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一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置制造方法
【專利摘要】一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其結(jié)構(gòu)是：試驗(yàn)的銑削主軸單元通過(guò)一個(gè)聯(lián)結(jié)法蘭固定在一個(gè)可在垂直平面內(nèi)回轉(zhuǎn)的大圓盤上，在棘輪機(jī)構(gòu)的作用下，借助于鋼絲繩的中間傳遞，大圓盤將沿自身軸線回轉(zhuǎn)，其回轉(zhuǎn)的角度控制取決于定位銷軸與定位孔的配合，不同的回轉(zhuǎn)角度就決定了主軸的不同工作姿態(tài)。為了減小大圓盤翻轉(zhuǎn)過(guò)程中的阻力，設(shè)計(jì)了一個(gè)由多個(gè)滾輪、碟型彈簧組、調(diào)整墊等組成的卸荷結(jié)構(gòu)；為了控制棘輪機(jī)構(gòu)中兩個(gè)棘爪相對(duì)于棘輪的工作狀態(tài)，分別設(shè)計(jì)了一套操作結(jié)構(gòu)對(duì)棘爪進(jìn)行控制。該機(jī)械裝置除了可模擬主軸單元的工作姿態(tài)，便于不同姿態(tài)下的主軸性能測(cè)試對(duì)比；也可作為主軸單元裝配過(guò)程中的輔助工裝。
【專利說(shuō)明】一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明創(chuàng)造創(chuàng)造提供一種能夠模擬銑削主軸單元工作姿態(tài)的機(jī)械裝置，既可以作 為主軸性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，也可作為主軸單元組裝過(guò)程中的工裝輔具。

【背景技術(shù)】
[0002] 銑削主軸單元通常應(yīng)用于臥式加工中心、立式加工中心、以及多軸加工中心上的 角度頭；與此相對(duì)應(yīng)，銑削主軸單元的工作姿態(tài)可分為臥式--回轉(zhuǎn)軸線平行于地面、立 式--回轉(zhuǎn)軸線垂直于地面、角度傾斜--回轉(zhuǎn)軸線與地面成任意角度或成固定間隔角度 的變化。銑削主軸單元的切削性能將很大程度上決定主機(jī)的切削性能，對(duì)高性能的主軸單 元部件開(kāi)發(fā)越來(lái)越引起機(jī)床制造商的重視。
[0003] 主軸單元的性能一般通過(guò)切削試驗(yàn)的方法來(lái)評(píng)價(jià)，但是切削試驗(yàn)通常需要一臺(tái)試 驗(yàn)機(jī)床以及犧牲一塊試驗(yàn)材料，這種做法一方面會(huì)將試驗(yàn)機(jī)床的特性引入測(cè)試結(jié)果，造成 不準(zhǔn)確；另一方面多規(guī)格的主軸很難在一款機(jī)床上完成試驗(yàn)，造成不必要的大量人力、物力 浪費(fèi)。為此，使用氣缸、液壓缸模擬切削力加載的方法被越來(lái)越多的引入到主軸的性能測(cè) 試。通過(guò)氣體、液體壓力的控制很容易模擬切削力的大小，而對(duì)氣缸、液壓缸相對(duì)于主軸軸 線角度的控制，容易實(shí)現(xiàn)模擬切削力的方向。
[0004] 當(dāng)主軸處于不同的工作姿態(tài)時(shí)，主軸自身旋轉(zhuǎn)部件的重量將會(huì)對(duì)主軸支撐軸承的 受力造成不同的影響：當(dāng)主軸處于立式應(yīng)用時(shí)，旋轉(zhuǎn)部件的重量全部作用于主軸支撐軸承 的軸向；當(dāng)主軸處于臥式應(yīng)用時(shí)，旋轉(zhuǎn)部件的重量將全部作用于主軸支撐軸承的徑向；當(dāng) 處于其它工作角度時(shí)，旋轉(zhuǎn)部件的重量將與角度成比例地在軸向、徑向分布。這種軸承受 力分布的差異將引起主軸剛度、發(fā)熱等產(chǎn)生微妙的變化，甚至?xí)绊懟剞D(zhuǎn)精度。對(duì)于采用 油霧、油氣潤(rùn)滑的主軸來(lái)說(shuō)，對(duì)于給定的供油角度、供油位置，不同的工作姿態(tài)也可能產(chǎn)生 不同的潤(rùn)滑效果。當(dāng)然，主軸的工作姿態(tài)不同對(duì)主軸前端軸承的密封結(jié)構(gòu)也提出了不同的 要求：立式主軸的前端切削液等臟物不容易進(jìn)入，而進(jìn)入的臟物在重力作用下也易于排出； 臥式主軸的狀況則相反，臟物容易從前端密封間隙進(jìn)入，而進(jìn)入后又不容易排除。要對(duì)主軸 的這些性能差異進(jìn)行比較測(cè)試，工作姿態(tài)的模擬就顯得尤其重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為省卻主軸性能評(píng)價(jià)測(cè)試中機(jī)床工時(shí)的占用及切削試驗(yàn)材料的浪費(fèi)、提高試驗(yàn)效 率、改進(jìn)試驗(yàn)效果，通過(guò)氣缸、液壓缸等模擬主軸實(shí)際工作狀況的方法不斷得到完善，本發(fā) 明創(chuàng)造創(chuàng)造提供一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置。
[0006] 本發(fā)明創(chuàng)造創(chuàng)造的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種用于銑削主軸單元工作 姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其特征在于：包括一個(gè)可在垂直面內(nèi)回轉(zhuǎn)的大圓盤，所述大圓盤的回 轉(zhuǎn)中心固聯(lián)一個(gè)空心軸，空心軸與固定在底座上的軸套組成回轉(zhuǎn)副，其回轉(zhuǎn)軸線平行于地 面，而垂直于通過(guò)法蘭安裝在大圓盤上的主軸的軸線；在大圓盤上設(shè)有主軸安裝架，主軸單 元通過(guò)法蘭安裝在主軸安裝架上；
[0007] 所述大圓盤與底座之間平面接觸，在大圓盤的外邊緣連接一個(gè)帶有銷軸孔的零 件，在底座的對(duì)應(yīng)圓周上加工等角度分布的固定銷孔，將定位銷軸插入某一固定銷孔內(nèi)，實(shí) 現(xiàn)圓盤轉(zhuǎn)角定位；在大圓盤上設(shè)置若干均布的條形孔，在底座貼合面上的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)螺 釘孔，通過(guò)內(nèi)六角螺釘將大圓盤壓緊在底座的貼合面上；
[0008] 所述的空心軸回轉(zhuǎn)副上設(shè)有由多個(gè)滾輪、碟型彈簧組、調(diào)整墊組成的卸荷機(jī)構(gòu)；
[0009] 所述的大圓盤通過(guò)鋼絲繩與扭矩輸入部件連接，鋼絲繩一端固結(jié)在大圓盤的圓 周，另一端固結(jié)在扭矩輸入部件中的繩輪上；
[0010] 所述的扭矩輸入部件包括棘輪機(jī)構(gòu)及棘爪控制結(jié)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)由一個(gè)棘輪與兩個(gè) 棘爪組成，棘爪分為定位棘爪、動(dòng)力棘爪，通過(guò)定位棘爪限制大圓盤發(fā)生反轉(zhuǎn)，定位棘爪與 棘輪的緊密貼合，動(dòng)力棘爪聯(lián)于操作手柄，傳遞驅(qū)動(dòng)力給棘輪，棘輪與繩輪固聯(lián)在一起，并 共用繩輪的回轉(zhuǎn)軸，繩輪的回轉(zhuǎn)軸安裝在底座上；
[0011] 定位棘爪的控制結(jié)構(gòu)為：操作手柄為中空的鋼管焊接件，操作手柄的回轉(zhuǎn)軸與繩 輪、棘輪共用的回轉(zhuǎn)軸同軸，定位棘爪的推拉桿在鋼管中心穿過(guò)；推拉桿通過(guò)手動(dòng)拉起時(shí)， 通過(guò)一個(gè)沿導(dǎo)軌移動(dòng)的斜面將與其配合的滾輪升起，而滾輪與一個(gè)圓弧表面零件聯(lián)動(dòng)，圓 弧表面將頂起與棘爪固聯(lián)的圓柱銷，使定位棘爪與棘輪脫離，退出定位；當(dāng)推拉桿松開(kāi)時(shí)， 推拉桿將在其復(fù)位彈簧作用下復(fù)位，定位棘爪在其復(fù)位彈簧作用下恢復(fù)定位；
[0012] 動(dòng)力棘爪的控制結(jié)構(gòu)為：動(dòng)力棘爪在彈簧的輔助下與棘輪保持貼合，動(dòng)力棘爪與 桿連接，操作件與桿的末端配合并可沿支撐板上的導(dǎo)向槽自由滑動(dòng)，在支撐板的導(dǎo)向槽底 部設(shè)有定位件，當(dāng)操作件旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上的圓柱銷部位卡在定位件之下時(shí)，動(dòng)力棘爪在桿的帶 動(dòng)下與棘輪分離。
[0013] 所述定位棘爪的控制結(jié)構(gòu)中，與滾輪聯(lián)動(dòng)的具圓弧表面零件移動(dòng)方向受兩個(gè)導(dǎo)向 銷制約，其中一個(gè)導(dǎo)向銷尾部設(shè)有擋板。
[0014] 所述棘輪機(jī)構(gòu)的操作手柄與動(dòng)力棘爪通過(guò)一個(gè)中間過(guò)渡件相聯(lián)，過(guò)渡件一端與手 柄通過(guò)脹緊套連接，另一端與動(dòng)力棘爪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。
[0015] 圓盤V型套與大圓盤過(guò)盈連接，其內(nèi)孔加工成"V型鐵"形式，前端法蘭與空心軸固 聯(lián)，并通過(guò)多個(gè)雙頭螺柱及螺母與大圓盤、圓盤V型套聯(lián)接。
[0016] 在大圓盤的空心軸后端設(shè)有彈簧預(yù)緊結(jié)構(gòu)，保證大圓盤與底座的定位面緊密貼 合；所述的彈簧預(yù)緊結(jié)構(gòu)是：在尾端法蘭圓周上均勻分布3個(gè)彈簧套筒，在彈簧套筒內(nèi)安裝 螺旋彈簧，彈簧芯軸穿過(guò)螺旋彈簧，并通過(guò)螺紋與尾端法蘭聯(lián)接，螺旋彈簧一端作用于鋼球 及保持架，鋼球與后端下支架上的耐磨墊點(diǎn)接觸，后端下支架固定在底座上；螺旋彈簧的另 一端依次通過(guò)彈簧芯軸、尾端法蘭、空心軸、前端法蘭傳遞，向大圓盤施加向后的拉力。
[0017] 所述的卸荷機(jī)構(gòu)由兩部分組成，在靠近大圓盤一側(cè)的空心軸圓周上均布三個(gè)支 點(diǎn)，作為前支撐；在空心軸后端圓周上布置兩個(gè)支點(diǎn)，支撐力成120°夾角，作為后支撐；前 支撐三個(gè)支點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，其中下端的兩個(gè)支點(diǎn)結(jié)構(gòu)相同，由滾輪、卸荷支架、卸荷芯軸、下卸 荷桿、碟型彈簧、鎖緊螺母、塑料滑動(dòng)軸承、限轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件組成；前支撐的上端支點(diǎn)為固定支 點(diǎn)，與下端支點(diǎn)相比，不包含碟型彈簧；后支撐的兩個(gè)滾輪固定在同一個(gè)支架上，支撐力由 同一組碟型彈簧提供。
[0018] 卸荷機(jī)構(gòu)前支撐的限轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件包括止動(dòng)法蘭、限轉(zhuǎn)銷、塑料滑動(dòng)軸承、定位鍵，止 動(dòng)法蘭固定于卸荷支架上，其上開(kāi)有銷軸孔，與限轉(zhuǎn)銷的一端緊配合，限轉(zhuǎn)銷的另一端插入 塑料滑動(dòng)軸承中，且可在滑動(dòng)軸承內(nèi)自由滑動(dòng)，軸承套通過(guò)調(diào)整墊固定在端部法蘭盤上，通 過(guò)定位鍵限制端部法蘭盤與下卸荷桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0019] 本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果：為了通過(guò)模擬的方法得到主軸性能的準(zhǔn)確的測(cè)試，本發(fā) 明創(chuàng)造創(chuàng)造設(shè)計(jì)了該銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬機(jī)械裝置，通過(guò)該裝置將主軸單元加以固 定，使切削力的施加變得可能；能夠模擬主軸的工作姿態(tài)，使得測(cè)試結(jié)果才更貼近實(shí)際、具 有說(shuō)服力。在主軸單元組裝的過(guò)程中，該銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬機(jī)械裝置可以多角度 變化，模仿主軸處于不同工作姿態(tài)。該機(jī)械裝置除了可模擬主軸單元的工作姿態(tài)，便于不同 姿態(tài)下的主軸性能測(cè)試對(duì)比；也可作為主軸單元裝配過(guò)程中的輔助工裝。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明創(chuàng)造創(chuàng)造的主視圖。
[0021] 圖2是沿大圓盤回轉(zhuǎn)軸線的局部剖視圖。
[0022] 圖3是主視方向體現(xiàn)卸荷機(jī)構(gòu)前端支撐的局部剖視圖。
[0023] 圖4是圖3中C處的局部詳圖。
[0024] 圖5是圖3中標(biāo)示的剖視圖B-B局部旋轉(zhuǎn)。
[0025] 圖6是主視方向體現(xiàn)卸荷機(jī)構(gòu)后端支撐的剖視圖。
[0026] 圖7是扭矩輸入部件立體圖。
[0027] 圖8是操作手柄立體圖。
[0028] 圖9是沿操作手柄管件中心剖開(kāi)展示定位棘爪控制結(jié)構(gòu)局部圖。
[0029] 圖10是圖9中Α處的局部詳圖。
[0030] 圖11是圖9中B處的局部詳圖。
[0031] 圖12是操作手柄端部裝配剖視圖。
[0032] 圖13是動(dòng)力棘爪控制結(jié)構(gòu)立體圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖，具體說(shuō)明本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式。
[0034] 試驗(yàn)主軸單元3通過(guò)法蘭安裝在主軸安裝架8上，為提高安裝剛度，對(duì)于規(guī)格較大 的主軸單元，調(diào)整位于主軸單元上部的輔助支撐架10上的三個(gè)螺桿，使其頂緊主軸單元。 試驗(yàn)主軸的電、氣、油等管線可以從空心軸11的中心引入試驗(yàn)裝置，先固定在管線固定架4 上，然后再接入試驗(yàn)主軸單元3。由于上述的試驗(yàn)主軸單元3、主軸安裝架8、輔助支撐架10、 管線固定架4都固定在大圓盤5上面，大圓盤5的中心固聯(lián)一根空心軸11，與固定在底座1 上的軸套組成回轉(zhuǎn)副?？招妮S11作為大圓盤5的回轉(zhuǎn)中心，這樣在大圓盤翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，利于 避免管線的纏繞、折斷等故障。出于安裝的方便，最初的安裝位置姿態(tài)使主軸的軸線垂直于 地面，即處于立式安裝。大圓盤5的回轉(zhuǎn)軸固定在裝置底座1上面，與地面平行，與主軸軸 線垂直，大圓盤5的轉(zhuǎn)動(dòng)將會(huì)帶動(dòng)主軸單元3做工作姿態(tài)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)大圓盤5轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)， 主軸的軸線恰好與地面平行，此時(shí)主軸處于臥式姿態(tài)。為了使主軸可以處于其它工作姿態(tài)， 在大圓盤5的外邊緣連接一個(gè)帶有銷軸孔的零件2,在底座1的對(duì)應(yīng)圓周上加工等角度分布 的固定銷孔，當(dāng)固定銷插入底座1不同位置的固定銷孔，就決定了圓盤轉(zhuǎn)過(guò)的角度--即主 軸的傾斜角度。銷軸只是將圓盤或主軸定位于某個(gè)角度，為了使主軸在承受模擬切削載荷 的過(guò)程中圓盤保持不動(dòng)，必須通過(guò)內(nèi)六角螺釘9將圓盤壓緊在底座的貼合面上?？紤]到螺 釘適應(yīng)圓盤位置變化調(diào)整的需要，在圓盤上相應(yīng)位置開(kāi)有與螺釘數(shù)量相同的條形孔25,而 在底座貼合面上的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)多個(gè)螺釘孔，螺釘孔的數(shù)量取決于前述定位銷軸孔位置間 的角度差，以及條形孔25的長(zhǎng)度，必須全面考慮。最終的效果是無(wú)論定位銷將圓盤定位于 哪個(gè)角度，螺釘都可以穿過(guò)條形孔25而旋進(jìn)相應(yīng)的螺釘孔，實(shí)現(xiàn)圓盤的夾緊。
[0035] 從附圖1中主軸單元的安裝位置可以看出，主軸單元的整體偏于大圓盤5的回轉(zhuǎn) 中心以下，即重心位置也應(yīng)處于回轉(zhuǎn)中心的下方；從定位銷孔的位置分布可以看出，當(dāng)試驗(yàn) 主軸單元要成角度傾斜或變?yōu)榕P式工作姿態(tài)時(shí)，大圓盤及其上固定件在驅(qū)動(dòng)扭矩作用下要 做逆時(shí)針?lè)较蚧剞D(zhuǎn)，而重心的位置偏移形成的回轉(zhuǎn)力矩是扭矩輸入部件7需要克服的主要 阻力矩。
[0036] 由于大圓盤5與裝置底座1間結(jié)合面之間的摩擦、空心軸11與空心軸套19之間 的摩擦，也是要克服的阻力。在回轉(zhuǎn)過(guò)程中，大圓盤5與裝置底座1之間要保持緊密貼合才 不會(huì)前后竄動(dòng)，工作才會(huì)安全、可靠。在大圓盤5的空心軸11后端架設(shè)彈簧預(yù)緊結(jié)構(gòu)，以保 證大圓盤5與底座1的定位面緊密貼合。彈簧預(yù)緊結(jié)構(gòu)如下：在尾端法蘭16圓周上均勻分 布3個(gè)彈簧套筒14,在彈簧套筒14內(nèi)安裝螺旋彈簧13,彈簧芯軸12穿過(guò)螺旋彈簧13,并通 過(guò)螺紋與尾端法蘭16聯(lián)接，螺旋彈簧13 -端作用于鋼球及保持架15、最終受阻于耐磨墊 17,而后端下支架18固定在本裝置的底座1上；螺旋彈簧13總體受壓，其另一端通過(guò)彈簧 芯軸12、尾端法蘭16、空心軸11、前端法蘭23的傳遞，使大圓盤5始終受向后的拉力，拉力 的大小通過(guò)調(diào)整彈簧芯軸12旋入長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)。
[0037] 大圓盤5與空心軸11的連接方式主要從裝配工藝的適用性來(lái)考慮。圓盤V型套 20與大圓盤5過(guò)盈連接，其內(nèi)孔加工成"V型鐵"形式，在頂緊螺桿21的輔助作用下，形成 "三點(diǎn)支撐"，大圓盤5的重量將通過(guò)支撐點(diǎn)作用在空心軸11上。為防止大圓盤的傾覆，將 前端法蘭23與空心軸11固聯(lián)，并通過(guò)多個(gè)雙頭螺柱22及螺母與大圓盤5、圓盤V型套20 聯(lián)接。前端法蘭23與圓盤V型套20相應(yīng)安裝平面之間難免存在平行度誤差，為消除該誤 差對(duì)裝配的影響，應(yīng)該逐一測(cè)量調(diào)整墊24應(yīng)磨削厚度，待雙頭螺柱及螺母22擰緊后，打圓 柱銷。
[0038] 為減小空心軸11與空心軸套19之間的摩擦阻力及提高裝置的使用壽命，采用了 一套卸荷機(jī)構(gòu)變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，其前支撐部分如圖3所示，后支撐部分在圖6、圖2中 進(jìn)行表達(dá)。
[0039] 前支撐共有三個(gè)支撐點(diǎn)，每個(gè)支撐點(diǎn)可作為一個(gè)獨(dú)立的支撐模塊，支撐模塊安裝 在裝置底座1上加工出的凹槽中。下部?jī)蓚€(gè)支撐模塊的結(jié)構(gòu)完全相同，由卸荷支架32、下 卸荷桿39、碟型彈簧40、墊圈41、鎖緊螺母34、防松螺母35、滾輪37、塑料滑動(dòng)軸承38等組 成。碟型彈簧40的作用力通過(guò)下卸荷桿39、滾輪37作用于空心軸11，作用力的大小可通 過(guò)螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)；滑動(dòng)軸承38可以保證桿的軸向自由移動(dòng)并消除配合零件間的間隙。上 部支撐模塊的主要不同之處在于省去了碟型彈簧，并由此導(dǎo)致兩個(gè)螺母的作用位置發(fā)生變 化；下卸荷桿39與上卸荷桿33的差別僅僅是螺紋的加工位置不同。為了便于幾個(gè)模塊的 安裝及重復(fù)安裝時(shí)位置精度控制，調(diào)整螺釘36可以起到定位的作用。
[0040] 滾輪37的軸心與空心軸11的軸心保持平行才能最大程度上發(fā)揮卸荷的作用，為 此需要一套限制支撐桿發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的限轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件，如圖4及圖5的表達(dá)。止動(dòng)法蘭42固定于 卸荷支架32上，其上開(kāi)有銷軸孔，與限轉(zhuǎn)銷43的一端緊配合，限轉(zhuǎn)銷43的另一端插入塑料 滑動(dòng)軸承44中。軸承套45通過(guò)調(diào)整墊48的高度調(diào)整固定在端部法蘭49上，而定位鍵47 限制端部法蘭49與下卸荷桿39之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于限轉(zhuǎn)銷43可以在軸承44內(nèi)自由滑動(dòng)， 所以，這樣的一套結(jié)構(gòu)將限制滾輪37及其支撐件發(fā)生位置轉(zhuǎn)動(dòng)，即滾輪37與空心軸11的 相對(duì)位置調(diào)定后將保持不變。
[0041] 卸荷機(jī)構(gòu)的后支撐部分包含兩個(gè)支撐點(diǎn)，包含在一個(gè)整體的模塊之中，如圖6、圖 2中的表達(dá)。在空心軸11后端的卸荷支架31上布置兩個(gè)滾輪37 (與前支撐相同)，兩個(gè)滾 輪37固定在后端上形成兩個(gè)作用點(diǎn)，作用力方向成120°夾角。碟型彈簧29的作用力通過(guò) 后端卸荷芯軸28傳遞給后端卸荷支架31，后端上支架26固定于裝置底座1，碟型彈簧29 力大小可通過(guò)調(diào)整墊27的厚度調(diào)整。彈簧力的大小以前端大圓盤5及固定其上的主軸等 零部件的重量為參考依據(jù)。
[0042] 大圓盤5的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)鋼絲繩6來(lái)傳遞，大圓盤5通過(guò)鋼絲繩6與扭矩輸入部 件7連接，鋼絲繩6 -端固結(jié)在大圓盤5的圓周，另一端固結(jié)在繩輪98上；輪槽寬度比鋼絲 繩直徑略大，保證鋼絲繩在繩輪上多圈纏繞而軸向位置相對(duì)不變。繩輪98的回轉(zhuǎn)軸固定在 裝置底座1上，當(dāng)鋼絲繩6向繩輪98上纏繞時(shí)，試驗(yàn)主軸單元3在大圓盤5的帶動(dòng)下逆時(shí) 針旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始升起；反之，當(dāng)鋼絲繩6向大圓盤5上纏繞時(shí)，大圓盤5順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，主軸單元 3開(kāi)始落下。
[0043] 扭矩輸入部件7包括棘輪機(jī)構(gòu)及其控制結(jié)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)由一個(gè)棘輪與兩個(gè)棘爪組 成，棘輪97與繩輪98固聯(lián)在一起，即二者共用同一個(gè)回轉(zhuǎn)軸。棘爪分為定位棘爪57、動(dòng)力 棘爪56。定位棘爪57通過(guò)轉(zhuǎn)軸固聯(lián)于底座1，動(dòng)作受控于一套控制結(jié)構(gòu)。定位棘爪57的 作用是限制大圓盤5、繩輪98發(fā)生反轉(zhuǎn)，即保證主軸單元3可以停在某一個(gè)升起的高度，便 于操作者的再次操作直至將主軸單元3升起到更高的位置。
[0044]為保證定位棘爪57與棘輪97的緊密貼合，壓桿59與套61配合，在彈簧60的作 用下將定位棘爪57始終下壓。壓力的調(diào)整可通過(guò)桿件62的適度旋轉(zhuǎn)來(lái)控制，壓桿59的端 部磨成球頭形狀，利于減小摩擦。動(dòng)力棘爪56的作用是將操作者作用在操作手柄63上的 動(dòng)力通過(guò)棘輪97傳遞給繩輪98。動(dòng)力棘爪56與中間過(guò)渡件55通過(guò)回轉(zhuǎn)副聯(lián)接，中間過(guò)渡 件55與操作手柄63上的安裝軸通過(guò)脹緊套聯(lián)接。操作手柄63的回轉(zhuǎn)軸應(yīng)調(diào)整到與繩輪 98、棘輪97的回轉(zhuǎn)軸同軸，才能降低棘輪棘爪嚙合過(guò)程中的磨損。為此，支架51、軸承座52 的安裝位置要根據(jù)繩輪98、棘輪97的安裝狀況進(jìn)行調(diào)整。
[0045] 定位棘爪57與動(dòng)力棘爪56需要配合動(dòng)作，交替發(fā)生作用。定位棘爪57退出定位 時(shí)，操作手柄通過(guò)動(dòng)力棘爪傳遞扭矩給棘輪，帶動(dòng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)；定位棘爪限制棘輪的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 操作手柄才能控制動(dòng)力棘爪，調(diào)整動(dòng)力棘爪與棘輪的相對(duì)位置，為下一步的旋轉(zhuǎn)做好準(zhǔn)備。
[0046] 在工作過(guò)程中，操作者要根據(jù)需要控制動(dòng)力棘爪56、定位棘爪57與棘輪97的嚙 合、脫開(kāi)關(guān)系；為此，本棘輪機(jī)構(gòu)的兩個(gè)棘爪分別有一套控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。
[0047] 定位棘爪57的控制結(jié)構(gòu)由推拉桿64、斜面、滾輪69、圓弧表面頂起件73等部件構(gòu) 成。定位棘爪57的脫開(kāi)通過(guò)圓弧面頂起件73頂起棘爪上的圓柱銷來(lái)實(shí)現(xiàn)。圓弧表面頂起 件73上固聯(lián)一個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)向銷71、短導(dǎo)向銷75,二者相互平行并與長(zhǎng)導(dǎo)套70、短導(dǎo)套74配合， 起導(dǎo)向的作用。長(zhǎng)導(dǎo)套70、短導(dǎo)套74固定在安裝板53上，而安裝板53通過(guò)螺釘54壓緊在 操作手柄63上的相應(yīng)安裝位置?？紤]到結(jié)構(gòu)的緊湊性，推拉桿64通過(guò)支撐圓環(huán)76安裝在 操作手柄63的鋼管之中。推拉桿64由一根鋼管在兩端焊接兩段圓柱構(gòu)成，圓柱段加工后 與支撐圓環(huán)76配合。當(dāng)操作者的手掌托住操作手柄63的A、B區(qū)域，見(jiàn)圖12,通過(guò)手指部 分拉動(dòng)操作桿85、皮拉手90時(shí)，聯(lián)結(jié)桿86將帶動(dòng)推拉桿64,通過(guò)螺釘65、中間件66、過(guò)渡 板67的傳遞，斜槽塊68上的斜槽將頂起滾輪69,進(jìn)而帶動(dòng)滾輪固定軸72、圓弧頂起件73 動(dòng)作，最終定位棘爪57被頂起。定位棘爪57被頂起以后，棘輪97就可在動(dòng)力棘爪56的配 合下做轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度則受到圓弧表面頂起件73弧長(zhǎng)的制約。為防止?jié)L輪69從斜槽塊 68的槽中脫落，套80固定在長(zhǎng)導(dǎo)套70的尾端，擋板83固定在套80上，通過(guò)控制內(nèi)六角螺 釘84的旋入深度及調(diào)整墊82厚度，滾輪69的允許極限行程即可限定。當(dāng)操作者放開(kāi)操作 桿85時(shí)，整套控制構(gòu)件在彈簧91的作用下復(fù)位，而定位棘爪57也在彈簧60作用下復(fù)位。
[0048] 動(dòng)力棘爪56的控制結(jié)構(gòu)如圖13所示，操作件與桿的末端配合并可沿
[0049] 動(dòng)力棘爪56在彈簧96的輔助下保持與棘輪97的貼合。動(dòng)力棘爪56與桿92連 接，操作件94與桿92的末端配合并可沿支撐板93上的導(dǎo)向槽自由滑動(dòng)，在支撐板93的導(dǎo) 向槽底部設(shè)有定位件95,當(dāng)操作者握住操作件94旋轉(zhuǎn)，將其上的圓柱銷部位卡在定位件95 之下時(shí)，動(dòng)力棘爪56在桿92的帶動(dòng)下與棘輪97分離；此時(shí)，操作者可調(diào)整動(dòng)力棘爪56相 對(duì)于棘輪97的周向位置，為后續(xù)工作做好準(zhǔn)備。
[0050] 以上詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明創(chuàng)造創(chuàng)造的具體結(jié)構(gòu)構(gòu)成和關(guān)鍵零部件的功用，接下來(lái)， 具體描述操作者根據(jù)不同工作狀況的操作步驟。
[0051] 工作狀況一：大圓盤5逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)
[0052] 當(dāng)大圓盤5逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，操作者的動(dòng)作表現(xiàn)為將操作手柄63由下向上的 "抬起"，將鋼絲繩6向繩輪98上纏繞。當(dāng)操作手柄63抬高到一定程度時(shí)，因操作者身高的 制約，操作手柄63必須反向降低到一個(gè)適當(dāng)?shù)母叨炔拍苓M(jìn)行再一次的"抬起"動(dòng)作。在操 作手柄63、動(dòng)力棘爪56反轉(zhuǎn)的過(guò)程中，定位棘爪57將棘輪97的位置固定。如此反復(fù)多次， 直至大圓盤5轉(zhuǎn)至預(yù)期的位置。通過(guò)銷軸定位件將大圓盤5定位，將內(nèi)六角螺釘9全部鎖 緊，便可以進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)工作。
[0053] 工作狀況二：大圓盤5順時(shí)針旋轉(zhuǎn)
[0054] 操作者的雙手手掌作用在操作手柄的A、B區(qū)域，用手指部分拉動(dòng)皮拉手90、操作 桿85,定位棘爪57將被圓弧表面頂起件73頂起。此時(shí)，大圓盤5可以進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并且操作 者要平衡大圓盤5、試驗(yàn)主軸單元3產(chǎn)生的重力力矩。當(dāng)大圓盤5順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，操作者的 動(dòng)作表現(xiàn)為將操作手柄63由上向下"緩緩放下"，此時(shí)，鋼絲繩6向大圓盤5上纏繞。當(dāng)操 作手柄63向下旋轉(zhuǎn)到一定位置時(shí)，將不再適宜操作者操作，此時(shí)需將皮拉手90、操作桿85 松開(kāi)，使定位棘爪57復(fù)位工作。定位棘爪57復(fù)位后，大圓盤5、試驗(yàn)主軸單元3的重力力矩 改由定位棘爪57承擔(dān)。操作者此時(shí)拉動(dòng)操作件94,并將其卡在定位件95之下，動(dòng)力棘爪 56將與棘輪97分離，分離之后將操作手柄63抬高到適度位置，再將動(dòng)力棘爪56復(fù)位。
[0055] 動(dòng)力棘爪56復(fù)位之后，即可再次頂起定位棘爪57,并將操作手柄63 "緩緩放下"。 操作者如此反復(fù)，直至將大圓盤5調(diào)整到預(yù)期的試驗(yàn)位置。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其特征在于：包括一個(gè)可在垂直 面內(nèi)回轉(zhuǎn)的大圓盤，所述大圓盤的回轉(zhuǎn)中心固聯(lián)一個(gè)空心軸，空心軸與固定在底座上的軸 套組成回轉(zhuǎn)副，其回轉(zhuǎn)軸線平行于地面，而垂直于通過(guò)法蘭安裝在大圓盤上的主軸的軸線； 在大圓盤上設(shè)有主軸安裝架，主軸單元通過(guò)法蘭安裝在主軸安裝架上； 所述大圓盤與底座之間平面接觸，在大圓盤的外邊緣連接一個(gè)帶有銷軸孔的零件，在 底座的對(duì)應(yīng)圓周上加工等角度分布的固定銷孔，將定位銷軸插入某一固定銷孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)圓 盤轉(zhuǎn)角定位；在大圓盤上設(shè)置若干均布的條形孔，在底座貼合面上的相應(yīng)位置開(kāi)設(shè)螺釘孔， 通過(guò)內(nèi)六角螺釘將大圓盤壓緊在底座的貼合面上； 所述的空心軸回轉(zhuǎn)副上設(shè)有由多個(gè)滾輪、碟型彈簧組、調(diào)整墊組成的卸荷機(jī)構(gòu)； 所述的大圓盤通過(guò)鋼絲繩與扭矩輸入部件連接，鋼絲繩一端固結(jié)在大圓盤的圓周，另 一端固結(jié)在扭矩輸入部件中的繩輪上； 所述的扭矩輸入部件包括棘輪機(jī)構(gòu)及棘爪控制結(jié)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)由一個(gè)棘輪與兩個(gè)棘爪 組成，棘爪分為定位棘爪、動(dòng)力棘爪，通過(guò)定位棘爪限制大圓盤發(fā)生反轉(zhuǎn)，定位棘爪與棘輪 的緊密貼合，動(dòng)力棘爪聯(lián)于操作手柄，傳遞驅(qū)動(dòng)力給棘輪，棘輪與繩輪固聯(lián)在一起，并共用 繩輪的回轉(zhuǎn)軸，繩輪的回轉(zhuǎn)軸安裝在底座上； 定位棘爪的控制結(jié)構(gòu)為：操作手柄為中空的鋼管焊接件，操作手柄的回轉(zhuǎn)軸與繩輪、棘 輪共用的回轉(zhuǎn)軸同軸，定位棘爪的推拉桿在鋼管中心穿過(guò)；推拉桿通過(guò)手動(dòng)拉起時(shí)，通過(guò)一 個(gè)沿導(dǎo)軌移動(dòng)的斜面將與其配合的滾輪升起，而滾輪與一個(gè)圓弧表面零件聯(lián)動(dòng)，圓弧表面 將頂起與棘爪固聯(lián)的圓柱銷，使定位棘爪與棘輪脫離，退出定位；當(dāng)推拉桿松開(kāi)時(shí)，推拉桿 將在其復(fù)位彈簧作用下復(fù)位，定位棘爪在其復(fù)位彈簧作用下恢復(fù)定位； 動(dòng)力棘爪的控制結(jié)構(gòu)為：動(dòng)力棘爪在彈簧的輔助下與棘輪保持貼合，動(dòng)力棘爪與桿連 接，操作件與桿的末端配合并可沿支撐板上的導(dǎo)向槽自由滑動(dòng)，在支撐板的導(dǎo)向槽底部設(shè) 有定位件，當(dāng)操作件旋轉(zhuǎn)時(shí)，其上的圓柱銷部位卡在定位件之下時(shí)，動(dòng)力棘爪在桿的帶動(dòng)下 與棘輪分離。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其特征在 于：所述定位棘爪的控制結(jié)構(gòu)中，與滾輪聯(lián)動(dòng)的具圓弧表面零件移動(dòng)方向受兩個(gè)導(dǎo)向銷制 約，其中一個(gè)導(dǎo)向銷尾部設(shè)有擋板。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其特征在 于：所述棘輪機(jī)構(gòu)的操作手柄與動(dòng)力棘爪通過(guò)一個(gè)中間過(guò)渡件相聯(lián)，過(guò)渡件一端與手柄通 過(guò)脹緊套連接，另一端與動(dòng)力棘爪通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其特征在 于：圓盤V型套與大圓盤過(guò)盈連接，其內(nèi)孔加工成"V型鐵"形式，前端法蘭與空心軸固聯(lián)， 并通過(guò)多個(gè)雙頭螺柱及螺母與大圓盤、圓盤V型套聯(lián)接。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其特征在 于：在大圓盤的空心軸后端設(shè)有彈簧預(yù)緊結(jié)構(gòu)，保證大圓盤與底座的定位面緊密貼合；所 述的彈簧預(yù)緊結(jié)構(gòu)是：在尾端法蘭圓周上均勻分布3個(gè)彈簧套筒，在彈簧套筒內(nèi)安裝螺旋 彈簧，彈簧芯軸穿過(guò)螺旋彈簧，并通過(guò)螺紋與尾端法蘭聯(lián)接，螺旋彈簧一端作用于鋼球及保 持架，鋼球與后端下支架上的耐磨墊點(diǎn)接觸，后端下支架固定在底座上；螺旋彈簧的另一端 依次通過(guò)彈簧芯軸、尾端法蘭、空心軸、前端法蘭傳遞，向大圓盤施加向后的拉力。
6. 如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械 裝置，其特征在于：所述的卸荷機(jī)構(gòu)由兩部分組成，在靠近大圓盤一側(cè)的空心軸圓周上均布 三個(gè)支點(diǎn)，作為前支撐；在空心軸后端圓周上布置兩個(gè)支點(diǎn)，支撐力成120°夾角，作為后 支撐；前支撐三個(gè)支點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，其中下端的兩個(gè)支點(diǎn)結(jié)構(gòu)相同，由滾輪、卸荷支架、卸荷芯 軸、下卸荷桿、碟型彈簧、鎖緊螺母、塑料滑動(dòng)軸承、限轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件組成；前支撐的上端支點(diǎn)為 固定支點(diǎn)，與下端支點(diǎn)相比，不包含碟型彈簧；后支撐的兩個(gè)滾輪固定在同一個(gè)支架上，支 撐力由同一組碟型彈簧提供。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態(tài)模擬的機(jī)械裝置，其特征在 于：卸荷機(jī)構(gòu)前支撐的限轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件包括止動(dòng)法蘭、限轉(zhuǎn)銷、塑料滑動(dòng)軸承、定位鍵，止動(dòng)法蘭 固定于卸荷支架上，其上開(kāi)有銷軸孔，與限轉(zhuǎn)銷的一端緊配合，限轉(zhuǎn)銷的另一端插入塑料滑 動(dòng)軸承中，且可在滑動(dòng)軸承內(nèi)自由滑動(dòng)，軸承套通過(guò)調(diào)整墊固定在端部法蘭盤上，通過(guò)定位 鍵限制端部法蘭盤與下卸荷桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G01M13/02GK203863338SQ201320874701
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月28日
【發(fā)明者】劉春時(shí), 林劍峰, 馬曉波, 關(guān)曉勇, 仝建, 張曉明, 劉迪, 陳經(jīng)偉, 張磊 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)機(jī)床(集團(tuán))有限責(zé)任公司