一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置制造方法
【專利摘要】一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置，其結構是：試驗的銑削主軸單元通過一個聯結法蘭固定在一個可在垂直平面內回轉的大圓盤上，在棘輪機構的作用下，借助于鋼絲繩的中間傳遞，大圓盤將沿自身軸線回轉，其回轉的角度控制取決于定位銷軸與定位孔的配合，不同的回轉角度就決定了主軸的不同工作姿態。為了減小大圓盤翻轉過程中的阻力，設計了一個由多個滾輪、碟型彈簧組、調整墊等組成的卸荷結構；為了控制棘輪機構中兩個棘爪相對于棘輪的工作狀態，分別設計了一套操作結構對棘爪進行控制。該機械裝置除了可模擬主軸單元的工作姿態，便于不同姿態下的主軸性能測試對比；也可作為主軸單元裝配過程中的輔助工裝。
【專利說明】一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置
【技術領域】
[0001] 本發明創造創造提供一種能夠模擬銑削主軸單元工作姿態的機械裝置，既可以作 為主軸性能測試的實驗基礎，也可作為主軸單元組裝過程中的工裝輔具。
【背景技術】
[0002] 銑削主軸單元通常應用于臥式加工中心、立式加工中心、以及多軸加工中心上的 角度頭；與此相對應，銑削主軸單元的工作姿態可分為臥式--回轉軸線平行于地面、立 式--回轉軸線垂直于地面、角度傾斜--回轉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的切削性能，對高性能的主軸單 元部件開發越來越引起機床制造商的重視。
[0003] 主軸單元的性能一般通過切削試驗的方法來評價，但是切削試驗通常需要一臺試 驗機床以及犧牲一塊試驗材料，這種做法一方面會將試驗機床的特性引入測試結果，造成 不準確；另一方面多規格的主軸很難在一款機床上完成試驗，造成不必要的大量人力、物力 浪費。為此，使用氣缸、液壓缸模擬切削力加載的方法被越來越多的引入到主軸的性能測 試。通過氣體、液體壓力的控制很容易模擬切削力的大小，而對氣缸、液壓缸相對于主軸軸 線角度的控制，容易實現模擬切削力的方向。
[0004] 當主軸處于不同的工作姿態時，主軸自身旋轉部件的重量將會對主軸支撐軸承的 受力造成不同的影響：當主軸處于立式應用時，旋轉部件的重量全部作用于主軸支撐軸承 的軸向；當主軸處于臥式應用時，旋轉部件的重量將全部作用于主軸支撐軸承的徑向；當 處于其它工作角度時，旋轉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、發熱等產生微妙的變化，甚至會影響回轉精度。對于采用 油霧、油氣潤滑的主軸來說，對于給定的供油角度、供油位置，不同的工作姿態也可能產生 不同的潤滑效果。當然，主軸的工作姿態不同對主軸前端軸承的密封結構也提出了不同的 要求：立式主軸的前端切削液等臟物不容易進入，而進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入，而進入后又不容易排除。要對主軸 的這些性能差異進行比較測試，工作姿態的模擬就顯得尤其重要。
【發明內容】
[0005] 為省卻主軸性能評價測試中機床工時的占用及切削試驗材料的浪費、提高試驗效 率、改進試驗效果，通過氣缸、液壓缸等模擬主軸實際工作狀況的方法不斷得到完善，本發 明創造創造提供一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置。
[0006] 本發明創造創造的目的是通過下述技術方案實現的：一種用于銑削主軸單元工作 姿態模擬的機械裝置，其特征在于：包括一個可在垂直面內回轉的大圓盤，所述大圓盤的回 轉中心固聯一個空心軸，空心軸與固定在底座上的軸套組成回轉副，其回轉軸線平行于地 面，而垂直于通過法蘭安裝在大圓盤上的主軸的軸線；在大圓盤上設有主軸安裝架，主軸單 元通過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帶有銷軸孔的零 件，在底座的對應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，實 現圓盤轉角定位；在大圓盤上設置若干均布的條形孔，在底座貼合面上的相應位置開設螺 釘孔，通過內六角螺釘將大圓盤壓緊在底座的貼合面上；
[0008] 所述的空心軸回轉副上設有由多個滾輪、碟型彈簧組、調整墊組成的卸荷機構；
[0009] 所述的大圓盤通過鋼絲繩與扭矩輸入部件連接，鋼絲繩一端固結在大圓盤的圓 周，另一端固結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構及棘爪控制結構，棘輪機構由一個棘輪與兩個 棘爪組成，棘爪分為定位棘爪、動力棘爪，通過定位棘爪限制大圓盤發生反轉，定位棘爪與 棘輪的緊密貼合，動力棘爪聯于操作手柄，傳遞驅動力給棘輪，棘輪與繩輪固聯在一起，并 共用繩輪的回轉軸，繩輪的回轉軸安裝在底座上；
[0011] 定位棘爪的控制結構為：操作手柄為中空的鋼管焊接件，操作手柄的回轉軸與繩 輪、棘輪共用的回轉軸同軸，定位棘爪的推拉桿在鋼管中心穿過；推拉桿通過手動拉起時， 通過一個沿導軌移動的斜面將與其配合的滾輪升起，而滾輪與一個圓弧表面零件聯動，圓 弧表面將頂起與棘爪固聯的圓柱銷，使定位棘爪與棘輪脫離，退出定位；當推拉桿松開時， 推拉桿將在其復位彈簧作用下復位，定位棘爪在其復位彈簧作用下恢復定位；
[0012] 動力棘爪的控制結構為：動力棘爪在彈簧的輔助下與棘輪保持貼合，動力棘爪與 桿連接，操作件與桿的末端配合并可沿支撐板上的導向槽自由滑動，在支撐板的導向槽底 部設有定位件，當操作件旋轉時，其上的圓柱銷部位卡在定位件之下時，動力棘爪在桿的帶 動下與棘輪分離。
[0013] 所述定位棘爪的控制結構中，與滾輪聯動的具圓弧表面零件移動方向受兩個導向 銷制約，其中一個導向銷尾部設有擋板。
[0014] 所述棘輪機構的操作手柄與動力棘爪通過一個中間過渡件相聯，過渡件一端與手 柄通過脹緊套連接，另一端與動力棘爪通過轉動副連接。
[0015] 圓盤V型套與大圓盤過盈連接，其內孔加工成"V型鐵"形式，前端法蘭與空心軸固 聯，并通過多個雙頭螺柱及螺母與大圓盤、圓盤V型套聯接。
[0016] 在大圓盤的空心軸后端設有彈簧預緊結構，保證大圓盤與底座的定位面緊密貼 合；所述的彈簧預緊結構是：在尾端法蘭圓周上均勻分布3個彈簧套筒，在彈簧套筒內安裝 螺旋彈簧，彈簧芯軸穿過螺旋彈簧，并通過螺紋與尾端法蘭聯接，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] 所述的卸荷機構由兩部分組成，在靠近大圓盤一側的空心軸圓周上均布三個支 點，作為前支撐；在空心軸后端圓周上布置兩個支點，支撐力成120°夾角，作為后支撐；前 支撐三個支點相對獨立，其中下端的兩個支點結構相同，由滾輪、卸荷支架、卸荷芯軸、下卸 荷桿、碟型彈簧、鎖緊螺母、塑料滑動軸承、限轉結構件組成；前支撐的上端支點為固定支 點，與下端支點相比，不包含碟型彈簧；后支撐的兩個滾輪固定在同一個支架上，支撐力由 同一組碟型彈簧提供。
[0018] 卸荷機構前支撐的限轉結構件包括止動法蘭、限轉銷、塑料滑動軸承、定位鍵，止 動法蘭固定于卸荷支架上，其上開有銷軸孔，與限轉銷的一端緊配合，限轉銷的另一端插入 塑料滑動軸承中，且可在滑動軸承內自由滑動，軸承套通過調整墊固定在端部法蘭盤上，通 過定位鍵限制端部法蘭盤與下卸荷桿之間的轉動。
[0019] 本發明創造的有益效果：為了通過模擬的方法得到主軸性能的準確的測試，本發 明創造創造設計了該銑削主軸單元工作姿態模擬機械裝置，通過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，使得測試結果才更貼近實際、具 有說服力。在主軸單元組裝的過程中，該銑削主軸單元工作姿態模擬機械裝置可以多角度 變化，模仿主軸處于不同工作姿態。該機械裝置除了可模擬主軸單元的工作姿態，便于不同 姿態下的主軸性能測試對比；也可作為主軸單元裝配過程中的輔助工裝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發明創造創造的主視圖。
[0021] 圖2是沿大圓盤回轉軸線的局部剖視圖。
[0022] 圖3是主視方向體現卸荷機構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中標示的剖視圖B-B局部旋轉。
[0025] 圖6是主視方向體現卸荷機構后端支撐的剖視圖。
[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展示定位棘爪控制結構局部圖。
[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是動力棘爪控制結構立體圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖，具體說明本發明創造的實施方式。
[0034] 試驗主軸單元3通過法蘭安裝在主軸安裝架8上，為提高安裝剛度，對于規格較大 的主軸單元，調整位于主軸單元上部的輔助支撐架10上的三個螺桿，使其頂緊主軸單元。 試驗主軸的電、氣、油等管線可以從空心軸11的中心引入試驗裝置，先固定在管線固定架4 上，然后再接入試驗主軸單元3。由于上述的試驗主軸單元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的中心固聯一根空心軸11，與固定在底座1 上的軸套組成回轉副。空心軸11作為大圓盤5的回轉中心，這樣在大圓盤翻轉過程中，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的轉動將會帶動主軸單元3做工作姿態的轉換。當大圓盤5轉過90°時， 主軸的軸線恰好與地面平行，此時主軸處于臥式姿態。為了使主軸可以處于其它工作姿態， 在大圓盤5的外邊緣連接一個帶有銷軸孔的零件2,在底座1的對應圓周上加工等角度分布 的固定銷孔，當固定銷插入底座1不同位置的固定銷孔，就決定了圓盤轉過的角度--即主 軸的傾斜角度。銷軸只是將圓盤或主軸定位于某個角度，為了使主軸在承受模擬切削載荷 的過程中圓盤保持不動，必須通過內六角螺釘9將圓盤壓緊在底座的貼合面上。考慮到螺 釘適應圓盤位置變化調整的需要，在圓盤上相應位置開有與螺釘數量相同的條形孔25,而 在底座貼合面上的相應位置開設多個螺釘孔，螺釘孔的數量取決于前述定位銷軸孔位置間 的角度差，以及條形孔25的長度，必須全面考慮。最終的效果是無論定位銷將圓盤定位于 哪個角度，螺釘都可以穿過條形孔25而旋進相應的螺釘孔，實現圓盤的夾緊。
[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 中心以下，即重心位置也應處于回轉中心的下方；從定位銷孔的位置分布可以看出，當試驗 主軸單元要成角度傾斜或變為臥式工作姿態時，大圓盤及其上固定件在驅動扭矩作用下要 做逆時針方向回轉，而重心的位置偏移形成的回轉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。在回轉過程中，大圓盤5與裝置底座1之間要保持緊密貼合才 不會前后竄動，工作才會安全、可靠。在大圓盤5的空心軸11后端架設彈簧預緊結構，以保 證大圓盤5與底座1的定位面緊密貼合。彈簧預緊結構如下：在尾端法蘭16圓周上均勻分 布3個彈簧套筒14,在彈簧套筒14內安裝螺旋彈簧13,彈簧芯軸12穿過螺旋彈簧13,并通 過螺紋與尾端法蘭16聯接，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 的大小通過調整彈簧芯軸12旋入長度來調節。
[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考慮。圓盤V型套 20與大圓盤5過盈連接，其內孔加工成"V型鐵"形式，在頂緊螺桿21的輔助作用下，形成 "三點支撐"，大圓盤5的重量將通過支撐點作用在空心軸11上。為防止大圓盤的傾覆，將 前端法蘭23與空心軸11固聯，并通過多個雙頭螺柱22及螺母與大圓盤5、圓盤V型套20 聯接。前端法蘭23與圓盤V型套20相應安裝平面之間難免存在平行度誤差，為消除該誤 差對裝配的影響，應該逐一測量調整墊24應磨削厚度，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 一套卸荷機構變滑動摩擦為滾動摩擦，其前支撐部分如圖3所示，后支撐部分在圖6、圖2中 進行表達。
[0039] 前支撐共有三個支撐點，每個支撐點可作為一個獨立的支撐模塊，支撐模塊安裝 在裝置底座1上加工出的凹槽中。下部兩個支撐模塊的結構完全相同，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、塑料滑動軸承38等組 成。碟型彈簧40的作用力通過下卸荷桿39、滾輪37作用于空心軸11，作用力的大小可通 過螺母進行調節；滑動軸承38可以保證桿的軸向自由移動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，并由此導致兩個螺母的作用位置發生變 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。為了便于幾個模塊的 安裝及重復安裝時位置精度控制，調整螺釘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揮卸荷的作用，為 此需要一套限制支撐桿發生轉動的限轉結構件，如圖4及圖5的表達。止動法蘭42固定于 卸荷支架32上，其上開有銷軸孔，與限轉銷43的一端緊配合，限轉銷43的另一端插入塑料 滑動軸承44中。軸承套45通過調整墊48的高度調整固定在端部法蘭49上，而定位鍵47 限制端部法蘭49與下卸荷桿39之間的轉動。由于限轉銷43可以在軸承44內自由滑動， 所以，這樣的一套結構將限制滾輪37及其支撐件發生位置轉動，即滾輪37與空心軸11的 相對位置調定后將保持不變。
[0041] 卸荷機構的后支撐部分包含兩個支撐點，包含在一個整體的模塊之中，如圖6、圖 2中的表達。在空心軸11后端的卸荷支架31上布置兩個滾輪37 (與前支撐相同)，兩個滾 輪37固定在后端上形成兩個作用點，作用力方向成120°夾角。碟型彈簧29的作用力通過 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 力大小可通過調整墊27的厚度調整。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。
[0042] 大圓盤5的旋轉動力通過鋼絲繩6來傳遞，大圓盤5通過鋼絲繩6與扭矩輸入部 件7連接，鋼絲繩6 -端固結在大圓盤5的圓周，另一端固結在繩輪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不變。繩輪98的回轉軸固定在 裝置底座1上，當鋼絲繩6向繩輪98上纏繞時，試驗主軸單元3在大圓盤5的帶動下逆時 針旋轉，開始升起；反之，當鋼絲繩6向大圓盤5上纏繞時，大圓盤5順時針旋轉，主軸單元 3開始落下。
[0043] 扭矩輸入部件7包括棘輪機構及其控制結構，棘輪機構由一個棘輪與兩個棘爪組 成，棘輪97與繩輪98固聯在一起，即二者共用同一個回轉軸。棘爪分為定位棘爪57、動力 棘爪56。定位棘爪57通過轉軸固聯于底座1，動作受控于一套控制結構。定位棘爪57的 作用是限制大圓盤5、繩輪98發生反轉，即保證主軸單元3可以停在某一個升起的高度，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。壓力的調整可通過桿件62的適度旋轉來控制，壓桿59的端 部磨成球頭形狀，利于減小摩擦。動力棘爪56的作用是將操作者作用在操作手柄63上的 動力通過棘輪97傳遞給繩輪98。動力棘爪56與中間過渡件55通過回轉副聯接，中間過渡 件55與操作手柄63上的安裝軸通過脹緊套聯接。操作手柄63的回轉軸應調整到與繩輪 98、棘輪97的回轉軸同軸，才能降低棘輪棘爪嚙合過程中的磨損。為此，支架51、軸承座52 的安裝位置要根據繩輪98、棘輪97的安裝狀況進行調整。
[0045] 定位棘爪57與動力棘爪56需要配合動作，交替發生作用。定位棘爪57退出定位 時，操作手柄通過動力棘爪傳遞扭矩給棘輪，帶動圓盤轉動；定位棘爪限制棘輪的轉動時， 操作手柄才能控制動力棘爪，調整動力棘爪與棘輪的相對位置，為下一步的旋轉做好準備。
[0046] 在工作過程中，操作者要根據需要控制動力棘爪56、定位棘爪57與棘輪97的嚙 合、脫開關系；為此，本棘輪機構的兩個棘爪分別有一套控制結構進行控制。
[0047] 定位棘爪57的控制結構由推拉桿64、斜面、滾輪69、圓弧表面頂起件73等部件構 成。定位棘爪57的脫開通過圓弧面頂起件73頂起棘爪上的圓柱銷來實現。圓弧表面頂起 件73上固聯一個長導向銷71、短導向銷75,二者相互平行并與長導套70、短導套74配合， 起導向的作用。長導套70、短導套74固定在安裝板53上，而安裝板53通過螺釘54壓緊在 操作手柄63上的相應安裝位置。考慮到結構的緊湊性，推拉桿64通過支撐圓環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成，圓柱段加工后 與支撐圓環76配合。當操作者的手掌托住操作手柄63的A、B區域，見圖12,通過手指部 分拉動操作桿85、皮拉手90時，聯結桿86將帶動推拉桿64,通過螺釘65、中間件66、過渡 板67的傳遞，斜槽塊68上的斜槽將頂起滾輪69,進而帶動滾輪固定軸72、圓弧頂起件73 動作，最終定位棘爪57被頂起。定位棘爪57被頂起以后，棘輪97就可在動力棘爪56的配 合下做轉動，轉動的角度則受到圓弧表面頂起件73弧長的制約。為防止滾輪69從斜槽塊 68的槽中脫落，套80固定在長導套70的尾端，擋板83固定在套80上，通過控制內六角螺 釘84的旋入深度及調整墊82厚度，滾輪69的允許極限行程即可限定。當操作者放開操作 桿85時，整套控制構件在彈簧91的作用下復位，而定位棘爪57也在彈簧60作用下復位。
[0048] 動力棘爪56的控制結構如圖13所示，操作件與桿的末端配合并可沿
[0049] 動力棘爪56在彈簧96的輔助下保持與棘輪97的貼合。動力棘爪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上的導向槽自由滑動，在支撐板93的導 向槽底部設有定位件95,當操作者握住操作件94旋轉，將其上的圓柱銷部位卡在定位件95 之下時，動力棘爪56在桿92的帶動下與棘輪97分離；此時，操作者可調整動力棘爪56相 對于棘輪97的周向位置，為后續工作做好準備。
[0050] 以上詳細說明了本發明創造創造的具體結構構成和關鍵零部件的功用，接下來， 具體描述操作者根據不同工作狀況的操作步驟。
[0051] 工作狀況一：大圓盤5逆時針旋轉
[0052] 當大圓盤5逆時針方向旋轉時，操作者的動作表現為將操作手柄63由下向上的 "抬起"，將鋼絲繩6向繩輪98上纏繞。當操作手柄63抬高到一定程度時，因操作者身高的 制約，操作手柄63必須反向降低到一個適當的高度才能進行再一次的"抬起"動作。在操 作手柄63、動力棘爪56反轉的過程中，定位棘爪57將棘輪97的位置固定。如此反復多次， 直至大圓盤5轉至預期的位置。通過銷軸定位件將大圓盤5定位，將內六角螺釘9全部鎖 緊，便可以進行后續的試驗工作。
[0053] 工作狀況二：大圓盤5順時針旋轉
[0054] 操作者的雙手手掌作用在操作手柄的A、B區域，用手指部分拉動皮拉手90、操作 桿85,定位棘爪57將被圓弧表面頂起件73頂起。此時，大圓盤5可以進行轉動，并且操作 者要平衡大圓盤5、試驗主軸單元3產生的重力力矩。當大圓盤5順時針旋轉時，操作者的 動作表現為將操作手柄63由上向下"緩緩放下"，此時，鋼絲繩6向大圓盤5上纏繞。當操 作手柄63向下旋轉到一定位置時，將不再適宜操作者操作，此時需將皮拉手90、操作桿85 松開，使定位棘爪57復位工作。定位棘爪57復位后，大圓盤5、試驗主軸單元3的重力力矩 改由定位棘爪57承擔。操作者此時拉動操作件94,并將其卡在定位件95之下，動力棘爪 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，再將動力棘爪56復位。
[0055] 動力棘爪56復位之后，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，直至將大圓盤5調整到預期的試驗位置。
【權利要求】
1. 一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置，其特征在于：包括一個可在垂直 面內回轉的大圓盤，所述大圓盤的回轉中心固聯一個空心軸，空心軸與固定在底座上的軸 套組成回轉副，其回轉軸線平行于地面，而垂直于通過法蘭安裝在大圓盤上的主軸的軸線； 在大圓盤上設有主軸安裝架，主軸單元通過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帶有銷軸孔的零件，在 底座的對應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，實現圓 盤轉角定位；在大圓盤上設置若干均布的條形孔，在底座貼合面上的相應位置開設螺釘孔， 通過內六角螺釘將大圓盤壓緊在底座的貼合面上； 所述的空心軸回轉副上設有由多個滾輪、碟型彈簧組、調整墊組成的卸荷機構； 所述的大圓盤通過鋼絲繩與扭矩輸入部件連接，鋼絲繩一端固結在大圓盤的圓周，另 一端固結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構及棘爪控制結構，棘輪機構由一個棘輪與兩個棘爪 組成，棘爪分為定位棘爪、動力棘爪，通過定位棘爪限制大圓盤發生反轉，定位棘爪與棘輪 的緊密貼合，動力棘爪聯于操作手柄，傳遞驅動力給棘輪，棘輪與繩輪固聯在一起，并共用 繩輪的回轉軸，繩輪的回轉軸安裝在底座上； 定位棘爪的控制結構為：操作手柄為中空的鋼管焊接件，操作手柄的回轉軸與繩輪、棘 輪共用的回轉軸同軸，定位棘爪的推拉桿在鋼管中心穿過；推拉桿通過手動拉起時，通過一 個沿導軌移動的斜面將與其配合的滾輪升起，而滾輪與一個圓弧表面零件聯動，圓弧表面 將頂起與棘爪固聯的圓柱銷，使定位棘爪與棘輪脫離，退出定位；當推拉桿松開時，推拉桿 將在其復位彈簧作用下復位，定位棘爪在其復位彈簧作用下恢復定位； 動力棘爪的控制結構為：動力棘爪在彈簧的輔助下與棘輪保持貼合，動力棘爪與桿連 接，操作件與桿的末端配合并可沿支撐板上的導向槽自由滑動，在支撐板的導向槽底部設 有定位件，當操作件旋轉時，其上的圓柱銷部位卡在定位件之下時，動力棘爪在桿的帶動下 與棘輪分離。
2. 如權利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置，其特征在 于：所述定位棘爪的控制結構中，與滾輪聯動的具圓弧表面零件移動方向受兩個導向銷制 約，其中一個導向銷尾部設有擋板。
3. 如權利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置，其特征在 于：所述棘輪機構的操作手柄與動力棘爪通過一個中間過渡件相聯，過渡件一端與手柄通 過脹緊套連接，另一端與動力棘爪通過轉動副連接。
4. 如權利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置，其特征在 于：圓盤V型套與大圓盤過盈連接，其內孔加工成"V型鐵"形式，前端法蘭與空心軸固聯， 并通過多個雙頭螺柱及螺母與大圓盤、圓盤V型套聯接。
5. 如權利要求1所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置，其特征在 于：在大圓盤的空心軸后端設有彈簧預緊結構，保證大圓盤與底座的定位面緊密貼合；所 述的彈簧預緊結構是：在尾端法蘭圓周上均勻分布3個彈簧套筒，在彈簧套筒內安裝螺旋 彈簧，彈簧芯軸穿過螺旋彈簧，并通過螺紋與尾端法蘭聯接，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模擬的機械 裝置，其特征在于：所述的卸荷機構由兩部分組成，在靠近大圓盤一側的空心軸圓周上均布 三個支點，作為前支撐；在空心軸后端圓周上布置兩個支點，支撐力成120°夾角，作為后 支撐；前支撐三個支點相對獨立，其中下端的兩個支點結構相同，由滾輪、卸荷支架、卸荷芯 軸、下卸荷桿、碟型彈簧、鎖緊螺母、塑料滑動軸承、限轉結構件組成；前支撐的上端支點為 固定支點，與下端支點相比，不包含碟型彈簧；后支撐的兩個滾輪固定在同一個支架上，支 撐力由同一組碟型彈簧提供。
7. 如權利要求6所述的一種用于銑削主軸單元工作姿態模擬的機械裝置，其特征在 于：卸荷機構前支撐的限轉結構件包括止動法蘭、限轉銷、塑料滑動軸承、定位鍵，止動法蘭 固定于卸荷支架上，其上開有銷軸孔，與限轉銷的一端緊配合，限轉銷的另一端插入塑料滑 動軸承中，且可在滑動軸承內自由滑動，軸承套通過調整墊固定在端部法蘭盤上，通過定位 鍵限制端部法蘭盤與下卸荷桿之間的轉動。
【文檔編號】G01M13/02GK203863338SQ201320874701
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年12月28日 優先權日:2013年12月28日
【發明者】劉春時, 林劍峰, 馬曉波, 關曉勇, 仝建, 張曉明, 劉迪, 陳經偉, 張磊 申請人:沈陽機床(集團)有限責任公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
