專利名稱：螺栓球全方位加工專用機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械加工機床裝備領(lǐng)域，特別是針對球體全方位銑鉆攻絲加工的專用機床裝備。
背景技術(shù)：
在空間網(wǎng)架建筑結(jié)構(gòu)中有一種被稱為“螺栓球”的構(gòu)件，是在球體多方位上銑削平面鉆孔攻絲。加工該構(gòu)件的公知方式，是先用普通車銑鉆攻絲加工出一個工藝基準平面和螺孔，然后用螺栓旋進基準孔，拉緊貼靠在一個平面上，進行切削加工其他的工作螺孔。各工作螺孔相對基準螺孔的方位用量角儀劃線校定，效率極低?；蛴脙上嗷ゴ怪钡霓D(zhuǎn)臺來確定經(jīng)緯度，能夠加工的工作孔與基準孔的夾角通常限于大于90°范圍，這是因為轉(zhuǎn)臺等裝備與機床主軸箱之間發(fā)生干涉，以及僅靠螺栓拉緊球體這種裝夾方式等因素的限制所致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，設(shè)計一種專用機床，能夠加工與基準螺孔成小夾角的工作螺孔，能夠加工基準平面和基準螺孔，工件的夾緊力比單靠螺栓拉緊方式大幅增加。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是專用機床包括底座、主軸組件、縱向滑臺、橫向滑臺、臣卜式旋轉(zhuǎn)工作臺，還具有薄型立式分度器、球體夾緊機構(gòu)、窄長型導(dǎo)臺，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸線與薄型立式分度器的旋轉(zhuǎn)軸線相交且交點與機床主軸軸線等高，薄型立式分度器安裝在窄長型導(dǎo)臺上，窄長型導(dǎo)臺安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺上沿直徑方向，加工時薄型立式分度器及窄長型導(dǎo)臺與薄型主軸箱之間能形成小夾角不發(fā)生干涉。本發(fā)明的顯著效果是全方位加工，能夠加工與基準螺孔小夾角的工作螺孔，能夠加工基準平面和基準螺孔；薄型立式分度器轉(zhuǎn)速快，加快了生產(chǎn)節(jié)拍；薄型立式分度器可以脫離球體而由夾緊機構(gòu)獨立夾緊球體；工件的夾緊力比單靠螺栓拉緊方式大幅增加，能承受大切削用量，提高效率。


圖I是螺栓球產(chǎn)品示意2是實施例以及球體基準孔與加工孔成180°工位時的示意3、圖4、圖4-1是球體基準孔與工作孔成30°工位時的示意5是加工基準平面和基準螺孔時的球體裝夾示意圖
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。附圖I是本發(fā)明的加工對象螺栓球球體1，I. I是基準螺孔，其余是工作螺孔，工作螺孔數(shù)量從兩三個至十幾個不等。圖中I. I. I是基準螺孔I. I所在的平面，I. 2是與基準螺孔成小夾角的工作螺孔所在的平面。各螺孔的軸線過球心，過所在平面的中心且與平面垂直。附圖2是本發(fā)明的一個實施例，由機床底座2、縱向滑臺3、橫向滑臺4、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺5、窄長型導(dǎo)臺6、薄型立式分度器7、夾緊機構(gòu)8 (由支座8. I、支架8. 2基本組成)、薄型主軸箱9、主軸10等基本組成。薄型立式分度器7安裝在窄長型導(dǎo)臺6上，窄長型導(dǎo)臺6安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺5上沿直徑方向，薄型立式分度器7離臥式轉(zhuǎn)臺5的軸線較遠，立式分度器7的回轉(zhuǎn)軸伸出段7. I. I較長，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺5安裝在橫向滑臺4上，夾緊機構(gòu)8的支座8. I穿過臥式轉(zhuǎn)臺5的中心大圓孔安裝在橫向滑臺4上不旋轉(zhuǎn)，支架8. 2固定在窄長型導(dǎo)臺6上，立式分度器7的回轉(zhuǎn)軸的伸出段7. I. I穿過支架8. 2腰部處的孔，與孔壁間有間隙。立式分度器7的回轉(zhuǎn)軸7. I為空心，螺桿12從中穿過旋進基準螺孔拉緊球體，緊靠在回轉(zhuǎn)軸伸出段7. I. I的端面上?；剞D(zhuǎn)軸伸出段7. I. I可更換不同長度的備件，以適應(yīng)不同直徑球體的中心保持與臥式轉(zhuǎn)臺5和薄型立式分度器7兩回轉(zhuǎn)軸線交點重合。也可以沿臥式轉(zhuǎn)臺5直徑方向移動立式分度器7在窄長型導(dǎo)臺6上的位置，來適應(yīng)不同直徑的球體。待加工的工作螺孔及平面在球體上的方位由臥式轉(zhuǎn)臺5和立式分度器7旋轉(zhuǎn)的經(jīng)緯角度合成確定，轉(zhuǎn)到位的待加工孔軸線處于水平面內(nèi)，與機床主軸軸線等高平行，然后移動橫向滑臺4即可進行銑削平面加工，或移動橫向滑臺4使轉(zhuǎn)到位的待加工孔軸線與機床主軸軸線重合，然后移動縱向滑臺3即可進行鉆孔攻絲加工。窄長型導(dǎo)臺6的主要作用是使立式分度器7安放其上能遠離臥式轉(zhuǎn)臺5的軸線，使立式分度器7與主軸箱能成小角度互不干涉。窄長型導(dǎo)臺6上有導(dǎo)軌，立式分度器7可沿導(dǎo)軌移動并固定在需要的位置。立式分度器7在窄長型導(dǎo)臺6上的移動，可以設(shè)置支承立式分度器7的底座滑板、絲杠螺母副和電機等成為自動控制包括數(shù)控。薄型立式分度器7主要作用是旋轉(zhuǎn)角度，不以承受切削力為主，螺桿12拉緊球體緊貼回轉(zhuǎn)軸7. I. I端面產(chǎn)生的摩擦力對緊固球體承受切削力有次要貢獻。薄型立式轉(zhuǎn)臺7由伺服電機、行星減速機、回轉(zhuǎn)軸及同步帶輪等構(gòu)成。向伺服電機發(fā)出指令，經(jīng)過行星減速機，最終控制立式分度器7的輸出旋轉(zhuǎn)角度和轉(zhuǎn)動速度。轉(zhuǎn)動速度可達市場普通立式旋轉(zhuǎn)工作臺或分度盤的數(shù)倍，加快了生產(chǎn)節(jié)拍，提高效率。圖I顯示，在加工與基準孔成小夾角的工作孔時，銑削平面I. 2與基準平面I. I相交較多，銑刀與回轉(zhuǎn)軸伸出段7. I. I會發(fā)生干涉。這種情況該專用機床的使用方式見附圖
4、附圖4-1，球體被夾緊機構(gòu)8夾緊后，把螺桿12從球體基準螺孔I中旋出，然后把立式分度器7沿窄長型導(dǎo)臺6退開一小段距離，回轉(zhuǎn)軸伸出段7. I. I的端面離開球體形成寬松空間，平面銑刀13即不會與回轉(zhuǎn)軸伸出段7. I. I發(fā)生干涉。一個球體產(chǎn)品全部工作螺孔中，最后加工這個孔，即完成了一個球體的全部加工?？梢娂庸づc基準孔成小夾角的工作孔所在平面I. 2的必要條件有兩個，一是機床主軸箱9與立式分度器7和窄長型導(dǎo)臺6夾角小不干涉，二是有夾緊機構(gòu)8可以獨立夾緊工件。圖3、圖4顯示薄型立式分度器7及窄長型導(dǎo)臺6可與薄型主軸箱9形成30°左右的小夾角，能夠加工與基準螺孔夾角小至30°左右的工作螺孔(當前螺栓球產(chǎn)品基準孔與工作螺孔的最小夾角即30°左右)，可加工工作孔的范圍達300°，以機床主軸線對稱兩側(cè)各150°范圍。如果產(chǎn)品要求更大范圍，按該發(fā)明方案也可隨之增大。薄型主軸箱9通過電機與主軸采用直聯(lián)、帶傳動等方式，達到薄型的結(jié)果?；蛘卟捎谬X輪傳動但齒輪靠主軸后段安裝的方式，可使主軸箱前薄后厚，也能達到立式分度器7、窄長型導(dǎo)臺6與主軸箱9形成小夾角不干渉。如果要使主軸箱9與立式分度器7和窄長型導(dǎo)臺6之間更寬松，可輔以主軸10伸出段略加長、主軸箱前下部位輪廓線后移形成空間(附圖2中11)等等。薄型立式分度器7、主軸箱9及窄長型導(dǎo)臺6，也可以是前薄后厚或前窄后寬呈T形或梯形等形式，都屬于本發(fā)明技術(shù)方案，其作用都是不發(fā)生干渉。夾緊機構(gòu)8的支座8. I里設(shè)置有支撐油缸(或斜楔機構(gòu)等)，和內(nèi)球面(或內(nèi)圓錐面等)支撐定位元件8. I. 1，支架8. 2里設(shè)置有壓緊油缸和內(nèi)球面(或內(nèi)圓錐面)夾緊元件8.2. 1，夾緊元件8. I. 1、8. 2. I可在支座8. I和支架8. 2里上下移動，液壓夾緊。支撐油缸(或斜楔機構(gòu))和支撐元件用作浮動夾紫，以適應(yīng)螺桿12拉緊球體后形成的中心位置。在球體需要隨臥式轉(zhuǎn)臺5、立式分度器7轉(zhuǎn)動時，夾具松開不阻滯轉(zhuǎn)動。夾緊機構(gòu)8的支撐、夾緊及松開的カ源也可以是氣動或手動。支撐定位元件8. I. I與夾緊元件8. 2. I端ロ之間距離大于平面銑刀的直徑，便于銑刀通過而不會與夾具發(fā)生干渉。平面銑刀直徑大于球體銑削平面直徑，一次通過即銑出平面。
夾緊機構(gòu)8的支座8. I也可以安裝在臥式轉(zhuǎn)臺5上。加工基準平面I. I. I和基準螺孔I. 1，只需退開立式分度器7或卸下回轉(zhuǎn)軸伸出段7. I. 1，把球體放入夾緊機構(gòu)8夾緊即可，附圖5顯示球體呈全圓，回轉(zhuǎn)軸伸出段7. I. I的端頭離開球體一段距離。通過エ藝手段來保證裝夾定心度，例如計算尺寸鏈調(diào)整支座8. I里的定位元件基準位置，由支架8. 2里的油缸推動壓緊元件夾緊球體。以及按球體毛坯實際尺寸分段確定定位元件位置等。適合中小批量生產(chǎn)。實施例ニ 本發(fā)明的專用機床在窄長型導(dǎo)臺6或臥式旋轉(zhuǎn)工作臺5或橫向滑臺4上設(shè)置彈性夾頭、三爪卡盤等自定心機構(gòu)(軸線與機床主軸軸線重合)，夾持部位呈內(nèi)球面或內(nèi)圓錐面等形狀，提高加工基準孔時的球體裝夾三維定心精度。適合大批量生產(chǎn)。實施例三本發(fā)明的專用機床中的作直線運動或旋轉(zhuǎn)運動的部件機構(gòu)如主軸10、縱向滑臺3、橫向滑臺4、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺5、薄型立式分度器7、夾緊機構(gòu)8、機械手和刀庫等均為自動控制包括數(shù)控方式，設(shè)置有相應(yīng)的滾珠絲杠螺母副、伺服電機、控制系統(tǒng)，采用硬軌或線軌等。其余部分與實施例一相同。實施例四本發(fā)明的專用機床的立式分度器7為手動機構(gòu)，僅由有刻度的轉(zhuǎn)動副和鎖緊裝置組成；立式分度器7在窄長型導(dǎo)臺6上的移動可手動；夾緊機構(gòu)8也可以采用手動夾緊，浮動支撐元件也可手動操作。甚至勿需支架8. 2，由支座8. I和球體上方壓緊元件邊緣設(shè)置的兩個耳臺中的螺孔螺栓手動夾緊。其余部分與實施例一相同。
權(quán)利要求
1.一種螺栓球全方位加工專用機床，包括主軸(10)、縱向滑臺(3)、橫向滑臺(4)、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(5)、立式旋轉(zhuǎn)工作臺，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(5)的旋轉(zhuǎn)軸線與立式旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸線相交且交點與機床主軸軸線等高，其特征是還包括薄型主軸箱(9)，球體夾緊機構(gòu)(8)、窄長型導(dǎo)臺￠)，立式旋轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計成薄型立式分度器(7)，薄型立式分度器(7)安裝在窄長型導(dǎo)臺(6)上，窄長型導(dǎo)臺(6)安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(5)上沿直徑方向，加工時薄型立式分度器(7)及窄長型導(dǎo)臺(6)與薄型主軸箱(9)之間能形成小夾角不發(fā)生干涉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是夾緊機構(gòu)(8)的支座(8. I)穿過臥式轉(zhuǎn)臺(5)的中心大圓孔固定在橫向滑臺(4)上或安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(5)上，支架(8. 2)固定在窄長型導(dǎo)臺(6)上，支座(8. I)用于設(shè)置定位元件(8. I. I)或支撐元件(8. I. I.)以及力源元件，支架(8. 2)用于設(shè)置壓緊元件(8. 2. I)及力源元件等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是在窄長型導(dǎo)臺(6)或臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(5)或橫向滑臺(4)上設(shè)置安裝彈性夾頭、三爪卡盤等自定心機構(gòu)，自定心機構(gòu)的軸線與機床主軸軸線重合，夾持部位呈內(nèi)圓弧面或內(nèi)圓錐面等形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是薄型主軸箱(9)的電機與主軸采用直聯(lián)或帶傳動方式，或者采用齒輪傳動但齒輪靠主軸后段安裝的方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是主軸伸出段(10)加長，主軸箱前下部位輪廓線(11)后移形成空間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是薄型立式分度器(7)由伺服電機、行星減速機、回轉(zhuǎn)軸及同步帶輪等組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是薄型立式分度器(7)、薄型主軸箱(9)及窄長型導(dǎo)臺￠)，包括前薄后厚或前窄后寬呈T形或梯形等形式。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是窄長型導(dǎo)臺(6)上有導(dǎo)軌，立式分度器(7)可沿導(dǎo)軌移動并固定在需要的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是立式分度器(7)在窄長型導(dǎo)臺(6)上的移動，可以設(shè)置支承立式分度器(7)的底座滑板、絲杠螺母副和電機等成為自動控制包括數(shù)控。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是作線性運動或旋轉(zhuǎn)運動的部件機構(gòu)如主軸(10)、縱向滑臺(3)、橫向滑臺(4)、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺(5)、薄型立式分度器(7)、夾緊機構(gòu)(8)、機械手和刀庫等均為自動控制包括數(shù)控方式，設(shè)置有相應(yīng)的滾珠絲杠螺母副、伺服電機、控制系統(tǒng)，采作硬軌或線軌等。
全文摘要
一種螺栓球全方位加工專用機床，包括主軸、縱向滑臺、橫向滑臺、臥式旋轉(zhuǎn)工作臺，還包括薄型立式分度器、球體夾緊機構(gòu)、窄長型導(dǎo)臺，臥式旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸線與薄型立式分度器的旋轉(zhuǎn)軸線相交且交點與機床主軸軸線等高，薄型立式分度器安裝在窄長型導(dǎo)臺上，窄長型導(dǎo)臺安裝在臥式旋轉(zhuǎn)工作臺上沿直徑方向，加工時薄型立式分度器及窄長型導(dǎo)臺與薄型主軸箱之間能形成小夾角不發(fā)生干涉。其顯著效果是全方位加工，能夠加工與基準螺孔小夾角的工作螺孔，能夠加工基準平面和基準螺孔；薄型立式分度器轉(zhuǎn)速快，加快了生產(chǎn)節(jié)拍；薄型立式分度器可以脫離球體而由夾緊機構(gòu)獨立夾緊球體；工件的夾緊力比單靠螺栓拉緊方式大幅增加，能承受大切削用量，提高效率。
文檔編號B23P23/00GK102794646SQ201210327838
公開日2012年11月28日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月7日
發(fā)明者陳偉 申請人:重慶中捷數(shù)控機床股份有限公司