专利名称：多刀数控管子车床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多刀数控管子车床的结构。
技术背景数控管子车床是一种专门加工管螺纹的车床，目前，用于普遍采用的管子螺纹加 工方式是工件装夹在主轴的双卡盘中随主轴旋转刀具安装在刀架上作与管子轴线平行或 垂直的直线移动，采用这种形式的管子螺纹加工机床，如果加工管件口径较大(Φ200πιπι以 上)且较长(5000 10000mm)的管子时，存在较大缺陷由于管件长，质量大，管子必须从 主轴中心穿过、采用双卡盘装卡大尺寸管子，操作比较困难，若主轴带动管子做旋转运动， 会产生很大的振动，影响加工精度和表面质量，也难以提高生产效率。为此也有企业开发出 管件不转而刀具旋转切削的管子螺纹加工机床，但具资料介绍这种机床只有一个可以实现 经向数控移动的滑板更换刀具必需停车，不便于实现多加工要素时的多刀具更换。也就是 说不宜于实现大尺寸管子螺纹的高效率自动化加工
实用新型内容
本实用新型的目的在于避免现有技术的不足，提供一种多刀数控管子车床。本实 用新型管子不动，刀具旋转并具备径向进给功能的数控机床，这种机床可以实现多把刀具 分别控制径向进给的方式工作。采用三组径向进给传动链，实现六块滑板将刀具分三组安 装在滑板上，安照管螺纹的加工要素自动选择、切换刀具完成加工的具有多刀径向进给功 能的新型高效管子车床，安装在滑板上的多把刀具分别能够在做回转切削运动的同时做径 向进给运动。从而，实现管子固定不动的情况下，进行车外圆、车端面、车螺纹、倒角、切槽等 车削加工。机床的生产率明显提高，有效克服了现有技术存在的一系列问题。为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为一种多刀数控管子车床，包括有 床身(22)，在床身(22)的一端设有主轴箱(3)，在另一端设有管子装夹装置(18)，其主要特 点是包括有主轴(5)，在主轴(5)的前端设有平旋盘(17)，在主轴(5)上还设有空套双联齿 轮组(7、8、10)；径向进给输入轴(4)的左端设有进给伺服电机(2)，右端设有的进给输入齿 轮(6)与空套双联齿轮组(10)的输入齿轮啮合，空套双联齿轮组(7、8、10)的输出齿轮与 进给输出齿轮(9-1)啮合，进给输出齿轮(9-1)固连于径向进给输出轴(12-1)上，径向进 给输出轴(12-1)穿过主传动大齿轮(11)，在径向进给输出轴(12-1)上还设有锥齿轮传动 副(14-1)；丝杠螺母机构(15-1)螺母与锥齿轮传动副(14-1)的被动锥齿轮连接，丝杠与 滑板(16-1)连接，滑板上固连有刀座(27-1)。所述的多刀数控管子车床，所述的管子装夹装置(18)设在可实现自动定心的夹 具滑板(20)上。所述的多刀数控管子车床，还包括有在与空套双联齿轮组(10)的输出齿轮啮合 的进给输出齿轮(9-1)对应方向180度处还设有另一个进给输出齿轮(9-2)，进给输出齿 轮(9-2)设在径向进给输出轴(12-2)上，径向进给输出轴(12-2)穿过主传动大齿轮(11)在径向进给输出轴(12-2)上还设有锥齿轮传动副(14-2)的主动锥齿轮，与锥齿轮传动副 (14-2)的被动锥齿轮啮合；丝杠螺母机构(15-2)的螺母与锥齿轮传动副(14-2)的被动锥 齿轮连接，丝杠与滑板(16-2)连接，滑板上固连有刀座(27-2)。所述的多刀数控管子车床，还包括有所述的空套双联齿轮组包括有主轴(5)上设 有第一双联齿轮(7)，主轴(5)与第一双联齿轮(10)之间设有第一轴承(10-1)。所述的多刀数控管子车床，还包括有所述的空套双联齿轮组在第一双联齿轮(10) 上设有第二双联齿轮(8)，第一双联齿轮(10)与第二双联齿轮(8)之间设有第二轴承 (8-1)。所述的多刀数控管子车床，还包括有所述的空套双联齿轮组在第二双联齿轮 (8)上设有第三双联齿轮(7)，第二双联齿轮(8)与第三双联齿轮(7)之间设有第三轴承 (7-1)。所述的多刀数控管子车床，还包括有所述的径向进给输入轴(1)为1-3个；进给输 出齿轮和径向进给输出轴为1-6个。所述的多刀数控管子车床，还包括有径向进给运动的运动合成控制装置，所述的 径向进给运动的运动合成控制装置为人机界面(101)与数控系统(102)连接，数控系统 (102)的接口连接主电机(103)、径向进给电机(104)和轴向进给电机(115)，主电机(103) 的输出端通过连接主传动链(105)连接运动合成机构(108)，径向进给电机(104)的输出 端通过连接进给传动链(106)连接运动合成机构(108)；轴向进给电机(115)输出端通 过连接轴向进给传动链(114)连接轴向进给丝杠(113)，连接主轴箱滑板(112)连接刀 架(111)；旋转编码器(107)连接在主传动链(105)的末端，将主轴的角位移值传输给数 控系统(102)；主轴箱滑板(112)的位移量通过位置传感器(117)将信息反馈给数控系统 (102)，运动合成机构(108)通过锥齿轮(109)、径向进给丝杠(110)连接刀架(111)。位 置检测传感器(116)在机床停机的状态下，检测刀架(111)的位置精度并传输给数控系统 (102)。所述的多刀数控管子车床，包括有数控装置，所述的数控装置包括有人机界面 (301)与数控系统(302)连接，数控系统(302)的输出端连接接口(303)，接口(303)的输出 端分别连接主电机(305)、轴向进给伺服电机(309)、第一径向进给伺服电机(312)、第二径 向进给伺服电机(315)，第三径向进给伺服电机(318)；主电机(305)通过主传动链(306) 连接主轴(307)，连接主轴(307)的旋转编码器(304)的输出端与接口(303)的输入端连 接；轴向进给伺服电机(309)通过轴向传动链(310)连接轴向移动滑板(311)，连接轴向移 动滑板(311)的位置编码器(308)的输出端与接口(303)的输入端连接；第一径向进给伺 服电机(312)通过第一径向传动链(313)连接第一组径向移动滑板(314)；第二径向进给 伺服电机(315)通过第二径向传动链(316)连接第二组径向移动滑板(317)；第三径向进 给伺服电机(318)通过第三径向传动链(319)连接第三组径向移动滑板(320)；第一组径 向移动滑板(314)、第二组径向移动滑板(317)、第三组径向移动滑板(320)连接位置传感 器(321)，在停机状态下，检测径向移动滑板的精确位置。位置传感器(321)的输出端与接 口(303)的输入端连接。本实用新型的有益效果所述的机床具有径向进给功能，其上的安装刀具的径进 给滑块16随旋盘作圆周运动(主运动)，同时刀具可以在旋盘上作径向进给运动，以及随主轴箱作纵向进给运动，从而在管子不动的情况下，完成管子工件的切削加工。该机床装夹工 件方便，具有较高的柔性和可靠性，加工精度更高，机床的生产效率大大提高，使用性能明 显的优于普通管子车床。
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；图2是本实用新型空套双联齿轮组的结构示意图图3是本实用新型的实施例2的刀具径向进给控制示意图；图4是本实用新型的控制示意图；图5是本实用新型径向进给传动链示意图。
具体实施方式
以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并 非用于限定本实用新型的范围。实施例1 见图1，图2，一种一路进给二路输出多刀数控管子车床，包括有床身22， 在床身22的一端设有主轴箱3，在另一端设有管子装夹装置18，在主轴5的前端设有平旋 盘17，在主轴5上还设有空套双联齿轮组7、8、10 ；径向进给输入轴4的左端设有进给伺服 电机2，右端设有的进给输入齿轮6与空套双联齿轮组10的输入齿轮啮合，空套双联齿轮 组10的输出齿轮与进给输出齿轮9-1啮合，进给输出齿轮9-1固连于径向进给输出轴12-1 上，径向进给输出轴12-1穿过主传动大齿轮11，在径向进给输出轴12-1上还设有锥齿轮传 动副14-1 ；丝杠螺母机构15-1螺母与锥齿轮传动副14-1的被动锥齿轮连接，丝杠与滑板 16-1连接，滑板上固连有刀座27-1。所述的管子装夹装置18设在可实现自动定心的夹具滑板20上。在与空套双联齿轮组10的输出齿轮啮合的进给输出齿轮9-1对应方向180度处 还设有另一个进给输出齿轮9-2，进给输出齿轮9-2设在径向进给输出轴12-2上，径向进给 输出轴12-2穿过主传动大齿轮11在径向进给输出轴12-2上还设有锥齿轮传动副14-2的 主动锥齿轮，与锥齿轮传动副14-2的被动锥齿轮啮合；丝杠螺母机构15-2的螺母与锥齿轮 传动副14-2的被动锥齿轮连接，丝杠与滑板16-2连接，滑板上固连有刀座27-2。所述的空套双联齿轮组包括有主轴5上设有第一双联齿轮7，主轴5与第一双联齿 轮10之间设有第一轴承10-1。所述的径向进给输入轴1为1个；进给输出齿轮和径向进 给输出轴为1或2个。实施例2 见图1，图2，一种二路进给四路输出的多刀数控管子车床，还包括有所 述的空套双联齿轮组在第一双联齿轮10上设有第二双联齿轮8，第一双联齿轮10与第二双 联齿轮8之间设有第二轴承8-1。所述的径向进给输入轴1为2个；进给输出齿轮和径向 进给输出轴为3或4个。其余结构与实施例1相同。实施例3 见图1，图2，一种三路进给六路输出的多刀数控管子车床，还包括有所 述的空套双联齿轮组在第二双联齿轮8上设有第三双联齿轮7，第二双联齿轮8与第三双联 齿轮7之间设有第三轴承7-1。所述的径向进给输入轴1为3个；进给输出齿轮和径向进给输出轴为5或6个。其余结构与实施例1或2相同。实施例4 见图3，所述的多刀数控管子车床，还包括有径向进给运动的运动合成 控制装置，所述的径向进给运动的运动合成控制装置为人机界面101与数控系统102连接， 数控系统102的接口连接主电机103、径向进给电机104和轴向进给电机115，主电机103 的输出端通过连接主传动链105连接运动合成机构108，径向进给电机104的输出端通过连 接进给传动链106连接运动合成机构108 ；轴向进给电机115输出端通过连接轴向进给传 动链114连接轴向进给丝杠113，连接主轴箱滑板112连接刀架111 ；旋转编码器107连接 在主传动链105的末端，将主轴的角位移值传输给数控系统102 ；主轴箱滑板112的位移量 通过位置传感器117将信息反馈给数控系统102，运动合成机构108通过锥齿轮109、径向 进给丝杠110连接刀架111。位置检测传感器116在机床停机的状态下，检测刀架111的位 置精度并传输给数控系统102。实施例5 见图4，所述的多刀数控管子车床，包括有数控装置，所述的数控装置包 括有人机界面301与数控系统302连接，数控系统302的输出端连接接口 303，接口 303的 输出端分别连接主电机305、轴向进给伺服电机309、第一径向进给伺服电机312、第二径 向进给伺服电机315，第三径向进给伺服电机318 ；主电机305通过主传动链306连接主轴 307，连接主轴307的旋转编码器304的输出端与接口 303的输入端连接；轴向进给伺服电 机309通过轴向传动链310连接轴向移动滑板311，连接轴向移动滑板311的位置编码器 308的输出端与接口 303的输入端连接；第一径向进给伺服电机312通过第一径向传动链 313连接第一组径向移动滑板314 ；第二径向进给伺服电机315通过第二径向传动链316连 接第二组径向移动滑板317 ；第三径向进给伺服电机318通过第三径向传动链319连接第 三组径向移动滑板320 ；第一组径向移动滑板314、第二组径向移动滑板317、第三组径向移 动滑板320连接位置传感器321，在停机状态下，检测径向移动滑板的精确位置。位置传感 器321的输出端与接口 303的输入端连接。实施例6 见图5，本实用新型的运动合成的计算，由于径向进给滑板是在平旋盘 旋转的情况下，做沿平旋盘的径向进给运动。因此径向进给伺服电机的转速！!^^由两部分 组成，即与平旋盘的转速保持同步的伺服电机转速Ilayi,与平旋盘转速为零的情况下实现 径向进给的伺服电机转速η工&η实际=η基本+η工作其中η实际——进给伺服电机的实际转速；η^——平旋盘旋转时，刀架滑板保持不做径向移动时径向进给伺服电机的转速。
η基本=η主轴η工&——平旋盘旋转为零的情况下滑板实现径向进给的径向进给伺服电机的转 速。"工作=^xi进给主轴(此例中i进给=1 1，即锥齿轮副的传动比)其中s—刀具径向进给量mm/主轴每转；t——径向进给丝杠螺距_ ；i进给——径向进给传动链的减速比；[0039]应用例管螺纹进给的实例本实例以加工密封管螺纹GB7306-87型为例来阐述加工螺纹进给原理，这种管螺 纹的锥度是1 16，即斜度为1 32。η实际=η基本+η工作其中η实际——进给伺服电机的实际转速；η——平旋盘旋转时，刀架滑板保持不做径向移动时径向进给伺服电机的转速。 η基本=η主轴=100转/分(以中间转速为例)η工&——平旋盘旋转为零的情况下滑板实现径向进给的径向进给伺服电机的转
速。
权利要求1.一种多刀数控管子车床，包括有床身(22)，在床身(22)的一端设有主轴箱(3)，在 另一端设有管子装夹装置(18)，其特征是包括有主轴(5)，在主轴(5)的前端设有平旋盘 (17)，在主轴(5)上还设有空套双联齿轮组(7、8、10)；径向进给输入轴(4)的左端设有进 给伺服电机(2)，右端设有的进给输入齿轮(6)与空套双联齿轮组(10)的输入齿轮啮合，空 套双联齿轮组(7、8、10)的输出齿轮与进给输出齿轮(9-1)啮合，进给输出齿轮(9-1)固连 于径向进给输出轴(12-1)上，径向进给输出轴(12-1)穿过主传动大齿轮(11)，在径向进给 输出轴(12-1)上还设有锥齿轮传动副(14-1)；丝杠螺母机构(15-1)螺母与锥齿轮传动副 (14-1)的被动锥齿轮连接，丝杠与滑板(16-1)连接，滑板上固连有刀座(27-1)。
2.如权利要求1所述的多刀数控管子车床，其特征所述的管子装夹装置(18)设在可实 现自动定心的夹具滑板(20)上。
3.如权利要求1所述的多刀数控管子车床，其特征还包括有在与空套双联齿轮组(10) 的输出齿轮啮合的进给输出齿轮(9-1)对应方向180度处还设有另一个进给输出齿轮 (9-2)，进给输出齿轮(9-2)设在径向进给输出轴(12-2)上，径向进给输出轴(12-2)穿过 主传动大齿轮(11)在径向进给输出轴(12-2)上还设有锥齿轮传动副(14-2)的主动锥齿 轮，与锥齿轮传动副(14-2)的被动锥齿轮啮合；丝杠螺母机构(15-2)的螺母与锥齿轮传动 副(14-2)的被动锥齿轮连接，丝杠与滑板(16-2)连接，滑板上固连有刀座(27-2)。
4.如权利要求1所述的多刀数控管子车床，其特征还包括有所述的空套双联齿轮组包 括有主轴(5)上设有第一双联齿轮(7)，主轴(5)与第一双联齿轮(10)之间设有第一轴承 (10-1)。
5.如权利要求4所述的多刀数控管子车床，其特征还包括有所述的空套双联齿轮组在 第一双联齿轮(10)上设有第二双联齿轮(8)，第一双联齿轮(10)与第二双联齿轮(8)之间 设有第二轴承(8-1)。
6.如权利要求5所述的多刀数控管子车床，其特征还包括有所述的空套双联齿轮组在 第二双联齿轮(8)上设有第三双联齿轮(7)，第二双联齿轮(8)与第三双联齿轮(7)之间设 有第三轴承(7-1)。
7.如权利要求1所述的多刀数控管子车床，其特征还包括有所述的径向进给输入轴 ⑴为1-3个；进给输出齿轮和径向进给输出轴为1-6个。
8.如权利要求1所述的多刀数控管子车床，其特征还包括有径向进给运动的运动合成 控制装置，所述的径向进给运动的运动合成控制装置为人机界面(101)与数控系统(102) 连接，数控系统(102)的接口连接主电机(103)、径向进给电机(104)和轴向进给电机 (115)，主电机(103)的输出端通过连接主传动链(105)连接运动合成机构(108)，径向进 给电机(104)的输出端通过连接进给传动链(106)连接运动合成机构(108)；轴向进给电 机(115)输出端通过连接轴向进给传动链(114)连接轴向进给丝杠(113)，连接主轴箱滑板 (112)连接刀架(111)；旋转编码器(107)连接在主传动链(105)的末端，将主轴的角位移 值传输给数控系统(102)；主轴箱滑板(112)的位移量通过位置传感器(117)将信息反馈 给数控系统(102)，运动合成机构(108)通过锥齿轮(109)、径向进给丝杠(110)连接刀架 (111)；位置检测传感器(116)在机床停机的状态下，检测刀架(111)的位置精度并传输给 数控系统(102)。
9.如权利要求1所述的多刀数控管子车床，其特征包括有数控装置，所述的数控装置包括有人机界面(301)与数控系统(302)连接，数控系统(302)的输出端连接接口(303)， 接口(303)的输出端分别连接主电机(305)、轴向进给伺服电机(309)、第一径向进给伺服 电机(312)、第二径向进给伺服电机(315)，第三径向进给伺服电机(318)；主电机(305)通 过主传动链(306)连接主轴(307)，连接主轴(307)的旋转编码器(304)的输出端与接 口(303)的输入端连接；轴向进给伺服电机(309)通过轴向传动链(310)连接轴向移动滑 板(311)，连接轴向移动滑板(311)的位置编码器(308)的输出端与接口(303)的输入端 连接；第一径向进给伺服电机(312)通过第一径向传动链(313)连接第一组径向移动滑板 (314)；第二径向进给伺服电机(315)通过第二径向传动链(316)连接第二组径向移动滑 板(317)；第三径向进给伺服电机(318)通过第三径向传动链(319)连接第三组径向移动 滑板(320)；第一组径向移动滑板(314)、第二组径向移动滑板(317)、第三组径向移动滑板(320)连接位置传感器(321)，在停机状态下，检测径向移动滑板的精确位置；位置传感器(321)的输出端与接口(303)的输入端连接。
专利摘要本实用新型涉及一种多刀数控管子车床的结构。一种多刀数控管子车床，包括有床身，在床身的一端设有主轴箱。在另一端设有管子装夹装置，其主要特点是包括有主轴，在主轴的前端设有平旋盘，在主轴上还设有空套双联齿轮组；径向进给输入轴的左端设有进给伺服电机，右端设有的进给输入齿轮与空套双联齿轮组的输入齿轮啮合，空套双联齿轮组的输出齿轮与进给输出齿轮啮合，径向进给输出轴上设有进给输出齿轮，径向进给输出轴穿过主传动大齿轮，在径向进给输出轴上还设有锥齿轮传动副；丝杠螺母机构螺母与锥齿轮传动副的被动锥齿轮连接，丝杠与滑板连接，滑板上固连有刀座。
文档编号B23G1/22GK201776533SQ201020219378
公开日2011年3月30日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者刘胜, 南文虎, 曹立宏, 李维谦, 王宏, 鲁守浩 申请人:兰州机床厂