一种立式车削中心用工件顶紧机构的制作方法

本发明涉及一种工件顶紧机构，具体是一种立式车削中心用工件顶紧机构。

背景技术：

大重型数控立式车削加工中心加工的传统工件为短粗类零件，一般加工长径比都小于1，在此长径比下加工工件时，只需用工作台夹紧工件即可。而对于长径比大于1的工件通常只能在大型卧式车床上加工。而在未能配备大型卧式车床情况下，需要加工长径比大的工件且加工精度要求较高时，可以考虑在立式车床上安装工件顶紧机构，依靠在车床横梁上安装的滑枕刀架来完成整个工件加工过程，其加工原理类同于在大型卧式车床上工件顶紧后的加工原理。

目前已知的一种立式车削中心用工件顶紧机构为液压活塞顶紧机构，其安装在立式车床的滑枕刀架上，该液压活塞顶紧机构工作时，活塞通过滑动套筒带动顶尖上下移动顶紧工件，并通过滑枕刀架移动实现工件车削。这种液压活塞顶紧机构的元件易老化，存在液压油渗漏的风险，并且这种顶紧机构的活塞设计行程为固定行程，且活塞对工件的顶紧力由压力阀控制，只能对工件施以固定的顶紧力。而在工作台上没有工件时，活塞不能在任意位置停留，对于不同高度与轴径的工件显然不合理，此外，一旦液压密封或者平衡系统出现故障，顶尖在自然状态下必定会滑落至最低位，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种立式车削中心用工件顶紧机构，该顶紧机构是一种机械式顶紧机构，使大长径比工件在立式车削中心的加工得以实现，其不采用液压机构，能够从根本上杜绝因液压元件老化、液压油渗漏等问题引起的故障。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种立式车削中心用工件顶紧机构，包括交流电机、传动机构、滑动套筒和顶尖，所述的交流电机的输出端与所述的传动机构的输入端相连，所述的传动机构的输出端与所述的滑动套筒相连，所述的滑动套筒内上下分别安装有第一回转轴承和第二回转轴承，所述的第一回转轴承和所述的第二回转轴承上安装有连接轴，所述的顶尖固定在所述的连接轴的底端，所述的传动机构安装在第一箱体内，所述的滑动套筒安装在第二箱体内，所述的第二箱体固定在所述的第一箱体的底端。

本发明公开的立式车削中心用工件顶紧机构，是一种机械式顶紧机构，其采用交流电机驱动滑动套筒上下移动，实现对工件的顶紧，使大长径比工件在立式车削中心的加工得以实现。该机械式顶紧机构不采用液压机构，能够从根本上杜绝因液压元件老化、液压油渗漏等问题引起的故障。

所述的传动机构包括梯形丝杠、螺母、螺母套筒、连接套筒和过渡板，所述的交流电机的输出端经联轴器与所述的梯形丝杠相连，所述的螺母安装在所述的梯形丝杠上，所述的螺母套筒套设在所述的螺母的外侧并与所述的螺母过盈配合，所述的连接套筒套设在所述的螺母套筒的外侧并与所述的螺母套筒间隙配合，所述的螺母套筒的上端的外侧侧壁上设置有阶梯部，所述的阶梯部的上表面与所述的连接套筒的上表面平齐，所述的连接套筒的顶端经多个螺栓固定连接有防坠连接板，所述的防坠连接板的底面同时与所述的阶梯部的上表面和所述的连接套筒的上表面贴合，所述的连接套筒安装在所述的第一箱体内，所述的过渡板固定在所述的连接套筒的底端，所述的滑动套筒固定在所述的过渡板的底端。工作时，交流电机驱动梯形丝杠旋转，进而带动螺母、螺母套筒、连接套筒、过渡板和滑动套筒一起下移，最终实现顶尖对大长径比工件的顶紧。梯形丝杠具有自锁性，可使螺母、螺母套筒、连接套筒、过渡板和滑动套筒在移动中的任意位置停止，进而实现顶尖在任意位置的停止。通过防坠连接板可实现对螺母套筒和连接套筒的定位，防止连接套筒非正常滑落。

所述的螺母套筒的上端的内侧侧壁上开设有用于容纳所述的螺母的环槽，所述的螺母设置在所述的环槽内与所述的螺母套筒过盈配合。环槽的设置，便于螺母的装配，使顶紧机构的整体结构更紧凑。

所述的第一箱体的侧壁上安装有第一限位块，所述的连接套筒的外侧侧壁上开设有与所述的第一限位块相适配的第一导向槽，所述的第一限位块的端部伸入所述的第一导向槽内；所述的连接套筒的侧壁上安装有第二限位块，所述的螺母套筒的外侧侧壁上开设有与所述的第二限位块相适配的第二导向槽，所述的第二限位块的端部伸入所述的第二导向槽内；所述的第二箱体的侧壁上安装有第三限位块，所述的滑动套筒的外侧侧壁上开设有与所述的第三限位块相适配的第三导向槽，所述的第三限位块的端部伸入所述的第三导向槽内；所述的第一箱体的侧壁上安装有与所述的连接套筒相适配的行程开关。第一限位块与第一导向槽的配合、第二限位块与第二导向槽的配合以及第三限位块与第三导向槽的配合，对连接套筒和滑动套筒的上下移动起定位和导向作用，同时顶尖的上升与下降的极限位置由行程开关检测，可确保滑动套筒移动的安全性和可靠性。

所述的螺母套筒的底端与所述的连接套筒的底部之间安装有处于压缩状态的碟簧组。随着加工的进行，顶紧机构的各组成部分不可避免会产生热变形，而作为整体移动部分的螺母、螺母套筒、连接套筒、过渡板和滑动套筒的热变形将引起对工件顶紧力的变化，碟簧组的设置，可有效抵消因零件热膨胀变形而引起顶紧力的变化，使工件在预定大小的顶紧力的顶紧下顺利完成加工。

所述的梯形丝杠的顶端安装有用于测定顶紧力的测力仪。通过测力仪可测定不同工件的实际顶紧力，进而判断实际顶紧力是否满足设定要求，方便对顶紧力大小进行及时调整。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的立式车削中心用工件顶紧机构，是一种机械式顶紧机构，其采用交流电机驱动滑动套筒上下移动，实现对工件的顶紧，使大长径比工件在立式车削中心的加工得以实现。该机械式顶紧机构不采用液压机构，能够从根本上杜绝因液压元件老化、液压油渗漏等问题引起的故障。

附图说明

图1为实施例中立式车削中心用工件顶紧机构的结构示意图；

图2为图1中a处放大图；

图3为实施例中工件顶紧机构在立式车削中心上安装后效果图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1的立式车削中心用工件顶紧机构，如图1和图2所示，包括交流电机1、传动机构、滑动套筒3和顶尖4，交流电机1的输出端与传动机构的输入端相连，传动机构的输出端与滑动套筒3相连，滑动套筒3内上下分别安装有第一回转轴承31和第二回转轴承32，第一回转轴承31和第二回转轴承32上安装有连接轴33，顶尖4固定在连接轴33的底端，传动机构安装在第一箱体51内，滑动套筒3安装在第二箱体52内，第二箱体52固定在第一箱体51的底端。

实施例1中，传动机构包括梯形丝杠21、螺母22、螺母套筒23、连接套筒24和过渡板25，交流电机1的输出端经联轴器11与梯形丝杠21相连，螺母22安装在梯形丝杠21上，螺母套筒23的上端的内侧侧壁上开设有用于容纳螺母22的环槽27，螺母22设置在环槽27内与螺母套筒23过盈配合，连接套筒24套设在螺母套筒23的外侧并与螺母套筒23间隙配合，螺母套筒23的上端的外侧侧壁上设置有阶梯部28，阶梯部28的上表面与连接套筒24的上表面平齐，连接套筒24的顶端经多个螺栓26固定连接有防坠连接板29，防坠连接板29的底面同时与阶梯部28的上表面和连接套筒24的上表面贴合，连接套筒24安装在第一箱体51内，过渡板25固定在连接套筒24的底端，滑动套筒3固定在过渡板25的底端。

实施例2的立式车削中心用工件顶紧机构，如图1和图2所示，包括交流电机1、传动机构、滑动套筒3和顶尖4，交流电机1的输出端与传动机构的输入端相连，传动机构的输出端与滑动套筒3相连，滑动套筒3内上下分别安装有第一回转轴承31和第二回转轴承32，第一回转轴承31和第二回转轴承32上安装有连接轴33，顶尖4固定在连接轴33的底端，传动机构安装在第一箱体51内，滑动套筒3安装在第二箱体52内，第二箱体52固定在第一箱体51的底端。

实施例2中，传动机构包括梯形丝杠21、螺母22、螺母套筒23、连接套筒24和过渡板25，交流电机1的输出端经联轴器11与梯形丝杠21相连，梯形丝杠21的顶端安装有用于测定顶紧力的测力仪6，该测力仪6可以选择市售产品，螺母22安装在梯形丝杠21上，螺母套筒23的上端的内侧侧壁上开设有用于容纳螺母22的环槽27，螺母22设置在环槽27内与螺母套筒23过盈配合，连接套筒24套设在螺母套筒23的外侧并与螺母套筒23间隙配合，螺母套筒23的底端与连接套筒24的底部之间安装有处于压缩状态的碟簧组7，螺母套筒23的上端的外侧侧壁上设置有阶梯部28，阶梯部28的上表面与连接套筒24的上表面平齐，连接套筒24的顶端经多个螺栓26固定连接有防坠连接板29，防坠连接板29的底面同时与阶梯部28的上表面和连接套筒24的上表面贴合，连接套筒24安装在第一箱体51内，过渡板25固定在连接套筒24的底端，滑动套筒3固定在过渡板25的底端。

实施例2中，第一箱体51的侧壁上安装有第一限位块53，连接套筒24的外侧侧壁上开设有与第一限位块53相适配的第一导向槽54，第一限位块53的端部伸入第一导向槽54内；连接套筒24的侧壁上安装有第二限位块55，螺母套筒23的外侧侧壁上开设有与第二限位块55相适配的第二导向槽56，第二限位块55的端部伸入第二导向槽56内；第二箱体52的侧壁上安装有第三限位块57，滑动套筒3的外侧侧壁上开设有与第三限位块57相适配的第三导向槽58，第三限位块57的端部伸入第三导向槽58内；第一箱体51的侧壁上安装有与连接套筒24相适配的行程开关59。

上述立式车削中心用工件顶紧机构安装后，效果图见图3，图3中，81为横梁，82为滑枕刀架，83为滑板，84为刀库、85为立柱，86为本发明顶紧机构，87为工件，88为工作台。第二箱体52安装在滑板83上，滑板83安装在横梁81上，在滑板83的带动下，该顶紧机构可左右移动，同时顶尖4上下移动，最终实现顶尖4对工件87的顶紧。

上述立式车削中心用工件顶紧机构工作时，交流电机1驱动梯形丝杠21旋转，进而带动螺母22、螺母套筒23、连接套筒24、过渡板25和滑动套筒3一起下移，最终实现顶尖4对大长径比工件的顶紧，使大长径比工件在立式车削中心的加工得以实现。该顶紧机构采用的梯形丝杠21具有自锁性，可使螺母22、螺母套筒23、连接套筒24、过渡板25和滑动套筒3在移动中的任意位置停止，进而实现顶尖4在任意位置的停止。该机械式顶紧机构不采用液压机构，能够从根本上杜绝因液压元件老化、液压油渗漏等问题引起的故障。