一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床的制作方法

本申请涉及重型齿轮中空棒料切削加工设备，特别是涉及一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床。

背景技术：

1、在重型机械传动系统中，中空棒料因其重量轻、承载能力强且便于布置润滑和冷却通道等优点，被广泛用作风电主轴、船舶推进轴以及大型齿轮毛坯。此类重型齿轮中空棒料的加工通常首先通过车床对其内壁进行精密车削，而后再转移至专用设备进行齿面加工。在此过程中，为抑制重型齿轮中空棒料在切削力作用下的振动与变形，确保内孔加工的尺寸精度和形位公差，通常需要在重型齿轮中空棒料外侧设置辅助支撑装置。目前，重型卧式车床的重型齿轮中空棒料辅助支撑普遍采用闭式或开式结构的中心架，通过滚轮与重型齿轮中空棒料外圆接触来实现径向支撑。然而，现有中心架大多固定安装在床身导轨上，其位置在一道工序中一般不做调节。当车刀沿重型齿轮中空棒料轴向进给进行内孔车削时，由于中心架无法跟随车刀移动，支撑点与切削区域之间存在较大的跨距，导致重型齿轮中空棒料在远离支撑点的切削部位刚度不足，极易产生振动和挠曲变形，严重影响内孔的加工精度和表面质量。

2、针对上述问题，部分现有技术尝试将中心架设置为可沿床身导轨滑动的结构，使其能够随车刀同步移动。但对于重型齿轮内孔加工而言，这种方案仍存在难以克服的缺陷：在重型齿轮中空棒料由主轴卡盘带动高速旋转的过程中，中心架的滚轮既需要与重型齿轮中空棒料外圆保持接触并随重型齿轮中空棒料一同旋转，又需要跟随车刀沿重型齿轮中空棒料轴向移动。滚轮在实现自转的同时还要承受轴向的滑动摩擦，不仅加剧了滚轮与重型齿轮中空棒料外圆之间的磨损，还极易因摩擦力不稳定而导致重型齿轮中空棒料表面划伤；更为重要的是，滚轮沿轴向移动时其支撑位置持续变化，难以在切削点附近提供稳定、可靠的径向支撑，重型齿轮中空棒料的振动和变形问题并未得到根本解决，为此，本申请提出一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，包括壳体，所述壳体的内部设有机床主体，所述机床主体包括床身，所述床身上转动安装有用于装夹并驱动中空棒料旋转的主轴及多爪卡盘，所述床身上滑动安装有移动台一和移动台二，所述移动台一用于安装车刀并驱动车刀沿中空棒料轴向和径向进给，所述移动台二上安装有中心轮架；

2、所述中心轮架上设有三个呈等腰梯形分布的承载机构，所述承载机构包括抵接于中空棒料外圆表面并跟随中空棒料转动的弹性螺旋板，且所述弹性螺旋板在转动时产生轴向牵引力以驱动承载机构沿中空棒料轴向移动，所述承载机构内设有用于调节弹性螺旋板螺距以改变其轴向移动速度的调节机构，从而实现承载机构对车刀切削区域的随动支撑。

3、优选的，所述床身的顶部滑动安装有移动台一和移动台二，所述移动台二的顶部固定安装有直线模组一，所述直线模组一的滑块上固定安装有装夹刀座，所述装夹刀座上装夹有延长刀柄，所述延长刀柄上可拆卸安装有车刀，所述移动台二的顶部滑动安装有平移台，所述床身的一侧固定安装有直线模组二和直线模组三，所述直线模组二上的滑块与移动台一固定连接，所述直线模组三上的滑块与移动台二固定连接。

4、优选的，所述中心轮架包括固定在平移台顶部的底座，所述底座的顶部固定安装有两个开口环板，两个所述开口环板之间固定安装有三个过渡板，三个所述过渡板呈等腰梯形设置，所述过渡板的两侧均滑动安装有移动板，两个所述开口环板位于两个移动板之间。

5、优选的，两个所述移动板之间固定安装有同一个连接板，所述连接板上贯穿并转动安装有螺杆，所述螺杆贯穿过渡板并与过渡板转动连接，所述移动板上开设有阶梯槽孔，所述阶梯槽孔内滑动安装有定位螺栓，所述定位螺栓与开口环板螺纹紧固连接，三个所述承载机构分别位于对应的两个移动板之间。

6、优选的，所述承载机构包括中空辊，所述中空辊两侧分别贯穿对应移动板并与之转动连接，所述移动板上滑动套设有两个移动环板，所述弹性螺旋板两端分别与两个移动环板固定连接，所述弹性螺旋板活动套设在中空辊上。

7、优选的，所述中空辊上开设有两个条形孔，所述中空辊内部滑动安装有两个圆板，两个所述移动环板与对应的圆板之间连接有两个连接块，两个所述连接块分别滑动贯穿对应的条形孔。

8、优选的，两个所述圆板之间设有两组调节机构，所述调节机构包括两个定位杆，两个所述定位杆分别与对应的圆板固定连接，两个所述定位杆上均铰接有两个摆臂。

9、优选的，两个所述定位杆之间设有多个弧形块，所述弧形块与中空辊内壁滑动连接，所述弧形块远离中空辊圆心的一侧转动安装有两个滚轴，所述滚轴贯穿对应条形孔并与之滚动连接，且所述弹性螺旋板位于两个滚轴之间并与之抵接。

10、优选的，所述弧形块靠近中空辊圆心的一侧固定安装有圆柱，所述圆柱上设有调节件，所述调节件包括套设在圆柱上的活动臂一和活动臂二，所述活动臂一两端与对应活动臂二相铰接，位于两端的调节件上的活动臂一和活动臂二分别与邻近的两个摆臂相铰接。

11、优选的，所述中空辊内贯穿并转动安装有丝杆，所述丝杆上设有旋向相反的两段螺纹，两个所述圆板分别与对应旋向的螺纹相适配，所述丝杆的两端均固定安装有旋钮。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本发明通过承载机构上的弹性螺旋板直接抵接于中空棒料外圆表面，利用中空棒料旋转时产生的摩擦力驱动弹性螺旋板跟随中空棒料一同转动，由于弹性螺旋板自身呈螺旋带状结构，其在随中空棒料自转过程中，螺旋导程面与中空棒料外圆之间产生相对运动，从而形成轴向牵引分力，该牵引力自动驱动承载机构沿中空棒料轴向产生随动位移。在此过程中，通过直线模组三驱动移动台二带动中心轮架沿中空棒料轴向同步移动，使弹性螺旋板始终跟随车刀切削区域进行实时支撑，有效解决了现有中心架固定安装导致支撑点与切削区域跨距大、中空棒料在切削部位刚度不足的问题。同时，弹性螺旋板与中空棒料之间为螺旋面接触，相较于传统滚轮的点接触或线接触方式，接触面积更大、支撑更平稳，且弹性螺旋板跟随中空棒料转动时产生的轴向牵引力均匀连续，避免了传统滚轮随动时因轴向滑动摩擦导致的中空棒料表面划伤和滚轮过度磨损问题。

14、2、本发明通过在中空辊内设置丝杆及两个旋向相反的螺纹段，配合与螺纹段相适配的两个圆板，通过连接块将圆板的轴向移动传递至中空辊外部的移动环板，实现对弹性螺旋板两端的同步拉拽或释放；同时，圆板通过定位杆及摆臂带动调节机构运动，使各弧形块沿中空辊径向同步均匀移动，弧形块上的滚轴在条形孔内滚动并同步牵引弹性螺旋板上对应的螺旋部分展开或压缩，从而整体调节弹性螺旋板的螺距。通过拧转旋钮即可便捷地实现螺距的精确调整，使弹性螺旋板抵接于中空棒料外圆上自转时所产生的轴向移动速度能够与直线模组三牵引移动台二的移动速度保持一致，进而适应不同材质中空棒料所需的不同切削进给速度，确保在不同加工参数下弹性螺旋板对切削区域的支撑始终处于最佳跟随状态。

1.一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，包括壳体（1），所述壳体（1）的内部设有机床主体（2），其特征在于：所述机床主体（2）包括床身（21），所述床身（21）上转动安装有用于装夹并驱动中空棒料旋转的主轴（22）及多爪卡盘（29），所述床身（21）上滑动安装有移动台一（23）和移动台二（24），所述移动台一（23）用于安装车刀并驱动车刀沿中空棒料轴向和径向进给，所述移动台二（24）上安装有中心轮架（3）；

2.根据权利要求1所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：所述床身（21）的顶部滑动安装有移动台一（23）和移动台二（24），所述移动台二（24）的顶部固定安装有直线模组一（25），所述直线模组一（25）的滑块上固定安装有装夹刀座（26），所述装夹刀座（26）上装夹有延长刀柄（27），所述延长刀柄（27）上可拆卸安装有车刀，所述移动台二（24）的顶部滑动安装有平移台（28），所述床身（21）的一侧固定安装有直线模组二（210）和直线模组三（211），所述直线模组二（210）上的滑块与移动台一（23）固定连接，所述直线模组三（211）上的滑块与移动台二（24）固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：所述中心轮架（3）包括固定在平移台（28）顶部的底座（31），所述底座（31）的顶部固定安装有两个开口环板（32），两个所述开口环板（32）之间固定安装有三个过渡板（33），三个所述过渡板（33）呈等腰梯形设置，所述过渡板（33）的两侧均滑动安装有移动板（34），两个所述开口环板（32）位于两个移动板（34）之间。

4.根据权利要求3所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：两个所述移动板（34）之间固定安装有同一个连接板（35），所述连接板（35）上贯穿并转动安装有螺杆（36），所述螺杆（36）贯穿过渡板（33）并与过渡板（33）转动连接，所述移动板（34）上开设有阶梯槽孔（341），所述阶梯槽孔（341）内滑动安装有定位螺栓（37），所述定位螺栓（37）与开口环板（32）螺纹紧固连接，三个所述承载机构（4）分别位于对应的两个移动板（34）之间。

5.根据权利要求4所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：所述承载机构（4）包括中空辊（41），所述中空辊（41）两侧分别贯穿对应移动板（34）并与之转动连接，所述移动板（34）上滑动套设有两个移动环板（42），所述弹性螺旋板（43）两端分别与两个移动环板（42）固定连接，所述弹性螺旋板（43）活动套设在中空辊（41）上。

6.根据权利要求5所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：所述中空辊（41）上开设有两个条形孔（411），所述中空辊（41）内部滑动安装有两个圆板（44），两个所述移动环板（42）与对应的圆板（44）之间连接有两个连接块（45），两个所述连接块（45）分别滑动贯穿对应的条形孔（411）。

7.根据权利要求6所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：两个所述圆板（44）之间设有两组调节机构（47），所述调节机构（47）包括两个定位杆（474），两个所述定位杆（474）分别与对应的圆板（44）固定连接，两个所述定位杆（474）上均铰接有两个摆臂（475）。

8.根据权利要求7所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：两个所述定位杆（474）之间设有多个弧形块（471），所述弧形块（471）与中空辊（41）内壁滑动连接，所述弧形块（471）远离中空辊（41）圆心的一侧转动安装有两个滚轴（472），所述滚轴（472）贯穿对应条形孔（411）并与之滚动连接，且所述弹性螺旋板（43）位于两个滚轴（472）之间并与之抵接。

9.根据权利要求8所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：所述弧形块（471）靠近中空辊（41）圆心的一侧固定安装有圆柱（473），所述圆柱（473）上设有调节件（476），所述调节件（476）包括套设在圆柱（473）上的活动臂一（4761）和活动臂二（4762），所述活动臂一（4761）两端与对应活动臂二（4762）相铰接，位于两端的调节件（476）上的活动臂一（4761）和活动臂二（4762）分别与邻近的两个摆臂（475）相铰接。

10.根据权利要求9所述的一种带有重型齿轮内孔加工用大跨距随动中心架的车床，其特征在于：所述中空辊（41）内贯穿并转动安装有丝杆（46），所述丝杆（46）上设有旋向相反的两段螺纹，两个所述圆板（44）分别与对应旋向的螺纹相适配，所述丝杆（46）的两端均固定安装有旋钮（48）。