平旋盘结构及镗床的制作方法

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种用于镗床的平旋盘结构以及包含该平旋盘结构的镗床。

背景技术：

在机械制造中有些箱体零件的内孔中有需要加工的槽，这就需要使用镗床加工，并且要求镗刀有径向给进的功能。在镗床上加工箱体零件与镗削内孔位置精度高的大端面、以及版辊的两端锥孔和端面加工，需要使用镗刀径向进给的方法才容易保证加工精度，而传统镗刀径向调整需要手动，无法实现与其他伺服轴实现插补运动，导致加工零件效率低、质量差。

因此，在现有的镗床(如卧式镗床)上均安装有平旋盘，平旋盘作为镗床的重要部件可以使得加工具有更大的广泛性，适应更多的加工要求。平旋盘可以使得主旋转运动与镗刀线性运动之间相配合，且无干涉互不影响，可以实现镗刀与其他伺服轴的插补运动，提高零件的加工效率和质量。

传统的平旋盘解决此问题的结构为加装差速器机构或内装电机加滑环结构。但是差速器机构设计的传动链过多，导致误差较大，且结构复杂，制造成本较高；而内装电机加滑环虽然结构简单，但滑环的使用有一定的寿命，且信号传输不稳定，容易影响镗床的加工精度。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种平旋盘结构，能够实现平旋盘的主旋转运动和镗刀的线性运动的良好配合，并且结构简单、加工精度高，可以有效提高使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供了一种平旋盘结构，所述平旋盘结构包括旋转主轴、驱动所述旋转主轴旋转的驱动件、可转动地安装在所述旋转主轴内并且与所述旋转主轴同轴的中心轴、安装在所述旋转主轴端部的转盘、可沿旋转主轴的径向滑动地安装在所述转盘上的刀具溜板、变速齿轮箱、行星减速机和径向电机，所述变速齿轮箱的输入端与所述旋转主轴传动连接，变速齿轮箱的输出端与所述行星减速机的齿圈传动连接，所述中心轴的一端与所述行星减速机的行星架连接，所述中心轴的另一端与所述刀具溜板传动连接，以能够驱动所述刀具溜板在所述转盘上滑动，所述径向电机的输出轴与所述行星减速机的太阳轮传动连接，当所述径向电机的输出轴不转动时，所述旋转主轴通过变速齿轮箱和行星减速机驱动所述中心轴，使所述中心轴与所述旋转主轴同速转动。

优选地，所述驱动件为内装电机，所述旋转主轴为所述内装电机的主轴。

进一步优选地，所述变速齿轮箱的速比为1:1.5，所述行星减速减机的速比为3:1。

优选地，所述中心轴与所述刀具溜板传动连接的一端设置有第一伞齿轮，所述刀具溜板上固定有丝杠螺母，所述丝杠螺母上安装有丝杠，所述丝杠可转动地安装在转盘上，所述丝杠上固定安装有与所述第一伞齿轮啮合的第二伞齿轮。

优选地，所述转盘上还可滑动地安装有配重组件，所述配重组件随着所述刀具溜板的滑动而反向滑动，以使得刀具溜板及其上安装的零部件对所述旋转主轴的转矩等于所述配重组件对所述旋转主轴的转矩。

优选地，所述配重组件包括可滑动地安装在所述转盘上的第一配重件和第二配重件，所述第一配重件和第二配重件关于所述丝杠对称设置。

进一步优选地，所述转盘上可转动地安装有第一齿轮和第二齿轮，所述第一配重件上安装有与第一齿轮啮合的第一齿条，所述第二配重件上安装有与所述第二齿轮啮合的第二齿条，所述刀具溜板的两侧分别安装有分别与所述第一齿轮和第二齿轮啮合的第三齿条和第四齿条，所述第一齿条和第三齿条分别位于所述第一齿轮的两侧，所述第二齿条和第四齿条分别位于所述第二齿轮的两侧。

优选地，所述刀具溜板与所述转盘之间的配合间隙为0.01毫米，并且所述刀具溜板与所述转盘之间的配合间隙内设置有润滑脂。

优选地，所述刀具溜板和所述转盘采用不同的材料制作。

本发明与现有技术的不同之处在于，本发明提供的平旋盘机构通过旋转主轴驱动变速齿轮箱，并通过变速齿轮箱驱动行星减速机的齿圈，由于行星减速机的齿圈通过行星轮与太阳轮啮合，并且太阳轮与径向电机的输出轴连接，因此，当径向电机的输出轴不转动时，通过旋转主轴可以驱动安装行星轮的行星架转动，并可以通过控制行星减速机和变速齿轮箱的速比，可以使得行星架的转速和转向均与旋转主轴相同，由于中心轴与行星架连接，所以中心轴可以与旋转主轴同速转动，即中心轴相对于旋转主轴不转动，因此可以保证在旋转主轴带动转盘转动时，安装在转盘上的刀具溜板相对于转盘的位置不变，因此可以实现箱体零件的内孔或端面的加工，当内孔需要扩孔或者端面尺寸较大时，可以在旋转主轴转动的同时，通过径向电机驱动中心轴相对于旋转主轴转动，改变刀具溜板在转盘上的位置，使得安装在刀具溜板上的刀具相对于旋转主轴的轴线的距离改变，以实现主旋转运动与刀具线性运动的良好配合，从而提高零件的加工效率和加工质量，因此本发明提供的平旋盘结构相对于现有的加装差速器或者滑环的平旋盘结构更加简单，可以有效提高平旋盘结构的使用寿命。

本发明的另一个目的是提供一种镗床，能够有效提高其加工精度和使用寿命。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种镗床，所述镗床包括上述的平旋盘结构。

所述镗床与上述的平旋盘结构相对于现有技术所具有的技术优势相同，在此不再赘述。

附图说明

图1是本发明提供的一种实施方式的平旋盘结构的结构示意图；

图2是图1所示的平旋盘结构的剖视图；

图3是图1所示的平旋盘结构的中心轴及其上连接的零部件的结构示意图；

附图标记说明：

1-旋转主轴；2-中心轴；3-转盘；4-刀具溜板；5-变速齿轮箱；6-行星减速机；7-径向电机；8-内装电机；9-丝杠；11-第一齿轮；12-第一齿条；13-第三齿条；14-第一配重件；15-第二配重件；16-刀座；17-镗刀。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

在本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上、下、左、右”是指本发明提供的平旋盘结构在正常使用情况下定义的，并与附图2中所示的上下左右方向一致。“内、外”是指相对于各零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。

在本发明中，当零部件被称为“固定”在另一个零部件上，它可以直接固定在另一个零部件上，或者也可以存在居中的零部件。当一个零部件被认为是“安装”在另一个零部件上，它可以是直接安装到另一个零部件或者可能同时存在居中零部件。当一个零部件被认为是“设置”在另一个零部件上，它可以是直接设置在另一个零部件上或者可能同时存在居中零部件。

首先需要说明的是，为了解决上述技术问题，本发明提供的平旋盘结构通过变速齿轮箱5和所述行星减速机6联动，使得旋转主轴1和中心轴2保持同速转动，从而能够实现平旋盘的主旋转运动和镗刀的线性运动的良好配合，且无干涉互不影响。在上述技术构思范围内，本发明的保护范围不局限于图1-图3所示的特定的细节结构，例如，所述旋转主轴1可以采用任何适当的方式驱动，再如，中心轴与刀具溜板的传动方式也可以采用任何适当的传动方式，这些将在以下的具体实施方式中，附带予以简略说明。

一方面，适当参考图1、图2所示，本发明提供的基本实施方式的平旋盘结构可以包括旋转主轴1、驱动所述旋转主轴1旋转的驱动件、可转动地安装在所述旋转主轴1内并且与所述旋转主轴1同轴的中心轴2、安装在所述旋转主轴1端部的转盘3、可沿旋转主轴1的径向滑动地安装在所述转盘3上的刀具溜板4、变速齿轮箱5、行星减速机6和径向电机7，所述变速齿轮箱5的输入端与所述旋转主轴1传动连接，变速齿轮箱5的输出端与所述行星减速机6的齿圈传动连接，所述中心轴2的一端与所述行星减速机6的行星架连接，所述中心轴2的另一端与所述刀具溜板4传动连接，以能够驱动所述刀具溜板4在所述转盘3上滑动，所述径向电机7的输出轴与所述行星减速机6的太阳轮传动连接，当所述径向电机7的输出轴不转动时，所述旋转主轴1通过变速齿轮箱5和行星减速机6驱动所述中心轴2，使所述中心轴2与所述旋转主轴1同速转动。

在上述基本实施方式中，所述旋转主轴1可以通过轴承安装在支架上，然后通过驱动件驱动其转动，例如，可以在旋转主轴1上安装皮带轮，驱动件可以采用电动机，电动机通过带传动驱动旋转主轴1转动。

在本发明中，所述驱动件优选采用内装电机8，如图2所示，所述内装电机8包括壳体、设置在壳体内的定子、设置在定位内的转子、以及固定地穿过转子的主轴，该主轴可以为所述旋转主轴1。通过使用上述结构的驱动件，能够使得平旋盘结构的整体尺寸减小，并且能够提高旋转主轴1转动的稳定性。

在上述实施方式中，所述变速齿轮箱5、行星减速机6和径向电机7可以通过现有的各种适当方式安装在内装电机8的壳体或支架上，也可以安装在安装内装电机8的平台上，本发明对此不作限制。

在本发明中，所述变速齿轮箱5的输入端与所述旋转主轴1传动连接，可以是所述变速齿轮箱5的输入轴与所述旋转主轴1传动连接，也可以是所述变速齿轮箱5取消输入轴，将变速齿轮箱5的输入齿轮直接固定套装在所述旋转主轴1，实现传动连接。所述变速齿轮箱5的输出端与所述行星减速机6的齿圈传动连接，可以是变速齿轮箱5的输出轴与所述行星减速机6的齿圈固定连接在一起，也可以是将变速齿轮箱5的输出轴取消，而直接将变速齿轮箱5的输出齿轮直接与所述齿圈固定。当所述变速齿轮箱5省去输入轴和输出轴时，所述输入齿轮、输出齿轮、旋转主轴1和齿圈可以同轴设置，从而使得本发明提供的平旋盘结构更加简单稳定。

在本发明中，当所述径向电机7的输出轴不转动时，所述旋转主轴1通过变速齿轮箱5和行星减速机6驱动所述中心轴2，使所述中心轴2与所述旋转主轴1同速转动。

为了实现中心轴2能够与旋转主轴1同速转动，在本发明的一个优选实施方式中，所述变速齿轮箱5的速比(即所述变速齿轮箱5的输入轴与输出轴的转速比)为1:1.5，所述行星减速减机6的速比(即所述行星减速机的太阳轮与行星架的转速比)为3:1。当行星减速机6的速比为3:1时，所述行星减速机6的齿圈与行星架的速比为1.5:1，从而使得中心轴2能够与旋转主轴1同速转动。通过使用上述结构和速比的变速齿轮箱和行星减速机，使得平旋盘结构更合理，工作更稳定。

当然，根据需要，所述变速齿轮箱5的速比也可以为1:1.25，此时所述行星减速减机6的速比为5:1。或者，所述变速齿轮箱5的速比为4:3，所述行星减速减机6的速比为4:1。

在本发明中，通过上述传动比的变速齿轮箱5和行星减速机6相互配合，可以实现中心轴2和旋转主轴1的同速转动。当需要调整安装在刀具溜板4上的刀具的位置时，可用过径向电机7驱动中心轴2相对于旋转主轴1转动，从而驱动刀具溜板4在转盘3上沿着旋转主轴1的径向移动。

其中所述中心轴2与刀具溜板4的传动方式可以采用现有的各种能够实现垂直传动的结构。例如，可以采用涡轮蜗杆传动。

在本发明的一个优选实施方式中，参考图2、图3所示，所述中心轴2与所述刀具溜板4传动连接的一端设置有第一伞齿轮，所述刀具溜板4上固定有丝杠螺母，所述丝杠螺母上安装有丝杠9，所述丝杠9可转动地安装在转盘3上，所述丝杠9上固定安装有与所述第一伞齿轮啮合的第二伞齿轮。

当径向电机7驱动所述中心轴2相对于旋转主轴1转动时，中心轴2带动第一伞齿轮旋转，第一伞齿轮驱动第二伞齿轮旋转，从而带动丝杠9转动，由于丝杠9通过轴承转动地安装在转盘3上，因此丝杠9相对于转盘3转动，从而使得固定在刀具溜板4上的丝杠螺母在丝杠9上移动，带动刀具溜板4移动。因此，在本发明中，通过控制径向电机7的输出轴旋转，就可以控制刀具溜板4在转盘3上沿着旋转主轴1的径向移动，从而可以加工箱体零件、内孔的高精度大端面、版辊的两端锥孔和端面等结构。

在本发明中，为了保证平旋盘结构旋转时的稳定性，优选地，所述转盘3上还可滑动地安装有配重组件，所述配重组件随着所述刀具溜板4的滑动而反向滑动，以使得刀具溜板4及其上安装的零部件对所述旋转主轴1的转矩等于所述配重组件对所述旋转主轴1的转矩。在该实施方式中，通过设置配重组件，可以解决由于刀具溜板4的移动而导致转盘3转动时出现的不平衡现象，保证平旋盘结构工作稳定性。

具体地，所述配重组件可以包括可滑动地安装在所述转盘3上的第一配重件14和第二配重件15，所述第一配重件14和第二配重件15关于所述丝杠9对称设置。

所述配重组件相对于刀具溜板4的反向滑动可以通过现有的各种适当方式实现。例如，可以通过绳索配合弹簧实现，具体地，在刀具溜板4和配重组件之间设置拉簧，并且将刀具溜板4和配重组件通过绳索穿过固定在转盘上的定滑轮后连接。

为了使得本发明提供的平旋盘结构的结构更加稳定，优选地，所述转盘3上可转动地安装有第一齿轮11和第二齿轮，所述第一配重件14上安装有与第一齿轮11啮合的第一齿条12，所述第二配重件15上安装有与所述第二齿轮啮合的第二齿条，所述刀具溜板4的两侧分别安装有分别与所述第一齿轮11和第二齿轮啮合的第三齿条13和第四齿条，所述第一齿条12和第三齿条13分别位于所述第一齿轮11的两侧，所述第二齿条和第四齿条分别位于所述第二齿轮的两侧。从而，当刀具溜板4移动时，第一齿条12和第二齿条可以带动第一配重件14和第二配重件15反向移动，保证平旋盘结构的高平衡性。

通过采用上述结构的平旋盘机构，其中的丝杠9可以选择大行程丝杠，也能够保证机构运行平稳，实现径向平稳进给。

在本发明中，所述刀具溜板4与所述转盘3之间的配合间隙为0.01毫米，从而可以保证长刀杆切削状态下无振动，切削的内孔光洁度好。并且所述刀具溜板4与所述转盘3之间的配合间隙内设置有润滑脂。

在本发明的一个优选实施方式中，所述刀具溜板4和所述转盘3采用不同的材料制作，从而避免二者出现研死的情况，保证平旋盘结构可以长期运行。例如，所述刀具溜板4可以采用Gcr15制作，转盘3采用铸件。

另一方面，本发明还提供了一种镗床，所述镗床上安装有上述的平旋盘结构，参考图1所示，平旋盘结构的刀具溜板4上安装刀座16，刀座16上安装镗刀17。

由于采用了上述的平旋盘结构，因此本发明提供的镗床具有运转平稳、结构简单、使用寿命高、可以具有大行程、刚性稳定性好等优点。

以上实施方式的先后顺序仅为便于描述，不代表实施方式的优劣。

最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围。