一种车铣组合机床的钻铣头定位装置

1.本实用新型属于切削加工机床设备技术领域，具体涉及一种车铣组合机床的钻铣头定位装置。


背景技术：

2.车床是切削加工轴类零件的专用机床，采用不同的刀具可以加工轴类零件的回转面要数，具有很强的加工能力和加工精度，而钻铣床是铣削加工平面或曲面的专用机床，采用不同的铣刀、钻头、铰刀和丝锥等刀具，切削加工各种零件的光孔、螺纹孔、平面和曲面，具有成熟的加工工艺和设备。随着数控和数显技术的发展，现代数控车床和数控铣床能实现简单工序零件的加工自动化，大大提高了零件加工的效率和质量。公知的“钻铣复合机床”(中国专利申请号为：201810353267.7)利用让位机构使导向箱靠近或远离主轴箱的主轴轴线以切换该机床的铣削或钻孔状态，有利于保证深孔加工的精确性，具有钻铣机床的加工能力。公知的“一种小型五轴雕铣机床”(中国专利申请号为：201910062302.4)具有立铣和卧铣的功能， b轴空心转轴机构和y轴机构构成通用的钻铣头，可实现刀具的转动和轴向进给运动，钻铣头具有上下升降、水平移动和绕水平轴转动的3个自由度，能独立完成复杂工件钻铣加工。但对于车铣组合工序的零件，如带键槽的轴、带径向孔的轴、连接法兰等大量常用零件，都需要车削和铣削工序的复杂组合工艺才能完成，基于现有的加工技术设备，车削和铣削加工必须在车床和铣床上单独进行，工件需要多次装夹定位并在机床间输送，存在多次装夹和转运产生的加工质量不稳定和零件加工自动化程度难以提高的问题。


技术实现要素：

3.1.要解决的问题
4.本实用新型针对现有车铣组合工序的零件加工设备存在的技术问题，提供一种车铣组合机床的钻铣头定位装置。在现有车床设备的基础上增加该装置，能够满足车削和铣削工序复杂组合工艺的加工要求，具有加工效率高，结构简单，适应工件能力强，操作维护简单等特点。
5.2.技术方案
6.为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
7.本实用新型提供的一种车铣组合机床的钻铣头定位装置包括纵向导轨、纵丝杆、纵滑块、立导轨、立丝杆、连接块、立导轨滑块、横向滑块、横丝杆、横向导轨、大螺母、钻铣头和锁紧螺母。
8.所述纵向导轨是一种燕尾导轨，设置在机床床身的后侧，纵向导轨的纵轴线水平布置，左右两端设置安装孔用于支承纵丝杆，燕尾导轨的顶面铅锤布置。
9.所述纵丝杆是圆柱形螺杆，位于机床床身的后侧方，纵丝杆轴线平行于所述纵向导轨的纵轴线，纵丝杆左端通过轴承支承于纵向导轨左端的安装孔并纵丝杆驱动器连接，纵丝杆的右端通过轴承支承于纵丝杆右端的安装孔并与纵向手轮固定连接。
10.所述纵滑块沿水平方向设置燕尾槽，该燕尾槽与纵向导轨间隙配合形成移动副，所述纵滑块右端设置的螺纹孔与纵丝杆的外螺纹配合形成螺旋副。
11.所述立导轨是一种燕尾导轨，其下部与纵滑块固定连接，立导轨的纵向轴线铅锤布置，上下两端设置安装孔用于支承立丝杆。
12.所述立丝杆是圆柱形螺杆，立丝杆的轴线平行于立导轨的纵向轴线并位于立导轨的燕尾形断面的对称面上，立丝杆的上端通过轴承支承于立导轨的上端安装孔并与立手轮固定连接，而立丝杆的下端通过轴承支承于立导轨的下端安装孔并与立丝杆驱动器连接。
13.所述立导轨滑块设置铅锤方向燕尾槽，该燕尾槽与所述立导轨间隙配合形成铅锤方向移动副，立导轨滑块的上端设置的螺纹孔与所述立丝杆的外螺纹间隙配合形成螺旋副，立导轨滑块下部与连接块固定连接。
14.所述连接块下端是圆柱形结构，圆柱形结构的轴线为铅锤方向，沿该轴线设置直径上小下大的阶梯形内孔，连接块下端设置沿圆周均布的三角形端面齿，该端面齿的分布圆中心与阶梯形内孔中心线重合。
15.所述横向滑块的下部设置水平方向的燕尾槽，横向滑块的上部设置阶梯形轴，该阶梯形轴与所述连接块的阶梯形孔间隙配合，阶梯形轴的上端外螺纹与大螺母连接，横向滑块的中部设置沿圆周均布的三角形端面齿，该端面齿的分布圆中心与所述阶梯形轴的轴线重合且垂直于所述燕尾槽的底平面，大螺母拧紧时横向滑块的端面齿与所述连接块的端面齿啮合，大螺母拧松时横向滑块的端面齿与所述连接块的端面齿脱离啮合允许横向滑块绕铅锤轴线往复转动，其转角范围为～
°
，横向滑块的右侧设置圆柱形螺纹孔，该螺纹孔的轴线位于所述燕尾槽的对称中心面且沿水平方向。
16.所述横向导轨是水平的燕尾导轨，位于立导轨滑块的下方，横向导轨与横向滑块的燕尾槽间隙配合形成水平方向的移动副，横向导轨的左端设置三角形端面齿和圆柱形轴颈，该端面齿的分布圆中心与圆柱形轴颈轴线重合，横向导轨的右端设置安装孔。
17.所述横丝杆是水平的圆柱形螺杆，横丝杆的轴线位于横向滑块的燕尾槽对称中心面上，横丝杆的右端通过轴承支承于横向导右端的安装孔并与横向手轮固定连接，横丝杆的左部与横向滑块的螺纹孔连接形成螺旋副。
18.所述钻铣头是专用的钻铣加工部件，其箱体右侧设置法兰，该法兰外圆设置外螺纹，法兰的端面设置三角形的端面齿，法兰的内孔与横向导轨的轴颈配合进行定位。
19.所述锁紧螺母空套在横向导轨的左部，锁紧螺母的内端面与横向导轨的轴肩接触，锁紧螺母的内螺纹与钻铣头的法兰的外螺纹连接，锁紧螺母拧紧时所述法兰的端面齿与横向导轨的端面齿啮合保持钻铣头相对于横向导轨的方位不变，锁紧螺母拧松时所述法兰的端面齿与横向导轨的端面齿脱离啮合允许钻铣头绕水平轴线往复转动，其转角范围为～
°
。
20.作为本实用新型的一种可能实施的方式中，所述的纵丝杆、横丝杆、立丝杆的螺杆螺纹为梯形螺纹，所述纵滑块、立导轨滑块和横向滑块的螺纹孔为梯形螺纹孔。
21.作为本实用新型的一种可能实施的方式中，所述连接块和横向滑块的端面齿采用截面形状为三角形的相同齿形，所述横向导轨和钻铣头连接法兰的端面齿也采用截面形状为三角形的相同齿形。
22.作为本实用新型的一种可能实施的方式中，所述纵滑块、立导轨滑块和横向滑块
的燕尾槽结构相同，所述纵向导轨、立导轨和横向导轨是结构相同的燕尾导轨。
23.作为本实用新型的一种可能实施的方式中，所述纵向手轮、横向手轮和立手轮是结构相同的手轮。
24.本实用新型车铣组合机床的钻铣头定位装置的工作原理如下：
25.纵向导轨和纵滑块的燕尾槽配合形成水平的移动副，纵丝杆的转动通过螺旋副带动纵滑块和立导轨实现沿纵向导轨在水平方向的左右移动，同时，立导轨和立导轨滑块的燕尾槽配合形成铅锤方向的移动副，立丝杆的转动通过螺旋副带动立导轨滑块和横向导轨实现沿立导轨在铅锤方向的上下移动，横向导轨和横向滑块的燕尾槽配合形成水平的移动副，横向滑块与固定于立导轨滑块的连接块采用可控转动连接，大螺母拧紧时横向滑块的端面齿与所述连接块的端面齿啮合使横向滑块和连接块相对固定，而大螺母拧松时横向滑块的端面齿与所述连接块的端面齿脱离啮合允许横向滑块绕铅锤轴线相对连接块往复转动
°
；位于横向导轨一端的钻铣头与横向导轨采用可控转动连接，锁紧螺母拧紧时钻铣头与横向导轨通过端面齿啮合保持钻铣头相对于横向导轨的方位不变，锁紧螺母拧松时钻铣头和横向导轨的端面齿脱离啮合，钻铣头绕水平轴线往复转动
°
。因此，总体上钻铣头相对于固定的机床床身具有个自由度，即个移动自由度和个转动自由度。调整横向导轨平行于纵向导轨，钻铣头在平行于纵向导轨轴线的铅锤平面内移动，铣刀或钻头可垂直于或倾斜于铅锤平面加工位于大拖板上的固定工件，具有卧式铣床的功能，且能充分利用车床的床身长度，具有较大的工作空间。调整横向导轨垂直于纵向导轨，钻铣头在平行于纵向导轨轴线的水平面内移动，铣刀或钻头可垂直于或倾斜于水平面加工位于夹盘或车床大拖板上的固定工件，具有立式铣床的功能。
26.3.有益效果
27.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
28.(1)本实用新型的一种车铣组合机床的钻铣头定位装置，具有5个运动自由度的钻铣头与车床的部件(大拖板、夹盘和尾座等)构成功能更多的车铣组合机床，能对同一工件进行车、铣、钻等工序集中加工，避免工件的重复装夹定位操作，利用机床提供的钻铣头刀具快速定位功能，大大提高复杂工件加工的生产效率和加工精度，同时为提高复杂工件加工的自动化水平，实现智能制造，奠定了机械基础；
29.(2)本实用新型的一种车铣组合机床的钻铣头定位装置，钻铣头定位装置的纵向导轨与机床床身一体化设计，立导轨及其传动系统位于机床的后侧，钻铣头定位装置整体占用空间小，车削加工时钻铣头定位装置整体可移动至床尾，对工件的装夹没有影响；钻铣加工时，钻铣头具有卧式和立式铣床的功能，适应工件的能力强，具有较大的加工空间，能加工长度较大的工件；
30.(3)本实用新型的一种车铣组合机床的钻铣头定位装置，钻铣头的两个转动自由度是可控操作的自由度，采用端面齿离合和螺纹锁紧原理，操作快速可靠，调整角度后定位精准。
附图说明
31.以下将结合附图和实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本实用新型范围的限定。此外，
除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
32.图1为本实用新型车铣组合机床的钻铣头定位装置的俯视示意图；
33.图2为本实用新型车铣组合机床的钻铣头定位装置的后视示意图；
34.图3为图2中的a
‑
a剖视图
35.图中：1：纵向导轨；1.1：大拖板；1.2：床头箱；1.3：卡盘；1.4：平导轨；1.5：v形导轨；2：纵丝杆；2.1：纵向手轮；2.2：纵丝杆驱动器；3：纵滑块；4：车床尾座；4.1：加工件；5：横丝杆；5.1：横向手轮；6：立导轨；7：立导轨滑块；8：立丝杆；8.1：立手轮； 8.2：立丝杆驱动器；9：连接块；10：大螺母；11：横向滑块；12：锁紧螺母；13：横向导轨；14：钻铣头；14.1：卧式钻铣头；14.2：纵向钻铣头。
具体实施方式
36.下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。
37.下文对本实用新型的详细描述和示例实施例可结合附图来更好地理解，其中本实用新型的元件和特征由附图标记标识。
38.实施例
39.下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
40.图1为本实用新型车铣组合机床的钻铣头定位装置的俯视示意图。
41.床头箱1.2、夹盘1.3、车床尾座4和加工件4.1位于机床主轴的中心线上，大拖板1.1作为钻铣加工的定位平台位于卡盘1.3和车床尾座4之间，大拖板1.1和车床尾座4安装在机床的平导轨1.4和v形导轨1.5之上，钻铣头定位装置位于机床的后侧，占用较小的水平空间。
42.纵丝杆2的两端分别通过轴承支承于纵向导轨1的两端，纵丝杆2的左端与纵丝杆驱动器2.2连接，纵丝杆2的右端与纵向手轮2.1连接，立导轨6在纵向手轮2.1或纵丝杆驱动器 2.2的驱动下沿纵向导轨1左右水平移动，立导轨滑块7的燕尾槽与立导轨6间隙配合，立丝杆8转动带动立导轨滑块7和连接块9沿立导轨6上下移动，横向导轨13位于立导轨6的外侧，转动横向手轮5.1通过横丝杆5与横向滑块11构成的螺旋副驱动横向导轨13水平移动。
43.卧式钻铣头14.1是刀具轴线为水平状态的钻铣头14，在图示状态下钻铣头14.1位于机床的一侧，横向导轨13位于左极限状态，钻铣头14.1可在铅锤平面内移动或定位，对加工件的后侧面进行加工，钻铣头具有卧式铣床的功能。由于纵向导轨1和立导轨6的长度不受车床部件的限制，因此钻铣头在铅锤平面的定位空间较大，能适应长度和高度较大的工件进行钻铣加工。拧松大螺母10，横向导轨13绕大螺母10的轴线逆时针转动90
°
，钻铣头调
整为纵向钻铣头14.2状态，如图中细实线所示，钻洗头的刀具轴线平行于车床主轴，可对固定于尾座的加工件4.1的轴向孔进行快速定位加工。例如，加工件4.1外圆柱面有键槽，大端有周向分布的轴向孔，先利用车床的功能加工该工件的外圆和端面，然后固定于尾座，利用卧式钻铣头14.1加工键槽，调整钻铣头为纵向钻铣头14.2状态可加工轴向孔。
44.图2是本实用新型车铣组合机床的钻铣头定位装置的后视示意图。
45.机床的床头箱1.2和卡盘1.3位于机床的左侧，车床尾座4位于机床的右侧，大拖板1.1 和车床尾座4安装在床身导轨上，车床尾座4能装夹加工件4.1，大拖板1.1可作为工作平台装夹工件。
46.与床身一体化设计的纵向导轨1位于床身的下部，纵滑块3的燕尾槽与纵向导轨1间隙配合，纵向手轮2.1或纵丝杆驱动器2.2通过纵丝杆2和纵滑块3构成的螺旋副驱动立导轨6 左右移动。立导轨滑块7的燕尾槽与立导轨6间隙配合，立手轮8.1或立丝杆驱动器8.2通过立丝杆8与立导轨滑块7构成的螺旋副驱动立导轨滑块7和连接块9上下移动。
47.大螺母10与横向滑块11的阶梯轴螺纹连接控制连接块9和横向滑块11的端面齿的离合。钻铣加工时，大螺母10拧紧使横向滑块11与连接块9保持固定连接；拧松大螺母10时，横向滑块11与连接块9的端面齿脱离啮合，横向滑块11在手工操作下能相对于连接块9绕铅锤轴线往复转动90
°
。
48.位于横向导轨13一端的钻铣头14与横向导轨13采用可控转动连接，锁紧螺母12拧紧时钻铣头14与横向导轨13通过端面齿啮合保持钻铣头14相对于横向导轨13的方位不变，锁紧螺母12拧松时钻铣头14和横向导轨13的端面齿脱离啮合，钻铣头14绕水平轴线往复转动360
°
。图示状态下钻铣头14的刀具轴线沿铅锤方向，钻铣头14能沿纵向导轨1左右移动、沿立导轨6上下移动和随横向导轨13前后移动，具有三维空间的定位能力，钻铣头 14的功能具备立式铣床的功能。例如，对于加工件4.1外圆柱面的键槽加工，因卧式钻铣头的进给能力有限而不能加工时，利用钻铣头的立式铣床功能可实现大范围的上下调整和进给。
49.图3为图1中的a
‑
a剖视图。横向滑块11的燕尾槽与横向导轨13间隙配合，横丝杆5 与横向滑块11连接构成螺旋副，大螺母10与横向滑块11的阶梯轴螺纹连接，大螺母10拧紧状态下横向滑块11与连接块9的端面齿处于啮合状态，横向滑块11的阶梯轴的较大轴径与连接块9的内孔间隙配合进行上下端面齿的中心定位。