差動無級調(diào)速多模式滾切機床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于機械加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無級調(diào)速滾切機床。差動無級調(diào)速多模式滾切機床，其技術(shù)方案是：控制驅(qū)動系統(tǒng)（26）通過數(shù)據(jù)區(qū)驅(qū)動線（40）與主軸調(diào)速電機（2）、調(diào)速電機（9）、電磁離合器（10）、橫向進(jìn)給工作臺（14）、縱向進(jìn)給工作臺（15）、機床升降臺（16）相連，根據(jù)輸入指令控制和驅(qū)動主軸調(diào)速電機（2）與調(diào)速電機（9）的變速和變向，電磁離合器（10）的開合，橫向進(jìn)給工作臺（14）的里外移動、縱向進(jìn)給工作臺（15）的左右移動、機床升降臺（16）的上下移動；本發(fā)明能實現(xiàn)多種切削形式，能有效地降低切削力、減小切削熱、提高刀具耐用度，排屑順暢并能及時斷屑。
【專利說明】差動無級調(diào)速多模式滾切機床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無級調(diào)速滾切機床。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機械加工行業(yè)的發(fā)展，對加工的效率要求和自動化程度的要求越來越高。然而在高效加工工件和自動化程度提高的同時，切削力的增大、切削熱的增加、刀具耐用度的降低、排屑和斷屑問題嚴(yán)重影響了高效加工的發(fā)展。專利“難加工材料專用銑刀”(專利申請?zhí)?01310013775.8)巧妙地運用了行星輪系結(jié)構(gòu)，有效地降低了刀具磨損、提高了刀具使用壽命，但該專利由于本身結(jié)構(gòu)的限制只能實現(xiàn)逆滾切切削、欠滾切切削、純自由滾切切肖IJ、過滾切切削等四種切削模式，而且切削模式的轉(zhuǎn)變是通過手動更換齒輪來實現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種差動無級調(diào)速多模式滾切機床，多種切削模式；
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:差動無級調(diào)速多模式滾切機床，它包括:機床、主軸調(diào)速電機、調(diào)速電機、旋轉(zhuǎn)刀盤、滾切裝置以及控制驅(qū)動系統(tǒng)；
[0005]機床包括:床身以及機床底座；機床升降臺與床身連接；縱向給進(jìn)工作臺位于機床升降臺上；橫向給進(jìn)工作臺位于縱向給進(jìn)工作臺上；
[0006]主軸調(diào)速電機固定安裝于床身，其輸出軸固定連接傳動齒輪，傳動齒輪與主軸齒輪嚙合，主軸齒輪與主軸固定連接，主軸通過主軸上軸承安裝于床身；
[0007]調(diào)速電機固定安裝于床身，其輸出通過電磁離合器傳遞至調(diào)速軸；調(diào)速軸通過一對調(diào)速軸軸承安裝于床身；調(diào)速軸錐齒輪另一面與調(diào)速軸固定連接，另一方面與雙聯(lián)齒輪嚙合；雙聯(lián)齒輪為套筒狀，上端為錐齒輪，下端為圓柱齒輪；雙聯(lián)齒輪空套在主軸上，其套筒內(nèi)部設(shè)有一對主軸軸承，套筒外部通過一對軸承安裝與床身；
[0008]旋轉(zhuǎn)刀盤與主軸固定連接，主軸構(gòu)成旋轉(zhuǎn)刀盤的回轉(zhuǎn)中心，旋轉(zhuǎn)刀盤的水平圓周面上布置有兩個或兩個以上的滾切裝置；
[0009]滾切裝置包括:差動軸、差動軸齒輪、圓形刀片軸錐齒輪以及圓形刀片；差動軸的上下兩端通過一對差動軸軸承與旋轉(zhuǎn)刀盤連接；上端的差動軸軸承由上軸承壓蓋壓緊，上軸承壓蓋由壓蓋螺釘與旋轉(zhuǎn)刀盤緊固，差動軸和上軸承壓蓋之間設(shè)有上油封；差動軸齒輪與差動軸固定連接，差動軸齒輪與雙聯(lián)齒輪嚙合，差動軸錐齒輪一方面與差動軸固定連接，另一方面與圓形刀片軸錐齒輪相嚙合；圓形刀片軸錐齒輪與圓形刀片軸固定連接，圓形刀片軸的左右兩端通過一對圓形刀片軸軸承與旋轉(zhuǎn)刀盤連接，左端的圓形刀片軸軸承由左軸承壓蓋壓緊，左軸承壓蓋通過螺釘與旋轉(zhuǎn)刀盤緊固；右端的圓形刀片軸軸承由右軸承壓蓋壓緊，右軸承壓蓋通過螺釘與旋轉(zhuǎn)刀盤緊固；圓形刀片軸和右軸承壓蓋之間設(shè)有油封，圓形刀片座通過錐孔與圓形刀片軸的外錐面配合，圓形刀片位于圓形刀片座上并通過圓形刀片壓板壓緊，圓螺母、圓螺母止動墊將圓形刀片、圓形刀片座、圓形刀片壓板與圓形刀片軸緊固；
[0010]控制驅(qū)動系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)區(qū)驅(qū)動線與主軸調(diào)速電機、調(diào)速電機、電磁離合器、橫向進(jìn)給工作臺、縱向進(jìn)給工作臺、機床升降臺相連，根據(jù)輸入指令控制和驅(qū)動主軸調(diào)速電機與調(diào)速電機的變速和變向，電磁離合器的開合，橫向進(jìn)給工作臺的里外移動、縱向進(jìn)給工作臺的左右移動、機床升降臺的上下移動。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:(1)本發(fā)明通過控制驅(qū)動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)“普通切肖IJ”、“自滾切切削”、“逆滾切切削”、“欠滾切切削”、“純自由滾切切削”、“過滾切切削”和“變滾切速率比切削”多種切削形式；其中“普通切削”和“自滾切切削”為已有加工方法，其他五種加工方法即:“逆滾切切削”、“欠滾切切削”、“純自由滾切切削”、“過滾切切削”和“變滾切速率比切削”為本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)的新的加工方法。
[0012](2)本發(fā)明設(shè)置縱向給進(jìn)工作臺、機床升降臺、橫向給進(jìn)工作臺實現(xiàn)了三向移動功倉泛;
[0013](3)本發(fā)明能有效地降低切削力、減小切削熱、提高刀具耐用度，排屑順暢并能及時斷屑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是圖1的B向視圖；
[0016]圖3是圖1的A-A局部視圖；
[0017]圖4是本發(fā)明圓形刀片的運動示意圖。
[0018]其中，1-傳動齒輪、2-主軸調(diào)速電機,3-主軸、4-主軸上軸承、5-主軸齒輪、6-調(diào)速軸錐齒輪、7-調(diào)速軸軸承、8-調(diào)速軸、9-調(diào)速電機、10-電磁離合器、11-軸承、12-旋轉(zhuǎn)刀盤、13-床身、14-橫向進(jìn)給工作臺、15-縱向進(jìn)給工作臺、16-機床升降臺、17-機床底座、18-圓形刀片、19-圓形刀片軸錐齒輪、20-差動軸錐齒輪、21-差動軸軸承、22-差動軸齒輪、23-差動軸、24-雙聯(lián)齒輪、25-主軸軸承、26-控制驅(qū)動系統(tǒng)、27-壓蓋螺釘、28-上軸承壓蓋、29-上油封、30-螺釘、31-左軸承壓蓋、32-圓形刀片軸、33-圓形刀片軸軸承、34-右軸承壓蓋、35-圓形刀片座、36-圓形刀片壓板、37-圓螺母止動墊、38-圓螺母、39-油封、40-數(shù)據(jù)驅(qū)動線。
【具體實施方式】
[0019]參見附圖1，差動無級調(diào)速多模式滾切機床，它包括:機床、主軸調(diào)速電機2、調(diào)速電機9、旋轉(zhuǎn)刀盤12、滾切裝置以及控制驅(qū)動系統(tǒng)26 ；
[0020]機床包括:床身13以及機床底座17 ;機床升降臺16與床身13連接并沿其上下移動；縱向給進(jìn)工作臺15位于機床升降臺16上,并沿其左右移動；橫向給進(jìn)工作臺14位于縱向給進(jìn)工作臺15上，并沿其里外移動；
[0021]主軸調(diào)速電機2固定安裝于床身13，其輸出軸固定連接傳動齒輪1，傳動齒輪I與主軸齒輪5嚙合，主軸齒輪5與主軸3固定連接，主軸3通過主軸上軸承4安裝于床身13 ；
[0022]調(diào)速電機9固定安裝于床身13，其輸出通過電磁離合器10傳遞至調(diào)速軸8 ;調(diào)速軸8通過一對調(diào)速軸軸承7安裝于床身13 ;調(diào)速軸錐齒輪6 —面與調(diào)速軸8固定連接，另一方面與雙聯(lián)齒輪24嚙合；雙聯(lián)齒輪24為套筒狀,上端為錐齒輪,下端為圓柱齒輪；雙聯(lián)齒輪24空套在主軸3上，其套筒內(nèi)部設(shè)有一對主軸軸承25，套筒外部通過一對軸承11安裝與床身13 ；
[0023]參見附圖2，旋轉(zhuǎn)刀盤12與主軸3固定連接，主軸3構(gòu)成旋轉(zhuǎn)刀盤12的回轉(zhuǎn)中心，旋轉(zhuǎn)刀盤12的水平圓周面上布置有兩個或兩個以上的滾切裝置；
[0024]參見附圖3，滾切裝置包括:差動軸23、差動軸齒輪22、圓形刀片軸錐齒輪19以及圓形刀片18 ;差動軸23的上下兩端通過一對差動軸軸承21與旋轉(zhuǎn)刀盤12連接；上端的差動軸軸承21由上軸承壓蓋28壓緊，上軸承壓蓋28由壓蓋螺釘27與旋轉(zhuǎn)刀盤12緊固，差動軸23和上軸承壓蓋28之間設(shè)有上油封29 ;差動軸齒輪22與差動軸23固定連接，差動軸齒輪22與雙聯(lián)齒輪24嚙合，差動軸錐齒輪20 —方面與差動軸23固定連接，另一方面與圓形刀片軸錐齒輪19相嚙合；圓形刀片軸錐齒輪19與圓形刀片軸32固定連接，圓形刀片軸32的左右兩端通過一對圓形刀片軸軸承33與旋轉(zhuǎn)刀盤12連接,左端的圓形刀片軸軸承33由左軸承壓蓋31壓緊，左軸承壓蓋31通過螺釘30與旋轉(zhuǎn)刀盤12緊固；右端的圓形刀片軸軸承33由右軸承壓蓋34壓緊，右軸承壓蓋34通過螺釘30與旋轉(zhuǎn)刀盤12緊固；圓形刀片軸32和右軸承壓蓋34之間設(shè)有油封39，圓形刀片座35通過錐孔與圓形刀片軸32的外錐面配合，圓形刀片18位于圓形刀片座35上并通過圓形刀片壓板36壓緊，圓螺母38、圓螺母止動墊37將圓形刀片18、圓形刀片座35、圓形刀片壓板36與圓形刀片軸32緊固；
[0025]控制驅(qū)動系統(tǒng)26通過數(shù)據(jù)區(qū)驅(qū)動線40與主軸調(diào)速電機2、調(diào)速電機9、電磁離合器10、橫向進(jìn)給工作臺14、縱向進(jìn)給工作臺15、機床升降臺16相連,根據(jù)輸入指令控制和驅(qū)動主軸調(diào)速電機2與調(diào)速電機9的變速和變向，電磁離合器10的開合，橫向進(jìn)給工作臺14的里外移動、縱向進(jìn)給工作臺15的左右移動、機床升降臺16的上下移動。
[0026]主軸可調(diào)速電機2的轉(zhuǎn)動通過傳動齒輪1、主軸齒輪5傳遞到主軸3，主軸3帶動與其固連的旋轉(zhuǎn)刀盤12旋轉(zhuǎn)。主軸可調(diào)速電機2在控制驅(qū)動系統(tǒng)26的控制驅(qū)動下可實現(xiàn)無級調(diào)速，因此旋轉(zhuǎn)刀盤12旋轉(zhuǎn)可實現(xiàn)無級調(diào)速。旋轉(zhuǎn)刀盤12帶動其上的圓形刀片18切削工件。
[0027]在電磁離合器10閉合的狀態(tài)下，調(diào)速電機9的轉(zhuǎn)動通過電磁離合器10、調(diào)速軸8、調(diào)速軸錐齒輪6傳動到雙聯(lián)齒輪24，這樣調(diào)速電機9的轉(zhuǎn)動就傳遞到了由雙聯(lián)齒輪24下端的圓柱齒輪(太陽輪)、旋轉(zhuǎn)刀盤12 (行星架)和差動軸齒輪22 (行星輪)組成差動輪系中。根據(jù)差動輪系的性質(zhì)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)刀盤12 (行星架)轉(zhuǎn)速一定時可通過改變調(diào)速電機9的轉(zhuǎn)速使差動軸23得到不同的轉(zhuǎn)速，也可以在旋轉(zhuǎn)刀盤12 (行星架)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向一定時通過控制調(diào)速電機9使差動軸23得到不同的轉(zhuǎn)向，差動軸23通過差動軸錐齒輪20、圓形刀片軸錐齒輪19將轉(zhuǎn)動傳遞到圓形刀片軸32，圓形刀片軸32帶動與其固連的圓形刀片18旋轉(zhuǎn)。
[0028]這樣圓形刀片18除隨旋轉(zhuǎn)刀盤12 —起做走刀運動外還繞自身軸線主動旋轉(zhuǎn)，而且當(dāng)旋轉(zhuǎn)刀盤12轉(zhuǎn)速一定時可通過控制調(diào)速電機9使圓形刀片18繞自身軸線主動旋轉(zhuǎn)得到不同的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。圓形刀片18 —邊隨旋轉(zhuǎn)刀盤12—起做走刀運動一邊繞自身軸線主動旋轉(zhuǎn)并配合橫向進(jìn)給工作臺14、縱向進(jìn)給工作臺15、機床升降臺16的里外、左右、上下移動完成對工件的滾切加工如圖4。
[0029]參見附圖4，將旋轉(zhuǎn)刀盤12的轉(zhuǎn)速記為n，圓形刀片18繞自身軸線主動旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速記為nt，圓形刀片18的旋轉(zhuǎn)線速度Vt與削速度V的比值為滾切速率比k，即t =爺=哉，其中，r為圓形刀片18半徑，R為旋轉(zhuǎn)刀盤12回轉(zhuǎn)半徑；
[0030]當(dāng)斷開電磁離合器10時，調(diào)速電機9不給圓形刀片18提供動力，圓形刀片18隨旋轉(zhuǎn)刀盤12 —起做走刀運動時，圓形刀片18在工件、切屑摩擦力的推動下沿自身軸線被動旋轉(zhuǎn)，此時的切削狀態(tài)為“自滾切切削”；
[0031]自滾切切削處于理想狀態(tài)，即只考慮工件、切屑摩擦力對圓形刀片18的推動，不考慮摩擦阻力及各轉(zhuǎn)動件的轉(zhuǎn)動慣量的影響時的k值記為ky，此時nt的轉(zhuǎn)向定義為正向，nt的轉(zhuǎn)向為正向時k為正值反之為負(fù)值；
[0032]k < 0時的切削狀態(tài)為“逆滾切切削”；
[0033]k = 0時的切削狀態(tài)為“普通切削”；
[0034]0 < k < ky時的切削狀態(tài)為“欠滾切切削”；
[0035]k趨近ky時的切削狀態(tài)為“自滾切切削”；
[0036]k = ky時的切削狀態(tài)為“純自由滾切切削”；
[0037]k > ky時的切削狀態(tài)為“過滾切切削”；
[0038]滾切加工時，k不斷變化的切削狀態(tài)為“變滾切速率比切削”。
[0039]每一種切削狀態(tài)都有自身的規(guī)律和特點，例如“過滾切切削”時，圓形刀片18旋轉(zhuǎn)線速度大小Vt大于切屑的排屑速度，因此圓形刀片18會從切屑的底部沿排屑方向給切屑一個摩擦力，從而及時斷屑，同時圓形刀片18是一邊隨旋轉(zhuǎn)刀盤12 —起做走刀運動一邊繞自身軸線主動旋轉(zhuǎn)完成對工件的滾切加工的，所以圓形刀片18切削刃上的每一點在走刀方向的運動軌跡為螺旋線，因此可有效地降低切削力且有利散熱，刀具的磨損量被均化到整個圓周上提高刀具耐用度。即差動無級調(diào)速多模式滾切機床能實現(xiàn)多種切削形式，能有效地降低切削力、減小切削熱、提高刀具耐用度，及時排屑和斷屑。
【權(quán)利要求】
1.差動無級調(diào)速多模式滾切機床，它包括:機床、主軸調(diào)速電機(2)、調(diào)速電機(9)、旋轉(zhuǎn)刀盤(12)、滾切裝置以及控制驅(qū)動系統(tǒng)(26)，其特征是: 所述機床包括:床身(13)以及機床底座(17);機床升降臺(16)與床身(13)連接；縱向給進(jìn)工作臺(15)位于機床升降臺(16)上；橫向給進(jìn)工作臺(14)位于縱向給進(jìn)工作臺(15)上； 所述主軸調(diào)速電機(2)固定安裝于床身(13)，其輸出軸固定連接傳動齒輪(1)，傳動齒輪(I)與主軸齒輪(5)嚙合，主軸齒輪(5)與主軸(3)固定連接，主軸(3)通過主軸上軸承(4)安裝于床身(13); 所述調(diào)速電機(9)固定安裝于床身(13)，其輸出通過電磁離合器(10)傳遞至調(diào)速軸(8);調(diào)速軸(8)通過一對調(diào)速軸軸承(7)安裝于床身(13);調(diào)速軸錐齒輪(6)另一面與調(diào)速軸(8)固定連接，另一方面與雙聯(lián)齒輪(24)嚙合；雙聯(lián)齒輪(24)為套筒狀，上端為錐齒輪，下端為圓柱齒輪；雙聯(lián)齒輪(24)空套在主軸(3)上，其套筒內(nèi)部設(shè)有一對主軸軸承(25)，套筒外部通過一對軸承(11)安裝與床身(13)； 所述旋轉(zhuǎn)刀盤(12)與主軸(3)固定連接，主軸(3)構(gòu)成旋轉(zhuǎn)刀盤(12)的回轉(zhuǎn)中心，旋轉(zhuǎn)刀盤(12)的水平圓周面上布置有兩個或兩個以上的滾切裝置； 所述滾切裝置包括:差動軸(23)、差動軸齒輪(22)、圓形刀片軸錐齒輪(19)以及圓形刀片(18);差動軸(23)的上下兩端通過一對差動軸軸承(21)與旋轉(zhuǎn)刀盤(12)連接；上端的差動軸軸承(21)由上軸承壓蓋(28)壓緊，上軸承壓蓋(28)由壓蓋螺釘(27)與旋轉(zhuǎn)刀盤(12 )緊固，差動軸(23 )和上軸承壓蓋(28 )之間設(shè)有上油封(29 );差動軸齒輪(22 )與差動軸(23)固定連接，差動軸齒輪(22)與雙聯(lián)齒輪(24)嚙合，差動軸錐齒輪(20)—方面與差動軸(23)固定連接，另一方面與圓形刀片軸錐齒輪(19)相嚙合；圓形刀片軸錐齒輪(19)與圓形刀片軸(32)固定連接，圓形刀片軸(32)的左右兩端通過一對圓形刀片軸軸承(33)與旋轉(zhuǎn)刀盤(12)連接，左端的圓形刀片軸軸承(33)由左軸承壓蓋(31)壓緊，左軸承壓蓋(31)通過螺釘(30)與旋轉(zhuǎn)刀盤(12)緊固；右端的圓形刀片軸軸承(33)由右軸承壓蓋(34)壓緊，右軸承壓蓋(34)通過螺釘(30)與旋轉(zhuǎn)刀盤(12)緊固；圓形刀片軸(32)和右軸承壓蓋(34)之間設(shè)有油封(39)，圓形刀片座(35)通過錐孔與圓形刀片軸(32)的外錐面配合，圓形刀片(18)位于圓形刀片座(35)上并通過圓形刀片壓板(36)壓緊，圓螺母(38)、圓螺母止動墊(37)將圓形刀片(18)、圓形刀片座(35)、圓形刀片壓板(36)與圓形刀片軸(32)緊固；所述控制驅(qū)動系統(tǒng)(26)通過數(shù)據(jù)區(qū)驅(qū)動線(40)與主軸調(diào)速電機(2)、調(diào)速電機(9)、電磁離合器(10)、橫向進(jìn)給工作臺(14)、縱向進(jìn)給工作臺(15)、機床升降臺(16)相連,根據(jù)輸入指令控制和驅(qū)動主軸調(diào)速電機(2)與調(diào)速電機(9)的變速和變向，電磁離合器(10)的開合，橫向進(jìn)給工作臺(14)的里外移動、縱向進(jìn)給工作臺(15)的左右移動、機床升降臺(16)的上下移動。
2.如權(quán)利要求1所述的差動無級調(diào)速多模式滾切機床，其特征是:將旋轉(zhuǎn)刀盤(12)的轉(zhuǎn)速記為η,圓形刀片(18)繞自身軸線主動旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速記為nt,圓形刀片(18)的旋轉(zhuǎn)線速度Vt與削速度V的比值為滾切速率比k，即
【文檔編號】B23D19/06GK103769677SQ201410020220
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】解麗靜, 李慎旺, 焦黎, 王西彬, 梁志強, 龐思勤, 彭松, 張磊, 劉志兵, 周天豐, 劉佳 申請人:北京理工大學(xué)