一种钟形壳专用高精度圆弧沟道复合铣床的制作方法

1.本发明涉及铣床领域，特别地，涉及一种钟形壳专用高精度圆弧沟道复合铣床。


背景技术：

2.铣床，主要指用铣刀对工件多种表面进行加工的机床。通常铣刀以旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟道，也可以加工各种曲面、齿轮等。
3.目前，急需要对等速万向节中名称为钟形壳的零件（参考图1所示）进行多道双重圆弧沟道加工，目前的加工方式分为两步，第一步是先加工多道第一重圆弧沟道（a），第二步是将钟形壳换到另一台铣床上加工多道第二重圆弧沟道（b），其中第二重圆弧沟道（b）是在第一重圆弧沟道（a）的基础上加工出来的。
4.如专利号为：2019105249032，名称为一种全自动倒立直推式球笼沟道专用铣床的中国发明专利，其包括床身，床身上设有左右滑动的滑鞍，滑鞍上设有上下滑动的滑座，滑座上安装有工件主轴，工件主轴采用高速力矩式电主轴，其末端设有夹具，床身的前侧设有旋转工作台，旋转工作台上设有摆动轴，摆动轴的端部设有滑轨，滑轨上安装有滑台，滑台内设有直线电机驱动，滑台上安装有刀具电主轴，床身后方设有上料机和下料机，床身上还设有垂直布置的工件抓取料机械手和工件运输机械手；上述发明可一次装夹完成等速万向节球笼任意斜度多个沟道的铣削加工，但是这种铣床存在以下几个不足：1、刀具通过旋转工作台的摆动轴来摆动到设定角度，但由于摆动轴是横向摆放，加上摆动轴的端部设有直线滑轨，直线滑轨上安装有滑台，滑台内设有直线电机驱动，滑台上安装有刀具电主轴，相当于摆动轴要承担直线滑轨、滑台、直线电机驱动和刀具电主轴这些部件的重量以及刀具与等速万向节球笼切削进给运动过程中切削力的反作用力，在日积月累的压力下，摆动轴的中心线势必发生局部弯折或变形，甚至断裂，进而导致刀具电主轴的位置发生变化，进而导致加工出的沟道出现偏差，影响产品精度，更严重的会造成设备损坏；2、刀具可通过旋转工作台的摆动轴摆动到设定角度，再由直线电机驱动滑台带动刀具电主轴实现斜向上的铣削加工，通过设定摆动的角度可以加工任意斜度的沟道，从该技术中可以直接得出：该技术能够加工任意斜度的直线型沟道，间接则可以得出：如若要加工圆弧沟道的话，就需要旋转工作台的摆动轴在不断摆动位置，以及滑台在直线滑轨上不断上下往复，做进给运动，存在以下弊端：
①
、刀具电主轴固定在滑台上，滑台与直线滑轨滑动连接，直线滑轨固定在摆动轴上，摆动轴与旋转工作台转动连接，多处活动连接导致刀具电主轴的位置精度无法保证。
②
、该技术与传统的方案类似，加工沟道过程中，刀具既在做主运动，也在做进给运动，工件位置不发生变化，进而实现切削工件，进而导致刀具容易震动与抖动。3、由于摆动轴要承担直线滑轨、滑台、直线电机驱动和刀具电主轴这些部件的重量以及刀具与等速万向节球笼切削进给运动过程中切削力的反作用力，摆动会较为费力，再加上要做连贯的圆弧运动就更加吃力，同时对驱动部件的功率要求非常大，耗能也大。4、仅仅具有一个刀具电主轴，进而无法一次性加工出上述所说的双重圆弧沟道，如若不能通过一台铣床就完成全部加工，
导致二次装夹后，位置易发生偏移，进而造成第二重圆弧沟道（b）与第一重圆弧沟道（a）之间的相对位置发生改变，影响加工精度。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题，提供一种钟形壳专用高精度圆弧沟道复合铣床，以达到结构简易巧妙、使用寿命长、刀具切削稳定、加工精度高、能耗小、成本低、可一次性加工出双重圆弧沟道、加工效率高的目的。
6.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种钟形壳专用高精度圆弧沟道复合铣床，包括工作台，所述工作台上设有装夹装置和切削装置，所述装夹装置包括弹簧夹头、液压分度刀塔、延伸座、刀塔座、传动杆、圆弧旋转台和驱动机构，所述圆弧旋转台固定安装在工作台上，所述传动杆传动安装在圆弧旋转台中，所述刀塔座固定安装在传动杆的上端，所述延伸座一体成形于刀塔座的一侧，所述液压分度刀塔固定安装在延伸座上，所述弹簧夹头安装在液压分度刀塔上，所述驱动机构固定安装在圆弧旋转台的下端，通过驱动机构带动传动杆做往复转动运动进而带动弹簧夹头在水平面上做往复圆弧轨迹运动。
7.作为本发明的具体方案可以优选为：所述驱动机构包括蜗壳、蜗杆、涡轮和正反转电机，所述蜗壳固定安装在圆弧旋转台的下端，所述蜗杆传动安装在蜗壳内，所述正反转电机固定安装在蜗壳的一侧并驱动蜗杆做往复转动运动，所述涡轮固定安装在传动杆的下端且与蜗杆啮合。
8.作为本发明的具体方案可以优选为：所述传动杆的上端设有与刀塔座固定连接的连接台，所述连接台的下端面向上凹设环形限位凹槽，所述圆弧旋转台的上端面向上凸设有与环形限位凹槽适配的环形限位凸起。
9.作为本发明的具体方案可以优选为：所述装夹装置还包括弧形滑道、滑块安装座和滑动承载块，所述滑块安装座安装在延伸座的下端，所述滑动承载块固定安装在滑块安装座上，所述弧形滑道的形状与滑动承载块的圆弧运动轨迹形状相同，且弧形滑道安装在工作台上对滑动承载块起承载作用。
10.作为本发明的具体方案可以优选为：所述延伸座上设有供液压分度刀塔固定安装的调节板，所述调节板上设有调节螺纹孔，所述调节板通过调节螺纹孔螺接有调节螺杆，所述延伸座上设有调节座，所述调节螺杆穿过调节座设置且调节螺杆上一体成形有两个与调节座配合形成限位的凸环。
11.作为本发明的具体方案可以优选为：所述切削装置包括x轴滑座、x轴移动机构、y轴滑座、y轴移动机构、箱座、主轴箱、第一刀轴、第二刀轴、第一铣刀、第二铣刀、第一电机和第二电机，所述x轴滑座固定安装在工作台上，所述y轴滑座通过x轴移动机构滑动安装在x轴滑座上，所述箱座通过y轴移动机构滑动安装在y轴滑座上，所述主轴箱固定安装在箱座上，所述第一刀轴和第二刀轴传动安装在主轴箱上，所述第一铣刀安装在第一刀轴的刀头端，所述第二铣刀安装在第二刀轴的刀头端，所述第一电机和第二电机固定安装在主轴箱上，所述第一电机通过传动带带动第一刀轴转动，所述第二电机通过传动带带动第二刀轴转动。
12.作为本发明的具体方案可以优选为：所述工作台包括装夹安装部和切削安装部，
所述切削安装部包括切削放置水平面和主斜面，所述主斜面包围切削放置水平面设置且主斜面的最低侧连接有废料滑梯，所述装夹安装部包括装夹放置水平面和副斜面组，所述副斜面组半包围装夹放置水平面设置，所述副斜面组包括第一斜面、第二斜面、第三斜面和第四斜面，所述第一斜面和第二斜面朝主斜面侧斜向设置，所述第三斜面朝废料滑梯侧斜向设置，所述第四斜面朝废料滑梯侧斜向设置且与第一斜面和第二斜面连接。
13.作为本发明的具体方案可以优选为：所述刀塔座上设有防尘盖，所述防尘盖的上端面设有上围堰，所述防尘盖的下端面设有下围堰，所述上围堰呈全包围设置且上围堰上设有漏水孔，所述下围堰呈半包围设置包围在刀塔座和圆弧旋转台的周围。
14.作为本发明的具体方案可以优选为：所述y轴滑座的x轴向两侧以及箱座的y轴向两侧均设有防尘拖链罩。
15.本发明技术效果主要体现在以下方面：一是由于通过本发明的铣床就能完成双重圆弧沟道的加工，避免了换铣床带来的二次装夹影响加工精度，二是由于采用的是钟形壳通过装夹装置实现圆弧迥转，切削装置不做进给运动，使得切削装置的工作平稳性较好，第一铣刀和第二铣刀不容易震动、抖动，并且这种方式固定好钟形壳后，钟形壳的运动平稳性也较好，进而保证了钟形壳上圆弧沟道的圆弧精度。
附图说明
16.图1为背景技术中钟形壳的立体结构示意图；图2为本发明的立体结构示意图；图3为本发明装夹装置的立体结构示意图；图4为图3中p部放大图；图5为本发明传动杆的立体结构示意图；图6为本发明圆弧旋转台的立体结构示意图；图7为本发明切削装置的立体结构示意图；图8为本发明工作台的立体结构示意图。
17.附图标记：100、装夹装置；101、液压分度刀塔；102、刀塔座；103、延伸座；104、传动杆；105、圆弧旋转台；106、蜗壳；107、蜗杆；108、涡轮；109、正反转电机；110、连接台；111、环形限位凹槽；112、环形限位凸起；113、弧形滑道；114、滑块安装座；115、滑动承载块；116、调节板；117、调节螺杆；118、调节座；119、凸环；120、防尘盖；121、上围堰；122、下围堰；123、漏水孔；124、弹簧夹头；200、切削装置；201、x轴滑座；202、x轴移动机构；203、y轴滑座；204、y轴移动机构；205、箱座；206、主轴箱；207、第一刀轴；208、第二刀轴；211、第一电机；212、第二电机；213、防尘拖链罩；300、工作台；301、切削放置水平面；302、主斜面；303、废料滑梯；304、装夹放置水平面；305、第一斜面；306、第二斜面；307、第三斜面；308、第四斜面。
具体实施方式
18.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，以使本发明技术方案更易于理解和掌握，而不能理解为对本发明的限制。
实施例
19.一种钟形壳专用高精度圆弧沟道复合铣床，参考图2、图3、图5和图6所示，本发明的一种钟形壳专用高精度圆弧沟道复合铣床，包括工作台300，工作台300上设有装夹装置100和切削装置200，装夹装置100包括弹簧夹头124、液压分度刀塔101、延伸座103、刀塔座102、传动杆104、圆弧旋转台105和驱动机构，圆弧旋转台105固定安装在工作台300上，传动杆104传动安装在圆弧旋转台105中，刀塔座102固定安装在传动杆104的上端，延伸座103一体成形于刀塔座102的一侧，液压分度刀塔101固定安装在延伸座103上，由于液压分度刀塔101自身具有一定的体积，为了让弹簧夹头124的位置能够处于合适靠近切削装置200的位置，所以延伸座103一体成形于夹头座的一侧供液压分度刀塔101安装，结构合理可靠；弹簧夹头124安装在液压分度刀塔101上，驱动机构固定安装在圆弧旋转台105的下端，通过驱动机构带动传动杆104做往复转动运动进而带动弹簧夹头124在水平面上做往复圆弧轨迹运动。
20.参考图7所示，切削装置200包括x轴滑座201、x轴移动机构202、y轴滑座203、y轴移动机构204、箱座205、主轴箱206、第一刀轴207、第二刀轴208、第一铣刀、第二铣刀、第一电机211和第二电机212，x轴滑座201固定安装在工作台300上，y轴滑座203通过x轴移动机构202滑动安装在x轴滑座201上，箱座205通过y轴移动机构204滑动安装在y轴滑座203上，其中x轴移动机构202和y轴移动机构204均是相同的构造，采用电机、丝杆和套块来实现，例如电机固定安装在x轴滑座201，丝杠穿过x轴滑座201且受电机驱动，套块固定在y轴滑座203的下端且套装在丝杠上，当电机驱动丝杆进行正反转时，套块进行x轴向前后滑动，进而带动y轴滑座203做x轴向前后滑动；另外，设置了一把铣第一重圆弧沟道的第一铣刀和一把铣第二重圆弧沟道的第二铣刀；主轴箱206固定安装在箱座205上，第一刀轴207和第二刀轴208传动安装在主轴箱206上，第一铣刀安装在第一刀轴207的刀头端，第二铣刀安装在第二刀轴208的刀头端，第一电机211和第二电机212固定安装在主轴箱206上，第一电机211通过传动带带动第一刀轴207转动，第二电机212通过传动带带动第二刀轴208转动。
21.本发明的复合铣床在使用时，为了使钟形壳更好的上、下料，每次钟形壳加工好之后，弹簧夹头124通过驱动机构运动到使其夹口朝向铣床边工人或机械手站的位置处，然后工人或机械手取下加工好的钟形壳再通过弹簧夹头124将新的钟形壳固定好，之后驱动机构带动弹簧夹头124复位至中心处，此时钟形壳的中轴线与第一铣刀、第二铣刀的中轴线相互平行，接着主轴箱206通过x轴移动机构202和y轴移动机构204开始运动，直至第一铣刀贴着钟形壳内要加工第一重圆弧沟道的位置，然后第一铣刀进行主运动，但是不进行给近运动，驱动机构则带动弹簧夹头124做半段往复圆弧轨迹运动，此时钟形壳的内球面上出现第一道第一重圆弧沟道，随后过程中液压分度刀塔101驱动弹簧夹头124对钟形壳进行固定角度断续的自转，同理加工出多道第一重圆弧沟道，当钟形壳内加工好一圈的第一重圆弧沟道后，接着主轴箱206通过x轴移动机构202和y轴移动机构204开始运动，直至第二铣刀贴着钟形壳内要加工第二重圆弧沟道的位置，然后第二铣刀进行主运动，但是不进行给近运动，驱动机构则带动弹簧夹头124做另外半段往复圆弧轨迹运动，此时钟形壳的内球面上出现第一道第二重圆弧沟道，随后过程中液压分度刀塔101驱动弹簧夹头124对钟形壳进行固定角度断续的自转，同理加工出多道第二重圆弧沟道，直至钟形壳内加工好一圈的双重圆弧沟道。
22.一是由于通过本发明的铣床就能完成双重圆弧沟道的加工，避免了换铣床带来的二次装夹影响加工精度，二是由于采用的是钟形壳通过装夹装置100实现圆弧迥转，切削装置200不做进给运动，使得切削装置200的工作平稳性较好，第一铣刀和第二铣刀不容易震动、抖动，并且这种方式固定好钟形壳后，钟形壳的运动平稳性也较好，进而保证了钟形壳上圆弧沟道的圆弧精度。
23.值得一提的是，第一铣刀和第二铣刀处于同一水平面且相互平行放置，两者之间具有一定的距离，该距离只要保证第一铣刀和第二铣刀其中一把铣刀在对钟形壳加工时，另一把不会撞到弹簧夹头124即可，而且不管是第一铣刀还是第二铣刀在对钟形壳加工时，驱动机构带动弹簧夹头124做往复圆弧轨迹运动时，均是偏向外侧（远离另一把铣刀）做往复圆弧轨迹运动，而不会偏向内侧（靠近另一把铣刀）做往复圆弧轨迹运动，避免了驱动机构带动弹簧夹头124做往复圆弧轨迹运动时撞到第一铣刀和第二铣刀。
24.参考图3所示，驱动机构包括蜗壳106、蜗杆107、涡轮108和正反转电机109，蜗壳106固定安装在圆弧旋转台105的下端，蜗杆107传动安装在蜗壳106内，正反转电机109固定安装在蜗壳106的一侧并驱动蜗杆107做往复转动运动，涡轮108固定安装在传动杆104的下端且与蜗杆107啮合。蜗杆107的两端均通过轴承传动安装在蜗壳106内，正反转电机109驱动蜗杆107实现正反转动，蜗杆107转动后带动涡轮108转动，涡轮108再带动传动杆104转动，传动杆104再带动刀塔座102转动，延伸座103与刀塔座102一体成形，进而最终达到带动延伸座103上弹簧夹头124做往复圆弧轨迹运动的目的，值得一提的是，传动杆104在圆弧旋转台105内这种承重方式，使得正反转电机109只需克服摩擦力即可带动刀塔座102转动，功率要求小、能耗少、环保、结构紧凑、且传动效率高。
25.参考图5和图6所示，传动杆104的上端设有与刀塔座102固定连接的连接台110，连接台110的下端面向上凹设环形限位凹槽111，圆弧旋转台105的上端面向上凸设有与环形限位凹槽111适配的环形限位凸起112。环形限位凸起112卡入环形限位凹槽111内形成配合，使得传动杆104在转动过程中也能与圆弧旋转台105保持良好的同轴度，而且连接台110架设在圆弧旋转台105上后，为传动杆104的轴向受压力分担走了，使得传动杆104甚至做到轴向承受力为0，不仅可以有效的延长传动杆104的寿命，还提高了转动的稳定性，达到了提高加工精度的目的。
26.参考图3所示，装夹装置100还包括弧形滑道113、滑块安装座114和滑动承载块115，滑块安装座114安装在延伸座103的下端，滑动承载块115固定安装在滑块安装座114上，弧形滑道113的形状与滑动承载块115的圆弧运动轨迹形状相同，且弧形滑道113安装在工作台300上对滑动承载块115起承载作用。由于液压分度刀塔101和弹簧夹头124自身具有一定的重量，长期压在延伸座103上会导致延伸座103发生变形，造成液压分度刀塔101和弹簧夹头124的位置发生降落偏移，进而影响加工精度，通过延伸座103下端的滑块安装座114配合滑块在弧形滑道113上滑动，既不影响延伸座103做往复圆弧轨迹运动，还能对延伸座103始终起到支撑作用，避免了延伸座103在长期受压下发生变形，优选的，滑动承载块115采用不锈钢材料制成，可以在潮湿环境也能保持良好的性能，并且还会在滑动承载块115以及弧形滑道113上涂上润滑油，最大程度减少两者之间的摩擦力，后期滑动承载块115出现大程度磨损后，只需要从滑块安装座114上拆卸下来更换即可，十分方便。
27.参考图3和图4所示，延伸座103上设有供液压分度刀塔101固定安装的调节板116，
调节板116上设有调节螺纹孔，调节板116通过调节螺纹孔螺接有调节螺杆117，延伸座103上设有调节座118，调节螺杆117穿过调节座118设置且调节螺杆117上一体成形有两个与调节座118配合形成限位的凸环119。当为了满足不同加工需求调节弹簧夹头124的位置时，只需要用扳手之类的工具转动调节螺杆117，由于环形凸起与调节座118形成限位后，使得调节螺杆117的位置是保持不动的，而调节螺纹孔和调节螺杆117的配合下，造成调节座118发生前后移动，调节液压分度刀塔101的位置，进而达到调节弹簧夹头124的位置的目的，而且通过调节螺纹孔和调节螺杆117配合的方式，可以达到微调的目的，对精度调整更加准确，进而更能提高加工精度。
28.参考图8所示，工作台300包括装夹安装部和切削安装部，切削安装部包括切削放置水平面301和主斜面302，主斜面302包围切削放置水平面301设置且主斜面302的最低侧连接有废料滑梯303，装夹安装部包括装夹放置水平面304和副斜面组，副斜面组半包围装夹放置水平面304设置，副斜面组包括第一斜面305、第二斜面306、第三斜面307和第四斜面308，第一斜面305和第二斜面306朝主斜面302侧斜向设置，第三斜面307朝废料滑梯303侧斜向设置，第四斜面308朝废料滑梯303侧斜向设置且与第一斜面305和第二斜面306连接。装夹装置100安装在装夹放置水平面304上，切削装置200安装在切削放置水平面301上，安装位置合理，由于在加工过程中会产生废料以及需要冷却水进行冷却，通过主斜面302和副斜面组对废料和冷却水进行导向，使得废料和冷却水依靠重力更好的从废料滑梯303排出。
29.参考图2所示，刀塔座102上设有防尘盖120，防尘盖120的上端面设有上围堰121，防尘盖120的下端面设有下围堰122，上围堰121呈全包围设置且上围堰121上设有漏水孔123，下围堰122呈半包围设置包围在刀塔座102和圆弧旋转台105的周围。防尘盖120不仅起到防尘防水的作用，而且防尘盖120上端面的上围堰121配合防尘盖120形成一个集废料斗，能够收集一定量的废料，只需定期清理即可，而且开设了漏水孔123保证落入其中的冷却水能够顺利排出，不会造成积满流出带走废料，影响美观，另外防尘盖120下端面的下围堰122配合防尘盖120形成一个面积更大的防护壳，起到更好的防水防尘效果。
30.参考图2所示，y轴滑座203的x轴向两侧以及箱座205的y轴向两侧均设有防尘拖链罩213。防尘拖链罩213能起到防水防尘的效果，延长部件的使用寿命，后期只需清理下防尘拖链罩213或者更换防尘拖链罩213即可，维护方便。
31.当然，以上只是本发明的典型实例，除此之外，本发明还可以有其它多种具体实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。