數控球銷機床的制作方法

本實用新型涉及一種數控機床，具體涉及一種數控球銷機床。

背景技術：

隨著工業技術的飛速發展，數控加工技術以它強有力的生命力在現代機械加工中占據著不可替代的位置。數控加工作為一種新形式的加工理念，能夠使操作者從繁瑣而勞累的體力勞動中解脫出來，也使很多以前靠搖動手柄不能加工的產品變為了現實。可以說，數控加工是現代加工業的一大革命，它不僅能減輕操作者的勞動強度、獲得高質量的加工產品，在效率就是生命的現代社會里，數控加工為企業、也為操作者贏得了第二次生命。

對于球類零件的加工，目前通常采用以下幾種方法：

1、人工法；

人工法是工人通過感覺，手工操作進刀量及走刀量，手工車出球面形狀。某些經驗豐富的高級技師能通過手工加工出標準的球面。但此方法對操作人員要求極高，加工精度完全靠手工感覺，不僅精度不高，而且加工速度慢，效率低。

2、靠模法；

靠模法的工作原理為：通過增加一個曲面模型，與刀盤軸向走刀軸后端的軸承接觸，限制刀盤的走刀路徑，加工出球面。

3、穿模法；

穿模法的工作原理與靠模法相同，只是曲面模具安裝方式不同。穿模法采用刀盤軸向走刀軸上固定一個銷釘，穿過模具的曲面內，限制刀盤的走刀路徑，加工出球面。

靠模法和穿模法采用普通車床。相比于數控車床，普通車床的加工效率較高，對操作人員要求也相對較低。在同等情況下，采用普通車床能極大提高生產效率，降低生產成本，提高經濟效益。

4、插補法

采用數控車床加工時，由于被加工件球面不完整，機床運轉時存在離心力，轉速不宜過高，導致加工效率不高；加之數控加工圓弧面時采用的是插補原理，因此加工精度也不高。

究其原因，數控車床加工球體時，它的圓形軌跡是由兩個直線坐標（X，Z）的圓弧插補功能完成的，因此這兩個直線坐標（X，Z）的數控定位精度的誤差，就會直接反映到圓弧插補圓形軌跡的圓度，從而影響到所加工球體的圓度。

數控車床的圓弧插補是由X、Y兩個直線坐標同時移動來完成的，而X坐標移動有一個換向過程，這樣，該坐標的反向間隙誤差就會影響到圓形軌跡，從而影響到所加工球體的圓度。

綜上，現有的數控車床加工球體的效率低、誤差大，無法滿足目前汽車行業、光學行業、水暖閥門、液壓等五金行業日益增加的高精密球銷及球類零件的加工需求。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種數控球銷機床，它可以保證球銷的加工精度并提高加工效率。

為解決上述技術問題，本實用新型數控球銷機床的技術解決方案為：

包括連體床身1、旋轉大拖板3、旋轉單元4、主軸單元5、主軸電機6、旋轉大拖板基座7、旋轉基座8、X軸進給單元10；連體床身1的一端固定設置有主軸箱，主軸箱上設置有主軸單元5，主軸單元5連接主軸電機6；主軸單元5上設置有工件夾持單元；通過主軸電機6的驅動，帶動主軸單元5旋轉，從而實現工件的回轉運動；連體床身1通過Z軸進給單元連接旋轉基座8，旋轉基座8上設置有旋轉單元4；旋轉單元4通過伺服電機實現驅動，能夠帶動旋轉單元4繞其水平軸線實現旋轉；旋轉單元4上設置有旋轉大拖板基座7；旋轉大拖板基座7上設置有旋轉大拖板3；旋轉大拖板3上設置有刀具；旋轉單元4旋轉的過程中，能夠帶動刀具繞旋轉單元4的水平軸線實現旋轉；旋轉大拖板3連接X軸進給單元10，X軸進給單元10用于控制球銷球徑的進給。

調節所述Z軸進給單元，帶動旋轉大拖板3上下運動，使旋轉單元4的水平軸線位于工件的軸線上，而刀具的刀尖始終與工件的軸線在同一平面內；驅動主軸電機6，主軸單元5的旋轉帶動工件繞自身軸線高速旋轉；與此同時，驅動伺服電機，使旋轉單元4低速旋轉，帶動刀具繞旋轉單元4的水平軸線做低速圓周運動；刀具在運動過程中，刀尖對工件的端面進行車削；調節X軸進給單元10，帶動刀具進給，從而將工件的端面加工成為球面。

所述Z軸進給單元包括Z軸滾珠絲杠，所述旋轉基座8活動設置于Z軸滾珠絲杠上；Z軸滾珠絲杠設置于兩根Z軸直線導軌之間；Z軸滾珠絲杠的軸線與所述主軸單元5的軸線垂直；Z軸滾珠絲杠采用兩端固定預拉伸的安裝方式；驅動Z軸滾珠絲杠旋轉，能夠帶動旋轉基座8沿Z軸直線導軌上下運動。

所述Z軸滾珠絲杠的一端連接減速機構，減速機構與Z軸伺服電機直聯；所述減速機構和Z軸伺服電機均設置于旋轉基座8的下方。

所述Z軸滾珠絲杠的兩端分別固定在固定座上。

所述旋轉單元4連接銷軸定位單元2。

所述旋轉單元4包括旋轉單元B軸9；旋轉單元B軸9連接旋轉單元B軸軸線與主軸單元軸線相交調節塊11。

所述X軸進給單元包括X軸絲杠，旋轉大拖板3活動設置于X軸絲杠上；X軸絲杠采用兩端固定預拉伸的安裝方式；驅動X軸絲杠旋轉，能夠帶動旋轉大拖板3沿X軸方向運動，從而實現刀具的進給。

所述旋轉大拖板3與連體床身1之間設有垂直定位機構，用于旋轉大拖板3的X軸與連體床身1的Z軸的垂直定位保護。

本實用新型可以達到的技術效果是：

本實用新型通過調節Z軸進給單元，能夠實現一次裝夾即可對球銷工件的球面和球柄部進行加工，并使所加工的球心始終位于球柄的旋轉軸線上，不僅減少了裝夾的次數，提高了加工效率，而且杜絕了多次裝夾中的人為因素。

本實用新型能夠實現所加工的球面球心始終處于球柄旋轉的軸線上，達到圓度誤差≤0.005mm，表面粗糙度≤0.3μm的高精度要求，達到了鏡面效果。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明：

圖1是本實用新型數控球銷機床的示意圖；

圖2是圖1的左視圖；

圖3是圖1的右視圖；

圖4是圖1的俯視圖。

圖中附圖標記說明：

1為連體床身， 2為銷軸定位單元，

3為旋轉大拖板， 4為旋轉單元，

5為主軸單元， 6為主軸電機，

7為旋轉大拖板基座， 8為旋轉基座，

9為旋轉單元B軸， 10為X軸進給單元，

11為旋轉單元B軸軸線與主軸單元軸線相交調節塊。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型數控球銷機床，包括連體床身1、銷軸定位單元2、旋轉大拖板3、旋轉單元4、主軸單元5、主軸電機6、旋轉大拖板基座7、旋轉基座8、旋轉單元B軸9、X軸進給單元10、旋轉單元B軸軸線與主軸單元軸線相交調節塊11；

連體床身1的一端固定設置有主軸箱，主軸箱上設置有主軸單元5，主軸單元5通過同步帶連接主軸電機6；主軸單元5上設置有工件夾持單元；通過主軸電機6的驅動，帶動主軸單元5旋轉，從而實現工件的回轉運動；

連體床身1通過Z軸進給單元連接旋轉基座8，旋轉基座8上設置有旋轉單元4；旋轉單元4通過伺服電機實現驅動，能夠帶動旋轉單元4繞水平軸線實現旋轉；Z軸進給單元包括Z軸滾珠絲杠，旋轉基座8活動設置于Z軸滾珠絲杠上；Z軸滾珠絲杠設置于兩根Z軸直線導軌之間；Z軸滾珠絲杠的軸線與主軸單元5的軸線垂直；Z軸滾珠絲杠的一端連接減速機構，減速機構與Z軸伺服電機直聯；

Z軸滾珠絲杠采用兩端固定預拉伸的安裝方式，Z軸滾珠絲杠的兩端分別固定在固定座上；驅動Z軸滾珠絲杠旋轉，能夠帶動旋轉基座8沿Z軸直線導軌上下運動；

本實用新型的減速機構和Z軸伺服電機均設置于旋轉基座8的下方，這樣，減速機構、Z軸伺服電機以及Z軸滾珠絲杠可得到更好的保護；

旋轉單元4上設置有旋轉大拖板基座7；旋轉大拖板基座7上設置有旋轉大拖板3；旋轉大拖板3上設置有刀具；旋轉單元4旋轉的過程中，能夠帶動刀具繞旋轉單元4的水平軸線實現旋轉；

旋轉單元4連接銷軸定位單元2；旋轉單元4包括旋轉單元B軸9；旋轉單元B軸9連接旋轉單元B軸軸線與主軸單元軸線相交調節塊11；

旋轉大拖板3連接X軸進給單元10，X軸進給單元10用于控制球銷球徑的進給；

優選地，旋轉大拖板3與連體床身1之間設有垂直定位機構，用于旋轉大拖板3的X軸與連體床身1的Z軸的垂直定位保護；

X軸進給單元包括X軸絲杠，旋轉大拖板3活動設置于X軸絲杠上；X軸絲杠采用兩端固定預拉伸的安裝方式；驅動X軸絲杠旋轉，能夠帶動旋轉大拖板3沿X軸方向運動，從而實現刀具的進給。

本實用新型的工作原理如下：

調節Z軸進給單元，帶動旋轉大拖板3上下運動，使旋轉單元4的水平軸線位于工件的軸線上，而刀具的刀尖始終與工件的軸線在同一平面內；

驅動主軸電機6，主軸單元5的旋轉帶動工件繞自身軸線高速旋轉；

與此同時，驅動伺服電機，使旋轉單元4低速旋轉，帶動刀具繞旋轉單元4的水平軸線做低速圓周運動；

刀具在運動過程中，刀尖對工件的端面進行車削；

調節X軸進給單元10，帶動刀具進給，從而將工件的端面加工成為球面。

本實用新型在加工過程中只需要調節X軸進給單元10，能夠避免傳統球銷加工時球面X軸與Z軸插補的累積誤差，避免弓高誤差，從而能夠提高加工精度。

本實用新型特別適用于各類超精密級球鏡面的加工。

本實用新型同樣適用于各類反射鏡及超高精度零件的加工。

本實用新型特別適用于光學鏡面、光學鏡片模具的加工。

本實用新型還適用于各類球銷、球閥、球芯等球體類的高精度加工。