專利名稱：車銑復合加工中心b軸刀架裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械制造設備。
背景技術(shù)：
車銑復合加工中心具有車、銑、鉆、鏜、攻絲、深孔加工、車銑內(nèi)外螺紋等功能， 這些功能主要依靠B軸刀架裝置來實現(xiàn)。因此要求此類裝置即能安裝車削刀具又能安裝各 類旋轉(zhuǎn)刀具。近年來國內(nèi)外車銑復合加工中心的B軸刀架裝置僅設有一個裝刀位，所有刀
具都安裝在動力主軸上，這種結(jié)構(gòu)形式存在一定的弊端首先由于車削刀具在加工過程中
不需轉(zhuǎn)動，工作狀態(tài)不同于旋轉(zhuǎn)刀具，因此需要在動力主軸輸出軸的前端設有一套齒盤鎖
緊結(jié)構(gòu)，加長了主軸軸承支撐距旋轉(zhuǎn)刀具刀尖的距離，當安裝刀桿長度在400mm以上的鏜、 銑刀具時，過長的懸伸，只靠短錐刀柄與動力主軸連接很難達到零件的加工精度要求；其 次，車刀與旋轉(zhuǎn)刀具安裝在同一刀位時，車削加工狀態(tài)下主軸軸承受力，大型回轉(zhuǎn)體零件 的粗車加工，毛坯余量大、振動大、機構(gòu)剛性要求高，而同時又高速旋轉(zhuǎn)的動力主軸就顯 得薄弱，即無法滿足合理的剛性需求，也會損傷主軸軸承的精度；再之， 一些典型零件特 殊部位的加工，必須要求旋轉(zhuǎn)刀具懸伸達到超出允許的比值，無理想的解決方案；基于上 述原因，為能提供高精、高剛性的車銑復合加工中心，故需要設計一款B軸刀架裝置車 削刀具、合理狀態(tài)下應用的旋轉(zhuǎn)刀具與特殊部位需求的超長鏜銑刀分離，各有其安裝刀位， 所有刀位可實現(xiàn)自動換刀、配有刀具內(nèi)冷，車削刀具可實現(xiàn)18(T轉(zhuǎn)位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車銑復合加工中心B軸刀架裝置，刀具受力后直接作用在B 軸箱體上，剛度高，實現(xiàn)車刀一次安裝即可對零件兩個對立面的加工。
車銑復合加工中心B軸刀架裝置，裝在五軸車銑復合加工機床的B軸上，并有配套 的電氣、液壓、冷卻、氣動控制部分與機床上的系統(tǒng)對應結(jié)合，B軸電機通過蝸輪蝸桿帶 動傳入軸，其特征在于將車削刀具、旋轉(zhuǎn)刀具、特殊部位加工需求的鏜、銑刀具分別設置 在B軸刀架三點位置可轉(zhuǎn)位車削刀具裝在B軸刀架裝置左端I號位；懸伸長度符合刀具
使用要求的旋轉(zhuǎn)刀具設置在B軸刀架正前方II號位，可進行鏜、銑、鉆、攻絲等加工；I
號及II號位設有標準刀具接口；燕尾結(jié)構(gòu)的懸伸超長刀具設置在B軸箱體側(cè)面ni號位，通
過更換連接件可安裝標準刀具或?qū)Ｓ玫秺A。
本設計B軸刀架裝置用在五軸復合車銑加工中心上，實現(xiàn)了刀具分離后對B軸刀架 裝置功能的強化，解決了三個技術(shù)關(guān)鍵問題即如何保證旋轉(zhuǎn)刀具主軸精度、如何提高車 削機構(gòu)剛性、如何在特殊加工狀態(tài)下保持加工精度。在本發(fā)明中車削刀具與旋轉(zhuǎn)刀具分離后，主軸前端減少了用于車刀鎖緊的齒盤，鎖 緊齒盤位于刀具單元安裝部位，確保刀具懸伸短，剛度高，同時也避免了車削過程中對刀 具主軸軸承的損傷。并且主軸前支撐采用了雙列圓柱滾子軸承、氣密封，在保證主軸轉(zhuǎn)速 下，極大提高了主軸的剛性；主軸后部配有旋轉(zhuǎn)接頭，實現(xiàn)刀具內(nèi)冷及氣體對刀具接口的 清理。刀具打刀及拉刀功能，由刀具單元內(nèi)的氣彈簧配以外部的液壓裝置實現(xiàn)，并有位置 檢測裝置，用于檢測其動作是否到位。
在B軸箱體側(cè)面的輔助刀夾，可解決零件特殊部位加工需刀具懸伸長，從而剛性不 足的問題，采用了燕尾導軌結(jié)構(gòu)，懸伸出的燕尾體剛度高于標準刀具接口剛度，通過更換 連接件可接標準刀具，也可配專用刀夾，自動換刀，也可手動換刀，調(diào)整后的燕尾體通過 液壓鎖緊。
本設計的B軸刀架裝置通過三齒盤實現(xiàn)2.5 °分度鎖緊，滿足角度定位細化，輸出扭 矩大；采用進口膠圈實現(xiàn)任意點的鎖緊，大大簡化了設計結(jié)構(gòu)，可靠性高。B軸電機通過 蝸輪蝸桿帶動傳入軸，實現(xiàn)B軸在工作角度范圍內(nèi)任意位置的加工需求。


圖1是三點布刀結(jié)構(gòu)的刀架裝置示意圖； 圖2是圖1的左視圖； 圖3是車刀轉(zhuǎn)位機構(gòu)示意圖； 圖4是旋轉(zhuǎn)刀具主軸結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是輔助刀夾燕尾夾緊結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是B軸刀架裝置氣動控制示意圖； 圖7是B軸刀架裝置液壓控制示意圖；
具體實施例方式
車銑復合加工中心B軸刀架裝置，裝在五軸車銑復合加工機床的B軸上，并有配套 的電氣、液壓、冷卻、氣動控制部分與機床上的系統(tǒng)對應結(jié)合，B軸電機通過蝸輪蝸桿帶 動傳入軸，如圖1及圖2所示，其特征在于車刀、特殊需求刀具與懸伸長度符合刀具使用 要求的旋轉(zhuǎn)刀具分離，分別設置在B軸刀架三點位置可轉(zhuǎn)位車削刀具裝在B軸刀架裝置 左端I號位；懸伸長度符合刀具使用要求的旋轉(zhuǎn)刀具設置在B軸刀架正前方II號位，可進 行鏜、銑、鉆、攻絲等加工；I號及II號位設有標準刀具接口；燕尾結(jié)構(gòu)的懸伸超長刀具 設置在B軸箱體側(cè)面III號位；B軸刀架裝置通過定齒盤、動齒盤、鎖緊齒盤三齒盤結(jié)構(gòu)實 現(xiàn)2.5 '分度鎖緊在B軸上，各個刀具的機械部分特征
1、車刀轉(zhuǎn)位機構(gòu)
可轉(zhuǎn)位車削刀具設置，如圖3所示有外部液壓配置的車刀標準單元1安裝在垂直于B軸向的套筒體2端，套筒體2通過軸連接于旋轉(zhuǎn)油缸5下方，軸上有接近開關(guān)K1、 旋轉(zhuǎn)油缸5上有旋轉(zhuǎn)位接近開關(guān)K2均與電控系統(tǒng)相連，位于旋轉(zhuǎn)油缸5下部的推力端面 滾針軸承4用于車刀轉(zhuǎn)位，動齒盤3、鎖緊齒盤8在套筒體2外，定齒盤6置于動齒盤3 外周并固定在箱體7上，鎖緊齒盤8與其上的兩個齒盤結(jié)合，并與加工中心的液壓、氣壓 系統(tǒng)相連，定齒盤6、動齒盤3及鎖緊齒盤8的三齒盤結(jié)構(gòu)實現(xiàn)2.5 。分度鎖緊。
車削時，鎖緊齒盤8受液壓驅(qū)動將動齒盤3及其套筒體2端的車刀標準單元1與定 齒盤6鎖緊，將車刀受力通過定齒盤6傳遞給所固定的B軸箱體7上，實現(xiàn)此固刀機構(gòu)的 高剛度。車刀標準單元1配以外部液壓裝置實現(xiàn)打刀和拉刀功能，通過軸上接近開關(guān)K1 檢測其動作是否到位；轉(zhuǎn)位時鎖緊齒盤8受液壓驅(qū)動脫開，旋轉(zhuǎn)油缸5動作，帶動推力端 面滾針軸承4使車刀標準單元1旋轉(zhuǎn)180° ，旋轉(zhuǎn)油缸5上的旋轉(zhuǎn)位接近開關(guān)K2檢測旋 轉(zhuǎn)位置是否到位，動作到位后液壓驅(qū)動鎖緊齒盤8將動齒盤3鎖緊，進行反向車削。
2、 旋轉(zhuǎn)刀具主軸結(jié)構(gòu)
旋轉(zhuǎn)刀具，見圖1所示II號位與I號位在同一延長線上，如圖4所示旋轉(zhuǎn)刀具主 軸后端安置旋轉(zhuǎn)接頭9、油缸10，油缸10下設位置檢測開關(guān)k 3，主軸軸心有冷風通道 13、刀具主軸14外壁中段設傘齒輪12，其中有油氣潤滑管路11與設備潤滑系統(tǒng)相通， 主軸前支撐采用錐滾子軸承15、配以氣密封管路16，主軸前端設置刀具接口 17，刀具接 口與主軸內(nèi)腔安裝的標準刀具單元1相接，刀具單元1經(jīng)冷風通道13配合旋轉(zhuǎn)接頭9與 內(nèi)冷系統(tǒng)相通，實現(xiàn)刀具內(nèi)冷功能。
旋轉(zhuǎn)刀具裝置主動力通過傘齒輪12傳到刀具主軸14，在保證主軸轉(zhuǎn)速下，極大提高 了主軸的剛性；主軸后部配有旋轉(zhuǎn)接頭9，通過冷風通道13實現(xiàn)刀具內(nèi)冷及氣體對刀具 接口17的清理。刀具打刀及拉刀功能，由刀具單元l內(nèi)的氣彈簧配以液壓裝置控制的油 缸10實現(xiàn)，開關(guān)K3進行位置檢測，檢測旋轉(zhuǎn)刀具的動作是否到位。
3、 輔助刀夾燕尾夾緊結(jié)構(gòu)
輔助刀夾為燕尾夾緊結(jié)構(gòu)，如圖5所示，燕尾下體21有突出的單側(cè)楔形塊，其形狀 與燕尾上體18 —端夾角空間反向?qū)ΨQ，兩者所形成的空間與鎖緊壓塊20同形，燕尾下體 21主體有一半內(nèi)腔可容納油缸并有液壓管路及安裝孔，由螺栓安裝在與B軸刀架的箱體 正面，如圖l所示m號位，多個活塞23安裝在燕尾下體21的油缸內(nèi)，在活塞軸上安裝有 蝶形彈簧22，鎖緊壓塊20與活塞23軸上端的螺紋連接、同置燕尾上體18—端及燕尾下 體21楔形塊的適形空間內(nèi)，壓塊19形狀與燕尾上體18夾角端反向相同，壓塊19置于燕 尾下體21楔形塊外、并由螺栓與燕尾上體18另一端固定，受液壓鎖緊控制，與鎖緊壓塊 20共同將燕尾下體20與燕尾上體18固定在一起。
輔助刀夾燕尾夾緊結(jié)構(gòu)燕尾上體18前端面可把接用于連接標準刀具或?qū)Ｓ玫毒叩牡秺A，數(shù)個活塞23在液壓控制下推開鎖緊壓塊20,使燕尾上體18可相對燕尾下體21進 行懸伸長短調(diào)整，達到特殊加工的需求。調(diào)整好燕尾上體18的位置后，活塞23的液壓換 向，鎖緊壓塊20將燕尾上體18鎖緊在燕尾下體21上，在液壓失去作用的特殊情況下， 蝶形彈簧22能夠保證燕尾上體18不致從燕尾下體21上脫落。
實現(xiàn)刀位分離后，為確保各個動作順利實施，配置6個必要的液壓回路如圖7所示: 旋轉(zhuǎn)刀具拉、打刀液壓控制回路24，車削刀具拉、打刀液壓控制回路25，車削刀具齒盤 鎖緊、松開液壓控制回路26，車削刀具旋轉(zhuǎn)油缸液壓控制回路27，輔助刀夾燕尾鎖緊、 松開液壓控制回路28，輔助刀夾配可自動換刀單元拉、打刀機構(gòu)29。這6個液壓回路并 聯(lián)于液壓主回路中，P口為壓力油進油口， T口為回油口， B、 A口分別為進入作業(yè)部件油 缸的油路。在每一個液壓控制回路中，都配有減壓閥。作業(yè)中，見圖7:根據(jù)作業(yè)程序、 每個液壓控制回路的特點，調(diào)整壓力的大小，以保證各個液壓控制回路都能安全正常工作。 依據(jù)功能需求特點配有電接點壓力表，確保機械動作的準確可靠。
冷卻部分刀具上的短錐刀柄和動力主軸連接后，切削時所用的冷卻液，可通過短 錐刀柄進入刀桿直噴切削部位，實現(xiàn)刀具的冷卻。短錐刀柄內(nèi)腔的冷卻液通孔直接連通深 孔鉆削刀具的內(nèi)腔。
電器部分為實現(xiàn)機床加工中心對本裝置的自動控制，在液壓回路、氣動、油氣潤 滑系統(tǒng)中都按設備自動化操作技術(shù)需要配置了電器從圖6氣動配置中可見，在減壓閥處
以及設備中液壓油缸處都分別設置相應的繼電器和電磁換向閥，以及信號檢測部件等，并
通過PLC接口與控制系統(tǒng)實現(xiàn)電路連接。
氣動部分見圖6:氣動系統(tǒng)設置可單一控制的氣動電磁閥，電磁閥的氣動管路接車刀 端、銑刀端和B軸軸承處。車削刀具和旋轉(zhuǎn)刀具短錐刀柄與刀具主軸接口必須在換刀前吹 風進行清理，以確保刀具安裝精度；當B軸輸出2400Nm的扭矩，傘齒輪發(fā)熱大，為確保 其正常工作需配有油氣潤滑；另外，為保證刀具主軸精度，主軸軸承采用了氣密封，結(jié)構(gòu) 簡單可靠。氣動部分為上述功能的實施配備了氣動三聯(lián)件，包括空氣過濾器、過濾減壓閥 和油霧分離器。
權(quán)利要求
1、車銑復合加工中心B軸刀架裝置，裝在五軸車銑復合加工機床的B軸上，并有配套的電氣、液壓、冷卻、氣動控制部分與機床上的系統(tǒng)對應結(jié)合，B軸電機通過蝸輪蝸桿帶動傳入軸，其特征在于將車削刀具、旋轉(zhuǎn)刀具、特殊部位加工需求的鏜、銑刀具分別設置在B軸刀架三點位置可轉(zhuǎn)位車削刀具裝在B軸刀架裝置左端I號位；懸伸長度符合刀具使用要求的旋轉(zhuǎn)刀具設置在B軸刀架正前方II號位，可進行鏜、銑、鉆、攻絲等加工；I號及II號位設有標準刀具接口；燕尾結(jié)構(gòu)的懸伸超長刀具設置在B軸箱體側(cè)面III號位，通過更換連接件可安裝標準刀具或?qū)Ｓ玫秺A；B軸刀架裝置通過定齒盤、動齒盤、鎖緊齒盤三齒盤結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分度鎖緊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車銑復合加工中心B軸刀架裝置，其特征在于I號位的 可轉(zhuǎn)位車削刀具設置:有外部液壓配置的車刀標準單元1安裝在垂直于B軸向的套筒體(2) 端，套筒體(2)通過軸連接于旋轉(zhuǎn)油缸(5)下方，軸上有接近開關(guān)(K1)、旋轉(zhuǎn)油缸(5)上有 旋轉(zhuǎn)位接近開關(guān)(K2)均與電控系統(tǒng)相連，位于旋轉(zhuǎn)油缸(5)下部的推力滾針軸承(4)用于車 刀轉(zhuǎn)位180° ，進行反向車削；動齒盤(3)、鎖緊齒盤(8)在套筒體(2)外,定齒盤(6)置于 動齒盤(3)外周并固定在箱體(7)上，鎖緊齒盤(8)與其上的兩個齒盤結(jié)合，并與加工中心 的液壓、氣動系統(tǒng)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車銑復合加工中心B軸刀架裝置，其特征在于II號位的 旋轉(zhuǎn)刀具主軸結(jié)構(gòu)，與I號位在同一延長線上，旋轉(zhuǎn)刀具主軸后端安置旋轉(zhuǎn)接頭(9)、油 缸(IO)，油缸(10)下設位置檢測開關(guān)(k3)，主軸軸心有冷風通道(13)、主軸外壁中段設傘 齒輪(12)，其中有油氣潤滑管路(ll)與設備潤滑系統(tǒng)相通，主軸前支撐采用錐滾子軸承 (15)、配以氣密封管路(16)，主軸前端設置刀具接口(n)，刀具接口(17)與主軸內(nèi)腔安裝 的標準刀具單元(l)相接，主軸內(nèi)腔安裝標準刀具單元(l)，刀具單元(1)經(jīng)冷風通道(13) 配合旋轉(zhuǎn)接頭(9)與內(nèi)冷系統(tǒng)相通，實現(xiàn)刀具內(nèi)冷功能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車銑復合加工中心B軸刀架裝置，其特征在于輔助刀夾 為燕尾夾緊結(jié)構(gòu)，燕尾下體(21)有突出的楔形塊，楔形塊形狀與燕尾上體(18)—端夾角空 間反向?qū)ΨQ，兩者所形成的空間與鎖緊壓塊(20)同形，燕尾下體(21)主體有一半內(nèi)腔可容 納油缸并有液壓管路及安裝孔，由螺栓安裝在與B軸同向的箱體正面，多個活塞(23)安裝 在燕尾下體(21)的油缸內(nèi)，在活塞軸上安裝有蝶形彈簧(22)，鎖緊壓塊(20)與活塞(23) 軸上端的螺紋連接、同置燕尾上體(18) —端及燕尾下體(21)楔形塊的適形空間內(nèi)，壓塊(19) 形狀與燕尾上體(18)夾角端反向相同，壓塊(19)置于燕尾下體(21)楔形塊外、并由螺栓與 燕尾上體(18)另一端固定，受液壓鎖緊控制，與鎖緊壓塊(20)共同將燕尾下體(20)與燕尾 上體(18)固定在一起。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車銑復合加工中心B軸刀架裝置，其特征在于配置了 6 個液壓回路旋轉(zhuǎn)刀具拉、打刀液壓控制回路(24)，車削刀具拉、打刀液壓控制回路(25)， 車削刀具齒盤鎖緊松開液壓控制回路(26)，車削刀具旋轉(zhuǎn)油缸液壓控制回路(27)，輔助刀 夾燕尾鎖緊松開液壓控制回路(28)，輔助刀夾配可自動換刀單元拉打刀機構(gòu)(29);這6 個液壓回路并聯(lián)于液壓主回路中，P口為壓力油進油口， T口為回油口， B、 A口分別為進 入作業(yè)部件油缸的油路；在每一個液壓控制回路中，都配有減壓閥。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車銑復合加工中心B軸刀架裝置，其特征在于配備與主 機冷卻、氣動、油氣潤滑系統(tǒng)相通的管路及控制器件，刀具上的短錐刀柄和動力主軸連接 后，切削時所用的冷卻液可通過短錐刀柄進入刀桿直噴切削部位；車削刀具和旋轉(zhuǎn)刀具短 錐刀柄與刀具主軸接口換刀時，氣動系統(tǒng)進行吹風清理，以確保刀具安裝精度；冷卻油氣 潤滑帶走傘齒輪熱量，主軸軸承采用氣密封，保證刀具主軸精度。
全文摘要
車銑復合加工中心B軸刀架裝置，裝在五軸車銑復合加工機床的B軸上，并有配套的電氣、液壓、冷卻、氣動控制部分與機床上的系統(tǒng)對應結(jié)合，B軸電機通過蝸輪蝸桿帶動傳入軸，其特征在于將車削刀具、旋轉(zhuǎn)刀具、特殊部位加工需求的鏜、銑刀具分別設置在B軸刀架三點位置可轉(zhuǎn)位車削刀具裝在B軸刀架裝置左端I號位；懸伸長度符合刀具使用要求的旋轉(zhuǎn)刀具設置在B軸刀架正前方II號位，可進行鏜、銑、鉆、攻絲等加工；I號及II號位設有標準刀具接口；燕尾結(jié)構(gòu)的懸伸超長刀具設置在B軸箱體側(cè)面III號位，通過更換連接件可安裝標準刀具或?qū)Ｓ玫秺A；B軸刀架裝置通過定齒盤、動齒盤、鎖緊齒盤三齒盤結(jié)構(gòu)實現(xiàn)分度鎖緊。刀位分離實現(xiàn)了B軸在工作角度范圍內(nèi)任意位置的加工需求，解決了三個技術(shù)關(guān)鍵問題，即如何保證旋轉(zhuǎn)刀具主軸精度、如何提高車削機構(gòu)剛性、如何在特殊加工狀態(tài)下保持加工精度。
文檔編號B23Q37/00GK101513716SQ200910010908
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者劍 李, 李宏宇, 李憲凱, 白紫山, 凱 肖, 郭秀英, 金明剛 申請人:沈陽第一機床廠