張小雨

本文設(shè)計研究了一種豎向面、橫向面均可加工且無需更換主軸頭的機床立臥主軸頭。文章從背景技術(shù)、設(shè)計內(nèi)容、實施方法等方面對此設(shè)計進行了詳細闡述。

現(xiàn)階段，使用最為廣泛的機床主軸頭一般包含兩部分結(jié)構(gòu)，分別為松緊刀機構(gòu)和主軸機構(gòu)。其中松緊刀機構(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。實際應(yīng)用時，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。主軸機構(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)存的機床主軸頭一般包含一個主軸機構(gòu)、一個錐孔，這樣的結(jié)構(gòu)僅限于單刀具加工，當(dāng)同時需要豎向面和橫向面加工時，就需要更換主軸頭。這樣的操作過程繁復(fù)，嚴重影響了生產(chǎn)效率及加工精度。因此，急需對機床主軸頭機構(gòu)進行設(shè)計升級，以適應(yīng)現(xiàn)實需求，提高生產(chǎn)效率。

1.背景技術(shù)

為了解決單一主軸機構(gòu)和單一錐孔組成的機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)，這樣就實現(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，如果需要同時加工豎向面和橫向面，還得裝卸主軸頭。

2.設(shè)計內(nèi)容

本研究以解決機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加工豎向面和橫向面且不用換主軸頭的機床立臥主軸頭。我們采用的方案如下：研究設(shè)計一種機床立臥主軸頭，該結(jié)構(gòu)主要有臥式主軸頭機構(gòu)、立式主軸頭機構(gòu)。這種機床立臥主軸頭的結(jié)構(gòu)特征為：除了臥式主軸頭機構(gòu)、立式主軸頭機構(gòu)外，還有其他結(jié)構(gòu)，如第一傳動機構(gòu)、第二傳動機構(gòu)、箱體、連接結(jié)構(gòu)、橫向分度結(jié)構(gòu)。其中，第二傳動機構(gòu)的主要作用是連接臥式主軸頭機構(gòu)和立式主軸頭機構(gòu)；箱體上安裝了橫向軸孔、傳動軸孔和豎向軸孔；連接機構(gòu)是有中空內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)。組裝時，這種機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，第二傳動機構(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；第一傳動機構(gòu)主要包含傳動齒輪、傳動軸，傳動齒輪安裝在立主軸上，傳動齒輪還套裝在傳動軸的下端，傳動軸下端安裝了和傳動齒輪嚙合的內(nèi)傳動齒輪；橫向分度機構(gòu)主要包括傳動套筒、分度油缸、上下分度齒盤及齒圈，傳動套筒借助軸承和軸承座安裝在立主軸上，傳動套筒內(nèi)置于連接機構(gòu)的內(nèi)腔，傳動套筒的上端安裝了齒圈；傳動套筒的下端跟箱體連捺傳動軸的下端有外齒圈，齒圈在傳動軸外側(cè)且跟傳動軸的外齒圈相對應(yīng)，齒圈和傳動軸的外齒圈在常態(tài)下是不嚙合的；分度油缸的缸體連接有連接機構(gòu)，且分度油缸的活塞可以頂撐傳動套筒；上分度齒盤安裝在連接機構(gòu)上，下分度齒盤安裝在箱體上。完整設(shè)計主視圖見圖1。

3.具體實施方法

本研究設(shè)計的具體實施方法如下：首先連接機床主軸箱和連接機構(gòu)，然后連接機床主軸和傳動軸，這種連接需要花鍵套，這樣機床主軸就可以為立臥主軸頭提供旋轉(zhuǎn)動力，使得分度油缸中充滿壓力油，在壓力油的作用下活塞處于高位，進而頂撐傳統(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，最后傳動軸就帶動立主軸旋轉(zhuǎn)，立主軸帶動臥主軸一起旋轉(zhuǎn)，這種帶動是在第一傘齒輪、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)計加工豎向面的同時還可以加工橫向面。在實際應(yīng)用中，當(dāng)需要加工另一方向的橫向而時，只需將臥式主軸頭機構(gòu)進行分度旋轉(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)臥式主軸頭機構(gòu)進行分度旋轉(zhuǎn)時，首先分度油缸將釋放壓力油，使得活塞下落，同時傳動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)，箱體在傳動套筒的帶動旋轉(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也頂撐傳動套筒上升，此時位于傳動套筒上端的內(nèi)齒圈同位于傳動軸下端的外齒圈分離，整個結(jié)構(gòu)就失去了旋轉(zhuǎn)動力，不能進行旋轉(zhuǎn)；當(dāng)下分度齒盤和上分度齒盤重新嚙合在一起時，箱體完成定位，臥主軸同時完成定位，就可以完成分度。

本設(shè)計的優(yōu)點在于：采用了立式主軸頭機構(gòu)和臥式主軸頭機構(gòu)由傳動機構(gòu)連接的形式，同時使用分度機構(gòu)來實現(xiàn)臥式主軸頭機構(gòu)的分度旋轉(zhuǎn)，這樣就；可以實現(xiàn)不同方向豎向面的加工，還可以實現(xiàn)橫向面的加工，而且還可以豎向面和橫向面同時加工。這種設(shè)計不僅沒有了換頭操作，還大大提高了生產(chǎn)效率，同時也提高了加工精度。