专利名称：加工螺纹钢轧辊的多功能数控机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机床的车削、铣削、刻字等多种功能，属多功能机床。
生产螺纹钢时要用有螺纹槽的轧辊，因轧辊上的螺纹槽呈间断分布，形似月牙，所以又叫月牙槽，它的加工方法是轧辊坯材，用普通车床加工成轧辊外形、环槽，然后用专用机床在环槽内加工月牙槽，在加工月牙槽时，在一定槽间留出空槽，刻制厂牌、规格、精度等符号。
螺纹钢轧辊月牙槽的加工，需要一种复合进给成形的机床，通常用普通卧式铣床或滚齿机改装成月牙槽加工专用机床，用盘形铣刀或单齿飞刀切削，切槽时的分度，变换月牙槽螺旋升角等均有交换齿轮来实现，由于分齿挂轮及差动挂轮数的限制，使月牙槽形的等分和螺旋升角等参数，难以达到国标或用户要求；再则，由于月牙槽圆弧中心在轧辊环槽内，刀具的回转中心必须进入环槽内，受到原机床结构限制，刀杆的直径小、刚性差，影响加工质量；第三，轧辊上的厂牌、规格、精度等标记符号，需要另外配置电刻字装置。《轧辊螺纹槽加工方法及加工机床》专利号为92107698.3，提出了铣刀摆动铣削轧辊月牙槽的方法和机床，实践表明，铣刀在铣削中摆动，对步进电机及其传动机构易损坏；该方法和机床要求使用指状成形铣刀，加工月牙槽时，一次成形，铣刀易磨损，寿命短，指状成形铣刀刃磨困难，对高硬度轧辊难以加工。
本实用新型的目的是克服上述二种机床加工螺纹钢轧辊月牙槽时存在的缺点，改进机床结构，设计一种飞刀切削月牙槽的多功能机床，在这种机床上，既能完成前道的轧辊外形，环槽的加工，又能完成后道的刻字加工，并便于将工件的所有加工参数用数字设定，进行数字控制的多功能机床。
本实用新型具体的技术方案是一种加工螺纹钢轧辊的多功能数控机床，包括床身、头架、拖板、尾架，其现有技术不同点是，在机床头架的左侧设置一个车、铣回转切换机构，床身中部有可沿床身山形导轨移动的大拖板，在大拖板的横向燕尾导轨上设置中拖板，中拖板上有飞刀(或车刀)机构和螺纹钢轧辊刻字机构；车、铣回转切换机构、大拖板、中拖板、飞刀机构和螺纹钢轧辊刻字机构均由相应的步进电机和普通电机，通过对应的传动机构分别驱动；在头架后侧装有电气箱，头架上方设置数控操纵箱。
本实用新型机床中，在中拖板上的飞刀杆传动机构，由步进电机驱动卸荷轴，经齿形带轮和内齿皮带，从动卸荷轴，带动飞刀杆飞刀的切削运动。
本实用新型机床中，铣削和车削的变换是通过机床头架左侧的车、铣回转切换机构来实现的飞刀铣削相应的传动机构，由步进电机驱动与电磁离合器连接的蜗杆，及与蜗杆啮合的蜗轮，蜗轮通过平键连接机床主轴，带动主轴及其工件回转；车刀车削相应的传动机构，由主电机驱动主、从动皮带轮，同样转动上述的蜗杆及与蜗杆啮合的蜗轮，蜗轮通过平键连接机床主轴，带动主轴及其工件回转。
本实用的新型机床中，在中拖板上的飞刀机构上的飞刀杆具有等刚度结构，下部和上部设计成不同直径的圆柱，中部是双曲圆台(或锥台)的等刚度悬臂，下部圆柱插入从动卸荷轴的圆柱孔接口，用平键连接，上部刀杆支承在两个V形滑块上本实用新型机床中，在中拖板左面还有螺纹钢轧辊刻字机构，在该机构上用一对向心推力球轴承和一个向心球轴支承铣头主轴，主轴端部装有铣刀，铣刀的主运动有电机直接驱动。
由于采用上述方案，在加工螺纹钢轧辊时，从轧辊坯材加工成轧辊外形、环槽、铣削环槽内的月牙槽，留出槽间空槽及刻制厂牌、规格、精度符号等加工，在同一机床上一次完成。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1是加工螺纹钢轧辊多功能数控机床示意图。
图2是
图1的飞刀装置(24)剖示图。
图3是图2的飞刀杆(49)等刚度结构示意图。
图1给示了本实用新型的机床，它是选用了规格适用的普通车床的床身、头架、尾架、拖板结构。在头架部份的齿轮变速箱用变频调速器代替，头架(15)主要有主轴(16)，前后有一对向心推力圆锥滚子轴承支承，主轴端部装顶尖(17)、卡盘或其他夹头以便传递动力；头架的后侧设有电气箱，头架上方设有数控操纵箱，它放置在一个转盘上，可随意转动方向，只要把车削轧辊外形、环槽，铣削环槽内月牙槽，留空槽，和在空槽上刻制厂牌、规格、精度符号等加工工序及技术参数编制程序，通过四座标、三联动的数控系统，控制四个步进电机作单独运动或联合插补的复合进给加工螺纹钢轧辊；尾架(29)部份主要有手轮(28)、丝杆(27)，尾顶尖(26)配合前顶尖(17)顶紧工件轧辊，尾架可沿床身山形导轨作纵向移动，调整到位后，经压板固定在床身上。床身中部是大拖板(18)，通过步进电机(6)驱动齿轮(5、7)经滚珠丝杠(32)，通过固定在挂脚上螺母，带动大拖板沿床身山形导轨作纵向移动，并带动与大拖板相连的中拖板(23)同时作纵向移动；中拖板(23)设在大拖板的横向燕尾导轨上，通过步进电机(19)驱动齿轮(20、21)经滚珠丝杠(22)和固定在中拖板上的螺母支架，带动中拖板在燕尾导轨上作横向移动。设在头架左侧的车、铣回转切换机构的汇合点是蜗杆(11)，切换点是电磁离合器(13)，铣切由同步进电机(14)转动蜗杆(11)，通过蜗杆与蜗轮(12)啮合，蜗轮与主轴(16)用平键连接，带动主轴及其工件回转；车切由主电机(8)驱动皮带轮(9、10)，同样转动上述蜗杆(11)啮合蜗轮(12)，带动主轴及其工件回转。
图2是飞刀装置(24)的剖视图、图3是飞刀杆(49)等刚度结构图，工作时步进电机(25)驱动卸荷轴(41)经齿形带轮(43)、内齿皮带(44)、齿形皮轮(45)、从动卸荷轴(47)带动飞刀杆(49)旋转。为了步进电机(25)的输出轴与飞刀杆(49)不受齿形带轮(44)的张紧力影响，设计了两个相同结构的卸荷轴(41、47)，分别由向心推力球轴承(42、46)支承，飞刀杆(49)插入从动卸荷轴(47)的圆柱孔中，用平键连接，为了增强飞刀杆(49)的刚性，最大限度减少切削变形，飞刀杆有三个辅助支承，下支承设在支架(48)的下部，即从动卸荷轴(47)的圆柱孔，两个上支承设在滑块(52)上，由两个V形块组成，两个V形块之间设空槽，保证飞刀(50)作圆周运动。在中拖板上卸去飞刀机构(24)；装上车刀架即成为数控车床。螺纹钢轧辊刻字铣头(30)，用螺钉、锥销固定在中拖板(23)左侧，铣头主轴(34)用一对向心推力球轴承和一个向心球轴承支承，以承受轴向切削力，并保证回转精度，主轴上装有铣刀(31)，铣刀(31)的主运动直接由电机(33)驱动。
实施例1车削螺纹钢轧辊外形和环槽卸下中拖板(23)上的飞刀机构(24)，按装车刀架和车刀，按上工件，通过顶尖(17)和(16)及卡盘夹紧工件。
电磁离合器(13)断电，步进电机与螺杆(11)脱开，启动电机(8)、经带轮(9、10)、蜗杆(11)、蜗轮(12)，驱动头架主轴(16)及工件回转，由变频调速器改变电机(8)的电源频率，以改变其输出转速，实现头架主轴(16)的变速，在数控装置控制下，车削轧辊外形和环槽。
实施例2飞刀铣削螺纹钢轧辊月牙槽在加工好螺纹钢轧辊外形和环槽后，在中拖板(23)上卸去车刀机构，按装飞刀机构(24)。飞刀铣削轧辊月牙槽由工件的回转和飞刀杆的回转两个主要进给运动线性插补而成。
电磁离合器(13)通电结合，步进电机(14)与蜗杆(11)联接，步进电机(14)驱动蜗杆(11)和蜗轮(12)，带动头架主轴(16)驱动工件轧辊回转；步进电机(25)经主动轴(41)、齿形带轮(43)、内齿皮带(44)、齿形带轮(45)、从动轴(47)、带动飞刀杆(49)及飞刀(50)作切削旋转运动，在计算机控制下作二维线性插补；飞刀(50)旋转一周，完成一个切削循环，若轧辊周围有n个月牙槽和m个跳槽(在轧辊月牙槽之间空出适当位置备作刻字)，则轧辊转一周要进行上述动作的n次循环和m个跳槽；然后在步进电机(19)驱动下，中拖板(23)在横向作适量进给，让月牙槽增加一个深度，再继续周期性切削，直到月牙槽符合设计要求，完成一个环槽的月牙槽切削，在步进电机(6)的驱动下，大拖板(18)驱动中拖板(23)在床身上纵向移动一个环槽的距离，重复上述的加工。改变工件轧辊和飞刀杆(49)中任一转动方向即可改变被加工月牙槽的螺旋方向。
实施例3螺纹钢轧辊空槽刻字启动铣头电机(33)带动铣头主轴(34)、铣刀(31)高速旋转，轧辊在步进电机(14)的驱动下旋转，步进电机(6)驱动大拖板(18)作纵向移动，步进电机(19)驱动中拖板(23)作横向移动，在计算机软件的控制下，三轴联合插补，自动地在轧辊空槽上刻有厂牌、规格、精度等标记的英文字母及数字等字符。为便于用户操作，在数控系统中配有专用刻字软件。
本实用新型多功能数控机床，设计合理，结构优化，由数控装置控制各步进电机的传动机构，各轴坐标的移动均可按控制程序进行。本机床可加工各种规格的螺纹钢轧辊，特别是∮10mm以下的小规格轧辊和碳化钨高硬度轧辊的加工。
权利要求1.一种加工螺纹钢轧辊的多功能数控机床，包括床身、头架、拖板、尾架，其特征是机床头架的左侧设置一个车、铣回转切换机构，床身中部有可沿床身山形导轨移动的大拖板，在大拖板的横向燕尾导轨上设置中拖板，中拖板上有飞刀(或车刀)机构和螺纹钢轧辊刻字机构；车、铣回转切换机构、大拖板、中拖板、飞刀机构和螺纹钢轧辊刻字机构均由相应的步进电机和普通电机，通过对应的传动机构分别驱动；在头架后侧装有电气箱，头架上方设置数控操纵箱。
2.根据权利要求1所述的加工螺纹钢轧辊的多功能数控机床，其特征是中拖板上的飞刀传动机构，由步进电机驱动卸荷轴，经齿形带轮和内齿皮带，带动从动卸荷轴。
3.根据权利要求1或2所述的加工螺纹钢轧辊的多功能数控机床，其特征是飞刀铣削和车削是通过机床头架左侧的车、铣回转切换机构来实现的飞刀铣削相应的传动机构由步进电机驱动，与电磁离合器连接的蜗杆，及与蜗杆啮合的蜗轮，蜗轮通过平键连接机床主轴，带动主轴及其工件回转；车削相应的传动机构，由主电机驱动主、从动皮带轮，同样转动上述的蜗杆及与蜗杆啮合的蜗轮，蜗轮通过平键连接机床主轴，带动主轴及其工件回转。
4.根据权利要求1或2所述的加工螺纹钢轧辊的多功能数控机床，其特征是中拖板上飞刀机构上的飞刀杆具有等刚度结构，下部和上部设计成不同直径的圆柱，中部是双曲圆台(或锥台)的等刚度悬臂，下部圆柱插入从动卸荷轴的圆柱孔接口，用平键连接，上部刀杆支承在两个V形滑块上。
5.根据权利要求1或2所述的加工螺纹钢轧辊的多功能数控机床，其特征是在中拖板左侧还有螺纹钢轧辊刻字机构，在该机构上用一对向心推力球轴承和一个向心球承轴支承铣头主轴，主轴前端装有铣刀，铣刀的主运动有电机直接驱动。
专利摘要本实用新型是车、铣、刻字一体的多功能数控机床，在床身头架(15)的左侧设计车、铣回转切换机构，床身中部是大拖板(18)，大拖板上的中拖板(23)设置飞刀(或车刀)机构(24)和螺纹钢轧辊刻字机构；由数控装置控制各步进电机的传动机构，各轴坐标的移动均可按控制程序进行，本机床可加工各种规格的螺纹钢轧辊，特别是∮10mm以下的小规格和碳化钨高硬度螺纹钢轧辊的加工。
文档编号B23P23/00GK2254391SQ9524055
公开日1997年5月21日 申请日期1995年9月22日 优先权日1995年9月22日
发明者凌嘉熙 申请人:凌嘉熙