都拥有大量的普通车床，对其进行改造，在其原有的基础上加上铣附件装置，以完成零件上一些车、铣、钻等工序的加工，就显得有很好的适用与经济价值。
发明内容
本发明的目的在于对普通车床进行优化改造，将本发明设计的铣附件装配在普通车床上，优化车床加工范围，实现对轴类等零件的铣削加工，并在一些特殊的情况下，用铣刀代替车刀进行车削加工，而且其安装简单、方便、可靠、易于拆卸。本发明采用的技术方案为一种基于普通车床的可拆卸模块化铣附件，主要包括动力传动装置、换刀装置、连接装置，其中动力由伺服电机提供，使铣刀主轴具有一定的变速范围；换刀装置为立式八方形转塔头，可储存多把不同的刀具，适用于不同的加工工序；伺服电机与传动轴之间采用键连接，并经胀套无键连接传动锥齿轮，再通过一级直齿圆锥齿轮和两级直齿圆柱齿轮带动铣刀主轴旋转；立式八方形转塔头的脱开铣刀主轴传动、抬起、压紧过程由液压缸完成，精定位由鼠牙盘确定，而转塔头转位过程由手轮带动槽轮机构实现；装配到普通车床上的过程中仅需要拆除车床的床鞍和刀架部件，将铣附件装在车床的燕尾导轨上，使得铣附件上刀具的横向和纵向进给仍由车床原来的进给机构实现。所述的伺服电机为交流同步伺服电机,额定转矩27Nm,额定转速1500rpm,额定功率 4. 3kwo立式八方形转塔头采用传统的液压式转塔头，并对其原有的结构进行了简化，去除原有的转位电动机、蜗轮蜗杆等装置，采用手动转动手轮带动槽轮机构实现转塔头的转位。
所述的将铣附件装在车床的燕尾导轨上，具体可采用六角头螺栓连接定位，螺栓的尺寸大小和定位孔的位置由铣附件的尺寸大小及车床的燕尾形导轨的尺寸大小和位置确定。本发明相对于普通车床原有刀架有以下优点I、该装置最突出的特点在于采用了立式八方形转塔头换刀装置，可储备一定数目的车刀和铣刀，车刀保证了普通车床自身原有的车削功能，而铣刀扩大了普通车床的加工范围，实现除车削加工外的铣削等加工工序，甚至还可以用铣刀代替车刀进行车削，如车削轴的外圆柱面等。并且对传统的液压式转塔头进行了简化，不再采用转位电动机、蜗轮蜗杆等装置来完成转塔头的转位，而是采用手动转位的方法，手动转动手轮带动槽轮机构实现转塔头的转位。因为在普通车床中，加工零件的装夹、进给等加工过程均由操作人员手动完成，所以相对而言，由转位电动机、蜗轮蜗杆等装置来完成转塔头的转位并没有起到可观的效果，反而增加了整个换刀装置的复杂性以及其尺寸大小。 2、在动力传动装置中，伺服电动机与传动轴之间采用键连接，而避免了通常情况下采用联轴器连接时尺寸的过大，并经胀套无键连接传动锥齿轮，胀套使得传动轴的精度要求降低，方便加工，并且胀套承载大，强度高，再通过一级直齿圆锥齿轮和两级直齿圆柱齿轮带动铣刀主轴旋转。这样可使得主轴获得较大的扭矩且整体结构紧凑，减小装置的尺寸大小。3、该装置在与普通机床的连接上具有很好的兼容性，装配方便、简单，易于拆卸，仅需要对原有的机床做简单的改造，拆除机床的床鞍和刀架部件，将铣附件装在机床的燕尾导轨上即可，使得铣附件上刀具的横向和纵向进给仍由机床原来的进给机构实现。
图I铣附件安装三视图；图2铣附件展开图；附图中的标号说明如下I、动力传动装置 2、换刀装置 3、连接装置 4、伺服电机 5、箱体6、液压缸7、手轮8、鼠牙盘 9、槽轮机构 10、铣刀主轴
具体实施例方式本发明设计一种基于普通车床的可拆卸模块化铣附件，其结构参阅图I、图2，附件主要包括动力传动装置I、换刀装置2、连接装置3等，主要由伺服电机4、箱体5、液压缸6、手轮7、鼠牙盘8、槽轮机构9、铣刀主轴10、以及直齿圆柱齿轮、锥齿轮、轴承、胀套、衬套、螺钉等零件组成。其中，传动装置I与换刀装置2位于同一箱体5内。传动装置I由伺服电机4、两根传动轴、一对直齿圆锥齿轮和一直齿圆柱齿轮等零件组成，为铣刀主轴10提供动力，通过中间直齿圆柱齿轮与铣刀主轴10相连，带动铣刀主轴10上的铣刀旋转；伺服电机4为整个装置的动力源，通过内六角圆柱头螺钉与箱体5相连；换刀装置2为液压式立式八方形转塔头，由铣刀主轴10、液压缸6、鼠牙盘8、槽轮机构9、手轮7等零件组成，可储备一定数目的车刀和铣刀，满足不同工序加工的换刀要求，液压缸6、鼠牙盘8和槽轮机构9中的槽轮三者中心线位于同一轴线上即为换刀装置的中心线；液压缸6为头部圆法兰型液压缸，用于完成转塔头转位时的抬起和压紧过程；圆盘形手轮7通过传动轴与含有八条径向槽的外啮合槽轮机构9的转臂相连，共同完成转塔头的转位过程；鼠牙盘8用于转塔头转位后的精定位，保证转塔头的运行精度；连接装置3采用六角头螺栓连接定位，将铣附件装在车床的燕尾导轨上，由机床原来的进给机构实现铣附件上刀具的横向和纵向进给。对于其中的一些重要部件需进行选型，首先由刀具的规格确定刀具主轴及其尺寸大小；其次选择伺服电机，计算铣刀铣削工件时产生的切削力和切削功率，通过总传动系统的机械效率算出伺服电机所需的最小功率和扭矩，并依据铣刀加工工件时所要求的转速范围和传动系统的转速传动比计算伺服电机的转速范围；然后根据转塔头抬起的距离判断液压缸的行程以确定液压缸的型号及尺寸；再在零件的安装设计和零件之间的连接设计过程中确定所需标准件与非标准件的型号与尺寸，并进行箱体结构和外形尺寸设计；最终由铣附件整体结构和尺寸同被改造车床的燕尾形导轨一起，确定螺栓连接孔的大小和位置。
装配时，需要拆除被改造车床的床鞍和刀架部件，将所完成的铣附件装置通过螺栓连接装配到车床的燕尾形导轨上，保证铣附件与车床之间连接的可靠性和铣附件工作时性能的稳定，防止在加工工件时出现震动。本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。
权利要求
1.一种基于普通车床的可拆卸模块化铣附件，其特征在于主要包括动力传动装置(I)、换刀装置(2)、连接装置(3)，其中动力由伺服电机(4)提供，使铣刀主轴具有一定的变速范围；换刀装置(2)为立式八方形转塔头，可储存多把不同的刀具，适用于不同的加工工序; 伺服电机(4)与传动轴之间采用键连接，并经胀套无键连接传动锥齿轮，再通过一级直齿圆锥齿轮和两级直齿圆柱齿轮带动铣刀主轴(10)旋转； 立式八方形转塔头的脱开铣刀主轴(10)传动、抬起、压紧过程由液压缸(6)完成，精定位由鼠牙盘(8)确定，而转塔头转位过程由手轮(7)带动槽轮机构(9)实现； 装配到普通车床上的过程中仅需要拆除车床的床鞍和刀架部件，将铣附件装在车床的燕尾导轨上，使得铣附件上刀具的横向和纵向进给仍由车床原来的进给机构实现。
2.根据权利要求I所述的铣附件，其特征在于伺服电机(4)为交流同步伺服电机，额定转矩27Nm,额定转速1500rpm,额定功率4. 3kw。
3.根据权利要求I所述的铣附件，其特征在于立式八方形转塔头采用传统的液压式转塔头，并对其原有的结构进行了简化，去除原有的转位电动机、蜗轮蜗杆装置，采用手动转动手轮带动槽轮机构实现转塔头的转位。
4.根据权利要求I所述的铣附件，其特征在于所述的将铣附件装在车床的燕尾导轨上，具体可采用六角头螺栓连接定位，螺栓的尺寸大小和定位孔的位置由铣附件的尺寸大小及车床的燕尾形导轨的尺寸大小和位置确定。
全文摘要
本发明提供了一种基于普通车床的可拆卸模块化铣附件，主要包括动力传动装置(1)、换刀装置(2)、连接装置(3)等。普通车床由于结构的局限性通常只能进行车削加工而不能完成铣削等工序，该发明用于装配在普通车床上，优化车床加工范围，实现对轴类等零件的铣削加工，提高工件的加工效率和加工精度等。并且该发明在与普通车床的连接上具有很好的兼容性，装配方便、简单、易于拆卸，仅需要对原有的机床做简单的改造，拆除机床的床鞍和刀架部件，将铣附件装在机床燕尾形导轨上即可。
文档编号B23C7/02GK102962506SQ20121050783
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月1日 优先权日2012年12月1日
发明者彭翀, 王伦, 刘强, 孟玉洁, 蓝力沄 申请人:北京航空航天大学