CN103182655B - 多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，包括滑枕座、方滑枕、平旋盘、滑块、主轴箱、差速进给箱、刀架机构等。方滑枕安装在滑枕座上，方滑枕前端联接平旋盘，平旋盘上安装两个滑块，刀架分别对称固定在平旋盘上，方滑枕后端联接主轴箱，主轴箱另一端联接差速进给箱，差速进给箱联接伺服电机，在主轴箱的上端通过联接体联接有主轴交流变频电机，电机相对一侧的拨叉油缸联接在主轴箱上，主轴穿过方滑枕，主轴的一端联接在平旋盘上，另一端联接在主轴箱内，主轴的中心套接有芯轴。本发明加工精度高、减低了工人劳动强度、提高生产效率和产品合格率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头。主要是加工泵阀法兰的切削加工，本发明适合加工的阀门阀体有：闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀、减压阀等带有法兰的阀体零件。
背景技术：
目前国内泵阀生产企业对阀门阀体零件的加工通常采用普通车床、立车、数控机床或普通万能机床改制的简易数控机床来加工阀体法兰，但数控机床也有局限性，主要是阀体毛坯尺寸及浇注口高度差别很大，给数控机床编程带来很大难度，这些机床在加工阀体时将阀体毛坯法兰一端夹持在机床卡盘上，由卡盘带动工件旋转来车削法兰，完成后调头装夹切削另一端，两端法兰加工完成后加工中法兰需要在四爪卡盘上固定专用夹具来夹持阀体，进行中头法兰的加工，导致夹持刚性差。阀体传统加工工艺的缺点是：
(1)工人在车床上装夹工件耗时，有安全隐患，如大口径阀体需要行车或尾架辅助装夹，还需要找正夹紧。
(2)传统工艺是以工件旋转为主切削运动，离心力很大导致工件旋转速度慢，且影响工件夹持的稳定性，有时需要尾架顶住阀体才能加工。
(3)传统工艺每一道工序都要将阀体进行装夹和校正，这样势必影响加工件精度、工人劳动强度、安全，降低生产效率和产品合格率。
(4)切削时需要多次进给才能完成加工。泵阀法兰车削加工需要有外圆、端面、倒角、内孔、水线槽等多工序完成，而普通车床刀架一般只能一次安装四把刀具，导致很多情况粗精刀具共用一把，影响刀具使用寿命，且影响法兰表面质量。
发明内容：
本发明介于上述传统泵阀加工工艺的不足，提供的一种数控双滑块多刀加工动力头，目的是改进工件的装夹工艺和多次切削进给问题。该动力头是采用镗削加工工艺，刀具做旋转运动来实现主切削运动的，故工件可装夹在固定夹具上加工，如果本动力头配置机床通用功能部件数控回转工作台可以实现一次装夹多面加工。这样可以使加工工序集中，减少工件装夹次数，不仅可以缩短辅助时间，而且易于保证一次安装中加工的各表面的相对位置精度。该动力头平旋盘配置了双滑块和多刀夹持结构刀架，使一次切削进给过程中多刀参与切削，切削外圆可有6把刀同时切削，切削端面可有4把刀同时切削及水线槽和内外圆倒角都能达到快速完成；另外该平旋盘的滑块和刀架都是对称配置，使主切削运动达动平衡状态。采用多刀切削能解决多次进给问题，又能提高加工质量，因为通常阀体加工工序应分为粗加工和精加工，粗加工切削余量大，切削力也大，切削热也较高，粗加工后由于内应力重新分布，使工件变形较大，故粗加工后再精加工能使工件获得较高的精度和粗糙度。
实现上述目的的技术方案如下：
多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，包括滑枕座11、方滑枕14、主轴箱18、差速进给箱19、伺服电机55、平旋盘2、主轴交流变频电机36、拨叉油缸29，所述方滑枕14前端联接平旋盘2，方滑枕14后端联接主轴箱18，主轴箱18另一端联接差速进给箱19，差速进给箱19联接伺服电机55，在主轴箱18的上端通过联接体35联接有主轴交流变频电机36，主轴的中心套接有芯轴13，平旋盘2与主轴12定位联接，拨叉油缸29也连接在主轴箱18上，平旋盘2的中心上对称的安装两个滑块1，每个滑块1上各对称固定一个刀架二72做对称运动用来车削端面，刀架二72沿着滑块移动，刀架二72与平旋盘2一起旋转，平旋盘2上还对称固定有两个刀架一69，刀架一69也能在平旋盘2上移动，刀架一69用来车削法兰外圆，刀架二72的连线与刀架一69的连线垂直；车削外圆与端面的进给速度经过减速由伺服电机55来控制，滑块1被斜铁39、压板二38、压板一37活动联接在平旋盘2上，滑块1与滚珠丝杆座6定位联接，滚珠丝杆座6与滚珠丝杆螺母定位联接，滚珠丝杆7用轴承一5与平旋盘2联接，从而滚珠丝杆旋转时带动滑块做横向运动，滑块1横向进给运动共同由芯轴13通过差速进给箱19来实现驱动及运动速度的控制。
优选的，刀架二72侧面固定有斜块83，平旋盘2上还连接有顶杆81、固定块82、连杆80，顶杆81活动连接在平旋盘上，顶杆81可以上下运动，顶杆81的底部与斜块83在一个水平面上，固定块82用来固定顶杆81，刀架一69上连接有齿轮十五79、齿条77、双联齿轮76，双联齿轮76与齿条77连接，齿条77与齿轮十五79连接，齿轮十五79与连杆80连接，当刀架二72切削端面工序完成后，方滑枕14后退一段距离，此时滑块1继续横向移动，让刀架二72侧面固定的斜块83推动顶杆81向上移动，顶杆81顶动连杆80做旋转运动，带动齿轮十五79旋转，齿条77被齿轮十五79带动移动，双联齿轮76通过轴承十四78定位联接后被齿条77带动旋转。
固定块82用来固定顶杆81，平旋盘2与主轴12定位联接，滑块1被斜铁39、压板二38、压板一37活动联接在平旋盘2上，滑块1与滚珠丝杆座6定位联接，滚珠丝杆座6与滚珠丝杆螺母定位联接，滚珠丝杆7用轴承一5与平旋盘2联接，从而滚珠丝杆旋转时带动滑块做横向运动，滑块1横向进给运动共同由芯轴13通过差速进给箱19来实现驱动及运动速度的控制。
优选的，方滑枕14与内部主轴12通过前后主轴轴承二8联接，方滑枕14上固定有滚珠丝杆座42，在滑枕座11上通过轴承七40固定有滚珠丝杆41，滚珠丝杆座42与滚珠丝杆螺母联接，同步带轮二67固定在伺服电机64上，伺服电机64固定在箱体68上，用同步带66将同步带轮一65、同步带轮二67连接，从而滚珠丝杆41旋转时带动方滑枕14做水平移动完成刀具纵向进给运动，主轴交流变频电机36通过连接体35与主轴箱18固定。
优选的，在主轴交流变频电机36输出轴30上设置了高低速机构，高低速机构的高速旋转由齿轮六28、齿轮八32组成，低速旋转由齿轮五27、齿轮七31组成，齿轮七31与齿轮八32套接在轴30上，拨叉油缸29内连接有拨叉块33，高低速切换由拨叉油缸29经拨叉块33带动齿轮七31、齿轮八32在轴30上移动完成，实现平旋盘的高低速旋转运动。
高低速机构是为了满足不同的加工要求。
方滑枕14与滑枕座11、滑枕盖10通过调整斜铁9活动联接，方滑枕14与内部主轴12通过前后主轴轴承二8联接，滚珠丝杆座42固定在方滑枕14上，滚珠丝杆41通过轴承七40固定在滑枕座11上，滚珠丝杆座42与滚珠丝杆螺母联接，同步带轮二67固定在伺服电机64上，伺服电机64固定在箱体68上，用同步带66将同步带轮一65、同步带轮二67连接，从而滚珠丝杆41旋转时带动方滑枕14做水平移动完成刀具纵向进给运动，主轴交流变频电机36通过连接体35与主轴箱18固定，轴30、轴25、轴22、轴套16分别用轴承四20、轴承三17、轴承34、轴承五26与主轴箱18固定，齿轮一15、齿轮二21、齿轮三23、齿轮四24、齿轮五27、齿轮六28分别与轴22、轴25、轴套16固定，轴套16与主轴12联接，为了满足不同的加工要求。
优选的，平旋盘2内还具有锥齿轮二4，滚珠丝杆7上套接有锥齿轮一3，芯轴13通过锥齿轮二4与平旋盘2连接，锥齿轮二4带动滚珠丝杆7旋转使滑块1横向进给运动。
本发明可实现两轴联动加工，除上述要求加工工序外还可实现阀体内、外螺纹切削加工。
本发明采用模块化设计，装配、检测、维修方便。
本发明可配置旋转工作台一次装夹多面加工的数控切削动力头。
附图说明：
图1为本发明整体外观图
图2为图1的局部放大图
图3为图1的局部放大图
图4为本发明主剖视图
图5为图4的局部放大图
图6为图4的局部放大图
图7为本发明俯剖视图
图8为图7中A-A方向剖视图
图9为车外圆刀具动作正视图
图10为图9的侧视图
图11为车端面刀具动作正视图
图12为图11的侧视图
图13为车外圆刀具动作正视图
图14为图13的侧视图
图15为平旋盘示意图
附图序号说明：滑块1、平旋盘2、锥齿轮一3、锥齿轮二4、轴承一5、滚珠丝杆座6、滚珠丝杆7、轴承二8、调整斜铁9、滑枕盖10、滑枕座11、主轴12、芯轴13、方滑枕14、齿轮一15、轴套16、轴承三17、主轴箱18、差速进给箱19、轴承四20、齿轮二21、轴22、齿轮三23、齿轮四24、轴25、轴承五26、齿轮五27、齿轮六28、拨叉油缸29、轴30、齿轮七31、齿轮八32、拨叉块33、轴承六34、联接体35、主轴交流变频电机36、压板一37、压板二38、斜铁39、轴承七40、滚珠丝杆41、滚珠丝杆座42、轴承八43、轴44、轴承九45、齿轮九46、差速体47、轴48、齿轮十49、齿轮十一50、齿轮十二51、齿轮十三52、轴承53、箱盖54、伺服电机55、齿轮十四56、轴承十57、轴承十一58、齿轮轴一59、轴承十二60、轴承十三61、齿轮轴二62、轴套63、伺服电机64、同步带轮一65、同步带66、同步带轮二67、箱体68、刀架一69、刀具70、刀具71、刀架二72、刀具73、刀架74、刀具75、双联齿轮76、齿条77、轴承十四78、齿轮十五79、连杆80、顶杆81、固定块82、斜块83。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做详细的说明。除本发明的发明点外，其余的技术与现有技术相同。
本发明加工的阀门阀体有：闸阀、截止阀、止回阀、蝶阀、减压阀等，只要是有法兰布局的阀体零件本发明都可以加工。除本发明的发明点外，其余的技术与现有技术相同。
多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，包括滑枕座11、方滑枕14、平旋盘2、滑块1、主轴箱18、差速进给箱19、刀架机构，方滑枕14安装在滑枕座11上，方滑枕14前端联接平旋盘2，刀架机构包括刀架一69、刀架二72，平旋盘2上安装两个滑块1，每个滑块1上各对称固定一个刀架二72做对称运动用来车削端面，平旋盘2上还对称固定有两个刀架一69，用来车削法兰外圆，车削外圆与端面的进给速度经过减速由伺服电机55来控制，方滑枕14后端联接主轴箱18，主轴箱18另一端联接差速进给箱19，差速进给箱19联接伺服电机55，在主轴箱18的上端通过联接体35联接有主轴交流变频电机36，电机相对一侧的拨叉油缸29联接在主轴箱18上，主轴12穿过方滑枕14，主轴12的一端联接在平旋盘2上，另一端联接在主轴箱18内，主轴的中心套接有芯轴13。
差速体47用轴承十一58与差速进给箱19固定，差速体47上安装有四个轴48、四组齿轮，分别为齿轮十三52、齿轮九46、齿轮十49、齿轮十一50，齿轮轴二62用轴承十三61与差速进给箱19联接，齿轮轴一59用轴承十二60与齿轮轴二62联接，轴44支撑齿轮十49、齿轮十一50、齿轮十二51，齿轮十四56与伺服电机55固定，伺服电机55用箱盖54固定在差速进给箱19上，齿轮轴二62与轴套16联接，齿轮轴一59与轴套63联接，齿轮轴一59的转速为平旋盘2的转速和伺服电机55经齿轮减速后的转速之和，再经轴套63、芯轴13传到锥齿轮二4。此时锥齿轮一3被平旋盘带动旋转用来抵消平旋盘2传到齿轮轴一59的转速，也就是锥齿轮二4实际为伺服电机55通过齿轮减速后传到芯轴13的转速，来满足机构要求。
同时，伺服电机55通过齿轮十四56和差速机构将转矩传递到芯轴13上，再由锥齿轮二4带动滚珠丝杆7旋转使滑块1横向进给运动。
本多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头加工工艺原理：切削端面刀具在刀架二72上，刀架二72安装在滑块1上，与平旋盘2一起旋转，完成端面主切削运动，端面横向切削走刀由滑块1移动完成，走刀量由伺服电机55通过数控系统控制。切削外圆刀具固定在刀架一69上，刀架一69在平旋盘2端面T型槽二上连接固定，外圆纵向切削走刀由方滑枕14水平运动完成，走刀量由伺服电机64通过数控系统控制。刀架上安装刀具。
平旋盘2上具有凹槽(图中未示出)，滑块1放置在凹槽内，滑块1的长度与宽度与平旋盘2上的凹槽相配合，滑块1的中间具有刀架二72的定位槽一2-1，定位槽一2-1的两边对称布置T型槽一2-2，刀架二72的底端中间具有定位键二72-1，定位键二72-1的两边对称布置T型螺栓孔(图中未示出)，定位键二72-1放置在滑块1上的定位槽一2-1内用来定位，刀架二72用T型螺栓(图中未示出)固定在滑块1的T型槽一2-2上，刀架二72沿着滑块1一起移动，跟随平旋盘2一起旋转。
平旋盘2上具有刀架一69的定位槽二2-4，定位槽二2-4的两边对称布置T型槽二2-3，刀架一69的底端中间具有定位键一69-1，定位键一69-1的两边对称布置T型螺栓孔(图中未示出)，定位键一69-1放置在平旋盘2上的定位槽二2-4内用来定位，刀架一69用T型螺栓(图中未示出)固定在平旋盘2的T型槽二2-3上，跟随平旋盘2一起旋转。
刀架二72侧面固定有斜块83，顶杆81的底部与斜块83在一个水平面上，刀架二72侧面固定的斜块83推动顶杆81向上移动，顶杆81顶动连杆80做旋转运动，带动齿轮十五79旋转，齿条77被齿轮十五79带动移动，双联齿轮76通过轴承十四78定位联接后被齿条77带动旋转。
本多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头主切削运动与进给机构运动说明如下：
平旋盘主切削运动：由主轴交流变频电机36通过齿轮七31、齿轮八32、齿轮五27、齿轮四24、齿轮六28、齿轮三23、齿轮二21、齿轮一15，经过轴套16、主轴12带动平旋盘2旋转，转速为无极变速，由变频器驱动主轴交流变频电机36控制。
滑块横向进给运动：由伺服电机55通过齿轮十四56、齿轮十二51经轴44进入差速机构，由轴44带动齿轮十一50、齿轮十三52旋转，此时由轴48带动差速体47旋转，在经齿轮九46、齿轮轴一59、轴套63、芯轴13、锥齿轮二4、锥齿轮一3，带动两个滚珠丝杆7旋转，再经滚珠丝杆座6各带动一个滑块1移动，从而实现滑块的横向进给运动，移动速度由驱动器驱动伺服电机55控制。
滑枕纵向进给机构：由伺服电机64通过同步带轮二67、同步带66、同步带轮一65带动滚珠丝杆41旋转，再经滚珠丝杆座42带动方滑枕14水平移动，由于方滑枕14、平旋盘2、滑块1为同步移动结构，从而实现滑块的水平进给运动，移动速度由驱动器驱动伺服电机64控制。
以上仅为本发明实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明实施例，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围内。
Claims (6)
1.多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，包括滑枕座(11)、方滑枕(14)、主轴箱(18)、差速进给箱(19)、伺服电机(55)、平旋盘(2)、主轴交流变频电机(36)、拨叉油缸(29)，所述方滑枕(14)前端联接平旋盘(2)，方滑枕(14)后端联接主轴箱(18)，主轴箱(18)另一端联接差速进给箱(19)，差速进给箱(19)联接伺服电机(55)，在主轴箱(18)的上端通过联接体(35)联接有主轴交流变频电机(36)，主轴的中心套接有芯轴(13)，平旋盘(2)与主轴(12)定位联接，拨叉油缸(29)也连接在主轴箱(18)上，其特征在于：平旋盘(2)的中心上对称的安装两个滑块(1)，每个滑块(1)上各对称固定一个刀架二(72)做对称运动用来车削端面，刀架二(72)沿着滑块移动，刀架二(72)与平旋盘(2)一起旋转，平旋盘(2)上还对称固定有两个刀架一(69)，刀架一(69)也能在平旋盘(2)上移动，刀架一(69)用来车削法兰外圆，刀架二(72)的连线与刀架一(69)的连线垂直；车削外圆与端面的进给速度经过减速由伺服电机(55)来控制，滑块(1)被斜铁(39)、压板二(38)、压板一(37)活动联接在平旋盘(2)上，滑块(1)与滚珠丝杆座(6)定位联接，滚珠丝杆座(6)与滚珠丝杆螺母定位联接，滚珠丝杆(7)用轴承一(5)与平旋盘(2)联接，从而滚珠丝杆旋转时带动滑块做横向运动，滑块(1)横向进给运动共同由芯轴(13)通过差速进给箱(19)来实现驱动及运动速度的控制。
2.根据权利要求1所述的多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，其特征在于：刀架二(72)侧面固定有斜块(83)，平旋盘(2)上还连接有顶杆(81)、固定块(82)、连杆(80)，顶杆(81)活动连接在平旋盘上，顶杆(81)可以上下运动，顶杆(81)的底部与斜块(83)在一个水平面上，固定块(82)用来固定顶杆(81)，刀架一(69)上连接有齿轮十五(79)、齿条(77)、双联齿轮(76)，双联齿轮(76)与齿条(77)连接，齿条(77)与齿轮十五(79)连接，齿轮十五(79)与连杆(80)连接，当刀架二(72)切削端面工序完成后，方滑枕(14)后退一段距离，此时滑块(1)继续横向移动，让刀架二(72)侧面固定的斜块(83)推动顶杆(81)向上移动，顶杆(81)顶动连杆(80)做旋转运动，带动齿轮十五(79)旋转，齿条(77)被齿轮十五(79)带动移动，双联齿轮(76)通过轴承十四(78)定位联接后被齿条(77)带动旋转。
3.根据权利要求1所述的多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，其特征在于：平旋盘(2)上具有滑块凹槽，滑块(1)放置在滑块凹槽内，滑块(1)的长度与宽度与平旋盘(2)上的凹槽相配合；
滑块1的中间具有刀架二(72)的定位槽一(2-1)，定位槽一(2-1)的两边对称布置T型槽一(2-2)，刀架二(72)的底端中间具有定位键二(72-1)，定位键二(72-1)的两边对称布置T型螺栓孔，定位键二(72-1)放置在滑块(1)上的定位槽一(2-1)内用来定位，刀架二(72)用T型螺栓固定在滑块(1)的T型槽一(2-2)上，刀架二(72)沿着滑块(1)一起移动，跟随平旋盘(2)一起旋转；
平旋盘(2)上具有刀架一(69)的定位槽二(2-4)，定位槽二(2-4)的两边对称布置T型槽二(2-3)，刀架一(69)的底端中间具有定位键一(69-1)，定位键一(69-1)的两边对称布置T型螺栓孔，定位键一(69-1)放置在平旋盘(2)上的定位槽二(2-4)内用来定位，刀架一(69)用T型螺栓固定在平旋盘(2)的T型槽二(2-3)上，刀架一(69)沿着T型槽二移动，跟随平旋盘(2)一起旋转。
4.根据权利要求1所述的多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，其特征在于：方滑枕(14)与内部主轴(12)通过前后主轴轴承二(8)联接，方滑枕(14)上固定有滚珠丝杆座(42)，在滑枕座(11)上通过轴承七(40)固定有滚珠丝杆(41)，滚珠丝杆座(42)与滚珠丝杆螺母联接，同步带轮二(67)固定在伺服电机(64)上，伺服电机(64)固定在箱体(68)上，用同步带(66)将同步带轮一(65)、同步带轮二(67)连接，从而滚珠丝杆(41)旋转时带动方滑枕(14)做水平移动完成刀具纵向进给运动，主轴交流变频电机(36)通过连接体(35)与主轴箱(18)固定。
5.根据权利要求1所述的多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，其特征在于：在主轴交流变频电机(36)输出轴(30)上设置了高低速机构，高低速机构的高速旋转由齿轮六(28)、齿轮八(32)组成，低速旋转由齿轮五(27)、齿轮七(31)组成，齿轮七(31)与齿轮八(32)套接在轴(30)上，拨叉油缸(29)内连接有拨叉块(33)，高低速切换由拨叉油缸(29)经拨叉块(33)带动齿轮七(31)、齿轮八(32)在轴(30)上移动完成，从而实现平旋盘的高低速旋转运动。
6.根据权利要求1所述的多刀加工阀门阀体数控双滑块动力头，其特征在于：平旋盘(2)内还具有锥齿轮二(4)，滚珠丝杆(7)上套接有锥齿轮一(3)，芯轴(13)通过锥齿轮二(4)与平旋盘(2)连接，锥齿轮二(4)带动滚珠丝杆(7)旋转使滑块(1)横向进给运动。
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