專利名稱：一種多功能石材加工中心用復合工作頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機械設備，特別是涉及一種用于石材車削、雕銑 和磨削加工的復合工作頭。
技術背景石材一般都為硬脆性材料，相對于普通的金屬切削具有不同的切 削特性和切削工藝要求，比如對于石材的車削加工，由于石材屬于脆 性材料而且一般質量較大，不適合高速旋轉，所以并不使用普通的金 屬車削車刀，而是使用圓盤鋸片刀具，通過鋸片的高速旋轉來獲得切 削所需要的切削速度， 一般是由一個三項異步電機通過帶傳動來實現 車削鋸片的高速旋轉的。而石材的雕銑加工中為使加工刀具獲得必需的切削速度，通常需要加工工作頭具有6000r/min 12000r/min左右 的高速轉速，所以一般使用高速電機或高速電主軸來實現。這就使得 用于車削加工的車削工作頭和用于雕銑加工的雕銑工作頭必需分別 使用不同的功能部件。因而在現有加工技術中，對于石材的車削加工 與雕銑加工通常是由不同的加工設備來完成的，無法實現對工件的連 續加工。或者在同一機床上，采用兩組垂直滑鞍來分別帶動這兩個不 同的功能部件，這樣就使機床增加兩根控制主軸，不但使機械結構更 加復雜，而且增加了控制系統的設計難度，往往很難實現同時聯動。 國外少數設備能實現車削工作頭和雕銑工作頭的復合，但是對于具有 高附加值的異性石材制品，如各種回轉面柱體、羅馬柱、柱頭、柱帽、 柱體花紋、碑石、復雜的平面浮雕、人體相等異型石材制品，通常需要車削工作頭能夠繞B軸的旋轉分度，雕銑工作頭繞C軸、B軸的旋轉分度，這一點是國外設備也無法做到的。發明內容本發明的目的在于提供一種石材加工用復合工作頭。該復合工作 頭能夠將石材加工的車削工作頭與雕銑工作頭集中在同一個垂直滑 鞍下，在只多占用垂直滑鞍80 150毫米進給空間的情況下，實現車 削工作頭的B軸旋轉分度和雕銑頭的B軸、C軸的旋轉分度，同時 車削工作頭和雕銑工作頭又都能夠獨立地工作而不發生干涉。本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種多功能石材加工中心用復合工作頭，包括工作底座部件、車 削部件及雕銑部件，其工作底座部件的工作頭底座為倒置L型結構， 工作頭底座的上表面通過主支撐軸與頸向滑動軸承相連，滑動軸承坐 落在安裝該復合工作頭的垂直滑鞍的下板上，通過蝸桿與安裝該復合 工作頭的滑鞍下的渦輪配合驅動其B軸旋轉分度，滑動軸承上面安裝 有角位移編碼器，工作頭底座側板內側與車削部件的車削主軸相連 接，工作頭底座側板的外側安裝雕銑部件的雕銑滑鞍，工作頭底座的 側板上安裝有定位光杠和絲杠螺母，在雕銑滑鞍的主體與復合工作頭 側板之間安裝有光釬檢測設備。如上所述的一種多功能石材加工中心用復合工作頭，其工作頭底 座側板內側與車削部件的車削主軸的相連接，車削主軸上安裝有車削 鋸片；安裝在工作頭底座上板下方的車削電機的帶輪與安裝在工作頭
底座側板內側的車削主軸的帶輪通過V型帶相連接。如上所述的一種多功能石材加工中心用復合工作頭，其雕銑滑鞍 的主體為一長方形薄板，其內側安裝有與定位光杠配合的光杠孔和與 絲杠螺母配合的絲杠，絲杠的一端的齒輪與伺服電機上的齒輪相配 合，伺服電機安裝在雕銑滑鞍的主體的外側。如上所述的一種多功能石材加工中心用復合工作頭，其雕銑滑鞍 上的工作部件為雕銑電主軸，它通過一根支撐軸固定在雕銑滑鞍的主 體上，同時與渦輪連接在一起，通過伺服電機驅動前端的蝸桿驅動渦 輪，在渦輪軸的后側與雕銑滑鞍之間安裝有角位移編碼器，雕銑頭上 安裝有液壓卡具。如上所述的一種多功能石材加工中心用復合工作頭，其車削電機 安裝在工作頭底座的左后方，工作頭部件的B軸驅動電機安裝在工作 頭底座的右后方，雕銑滑鞍的主體的伺服電機安裝在工作頭底座的左前方，雕銑電主軸及其c軸驅動電機安裝在工作頭底座的右前方。本發明的優點與效果是1. 本發明的復合工作頭能夠將石材加工的車削工作頭與雕銑工作頭集中在同一個垂直滑鞍下，在只多占用垂直滑鞍80 150毫米進 給空間的情況下，實現工作頭部件的B軸旋轉分度和雕銑頭獨立的C 軸旋轉分度，同時車削工作頭和雕銑工作頭又都能夠獨立地工作而不 發生干涉。2. 本發明雕銑滑鞍的絲杠通過一對齒輪副由伺服電機驅動，伺 服電機安裝在雕銑滑鞍的主體的外側，有效利用了空間，增強了整個
機構的緊密性。3.本發明的車削電機安裝的L型工作頭底座的左后方，工作頭部 件的B軸驅動電機安裝在L型工作頭底座的右后方，雕銑滑鞍的主體 的驅動電機安裝在L型工作頭底座的左前方，雕銑電主軸及其C軸驅 動電機安裝在L型工作頭底座的右前方；從而使得整個工作部件的重 心在工作頭底座的支撐軸的軸線上，使得其連接軸承只受徑向力的作 用。
圖l是本發明復合工作頭的主視圖； 圖2是本發明復合工作頭的A-A剖視圖； 圖3是本發明復合工作頭的右視圖； 圖4是本發明復合工作頭的立體參考示意圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本發明進行詳細說明。如圖所示，該復合工作頭包括工作底座部件、車削部件及雕銑 部件。如圖1所示，工作頭底座1為倒置L型結構，底座1的上表面 通過一根主支撐軸2與一個頸向滑動軸承3相連，滑動軸承與安裝該 工作頭的滑鞍配合，從而使工作部件能夠繞B軸旋轉。其旋轉運動是 由安裝在工作頭底座一側的伺服電機6通過聯軸器5帶動安裝在工作 頭底座1上表面的蝸桿4旋轉。蝸桿4與安裝在安裝該復合工作頭的 滑鞍下的渦輪配合，從而實現復合工作頭繞B軸的旋轉。同時軸承上 面還安裝有角位移編碼器，用于反饋復合工作頭的實際角位移。該結
構在只占用滑鞍80 150毫米的進給空間的情況下，實現了復合工作 頭繞B軸的旋轉。L型工作頭底座1的內側與車削工作部件的車削主軸11連接， 它是由安裝在L型工作頭底座1上板下方的車削電機7的帶輪8與安 裝在L型工作頭底座側板內側的車削主軸11的帶輪10通過V型帶9 實現轉動的。車削主軸11的另一端安裝車削鋸片12。這種結構有效 利用了 L型工作頭底座1的底部空間，增強了整個機構的緊密性。工作頭底座1側板的外側安裝雕銑滑鞍。L型工作頭底座1的側 板上安裝有兩根定位光杠13，和絲杠螺母14。雕銑滑鞍的主體15為 一長方形薄板，其內側安裝有與光杠定位配合的光杠孔16，和與絲 杠螺母配合的絲杠17。絲杠17的一端的齒輪18與伺服電機20上的 齒輪19相配合，伺服電機20安裝在雕銑滑鞍的主體15的外側，從 而實現雕銑滑鞍相對工作頭底座的獨立的Y軸移動。在雕銑滑鞍的 主體與復合工作頭側板之間還安裝有光釬檢測設備，用于檢測和反饋 雕銑滑鞍的實際位移。其雕銑滑鞍的絲杠17通過一對齒輪副由伺服 電機20驅動，伺服電機20安裝在雕銑滑鞍的主體15的外側，有效 利用了空間，增強了整個機構的緊密性。雕銑滑鞍上的工作部件為雕銑電主軸21，它通過一根支撐軸22 固定在雕銑滑鞍的主體15上，同時與渦輪24連接在一起，可實現雕 銑電主軸21的C軸旋轉分度。其旋轉運動通過伺服電機25驅動前端 的蝸桿23驅動渦輪24實現的。同樣在渦輪軸的后側與雕銑滑鞍之間 安裝有角位移編碼器，用于反饋電主軸的實際角位移。雕銑頭上安裝
有液壓卡具，可自動裝卡刀具。車削電機7安裝的L型工作頭底座1的左后方，工作頭部件的B 軸伺服電機安裝在L型工作頭底座1的右后方，雕銑滑鞍的主體15 的伺服電機20安裝在L型工作頭底座1的左前方，雕銑電主軸21 及其C軸驅動電機25安裝在L型工作頭底座1的右前方。從而使得 整個工作部件的重心在工作頭底座的支撐軸2的軸線上，使得其連接 滑動軸承3只受徑向力的作用。因為車削主軸和車削電機是任何石材加工機床所必需占用的空 間。本發明只是在工作頭底座1和安裝該部件的進給滑鞍之間安裝了 主支撐軸2、滑動軸承3和一個渦輪蝸桿機構，多占用了80 150毫 米的空間，就是實現了工作頭部件繞B軸的旋轉分度。因為雕銑滑鞍 有獨立的進給機構，在車削工作頭工作時，可以完全收到工作頭底座 1的側面，而不會干擾車削鋸片的工作。只有在使用雕銑工作頭部件 的時候，雕銑工作頭部件才會放下來，這個時候連接整個工作頭部件 的進給滑鞍收回，使得車削部件不干擾雕銑部件的工作。這樣整個機 構只是在多占用垂直進給80 150毫米空間的情況下，實現了工作頭 部件的B軸旋轉分度和雕銑頭獨立的C軸旋轉分度，同時車削工作 頭和雕銑工作頭又都能夠獨立地工作而不發生干涉。
權利要求
1.一種多功能石材加工中心用復合工作頭，包括工作底座部件、車削部件及雕銑部件，其特征在于，工作底座部件的工作頭底座(1)為倒置L型結構，工作頭底座(1)的上表面通過主支撐軸(2)與頸向滑動軸承(3)相連，滑動軸承坐落在安裝該復合工作頭的垂直滑鞍的下板上，通過蝸桿(4)與安裝該復合工作頭的滑鞍下的渦輪配合驅動其B軸旋轉分度，滑動軸承上面安裝有角位移編碼器，工作頭底座側板內側與車削部件的車削主軸(11)相連接，工作頭底座(1)側板的外側安裝雕銑部件的雕銑滑鞍，工作頭底座(1)的側板上安裝有定位光杠(13)和絲杠螺母(14)，在雕銑滑鞍的主體(15)與復合工作頭側板之間安裝有光釬檢測設備。
2. 根據權利要求1所述的一種多功能石材加工中心用復合工作 頭，其特征在于，工作頭底座側板內側與車削部件的車削主軸(11) 的相連接，車削主軸(11)上安裝有車削鋸片(12);安裝在工作頭 底座(1)上板下方的車削電機(7)的帶輪(8)與安裝在工作頭底 座(1)側板內側的車削主軸(11)的帶輪(10)通過V型帶(9)相 連接。
3. 根據權利要求1所述的一種多功能石材加工中心用復合工作 頭，其特征在于，雕銑滑鞍的主體(15)為一長方形薄板，其內側安 裝有與定位光杠(13)配合的光杠孔(16)和與絲杠螺母(14)配合 的絲杠(17)，絲杠(17)的一端的齒輪(18)與伺服電機(20)上 的齒輪(19)相配合，伺服電機(20)安裝在雕銑滑鞍的主體(15)的外側。
4. 根據權利要求1所述的一種多功能石材加工中心用復合工作頭，其特征在于，雕銑滑鞍上的工作部件為雕銑電主軸(21)，它通 過一根支撐軸(22)固定在雕銑滑鞍的主體(15)上，同時與渦輪(24) 連接在一起，通過伺服電機(25)驅動前端的蝸桿(23)驅動渦輪(24)， 在渦輪軸的后側與雕銑滑鞍之間安裝有角位移編碼器，雕銑頭上安裝 有液壓卡具。
5. 根據權利要求1所述的一種多功能石材加工中心用復合工作 頭，其特征在于，車削電機(7)安裝在工作頭底座(1)的左后方， 工作頭部件的B軸驅動電機安裝在工作頭底座(1)的右后方，雕銑 滑鞍的主體(15)的伺服電機(20)安裝在工作頭底座(1)的左前 方，雕銑電主軸(21)及其C軸驅動電機(25)安裝在工作頭底座(1) 的右前方。
全文摘要
一種多功能石材加工中心用復合工作頭，涉及一種機械設備。包括工作底座部件、車削部件及雕銑部件，工作底座部件的工作頭底座為倒置L型結構，工作頭底座的上表面通過主支撐軸與頸向滑動軸承相連，滑動軸承坐落在安裝該復合工作頭的垂直滑鞍的下板上，通過蝸桿與渦輪配合驅動，工作頭底座側板內側與車削部件的車削主軸相連接，工作頭底座的側板上安裝有定位光杠和絲杠螺母，在雕銑滑鞍的主體與復合工作頭側板之間安裝有光釬檢測設備。本發明的復合工作頭能夠實現工作頭部件的B軸旋轉分度和雕銑頭獨立的C軸旋轉分度，同時車削工作頭和雕銑工作頭又都能夠獨立地工作而不發生干涉。
文檔編號B28D1/16GK101157254SQ20071015808
公開日2008年4月9日 申請日期2007年11月12日 優先權日2007年11月12日
發明者義 劉, 吳玉厚, 蔣朝霞, 民 趙, 趙德宏, 峰 陸, 麟 韓 申請人:沈陽建筑大學