数控球销机床的制作方法

本实用新型涉及一种数控机床，具体涉及一种数控球销机床。

背景技术：

随着工业技术的飞速发展，数控加工技术以它强有力的生命力在现代机械加工中占据着不可替代的位置。数控加工作为一种新形式的加工理念，能够使操作者从繁琐而劳累的体力劳动中解脱出来，也使很多以前靠摇动手柄不能加工的产品变为了现实。可以说，数控加工是现代加工业的一大革命，它不仅能减轻操作者的劳动强度、获得高质量的加工产品，在效率就是生命的现代社会里，数控加工为企业、也为操作者赢得了第二次生命。

对于球类零件的加工，目前通常采用以下几种方法：

1、人工法；

人工法是工人通过感觉，手工操作进刀量及走刀量，手工车出球面形状。某些经验丰富的高级技师能通过手工加工出标准的球面。但此方法对操作人员要求极高，加工精度完全靠手工感觉，不仅精度不高，而且加工速度慢，效率低。

2、靠模法；

靠模法的工作原理为：通过增加一个曲面模型，与刀盘轴向走刀轴后端的轴承接触，限制刀盘的走刀路径，加工出球面。

3、穿模法；

穿模法的工作原理与靠模法相同，只是曲面模具安装方式不同。穿模法采用刀盘轴向走刀轴上固定一个销钉，穿过模具的曲面内，限制刀盘的走刀路径，加工出球面。

靠模法和穿模法采用普通车床。相比于数控车床，普通车床的加工效率较高，对操作人员要求也相对较低。在同等情况下，采用普通车床能极大提高生产效率，降低生产成本，提高经济效益。

4、插补法

采用数控车床加工时，由于被加工件球面不完整，机床运转时存在离心力，转速不宜过高，导致加工效率不高；加之数控加工圆弧面时采用的是插补原理，因此加工精度也不高。

究其原因，数控车床加工球体时，它的圆形轨迹是由两个直线坐标（X，Z）的圆弧插补功能完成的，因此这两个直线坐标（X，Z）的数控定位精度的误差，就会直接反映到圆弧插补圆形轨迹的圆度，从而影响到所加工球体的圆度。

数控车床的圆弧插补是由X、Y两个直线坐标同时移动来完成的，而X坐标移动有一个换向过程，这样，该坐标的反向间隙误差就会影响到圆形轨迹，从而影响到所加工球体的圆度。

综上，现有的数控车床加工球体的效率低、误差大，无法满足目前汽车行业、光学行业、水暖阀门、液压等五金行业日益增加的高精密球销及球类零件的加工需求。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种数控球销机床，它可以保证球销的加工精度并提高加工效率。

为解决上述技术问题，本实用新型数控球销机床的技术解决方案为：

包括连体床身1、旋转大拖板3、旋转单元4、主轴单元5、主轴电机6、旋转大拖板基座7、旋转基座8、X轴进给单元10；连体床身1的一端固定设置有主轴箱，主轴箱上设置有主轴单元5，主轴单元5连接主轴电机6；主轴单元5上设置有工件夹持单元；通过主轴电机6的驱动，带动主轴单元5旋转，从而实现工件的回转运动；连体床身1通过Z轴进给单元连接旋转基座8，旋转基座8上设置有旋转单元4；旋转单元4通过伺服电机实现驱动，能够带动旋转单元4绕其水平轴线实现旋转；旋转单元4上设置有旋转大拖板基座7；旋转大拖板基座7上设置有旋转大拖板3；旋转大拖板3上设置有刀具；旋转单元4旋转的过程中，能够带动刀具绕旋转单元4的水平轴线实现旋转；旋转大拖板3连接X轴进给单元10，X轴进给单元10用于控制球销球径的进给。

调节所述Z轴进给单元，带动旋转大拖板3上下运动，使旋转单元4的水平轴线位于工件的轴线上，而刀具的刀尖始终与工件的轴线在同一平面内；驱动主轴电机6，主轴单元5的旋转带动工件绕自身轴线高速旋转；与此同时，驱动伺服电机，使旋转单元4低速旋转，带动刀具绕旋转单元4的水平轴线做低速圆周运动；刀具在运动过程中，刀尖对工件的端面进行车削；调节X轴进给单元10，带动刀具进给，从而将工件的端面加工成为球面。

所述Z轴进给单元包括Z轴滚珠丝杠，所述旋转基座8活动设置于Z轴滚珠丝杠上；Z轴滚珠丝杠设置于两根Z轴直线导轨之间；Z轴滚珠丝杠的轴线与所述主轴单元5的轴线垂直；Z轴滚珠丝杠采用两端固定预拉伸的安装方式；驱动Z轴滚珠丝杠旋转，能够带动旋转基座8沿Z轴直线导轨上下运动。

所述Z轴滚珠丝杠的一端连接减速机构，减速机构与Z轴伺服电机直联；所述减速机构和Z轴伺服电机均设置于旋转基座8的下方。

所述Z轴滚珠丝杠的两端分别固定在固定座上。

所述旋转单元4连接销轴定位单元2。

所述旋转单元4包括旋转单元B轴9；旋转单元B轴9连接旋转单元B轴轴线与主轴单元轴线相交调节块11。

所述X轴进给单元包括X轴丝杠，旋转大拖板3活动设置于X轴丝杠上；X轴丝杠采用两端固定预拉伸的安装方式；驱动X轴丝杠旋转，能够带动旋转大拖板3沿X轴方向运动，从而实现刀具的进给。

所述旋转大拖板3与连体床身1之间设有垂直定位机构，用于旋转大拖板3的X轴与连体床身1的Z轴的垂直定位保护。

本实用新型可以达到的技术效果是：

本实用新型通过调节Z轴进给单元，能够实现一次装夹即可对球销工件的球面和球柄部进行加工，并使所加工的球心始终位于球柄的旋转轴线上，不仅减少了装夹的次数，提高了加工效率，而且杜绝了多次装夹中的人为因素。

本实用新型能够实现所加工的球面球心始终处于球柄旋转的轴线上，达到圆度误差≤0.005mm，表面粗糙度≤0.3μm的高精度要求，达到了镜面效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型数控球销机床的示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的右视图；

图4是图1的俯视图。

图中附图标记说明：

1为连体床身， 2为销轴定位单元，

3为旋转大拖板， 4为旋转单元，

5为主轴单元， 6为主轴电机，

7为旋转大拖板基座， 8为旋转基座，

9为旋转单元B轴， 10为X轴进给单元，

11为旋转单元B轴轴线与主轴单元轴线相交调节块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型数控球销机床，包括连体床身1、销轴定位单元2、旋转大拖板3、旋转单元4、主轴单元5、主轴电机6、旋转大拖板基座7、旋转基座8、旋转单元B轴9、X轴进给单元10、旋转单元B轴轴线与主轴单元轴线相交调节块11；

连体床身1的一端固定设置有主轴箱，主轴箱上设置有主轴单元5，主轴单元5通过同步带连接主轴电机6；主轴单元5上设置有工件夹持单元；通过主轴电机6的驱动，带动主轴单元5旋转，从而实现工件的回转运动；

连体床身1通过Z轴进给单元连接旋转基座8，旋转基座8上设置有旋转单元4；旋转单元4通过伺服电机实现驱动，能够带动旋转单元4绕水平轴线实现旋转；Z轴进给单元包括Z轴滚珠丝杠，旋转基座8活动设置于Z轴滚珠丝杠上；Z轴滚珠丝杠设置于两根Z轴直线导轨之间；Z轴滚珠丝杠的轴线与主轴单元5的轴线垂直；Z轴滚珠丝杠的一端连接减速机构，减速机构与Z轴伺服电机直联；

Z轴滚珠丝杠采用两端固定预拉伸的安装方式，Z轴滚珠丝杠的两端分别固定在固定座上；驱动Z轴滚珠丝杠旋转，能够带动旋转基座8沿Z轴直线导轨上下运动；

本实用新型的减速机构和Z轴伺服电机均设置于旋转基座8的下方，这样，减速机构、Z轴伺服电机以及Z轴滚珠丝杠可得到更好的保护；

旋转单元4上设置有旋转大拖板基座7；旋转大拖板基座7上设置有旋转大拖板3；旋转大拖板3上设置有刀具；旋转单元4旋转的过程中，能够带动刀具绕旋转单元4的水平轴线实现旋转；

旋转单元4连接销轴定位单元2；旋转单元4包括旋转单元B轴9；旋转单元B轴9连接旋转单元B轴轴线与主轴单元轴线相交调节块11；

旋转大拖板3连接X轴进给单元10，X轴进给单元10用于控制球销球径的进给；

优选地，旋转大拖板3与连体床身1之间设有垂直定位机构，用于旋转大拖板3的X轴与连体床身1的Z轴的垂直定位保护；

X轴进给单元包括X轴丝杠，旋转大拖板3活动设置于X轴丝杠上；X轴丝杠采用两端固定预拉伸的安装方式；驱动X轴丝杠旋转，能够带动旋转大拖板3沿X轴方向运动，从而实现刀具的进给。

本实用新型的工作原理如下：

调节Z轴进给单元，带动旋转大拖板3上下运动，使旋转单元4的水平轴线位于工件的轴线上，而刀具的刀尖始终与工件的轴线在同一平面内；

驱动主轴电机6，主轴单元5的旋转带动工件绕自身轴线高速旋转；

与此同时，驱动伺服电机，使旋转单元4低速旋转，带动刀具绕旋转单元4的水平轴线做低速圆周运动；

刀具在运动过程中，刀尖对工件的端面进行车削；

调节X轴进给单元10，带动刀具进给，从而将工件的端面加工成为球面。

本实用新型在加工过程中只需要调节X轴进给单元10，能够避免传统球销加工时球面X轴与Z轴插补的累积误差，避免弓高误差，从而能够提高加工精度。

本实用新型特别适用于各类超精密级球镜面的加工。

本实用新型同样适用于各类反射镜及超高精度零件的加工。

本实用新型特别适用于光学镜面、光学镜片模具的加工。

本实用新型还适用于各类球销、球阀、球芯等球体类的高精度加工。