分离式模块化数控落地车铣床

摘要

一种分离式模块化数控落地车铣床，其包括主运动单元(1)和进给系统；主运动单元(1)安装在地面上；进给系统采用与主运动单元(1)相分离的模块化设计，进给系统包括车削单元(2)、开式中心架单元(3)和镗铣单元(4)；平台(5)上设有多条用于方便安装进给系统的槽(51)；主运动单元(1)包括调速电机(11)、普通减速器(12)、主轴(13)、花盘(14)、小齿轮(15)、大齿轮(16)、主轴制动器(17)、分度机构(18)和主运动单元机架(19)。其结构简化、成本低，各进给运动单元可以灵活组合使用，一次安装工件后就能完成车、铣、镗、钻等加工事项。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于机械加工的大型落地车铣床，特别是一种分离式模块化数控落地车铣床。

背景技术

目前已有的用于机械加工的大型落地车床，其是采用整体式结构，即传递主运动的床头箱结构与传递进给运动的进给系统相对固定。这种结构的落地车床的优点是加工精度相对较高。但其存在以下不足够：

1、其成本高，例如目前能加工最大工件回转直径大于6米、最大工件长度大于20米的大型落地车床，其价格在1000万元以上。

2、其闲置率高，在实际的大型筒体加工中，这种结构的大型落地车床的功能得不到充分利用，造成功能浪费，例如工件全长度范围的加工就几乎没有。

3、其功能单一，目前已有的大型落地车床功能单一，只能进行车削加工，而不能一次性连续进行车、铣、镗、钻等加工，而实际加工过程中，往往需要一次安装工件后就能完成车、铣、镗、钻等加工。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种分离式模块化数控落地车铣床，其结构简化、成本低，各进给运动单元可以灵活组合使用，一次安装工件后就能完成车、铣、镗、钻等加工事项。

本发明的技术方案是：一种分离式模块化数控落地车铣床，其包括主运动单元和进给系统；主运动单元安装在地面上；进给系统安装在平台上，进给系统采用与主运动单元相分离的模块化设计；平台上设有多条用于方便安装进给系统的槽；主运动单元包括调速电机、普通减速器、主轴、花盘、小齿轮、大齿轮、主轴制动器、分度机构和主运动单元机架；主轴通过前支承轴承和后支承轴承安装在主运动单元机架的轴承座上；花盘安装在主轴的一端；调速电机通过普通减速器、传动件、小齿轮和大齿轮与花盘连接；主轴制动器安装于主轴上。

本发明进一步的技术方案是：所述的进给系统包括车削单元，车削单元安装在平台上。

本发明更进一步的技术方案是：所述的进给系统包括镗铣单元，镗铣单元安装在平台上。

本发明再进一步的技术方案是：所述的前支承轴承采用一个四列滚子轴承，后支承轴承采用一个调心滚子轴承和两个推力圆柱滚子轴承，花盘采用圆锥面压紧方式安装在主轴的一端，调速电机为全数字直流无级调速电机或交流变频调速电机；主轴制动器采用液压盘式制动器，其并位于主轴的前支承轴承和后支承轴承之间；分度机构包括步进电机和编码器，步进电机为小功率电机，编码器为普通编码器，步进电机接在编码器上，编码器安装在主轴的另一端；平台为平整的混凝土地面，平台上设有多条用于方便安装进给系统的“⊥”型槽及固定的定位基准，“⊥”型槽用钢材制作而成嵌在混凝土平台上。

本发明还进一步的技术方案是：所述的进给系统包括开式中心架单元，开式中心架单元安装在平台上，开式中心架单元主要包括托辊组。

所述的镗铣单元采用专用的三轴数控镗铣单元，镗铣单元的进给运动为交流伺服驱动。

所述的车削单元长为床身车削单元或者短床身车削单元，长床身车削单元的进给运动为交流伺服驱动，短床身车削单元用普通电机驱动。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

由于发明的进给系统与主运动单元采用分离式模块单元化的结构，使本发明结构简化，成本降低，加工范围大大扩展，还可以一次性连续进行平面、止口、槽的铣削加工和孔的钻、镗、铰削加工；另外，由于各进给单元可单独与主运动单元组合，而不是象普通落地车床那样全系统动作，较大幅度地节约了能源、减少消耗；再者，用调速电机和普通减速器相配合的结构代替复杂昂贵的普通落地车床的床头箱，其设计制造更容易，成本更低。

为了更清楚地说明本发明，列举以下实施例，但其对发明的范围无任何限制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A线范围内的局部放大图；

图3为图2的B-B剖视图；

图4为图1的C-C剖视图；

图5为图4的D线范围内的局部放大图；

图6为本发明主运动单元的结构示意图；

图7为本发明主运动单元1和车削单元2的一种组合方式结构示意图；

图8为本发明主运动单元1、车削单元2和开式中心架单元3的一种组合方式结构示意图；

图9为本发明主运动单元1和镗铣单元4的一种组合方式结构示意图；

图10为本发明主运动单元1、镗铣单元4和开式中心架单元3的一种组合方式结构示意图；

图11为本发明主运动单元1、车削单元2和镗铣单元4的一种组合方式结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种分离式模块化数控落地车铣床，其包括主运动单元1主运动单元1和进给系统；主运动单元1安装在地面上；进给系统包括车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4，车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4是与主运动单元1相分离的模块化设计，就是说主运动单元1、车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4相互独立安装在地面上，没有公共的底座；平台5一般为平整的混凝土地面，平台5上设有多条“⊥”型槽51(如图2-3所示)及固定的定位基准，“⊥”型槽51可以用钢材等制作而成嵌在混凝土平台5上，多条“⊥”型槽51及固定的定位基准便于车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4在平台5上任意位置安装定位，这种设计体现出本发明的车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4采用分离式模块化设计的特点(如图4-5所示)。

如图6所示，所述主运动单元1包括调速电机11、普通减速器12、主轴13、花盘14、小齿轮15、大齿轮16、主轴制动器17、分度机构18和主运动单元机架19；主轴13通过前支承轴承131和后支承轴承132安装在主运动单元机架19的轴承座上，前支承轴承131采用一个四列滚子轴承，此种轴承结构紧凑，受负荷变形小，承受径向负荷能力较大，因前轴承较宽，承受轴向力的推力圆柱滚子轴承只好布置在后支承处，后支承轴承132采用一个调心滚子轴承和两个推力圆柱滚子轴承，两个推力圆柱滚子轴承能承受双向轴向负荷，花盘14采用圆锥面133压紧方式安装在主轴13的一端；调速电机11通过普通减速器12、传动件121、小齿轮15和大齿轮16与花盘14连接，调速电机11可采用全数字直流无级调速电机或交流变频调速电机，调速电机11的额定转速为750r/m；普通减速器12可采用ZLY400-20I或者JB/T8853-1999普通减速器，其传动比为二十，再经小齿轮15和大齿轮16减速后，花盘14的转速为0～15r/m，这种调速电机11和普通减速器12的配合结构大大简化了目前的落地车床的床头箱结构；主轴制动器17安装于主轴13上并位于前支承轴承131和后支承轴承132之间，主轴制动器17采用液压盘式制动器，这种制动器制动力大，维修费用低，带衬垫磨损自动补偿装置，且制动力矩稳定，这使镗铣加工时工件安装稳定，以保障镗铣加工的质量，目前的落地车床的主轴上没有设计主轴制动器，本发明在主轴13上设计主轴制动器17的目的是为配合镗铣单元4的工作需要；分度机构18包括步进电机和编码器，步进电机为小功率电机，编码器为普通编码器，步进电机接在编码器上，编码器安装在主轴13的另一端，分度机构18仅在分度时使用，非镗铣工况时步进电机与编码器脱开。

所述的车削单元2可为长床身车削单元或者短床身车削单元，长床身车削单元的进给运动为交流伺服驱动，短床身车削单元用普通电机驱动。

所述的开式中心架单元3主要包括托辊组，其用于支承加工工件的一端。托辊组主要适合于最大工件回转直径6.5米、最大工件安装长度20米加工需要。在加工不同直径的工件时，可用电动或手方式调整每对托辊之间的辊距，需要时可用预制的垫块将托辊组垫高，以适应所加工的工件直径的大小。

所述的镗铣单元4采用专用的三轴数控镗铣单元，镗铣单元4的进给运动为交流伺服驱动。主运动单元设计的主轴制动器是目前普通落地车床没有的，主轴制动器与镗铣单元相配合，使本发明不但可以进行车削加工，还能一次性连续进行铣、镗、钻等加工。

由于本发明中的平台5上设有多条“⊥”型槽51，其为进给系统的各组件单元(车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4)灵活安装和任意组合调用提供了条件，车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4可以根据加工工件的大小任意安装在平台5上的任何位置，车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4可视为独立的模块，根据需要可任意与主运动单元1组合成独立的加工系统，除了图1所示的一种完全组合方式外，还可以有多种另外的组合方式：主运动单元1和车削单元2组合成的加工系统(如图7所示)；主运动单元1、车削单元2和开式中心架单元3组合成的加工系统(如图8所示)；主运动单元1和镗铣单元4组合成的加工系统(如图9所示)；主运动单元1、镗铣单元4和开式中心架单元3组合成的加工系统(如图10所示)。主运动单元1、车削单元2和镗铣单元4组合成的加工系统(如图11所示)。

本发明不局限于上述的具体结构，只要是采用主运动单元1、车削单元2、开式中心架单元3和镗铣单元4分离组合式结构并且具有本发明相同或者等同结构的主运动单元1的分离式模块化数控落地车铣床就落在发明的保护范围之内。