专利名称：精密单柱数控立式车床的制作方法
技术领域：
精密单柱数控立式车床技术领域[0001]本实用新型涉及一种机械加工用立式车床，特别涉及一种工作台底座结构简单， 变速箱可整体拆除，使用维修便利的精密单柱数控立式车床。
背景技术：
[0002]立式车床的传动布局形式，是以工作台中心为对称轴的热对称结构。立柱座落在工作台底座上，即座落式的结构形式。由工作台、工作台底座、主传动变速箱、立柱、横梁、垂直刀架、电主轴磨头、防护、冷却装置以及电气和液压系统等组成。横梁在立柱上移动，双丝杠升降，垂直刀架在横梁上作水平运动(X向)，滑枕作垂直运动(Z向)。[0003]现有技术中，单柱数控立式车床工作台采用滚动导轨结构，径向采用高精度双列短圆柱滚子轴承，轴向采用高精度推力球轴承做滚动导轨。这种工作台主轴结构要求安装空间较大，结构复杂，在装配时需要在主轴轴承轴向加预载，而加载的大小主要靠工人的装配经验进行控制，对工人的素质要求高，且调整困难。并且采用多轴承组合，对每个零件的加工精度要求高，装配后整个系统的累积误差较大。在车床工作过程中，随着轴承温度的上升，主轴系统的变形将会直接影响工作台的精度。[0004]现有技术中，单柱数控立式车床工作台的结构复杂，工装对工人的素质要求高，调整困难，误差较大；横梁的夹紧装置结构夹紧力范围小，夹紧不可靠；进给的滚珠丝杠的抗扭刚度对刀架的精度影响很大；主传动箱部分装配及维修十分不便，容易对精度造成影响。[0005]因此，从国内的车床市场的需求看，对于单柱数控立式车床的高精度、高刚性、高动态性能进行改进的要求迫在眉睫。实用新型内容[0006]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种精密单柱数控立式车床，既解决了车床安装空间需求的问题，又解决了加载的问题。提高了车床工作台的旋转精度和承载能力。因轴承温度变化而引起的工作台系统的变形很小。变速箱安装方便，间隙易于消除， 精度容易保证。工作台底座结构简单，加工方便，同时住变速箱可整体拆除，使维修十分便利。本实用新型车床横梁的夹紧装置能够保证在切削状态下横梁紧固在立柱导轨上，较大幅度地减小了切削振动，提高了切削状态下的平稳性和精度保持性。本实用新型车床提高了丝杠的抗扭刚度，在传动中，降低了对刀架的精度的影响。[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种精密单柱数控立式车床，包括工作台，变速装置，横梁，横梁夹紧装置和进给装置。[0008]所述工作台可以采用主轴固定型短主轴结构；所述主轴上可以设有交叉滚子轴承。[0009]所述主轴固定型短主轴结构是指通过工作台底座设一中心轴孔，主轴通过内六角螺钉把合于工作台底座上，且主轴在底座中心轴孔与交叉滚子轴承两支承处的轴向距离与主轴直径的比例小于I : 2。[0010]所述交叉滚子轴承中，滚子在内圈与外圈间可以间隔交叉成90°方式排列；所述滚子与滚道表面可以呈线性接触。[0011]所述工作台的台面可以为标准T型槽，并配置四套标准卡爪。[0012]所述精密单柱数控立式车床可以采用热对称结构，所述热对称结构是指以通过工作台中心且垂直于横梁的平面为对称面，在机床左右方向上具有相同的热力场和热变形的结构。[0013]所述变速装置可以进一步包括主变速箱，所述主变速箱安装在所述工作台底座内；所述变速装置可以进一步包括调速系统，所述调速系统采用无级调速；主电机与所述主传动箱通过皮带相联，经机械三挡变速传至工作台的大齿圈，用于实现所述工作台转速范围内无级调速。[0014]所述机械三挡变速可以为三挡变速液压自动切换，可以采用内外齿结合子联接， 到位压合位置开关；所述机械三挡变速由电磁滑阀控制变速油缸油路来变换速度；在控制油路上进一步设有压力继电器、蓄能器及液压锁机构。[0015]所述横梁夹紧装置可以设置在所述横梁上；所述横梁夹紧装置可以为采用液压排缸的夹紧装置；所述横梁夹紧装置中液压带动活塞移动；所述横梁夹紧装置夹紧力可控制。[0016]所述进给装置可以进一步包括水平进给装置和垂直进给装置；所述水平进给装置进一步设有刀架；所述水平进给装置设置在所述横梁右端；所述垂直进给装置进一步设有垂直滑枕。[0017]所述水平进给装置，可以由电机经24 48同步齿形带降速驱动螺距为12mm的滚珠丝杠旋转，通过丝母，拖动刀架实现水平进给和快速；所述垂直滑枕的垂直运动，可以由电机经24 48同步齿形带降速驱动螺距为12mm的滚动丝杠回转，使与滚珠丝杠丝母连接在一起的滑枕作垂直运动。[0018]本实用新型精密单柱数控立式车床，适用高速钢、硬质合金及陶瓷刀具，车削各种黑色金属、有色金属和部分非金属材料工件及磨削黑色金属材料工件。本实用新型车床实现了比现有技术中的车床更高精度、更高刚性、更高动态的要求。既解决了车床安装空间需求的问题，又解决了加载的问题。提高了车床工作台的旋转精度和承载能力。因轴承温度变化而引起的工作台系统的变形很小。变速箱安装方便，间隙易于消除，精度容易保证。工作台底座结构简单，加工方便，同时主变速箱可整体拆除，使维修十分便利。本实用新型车床横梁的夹紧装置能够保证在切削状态下横梁紧固在立柱导轨上，较大幅度地减小了切削振动，提高了切削状态下的平稳性和精度保持性。本实用新型车床提高了丝杠的抗扭刚度， 在传动中，降低了对刀架的精度的影响。
[0019]图I为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的工作台主轴结构图；[0020]图2为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的变速装置外观图；[0021]图3为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的主变速箱结构图；[0022]图4为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的横梁的夹紧装置结构图。
具体实施方式
[0023]本实用新型车床是一台以车为主，以磨为辅的高精度、重切削的数控立式车床。可采用数控编程操作，也可手动按钮操作。最大车削直径1600mm，最大工件高度1600mm，承载 8t。适用高速钢、硬质合金及陶瓷刀具，车削各种黑色金属、有色金属和部分非金属材料工件及磨削黑色金属材料工件。[0024]本实用新型车床实现了比现有技术中的车床更高精度、更高刚性、更高动态的要求。[0025]该种车床首先解决了工作台中存在的不足。[0026]现有技术中，单柱数控立式车床工作台采用滚动导轨结构，径向采用高精度双列短圆柱滚子轴承，轴向采用高精度推力球轴承做滚动导轨。这种工作台主轴结构要求安装空间较大，结构复杂，在装配时需要在主轴轴承轴向加预载，而加载的大小主要靠工人的装配经验进行控制，对工人的素质要求高，且调整困难。并且采用多轴承组合，对每个零件的加工精度要求高，装配后整个系统的累积误差较大。在车床工作过程中，随着轴承温度的上升，主轴系统的变形将会直接影响工作台的精度。因此对于工作台主轴结构进行改进是必要的。[0027]本实用新型采用主轴固定型短主轴结构，在主轴上装有一套高精度交叉滚子轴承。该轴承具有结构紧凑，滚子在内圈与外圈间间隔交叉成90 °方式排列，能同时承受径向载荷、轴向载荷、和倾覆力矩。既解决了安装空间需求的问题，又解决了加载的问题。由于滚子与滚道表面呈线性接触，因此轴承在承受重载时弹性变形很小，因而提高了工作台的旋转精度和承载能力。工作台台面采用整体实心铸件，因轴承温度变化而引起的工作台系统的变形很小。[0028]其次，本车床解决了主变速箱中存在的不足。[0029]现有技术中，单柱数控立式车床将工作台作为主变速箱，该结构在装配及维修时。 十分不便。另因工作台底座各孔中心距的加工误差而造成的各轴的传动间隙不易调整，难于消除，且在传动过程中的振动将影响整个工作台系统。[0030]本实用新型采用住变速箱安装在工作台底座内的结构，将原有的传动轴均安装在住变速箱内。这样安装方便，间隙易于消除，精度容易保证。工作台底座取消各传动轴孔， 使底座结构简单，加工方便，同时住变速箱可整体拆除，使维修十分便利。[0031]再次，本实用新型车床解决了横梁的夹紧装置中存在的不足。[0032]现有技术中，单柱数控立式车床设置在横梁的夹紧装置中，采用的是油缸带动斜块移动，从而使夹紧块对横梁进行夹紧和放松。该结构因夹紧面积小，在夹紧过程中使立柱导轨局部比压增大，容易破坏立柱导轨面，从而使夹紧力范围较小，且受力不均布，夹紧不可靠。[0033]本实用新型采用液压排缸夹紧结构，此结构由于夹紧面积大，夹紧力大，可以保证在切削状态下横梁紧固在立柱导轨上，较大幅度地减小了切削振动，提高了切削状态下的平稳性和精度保持性。[0034]最后，在进给传动中，本实用新型选用的是公称直径Φ80，导程12的滚珠丝杠 GQ8012，大大提高了丝杠的抗扭刚度，在传动中，降低了对刀架的精度的影响。[0035]
以下结合附图和具体实施例对该实用新型进行详细说明。[0036]如图I所示，为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的工作台主轴结构图。其中，各个部件分别为101.工作台台面，102.上板，103.下板，104.圆锥销，105.压板，106.小内六角螺钉，107.调整垫，108.齿圈，109.大内六角螺钉，110.交叉滚子轴承， 111.工作台底座。[0037]工作台采用主轴固定型短主轴结构，在主轴上装有一套高精度交叉滚子轴承 110 (本实施例中为PSL912-304/P4，580 X 760 X 80 ；当然，在其他的实施方式中，可以为另外的型号)。该交叉滚子轴承110具有结构紧凑，滚子在内圈与外圈间间隔交叉成90°方式排列，能同时承受径向载荷、轴向载荷、和倾覆力矩。由于滚子与滚道表面呈线性接触，因此交叉滚子轴承110在承受重载时弹性变形很小，因而提高了工作台的旋转精度和承载能力。工作台的台面101采用标准T型槽，并配置四套标准卡爪。为减少工作台热变形对加工精度的影响，本实用新型车床采用热对称结构等多项措施，以便达到工作台在左右方向相同的热变形，保证工作台长期稳定的工作。[0038]如图2所示，为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的变速装置外观图。其中，各个部件分别为=201.主电机，202.调速系统，203.主传动箱，204.皮带，205位置开关，101工作台台面，111工作台底座。[0039]如图3所示，为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的主变速箱结构图。其中，部件为301内外齿结合子。[0040]主变速箱安装在工作台底座111内，主传动机构由Z4-225_31、45kW直流调速电动机驱动，调速系统202采用无级调速。主电机201与主传动箱203通过皮带204相联，经机械三挡变速传至工作台大齿圈108，实现工作台转速范围内无级调速，调速系统为西门子 6RA70。[0041]三挡变速液压自动切换，采用内外齿结合子301联接，变速可靠，到位压合位置开关205。三挡变速由电磁滑阀控制变速油缸油路来变换速度，为防止变速油缸卸压，在控制油路上设有压力继电器、蓄能器及液压锁机构，确保变速工作可靠。变速箱中全部齿轮采用淬火磨削工艺，精度为5级，增加了齿轮寿命，获得高的传动精度及传动效率，并降低传动的振动与噪声。[0042]主变速箱与工作台底座联接采用可靠的定位措施，以保证齿轮传动副的啮合精度。[0043]如图4所示，为本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的横梁的夹紧装置结构图。其中，各个部件分别为401.卡套式锥螺纹直通接头，402.内六角螺钉，403.端盖， 404.挡圈，405. O型密封圈，406. B型KY密封圈，407.活塞。[0044]在横梁上采用液压排缸夹紧装置，该装置采用的是油压带动活塞407移动，且受力面积大，受力均匀。夹紧力可控制性。保证在切削状态下横梁紧固在立柱导轨上，较大幅度的减小切削振动。[0045]本实用新型实施例所述精密单柱数控立式车床的横梁的进给装置为[0046]横梁右端置有刀架的水平进给机构。丝杠GQ8012-4/P3，由SIEMENS1FT6型交流伺服电机经24 48同步齿形带降速驱动螺距为12mm的滚珠丝杠旋转，通过丝母，拖动刀架实现水平进给和快速。[0047]垂直刀架的垂直运动，由SIEMENS 1FT6型交流伺服电机经24 48同步齿形带降速驱动螺距为12mm的滚动丝杠(GQ8012-4/P3)回转，使与滚珠丝杠丝母连接在一起的滑枕作垂直运动。[0048]同比普通的该类车床所用GQ6310丝杠，本实用新型车床因丝杠的刚度大、变形小，使得传动性更好。最终能使定位精度达到O. 005mm/1000mm,重复定位精度达到 O. 003mm/1000mm。[0049]所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本实用新型新产品属于保留的权利。[0050]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1.一种精密单柱数控立式车床，其特征在于，包括工作台，变速装置，横梁，横梁夹紧装置和进给装置； 所述工作台采用主轴固定型短主轴结构；所述主轴上设有交叉滚子轴承；所述主轴固定型短主轴结构是指通过所述工作台底座设置一中心轴孔，主轴通过内六角螺钉把合于工作台底座上，且主轴在底座中心轴孔与交叉滚子轴承两支承处的轴向距离与主轴直径的比例小于1:2; 所述变速装置进一步包括主变速箱，所述主变速箱安装在所述工作台底座内；所述变速装置进一步包括调速系统，所述调速系统采用无级调速；主电机与所述主传动箱通过皮带相联，经机械三挡变速传至工作台的大齿圈，用于实现所述工作台转速范围内无级调速； 所述横梁夹紧装置设置在所述横梁上；所述横梁夹紧装置为采用液压排缸的夹紧装置；所述横梁夹紧装置中液压带动活塞移动；所述横梁夹紧装置夹紧力可控制； 所述进给装置进一步包括水平进给装置和垂直进给装置；所述水平进给装置进一步设有刀架；所述水平进给装置设置在所述横梁右端；所述垂直进给装置进一步设有垂直滑枕。
2.根据权利要求I所述精密单柱数控立式车床，其特征在于，所述交叉滚子轴承中，滚子在内圈与外圈间间隔交叉成90°方式排列；所述滚子与滚道表面呈线性接触。
3.根据权利要求I或2所述精密单柱数控立式车床，其特征在于，所述工作台的台面为标准T型槽，并配置四套标准卡爪。
4.根据权利要求I或2所述精密单柱数控立式车床，其特征在于，所述精密单柱数控立式车床采用热对称结构，所述热对称结构是指以通过工作台中心且垂直于横梁的平面为对称面，在机床左右方向上具有相同的热力场和热变形的结构。
5.根据权利要求I或2所述精密单柱数控立式车床，其特征在于，所述机械三挡变速为三挡变速液压自动切换，采用内外齿结合子联接，到位压合位置开关；所述机械三挡变速由电磁滑阀控制变速油缸油路来变换速度；在控制油路上进一步设有压力继电器、蓄能器及液压锁机构。
6.根据权利要求I或2所述精密单柱数控立式车床，其特征在于，所述水平进给装置，由电机经24 48同步齿形带降速驱动螺距为12mm的滚珠丝杠旋转，通过丝母，拖动刀架实现水平进给和快速；所述垂直滑枕的垂直运动，由电机经24 48同步齿形带降速驱动螺距为12mm的滚动丝杠回转，使与滚珠丝杠丝母连接在一起的滑枕作垂直运动。
专利摘要本实用新型公开了一种精密单柱数控立式车床，包括工作台，变速装置，横梁，横梁夹紧装置和进给装置。所述工作台采用主轴固定型短主轴结构；主轴上设有交叉滚子轴承。所述主轴固定型短主轴结构是通过工作台底座设一中心轴孔，主轴通过内六角螺钉把合与工作台底座上，且主轴在底座中心轴孔与交叉滚子轴承两支承处的轴向距离与主轴直径的比例小于1∶2。所述交叉滚子轴承中，滚子在内圈与外圈间间隔交叉成90°方式排列。本实用新型车床横梁的夹紧装置能够保证在切削状态下横梁紧固在立柱导轨上，较大幅度地减小了切削振动，提高了切削状态下的平稳性和精度保持性。本实用新型车床提高了丝杠的抗扭刚度，在传动中，降低了对刀架的精度的影响。
文档编号B23Q1/26GK202804191SQ201220324380
公开日2013年3月20日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者耿中伟, 赵刚, 瞿菲菲, 魏旭光, 董玉梅, 赵宁, 郝庆波 申请人:一重集团绍兴重型机床有限公司