CN201960139U - 采用电主轴并实现圆柱形棒、管料自动对中的无心车床 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于金属切削机床技术领域，特别涉及采用电主轴并实现圆柱形棒、管料自动对中的无心车床。该无心车床包括输入、输出夹持传送机构，初定位机构及主切削机构。该输入、输出夹持传送机构包括自动对中装置，该自动对中装置包括中心轴、摆杆组件、中心轴调整板及中心轴高度调整组件，该摆杆组件包括上摆杆、下摆杆、开有中心孔的摆臂，该中心轴高度调整组件包括带自锁斜面的上、下调整滑块，旋转调整螺杆及压紧螺钉，该主切削机构包括基座与壳体的组合体、电主轴、回转刀盘、车刀以及成品握持装置，本实用新型在高速切削状态下能稳定工作，加工效率高，提高成品精度，降低设备故障率，节约维护成本。

Description

采用电主轴并实现圆柱形棒、管料自动对中的无心车床

技术领域

本实用新型属于金属切削机床技术领域，特别涉及电主轴在无心车床上的应用及圆柱形棒、管料自动对中设备的设计。

背景技术

无心车床主要用于圆柱形棒、管料的外圆表面加工，以便去掉表面硬化层、裂纹及其它缺陷，进而提高圆柱形棒、管料质量，较之常规的在普通卧式车床上，增加中心架辅助支撑圆柱形棒、管料的加工方式，效率大幅度提高，因此受到用户的欢迎。

传统的无心车床的结构及工作流程如图1所示，圆柱形棒、管料首先进入输入夹持传送机构，圆柱形棒、管料经过一组或多组转动的滚轮101定位和驱动，沿直线做进给运动，滚轮101由变频电机并经链条或万向轴驱动，实现相应旋转运动，同时，靠液压驱动安装在上滑块上的滚轮沿径向夹紧圆柱形棒、管料，其对中通常采用齿轮齿条方式，即由液压驱动的上滑块向下移动，安装在上滑块上的上滚轮向下运动，安装在上滑块侧面的齿条向下运动，驱动与齿条啮合的以中心轴为中心的齿轮转动，带动另一端与齿轮啮合的齿条向上移动，安装在下滑块侧面的齿条向上运动，带动安装在下滑块上的下滚轮向上运动，从而实现圆柱形棒、管料夹紧和对中，中心轴的前后两端的固定位是通过调整两端支撑板上的调整及紧固螺钉实现的。圆柱形棒、管料进入初定位结构102后被握持。圆柱形棒、管料进入切削区时，旋转的刀具103对做直线进给运动的圆柱形棒、管料进行切削加工，旋转的刀具103由一把或多把切削刀具组成并装在刀盘上，刀盘安装在主轴104端面上，主轴104安装在轴承106内，轴承106安装在切削机构的基座105上，主轴104由变频电机，经齿轮或齿形带传动至齿轮或齿形带轮111驱动的，主轴与齿轮或齿形带轮通过轴孔过盈配合及平键连接。经切削的圆柱形棒、管料进入主轴内孔中的握持装置107内，握持装置107安装在切削机构的基座105端面上、并伸入主轴内孔内。成品握持装置有中心圆孔，并通过安装在该机构上的多组等节圆的摩擦块或滚轮对经切削的工件进行握持，从而提高被加工工件的精度及表面粗糙度；主轴内孔及主轴尾部端面与成品握持装置107之间留有间隙112。然后，经切削的圆柱形棒、管料进入输出夹持传送机构，输出夹持传送机构的结构与工作流程与输入夹持传送机构相同。经切削的圆柱形棒、管料由输出夹持传送机构导出。上述机构均安装在床身109上。无心车床还包括电控系统、润滑系统、冷却及排屑系统、坯料及产品存储系统等。

随着无心车床应用越来越广，传统无心车床存在的问题也逐渐显现出来。

基于无心车床结构特点，其主轴内需要有成品握持机构，其主切削系统内一组或多组控制径向、轴向精度及切削力的轴承只能选用较大直径的轴承。无心车床在切削小直径的工件时，要想保持切削质量，就必须选择合理的切削线速度，要保证合理的切削线速度，就必须提高主轴转速，轴承部位的线速度要数倍甚至数十倍于工件切削部位的线速度，这就容易导致轴承的损坏，而更换轴承既增加成本，又很费事，影响生产效率，甚至有时即便提高了主轴转速，也不能达到可以保证加工质量的切削线速度。为减少轴承的损坏，许多使用者通常降低转速，其结果是既降低了效率又影响了工件的加工质量。随着技术进步及人们经营理念的更新，无心车床用户的生产及技术要求越来越高，工件毛坯外径留有的加工余量越来越小，传统的无心车床加工圆柱形棒、管料采用齿轮齿条的方式对中，由于采用齿轮齿条方式必须留有间隙，且在受力较大情况下齿部啮合时由于压力角的作用齿条被向外挤压，中心轴两端靠螺钉悬空固定，加之在车削过程中振动较大，很难夹持平稳；因此精度不够，容易出现切削余量分布不均，致使某些部位表面的硬化层、裂纹及缺陷等不能去除，影响了工件质量。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有无心车床在加工圆柱形棒、管料时，对中性差以及主轴轴承易于损坏的问题，设计出一种采用电主轴并实现圆柱形棒、管料自动对中的无心车床，可以有效提高圆柱形棒、管料的精度、表面光洁度、节约原材料、降低故障率。

本实用新型采用电主轴并实现圆柱形棒、管料自动对中的无心车床，包括床身、在床身前部安装的一组或数组输入夹持传送机构、在床身中部依次安装的初定位机构、主切削机构以及在床身后部安装的一组或数组输出夹持传送机构；其特征在于，该主切削机构包括安装在床身上的基座与壳体组成的有内孔的组合体、该组合体内孔装有的电主轴、该电主轴的前端面上装有的回转刀盘、该回转刀盘上装有的车刀以及该组合体的后端面上装有的伸入该电主轴内孔的成品握持装置；该回转刀盘、该电主轴、该成品握持装置均设有中心圆孔；该输入夹持传送机构的定位中心、该初定位机构的中心、该成品握持装置的握持中心，该输出夹持传送机构的定位中心均与该电主轴轴线共轴。

该每组输入或输出夹持传送机构均包括安装在床身上的滑块保持架，设置在该滑块保持架内的上、下滑块，通过轴与轴承安装在该上、下滑块上的上、下V型滚轮，该上、下V型滚轮的驱动装置，该上、下滑块的液压驱动装置，圆柱形棒、管料的自动对中装置；该圆柱形棒、管料自动对中装置包括前、后摆杆组件，中心轴，前、后中心轴调整板及前、后中心轴高度调整组件；该前、后摆杆组件包括上摆杆、下摆杆、开有中心孔的摆臂和一组销轴，该开有中心孔的摆臂安装在该中心轴上，该上摆杆的上端用该销轴与该上滑块连接，该上摆杆的下端用该销轴与该开有中心孔的摆臂的一端连接，该下摆杆的上端用该销轴与该开有中心孔的摆臂的另一端连接，该下摆杆的下端用该销轴与该下滑块连接，该中心轴的两端分别设置在该前、后中心轴调整板上，该前、后中心轴调整板分别固定于该滑块保持架的前后端面的中部。

该前、后中心轴高度调整组件均包括带自锁斜面的上调整滑块、带自锁斜面的下调整滑块、旋转调整螺杆及压紧螺钉，该前、后中心轴调整板的内侧中部开有矩形盲孔，该带自锁斜面的下调整滑块安装在该矩形盲孔的下方，该上调整滑块设置在该下调整滑块上面，该上、下调整滑块的自锁斜面相同，配成一对上下平面平行可调整高度的上、下调整滑块，该中心轴设置在该上调整滑块上，并通过该压紧螺钉安装在前、后中心轴调整板上，该旋转调整螺杆安装在该前、后中心轴调整板的侧面，该旋转调整螺杆穿过前、后中心轴调整板的侧面旋入该上调整滑块内。

本实用新型的特点及效果：

本实用新型采用了电主轴，其融合了高速轴承技术、高速电机技术、高速运转条件下的润滑技术、冷却技术及高频变频技术，集电机、主轴系统、润滑系统、冷却系统、变频机构、数据采集装置于一身，有着传统机械结构难以比拟的优势，使无心车床在高速状态下能够稳定工作、加工效率高，噪声低，振动小，动态和静态精度高，延长了设备的使用寿命，降低了维护成本。

本实用新型还采用了摆杆组件及中心轴高度调整组件来实现圆柱形棒、管料的自动对中，不但提高加工质量，而且能在尽可能小的余量下，有效去除工件表面的硬化层、裂纹及缺陷，从而节约原材料，提高效率，降低成本。

附图说明

图1为传统机械主轴无心车床总体结构示意图。

图2为本实用新型无心车床总体结构示意图。

图3为本实用新型的主切削机构结构示意图。

其中，图3(a)为本实用新型的主切削机构结构示意图的主视图。

图3(b)为本实用新型的主切削机构结构示意图的A向视图。

图4为本实用新型的输入夹持传送机构结构示意图。

其中，图4(a)为本实用新型的输入夹持传送机构主视图。

图4(b)为本实用新型的输入夹持传送机构左视局部放大视图。

图5为本实用新型的中心轴高度调整组件结构示意图。

其中，图5(a)为本实用新型的中心轴高度调整组件主视图。

图5(b)为本实用新型的中心轴高度调整组件俯视图。

图5(c)为本实用新型的中心轴高度调整组件的A-A剖面图。

具体实施方式

本实用新型设计的采用电主轴并实现圆柱形棒、管料自动对中的无心车床的结构及工作情况，结合实施例及附图详细说明如下：

本实施例结构如图2、图3、图4、图5所示，包括床身213、在床身213前部安装的一组或数组输入夹持传送机构、在床身213中部依次安装的设有中心圆孔的三爪卡盘支架207-1和固定于支架上的三爪卡盘207-2的初定位机构、主切削机构以及在床身213后部安装的一组或数组输出夹持传送机构219。

该主切削机构的结构，如图2、图3所示，包括固定于床身213上的基座223与壳体212组成的有内孔的组合体、该组合体内孔装有的电主轴210、该电主轴210的前端面上装有的回转刀盘209、该回转刀盘209上装有的车刀208、该组合体的后端面上装有的伸入该电主轴205内孔的成品握持装置217，该成品握持装置217与主切削机构旋转部位留有间隙313，该回转刀盘209、该电主轴210、该成品握持装置217均设有中心圆孔；该输入夹持传送机构的定位中心、该初定位机构的中心、该成品握持装置217的握持中心，该输出夹持传送机构的定位中心均与该电主轴210轴线共轴；该电主轴210采用的功率、转速、性能，系结合无心车床的加工要求由专业制造商制造。本实施例采用电主轴，在高速状态下能稳定工作，提高成品质量，减少设备维修成本。

所述每组输入夹持传送机构的结构，如图2、图4、图5所示，该每组输入夹持传送机构均包括安装在床身上的滑块保持架220，设置在该滑块保持架220内的上、下滑块203、221，通过轴414、416与轴承415、417安装在输入上、下滑块203、221上的V型滚轮202、218，上、下V型滚轮202、218的驱动装置，上、下滑块203、221的液压驱动装置205，圆柱形棒、管料201的自动对中装置；

所述滑块保持架220的结构，如图4所示，由基板220-3、顶板220-1、两侧立板220-2及四条压板403构成，该两侧立板220-2的下端分别固定于该基板220-3上，该两侧立板220-2的上端分别固定于该顶板220-1下，该四条压板403分别固定于该两侧立板220-2前后端面上，该两侧立板220-2及该四条压板403的内侧面构成导向槽，该上、下滑块203、221置于该导向槽内并可沿导向槽上下直线运动；

所述上、下V型滚轮202、218的驱动装置包括变频电机、链条或万向轴，该变频电机通过该链条或该万向轴驱动该滚轮轴414、416，使该滚轮202、218旋转运动，实现圆柱形棒、管料201沿轴向进给运动；

所述液压驱动装置205固定于该滑块保持架220开有圆孔的顶板220-1上，该液压驱动装置205下端穿过该顶板220-1并固定于上滑块203上；

所述圆柱形棒、管料201自动对中装置包括前、后摆杆组件，中心轴215，前、后中心轴调整板及前、后中心轴高度调整组件；该前、后摆杆组件的结构，如图2、图4所示，均包括上摆杆204、下摆杆222、开有中心孔的摆臂214和一组销轴216，该开有中心孔的摆臂214安装在该中心轴215上，该上摆杆204的上端用该销轴216与该上滑块203连接，该上摆杆204的下端用该销轴216与该开有中心孔的摆臂214的一端连接，该下摆杆222的上端用该销轴216与该开有中心孔的摆臂214的另一端连接，该下摆杆222的下端用该销轴216与该下滑块221连接，该中心轴215的两端分别设置在该前、后中心轴调整板411-1、411-2上，该前、后中心轴调整板411-1、411-2分别固定于该滑块保持架220的前后端面的中部。

为实现该上、下V型滚轮202、218夹紧圆柱形棒、管料201，并能自动对中，应起动该液压驱动装置205，使液压驱动装置205推动该上滑块203向下移动，从而带动该上摆杆204向下运动、该开有中心孔摆臂214以中心轴215为支撑点相应转动，该开有中心孔摆臂214的转动又带动该下摆杆222向上运动、该下滑块221向上移动，这样实现了该上、下滑块同步相对移动，使安装在该上下滑块203、221上的V型滚轮202、218同步相对运动，完成对圆柱形棒、管料201的自动定心、对中和夹紧。

所述前、后中心轴高度调整组件的结构，如图4、图5所示，均包括带自锁斜面的上调整滑块411-9，带自锁斜面的下调整滑块411-8，旋转调整螺杆411-6及压紧螺钉411-4，该前、后中心轴高度调整板411-1、411-2的内侧中部均开有矩形盲孔，该带自锁斜面的下调整滑块411-8安装在该矩形盲孔的下方，该上调整滑块411-9安置在该下调整滑块411-8的上面，该上、下调整滑块411-9、411-8的自锁斜面相同，配成一对上下平面平行可调整高度的上、下调整滑块，该中心轴215设置在该上调整滑块411-9上，并通过该压紧螺钉411-4安装在该前、后中心轴调整板411-1、411-2上，该旋转调整螺杆411-6安装在该前、后中心轴调整板411-1、411-2的侧面，该螺杆411-6旋入该带自锁斜面的上调整滑块411-9内。

为实现该上、下V型滚轮202、218的定位中心与该电主轴210轴线共轴，需要调整该中心轴215的高度，这时首先松开该压紧螺钉411-4，然后旋转该调整螺杆411-6，顶出或拖入该带自锁斜面的上调整滑块411-9，该带自锁斜面的上调整滑块411-9相应下降或上升，该中心轴215也随之下降或上升，当至理想的中心高度后，锁紧该压紧螺钉411-4，完成调整。

该输出夹持传送机构的结构与工作情况，与输入夹持传送机构相同。

本实施例采用电主轴应用于无心车床，通过液压驱动装置驱动安装在上下滑块上的上、下V型滚轮，并采用摆杆组件及中心轴高度调整组件，实现夹紧圆柱形棒、管料并自动对中定心，提高了无心车床在高速工作状态下的稳定性，降低了故障率，减少设备维修成本，可进一步提高成品精度，而且能在尽可能小的余量下，有效去除工件表面的硬化层、裂纹及缺陷，从而提高效率，降低成本。

Claims (3)

1.一种采用电主轴并实现圆柱形棒、管料自动对中的无心车床，包括床身、在床身前部安装的一组或数组输入夹持传送机构、在床身中部依次安装的初定位机构、主切削机构以及在床身后部安装的一组或数组输出夹持传送机构；其特征在于，该主切削机构包括安装在床身上的基座与壳体组成的有内孔的组合体、该组合体内孔装有的电主轴、该电主轴的前端面上装有的回转刀盘、该回转刀盘上装有的车刀以及该组合体的后端面上装有的伸入该电主轴内孔的成品握持装置；该回转刀盘、该电主轴、该成品握持装置均设有中心圆孔；该输入夹持传送机构的定位中心、该初定位机构的中心、该成品握持装置的握持中心，该输出夹持传送机构的定位中心均与该电主轴轴线共轴。

2.如权利要求1所述的无心车床，其特征在于，所述每组输入或输出夹持传送机构均包括安装在床身上的滑块保持架，设置在该滑块保持架内的上、下滑块，通过轴与轴承安装在该上、下滑块上的上、下V型滚轮，该上、下V型滚轮的驱动装置，该上、下滑块的液压驱动装置及圆柱形棒、管料的自动对中装置；该自动对中装置包括前、后摆杆组件，中心轴，前、后中心轴调整板及前、后中心轴高度调整组件；该前、后摆杆组件均包括上摆杆、下摆杆、开有中心孔的摆臂和一组销轴，该开有中心孔的摆臂安装在该中心轴上，该上摆杆的上端用该销轴与该上滑块连接，该上摆杆的下端用该销轴与该开有中心孔的摆臂的一端连接，该下摆杆的上端用该销轴与该开有中心孔的摆臂的另一端连接，该下摆杆的下端用该销轴与该下滑块连接，该中心轴的两端分别设置在该前、后中心轴调整板上，该前、后中心轴调整板分别固定于该滑块保持架的前后端面的中部。

3.如权利要求2所述的无心车床，其特征在于，该前、后中心轴高度调整组件均包括带自锁斜面的上调整滑块、带自锁斜面的下调整滑块、旋转调整螺杆及压紧螺钉，该中心轴调整板的内侧中部开有矩形盲孔，该带自锁斜面的下调整滑块安装在该矩形盲孔的下方，该上调整滑块设置在该下调整滑块上面，该上、下调整滑块的自锁斜面相同，配成一对上下平面平行可调整高度的上、下调整滑块，该中心轴设置在该上调整滑块上，并通过该压紧螺钉安装在该前、后中心轴调整板上，该旋转调整螺杆安装在该前、后中心轴调整板的侧面，该旋转调整螺杆旋入该上调整滑块内。

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