一種機(jī)床立臥主軸頭設(shè)計(jì)研究

1、    一種機(jī)床立臥主軸頭設(shè)計(jì)研究    張小雨本文設(shè)計(jì)研究了一種豎向面、橫向面均可加工且無需更換主軸頭的機(jī)床立臥主軸頭。文章從背景技術(shù)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、實(shí)施方法等方面對此設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。現(xiàn)階段，使用最為廣泛的機(jī)床主軸頭一般包含兩部分結(jié)構(gòu)，分別為松緊刀機(jī)構(gòu)和主軸機(jī)構(gòu)。其中松緊刀機(jī)構(gòu)主要包括了碟簧組、拉刀爪、拉刀桿和油缸，在結(jié)構(gòu)上拉刀桿套裝了碟簧組，拉刀桿的前端連接有拉刀爪，拉刀桿的后端連接有油缸活塞。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，拉刀桿、拉刀爪和碟簧組均安裝在主軸內(nèi)腔，碟簧組為裝置提供緊刀力，而油缸為裝置提供松刀力。主軸機(jī)構(gòu)由支撐主軸和中空主軸的旋轉(zhuǎn)軸承座和軸承組構(gòu)成。主軸

2、機(jī)構(gòu)的前端安裝有裝夾刀具的錐孔，后端安裝有油缸。市場上現(xiàn)存的機(jī)床主軸頭一般包含一個(gè)主軸機(jī)構(gòu)、一個(gè)錐孔，這樣的結(jié)構(gòu)僅限于單刀具加工，當(dāng)同時(shí)需要豎向面和橫向面加工時(shí)，就需要更換主軸頭。這樣的操作過程繁復(fù)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率及加工精度。因此，急需對機(jī)床主軸頭機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)升級(jí)，以適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需求，提高生產(chǎn)效率。1.背景技術(shù)為了解決單一主軸機(jī)構(gòu)和單一錐孔組成的機(jī)床主軸頭帶來的操作問題，國內(nèi)外的生產(chǎn)廠家研究設(shè)計(jì)出了雙主軸頭結(jié)構(gòu)，這種雙主軸頭結(jié)構(gòu)包括立式主軸頭和臥式主軸頭。事實(shí)上這中雙主軸頭結(jié)構(gòu)就是簡單地在立式主軸頭的錐孔中安裝分離式的臥式主軸頭。在使用過程中，就可以把立式主軸頭的旋轉(zhuǎn)力變?yōu)榕P式主軸頭的旋轉(zhuǎn)，這

3、樣就實(shí)現(xiàn)了在主軸軸線方向上的轉(zhuǎn)換。這種結(jié)構(gòu)只能單一加工豎向面或者橫向面，如果需要同時(shí)加工豎向面和橫向面，還得裝卸主軸頭。2.設(shè)計(jì)內(nèi)容本研究以解決機(jī)床主軸頭僅能單一地加工豎向面或橫向面為目的，旨在為廠家提供可以同時(shí)加工豎向面和橫向面且不用換主軸頭的機(jī)床立臥主軸頭。我們采用的方案如下：研究設(shè)計(jì)一種機(jī)床立臥主軸頭，該結(jié)構(gòu)主要有臥式主軸頭機(jī)構(gòu)、立式主軸頭機(jī)構(gòu)。這種機(jī)床立臥主軸頭的結(jié)構(gòu)特征為：除了臥式主軸頭機(jī)構(gòu)、立式主軸頭機(jī)構(gòu)外，還有其他結(jié)構(gòu)，如第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、箱體、連接結(jié)構(gòu)、橫向分度結(jié)構(gòu)。其中，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是連接臥式主軸頭機(jī)構(gòu)和立式主軸頭機(jī)構(gòu)；箱體上安裝了橫向軸孔、傳動(dòng)軸孔和豎向

4、軸孔；連接機(jī)構(gòu)是有中空內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)。組裝時(shí)，這種機(jī)床立臥主軸頭是這樣的：借助軸承座和軸承組的配合支撐把立式主軸頭的下端安裝到箱體上的橫向軸孔，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有第一傘齒輪、第二傘齒輪、第一斜齒輪和第二斜齒輪，其中傘齒輪之間相互嗤合，斜齒輪之間也相互嚙合；而且第一傘齒輪的軸部是中空的，第一傘齒輪主要固定在立主軸上，第二傘齒輪分為軸部、齒部，軸部借助軸承和軸承座安裝在箱體上的傳動(dòng)軸孔，第二傘齒輪的軸部套裝有第一斜齒輪，臥主軸上套裝有第二斜齒輪；第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包含傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸，傳動(dòng)齒輪安裝在立主軸上，傳動(dòng)齒輪還套裝在傳動(dòng)軸的下端，傳動(dòng)軸下端安裝了和傳動(dòng)齒輪嚙合的內(nèi)傳動(dòng)齒輪；橫向分度機(jī)構(gòu)主要包括傳

5、動(dòng)套筒、分度油缸、上下分度齒盤及齒圈，傳動(dòng)套筒借助軸承和軸承座安裝在立主軸上，傳動(dòng)套筒內(nèi)置于連接機(jī)構(gòu)的內(nèi)腔，傳動(dòng)套筒的上端安裝了齒圈；傳動(dòng)套筒的下端跟箱體連捺傳動(dòng)軸的下端有外齒圈，齒圈在傳動(dòng)軸外側(cè)且跟傳動(dòng)軸的外齒圈相對應(yīng)，齒圈和傳動(dòng)軸的外齒圈在常態(tài)下是不嚙合的；分度油缸的缸體連接有連接機(jī)構(gòu)，且分度油缸的活塞可以頂撐傳動(dòng)套筒；上分度齒盤安裝在連接機(jī)構(gòu)上，下分度齒盤安裝在箱體上。完整設(shè)計(jì)主視圖見圖1。3.具體實(shí)施方法本研究設(shè)計(jì)的具體實(shí)施方法如下：首先連接機(jī)床主軸箱和連接機(jī)構(gòu)，然后連接機(jī)床主軸和傳動(dòng)軸，這種連接需要花鍵套，這樣機(jī)床主軸就可以為立臥主軸頭提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，使得分度油缸中充滿壓力油，在壓力油

6、的作用下活塞處于高位，進(jìn)而頂撐傳統(tǒng)套筒，使得傳統(tǒng)套筒也處于高位，上分度齒盤和下分度齒盤相嚙合，將刀具安裝到立主軸和臥主軸的錐孔中，最后傳動(dòng)軸就帶動(dòng)立主軸旋轉(zhuǎn)，立主軸帶動(dòng)臥主軸一起旋轉(zhuǎn)，這種帶動(dòng)是在第一傘齒輪、第二傘齒輪、第一斜齒輪和第二斜齒輪共同作用下完成的。這種設(shè)計(jì)加工豎向面的同時(shí)還可以加工橫向面。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)需要加工另一方向的橫向而時(shí)，只需將臥式主軸頭機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)，就可以使得臥主軸軸向在橫向平面內(nèi)發(fā)生換向。當(dāng)臥式主軸頭機(jī)構(gòu)進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先分度油缸將釋放壓力油，使得活塞下落，同時(shí)傳動(dòng)套筒因重力作用也下降，下分度齒盤和上分度齒盤不處于嚙合狀態(tài)，箱體在傳動(dòng)套筒的帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)同樣角度，這樣就可以使得臥主軸以立主軸軸線為中心在橫向平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度；接下來分度油缸內(nèi)注入了壓力油，就使得活塞上升的同時(shí)也頂撐傳動(dòng)套筒上升，此時(shí)位于傳動(dòng)套筒上端的內(nèi)齒圈同位于傳動(dòng)軸下端的外齒圈分離，整個(gè)結(jié)構(gòu)就失去了旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，不能進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；當(dāng)下分度齒盤和上分度齒盤重新嚙合在一起時(shí)，箱體完成定位，臥主軸同時(shí)完成定位，就可以完成分度。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于：采用了立式主軸頭機(jī)構(gòu)和臥式主軸頭機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接的形式，同時(shí)使用分度機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)臥式主軸