專利名稱：螺栓球全方位加工專用機床的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械加工機床裝備領域，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：
在空間網架建筑結構中有一種被稱為“螺栓球”的構件，是在球體多方位上銑削平面鉆孔攻絲。加工該構件的公知方式，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。或用兩相互垂直的轉臺來確定經緯度，能夠加工的工作孔與基準孔的夾角通常限于大于90°范圍，這是因為轉臺等裝備與機床主軸箱之間發生干涉，以及僅靠螺栓拉緊球體這種裝夾方式等因素的限制所致。

發明內容
本發明的目的是，設計一種專用機床，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。本發明的技術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、臣卜式旋轉工作臺，還具有薄型立式分度器、球體夾緊機構、窄長型導臺，臥式旋轉工作臺的旋轉軸線與薄型立式分度器的旋轉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臺上，窄長型導臺安裝在臥式旋轉工作臺上沿直徑方向，加工時薄型立式分度器及窄長型導臺與薄型主軸箱之間能形成小夾角不發生干涉。本發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；薄型立式分度器轉速快，加快了生產節拍；薄型立式分度器可以脫離球體而由夾緊機構獨立夾緊球體；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合附圖和實施例對本發明作進一步說明。附圖I是本發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、臥式旋轉工作臺5、窄長型導臺6、薄型立式分度器7、夾緊機構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安裝在窄長型導臺6上，窄長型導臺6安裝在臥式旋轉工作臺5上沿直徑方向，薄型立式分度器7離臥式轉臺5的軸線較遠，立式分度器7的回轉軸伸出段7. I. I較長，臥式旋轉工作臺5安裝在橫向滑臺4上，夾緊機構8的支座8. I穿過臥式轉臺5的中心大圓孔安裝在橫向滑臺4上不旋轉，支架8. 2固定在窄長型導臺6上，立式分度器7的回轉軸的伸出段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，緊靠在回轉軸伸出段7. I. I的端面上。回轉軸伸出段7. I. I可更換不同長度的備件，以適應不同直徑球體的中心保持與臥式轉臺5和薄型立式分度器7兩回轉軸線交點重合。也可以沿臥式轉臺5直徑方向移動立式分度器7在窄長型導臺6上的位置，來適應不同直徑的球體。待加工的工作螺孔及平面在球體上的方位由臥式轉臺5和立式分度器7旋轉的經緯角度合成確定，轉到位的待加工孔軸線處于水平面內，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。窄長型導臺6上有導軌，立式分度器7可沿導軌移動并固定在需要的位置。立式分度器7在窄長型導臺6上的移動，可以設置支承立式分度器7的底座滑板、絲杠螺母副和電機等成為自動控制包括數控。薄型立式分度器7主要作用是旋轉角度，不以承受切削力為主，螺桿12拉緊球體緊貼回轉軸7. I. I端面產生的摩擦力對緊固球體承受切削力有次要貢獻。薄型立式轉臺7由伺服電機、行星減速機、回轉軸及同步帶輪等構成。向伺服電機發出指令，經過行星減速機，最終控制立式分度器7的輸出旋轉角度和轉動速度。轉動速度可達市場普通立式旋轉工作臺或分度盤的數倍，加快了生產節拍，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，銑刀與回轉軸伸出段7. I. I會發生干涉。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沿窄長型導臺6退開一小段距離，回轉軸伸出段7. I. I的端面離開球體形成寬松空間，平面銑刀13即不會與回轉軸伸出段7. I. I發生干涉。一個球體產品全部工作螺孔中，最后加工這個孔，即完成了一個球體的全部加工。可見加工與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和窄長型導臺6夾角小不干涉，二是有夾緊機構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各150°范圍。如果產品要求更大范圍，按該發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、帶傳動等方式，達到薄型的結果。或者采用齒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，都屬于本發明技術方案，其作用都是不發生干渉。夾緊機構8的支座8. I里設置有支撐油缸(或斜楔機構等)，和內球面(或內圓錐面等)支撐定位元件8. I. 1，支架8. 2里設置有壓緊油缸和內球面(或內圓錐面)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)和支撐元件用作浮動夾紫，以適應螺桿12拉緊球體后形成的中心位置。在球體需要隨臥式轉臺5、立式分度器7轉動時，夾具松開不阻滯轉動。夾緊機構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8的支座8. I也可以安裝在臥式轉臺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或卸下回轉軸伸出段7. I. 1，把球體放入夾緊機構8夾緊即可，附圖5顯示球體呈全圓，回轉軸伸出段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。實施例ニ 本發明的專用機床在窄長型導臺6或臥式旋轉工作臺5或橫向滑臺4上設置彈性夾頭、三爪卡盤等自定心機構(軸線與機床主軸軸線重合)，夾持部位呈內球面或內圓錐面等形狀，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。實施例三本發明的專用機床中的作直線運動或旋轉運動的部件機構如主軸10、縱向滑臺3、橫向滑臺4、臥式旋轉工作臺5、薄型立式分度器7、夾緊機構8、機械手和刀庫等均為自動控制包括數控方式，設置有相應的滾珠絲杠螺母副、伺服電機、控制系統，采用硬軌或線軌等。其余部分與實施例一相同。實施例四本發明的專用機床的立式分度器7為手動機構，僅由有刻度的轉動副和鎖緊裝置組成；立式分度器7在窄長型導臺6上的移動可手動；夾緊機構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)、臥式旋轉工作臺(5)、立式旋轉工作臺，臥式旋轉工作臺(5)的旋轉軸線與立式旋轉工作臺的旋轉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(8)、窄長型導臺￠)，立式旋轉工作臺設計成薄型立式分度器(7)，薄型立式分度器(7)安裝在窄長型導臺(6)上，窄長型導臺(6)安裝在臥式旋轉工作臺(5)上沿直徑方向，加工時薄型立式分度器(7)及窄長型導臺(6)與薄型主軸箱(9)之間能形成小夾角不發生干涉。
2.根據權利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是夾緊機構(8)的支座(8. I)穿過臥式轉臺(5)的中心大圓孔固定在橫向滑臺(4)上或安裝在臥式旋轉工作臺(5)上，支架(8. 2)固定在窄長型導臺(6)上，支座(8. I)用于設置定位元件(8. I. I)或支撐元件(8. I. I.)以及力源元件，支架(8. 2)用于設置壓緊元件(8. 2. I)及力源元件等。
3.根據權利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是在窄長型導臺(6)或臥式旋轉工作臺(5)或橫向滑臺(4)上設置安裝彈性夾頭、三爪卡盤等自定心機構，自定心機構的軸線與機床主軸軸線重合，夾持部位呈內圓弧面或內圓錐面等形狀。
4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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、回轉軸及同步帶輪等組成。
7.根據權利要求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)及窄長型導臺￠)，包括前薄后厚或前窄后寬呈T形或梯形等形式。
8.根據權利要求I的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是窄長型導臺(6)上有導軌，立式分度器(7)可沿導軌移動并固定在需要的位置。
9.根據權利要求8的螺栓球全方位加工專用機床，其特征是立式分度器(7)在窄長型導臺(6)上的移動，可以設置支承立式分度器(7)的底座滑板、絲杠螺母副和電機等成為自動控制包括數控。
10.根據權利要求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運動的部件機構如主軸(10)、縱向滑臺(3)、橫向滑臺(4)、臥式旋轉工作臺(5)、薄型立式分度器(7)、夾緊機構(8)、機械手和刀庫等均為自動控制包括數控方式，設置有相應的滾珠絲杠螺母副、伺服電機、控制系統，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、臥式旋轉工作臺，還包括薄型立式分度器、球體夾緊機構、窄長型導臺，臥式旋轉工作臺的旋轉軸線與薄型立式分度器的旋轉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臺上，窄長型導臺安裝在臥式旋轉工作臺上沿直徑方向，加工時薄型立式分度器及窄長型導臺與薄型主軸箱之間能形成小夾角不發生干涉。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；薄型立式分度器轉速快，加快了生產節拍；薄型立式分度器可以脫離球體而由夾緊機構獨立夾緊球體；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 優先權日2012年9月7日
發明者陳偉 申請人:重慶中捷數控機床股份有限公司