專利名稱：多功能小型精密鐘表機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能小型鐘表機(jī)床，屬小型機(jī)床和鐘表技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐘表師在制作鐘表零部件時，往往需要一臺小型精密鐘表機(jī)床。現(xiàn)有的鐘表機(jī)床 存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一、精度較低等缺點(diǎn)。目前市場上鐘表機(jī)床大多數(shù)有車、銑、鉆等單一 的功能，但鐘表機(jī)構(gòu)一般都較為復(fù)雜，有主夾板、夾板(包括中央輪夾板、第四輪夾板、擺輪 和半夾板)、擒縱輪夾板。各種夾板上還有凸臺、沉孔等等，這樣、一個零件就很難在一臺單 一功能的機(jī)床上完成。這就決定了往往一個鐘表零件的加工過程需要在不同的機(jī)床上進(jìn)行 才得以完成。而鐘表零件所要求的車削、銑削、鉆削等工藝的精度比較高，如果多次裝夾會 影響加工精度。此外，鐘表零件表面的精飾加工往往需要工件與刀具成不同的傾角；加工曲 面時，要求銑刀在銑削時呈一定的傾斜。雖然這些要求數(shù)控加工中心(CNC)能夠滿足，但對 獨(dú)立鐘表師或者規(guī)模較小的研發(fā)部分部門來說，其投資成本太高。有鑒于此，研制一臺具有 多自由度(5個自由度)、多種功能(具有車、銑、鉆等功能)的小型鐘表機(jī)床是非常有必要 的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一臺新型的多功能的高精度的鐘表機(jī)床，可以滿足微 小零件制作過程中的各種加工工藝要求。機(jī)床具有五個運(yùn)動自由度，配合其他的機(jī)床配件 可以在一臺機(jī)床上完成車、銑、鉆、鏜、磨及表面裝飾處理等多種機(jī)加工，避免了鐘表部件的 多次裝夾引起的加工誤差。機(jī)床上需要實(shí)現(xiàn)刀具和工件成不同角度。這種新型的機(jī)床可以 使得一個鐘表零件在一臺機(jī)床上加工完成，縮短了加工時間、減少了加工步驟，也減少了加 工成本。它可以填補(bǔ)現(xiàn)在市場上其他精密鐘表機(jī)床的功能空白。同時，該機(jī)床可供科研、教 學(xué)單位完成單件、小批小型零件的機(jī)加工。 為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的構(gòu)思是考慮到機(jī)床裝配的方便及使用的簡便 性，課題計(jì)劃對機(jī)床結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)方法。模塊化設(shè)計(jì)可以降低機(jī)床部件的加工難度， 提高機(jī)床裝配拆卸的靈活性，有利于減少加工成本，另外，模塊的即插即用性有利于產(chǎn)品的 升級換代和維修。將整臺機(jī)床劃分為若干功能模塊，形成可裝配的功能單元，如基座、三維 工作臺、支撐底座、立柱、升降部件、主軸系、電機(jī)和傳動帶等。這些模塊可以根據(jù)今后一定 的外部環(huán)境變化進(jìn)行相應(yīng)的重組。機(jī)床的設(shè)計(jì)計(jì)劃大量使用高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)件，減少非標(biāo)準(zhǔn)件 數(shù)量，這樣不僅保證了機(jī)床機(jī)械性能的可靠性、結(jié)構(gòu)的可重組性、設(shè)計(jì)制造的快速性，而且 在使用結(jié)束后大多數(shù)零部件具有可回收性，適應(yīng)我國走可持續(xù)發(fā)展道路的長遠(yuǎn)規(guī)劃。本實(shí) 用新型提供的機(jī)床主要針對獨(dú)立鐘表師和科研單位的科研人員所設(shè)計(jì)。這類客戶大都手工 制表、獨(dú)立工作，對機(jī)床的投資成本低，有些客戶未能掌握數(shù)控編程技能。為了滿足這類人 群的需求，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的多功能精密鐘表機(jī)床是一臺電機(jī)驅(qū)動、手動加工零件的低成 本、多功能小型手動機(jī)床。[0005] 多功能小型精密鐘表機(jī)床，包括基座，基座上安裝工作臺和支撐底座，支撐底座和 立柱利用鉸鏈機(jī)構(gòu)鏈接，立柱上安裝升降部件帶動電機(jī)和主軸箱的移動，主軸箱內(nèi)安裝主 軸，電機(jī)通過傳動帶帶動主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。三個直線運(yùn)動自由度采用滾動導(dǎo)軌和精密絲杠螺母 傳動，利用銷配合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動自由度，利用鉸鏈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)擺轉(zhuǎn)的運(yùn)動自由度。五個自由 度的運(yùn)動通過手動操作完成。選擇直流電機(jī)通過帶輪傳動帶動主軸的轉(zhuǎn)動。 根據(jù)上述實(shí)用新型構(gòu)思，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案 —種多功能小型精密鐘表機(jī)床，包括一個基座，其特征在于所述基座上安裝一個 工作臺和一個支撐底座，所述支撐底座用鉸鏈機(jī)構(gòu)和一個立柱相連，所述立柱上安裝一個 升降部件，所述升降部件的兩端分別安裝一個主軸系和一個電機(jī)，所述電機(jī)通過一個傳動 帶帶動所述主軸系運(yùn)轉(zhuǎn)。 上述基座的四角安裝地腳螺釘，所述地腳螺釘配有地腳鎖緊螺母和支撐腳。 上述工作臺由一個滾動導(dǎo)軌、一個旋轉(zhuǎn)工作臺和一個上層工作臺依次由下至上疊 置構(gòu)成，其中滾動導(dǎo)軌安裝在基座上方。 上述支撐底座用螺釘安裝于基座上方的工作臺后方，支撐底座上端為半圓形構(gòu) 造，在半圓中心加工出一直徑30mm圓形通孔，并在大圓形通孔上方和左方各加工一直徑 10mm圓形通孔。 上述立柱下端為凹字形半圓構(gòu)造，在半圓中心加工出一直徑30mm圓形通孔，并在 大圓形通孔上方和下方各加工一直徑10mm圓形通孔，立柱上端圓柱體鉆有深度為93mm的 空心圓形槽，并在空心圓柱體左右兩側(cè)加工兩長圓形通孔；所述支撐底座上端半圓中心的 30mm圓形通孔與立柱下端半圓中心的30mm圓形通孔對準(zhǔn)，并插配螺栓鎖緊銷軸，構(gòu)成支撐 底座與立柱之間可調(diào)轉(zhuǎn)動連接的鉸鏈機(jī)構(gòu)。 上述升降部件安裝于立柱上端圓柱體處，其結(jié)構(gòu)是一個升降導(dǎo)向件嵌于一個立 柱外套的長圓形通孔內(nèi)，通過螺釘與一個升降驅(qū)動螺母和所述立柱外套固定，升降驅(qū)動螺 母與一根升降絲桿旋配， 一個升降手輪帶動所述升降絲桿轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)所述立柱外套的升降 移動。 上述主軸系通過螺釘安裝于所述立柱外套的前方，其中主軸安裝于主軸箱內(nèi)，主 軸上安裝有主軸傳動帶輪。 上述電機(jī)通過螺釘安裝于所述立柱外套的后方，電機(jī)輸出軸上安裝一個電機(jī)傳動 帶輪。 上述傳動帶安裝于主軸傳動帶輪和電機(jī)傳動帶輪上，電機(jī)驅(qū)動電機(jī)傳動帶輪旋轉(zhuǎn) 通過傳動帶帶動主軸系的運(yùn)轉(zhuǎn)。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)本機(jī)床 的機(jī)械結(jié)構(gòu)首先確保五個運(yùn)動自由度的實(shí)現(xiàn)，即X、 Y、 Z空間三個坐標(biāo)軸方向的直線運(yùn)動、 以繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和繞X軸的擺轉(zhuǎn)運(yùn)動，擺轉(zhuǎn)角度最大可以達(dá)到135。。在一臺機(jī)床上完 成了多種機(jī)加工，即當(dāng)主軸成水平時，可完成對零件的車、銑、鉆、鏜、磨等切削加工；當(dāng)主軸 成豎直時，機(jī)床可以完成銑、車、鉆、鏜、磨等切削加工；當(dāng)主軸成一定角度傾斜時，使得工件 與刀具成一定角度可以完成鐘表零件表面的精飾加工和工件的曲面銑加工。本實(shí)用新型還 具有占地面積小、制造成本低、操作簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的一個實(shí)施例的示意圖。圖2為圖1的右視圖。圖3為圖1示例的基座結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖1示例的工作臺結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖1示例的旋轉(zhuǎn)工作臺結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5的A-A處剖視圖。圖7為圖1示例的支撐底座結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖7的右視圖。圖9為圖1示例的立柱結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為圖9的右視圖。圖11為圖1示例的升降部件結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為圖11的A-A處剖視圖。圖13為圖1示例的主軸系的結(jié)構(gòu)示意圖。圖14為圖13的A-A處剖視圖。圖15-圖18為圖1示例的在不同工作狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型的一個優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖說明如下 本多功能小型精密機(jī)床分為八個功能模塊，如說明書附圖l和圖2所示分別為基
座1、三維工作臺2、支撐底座3、立柱4、升降部件5、主軸系6、電機(jī)7和傳動帶8?；?上
用螺釘安裝工作臺2和支撐底座3，支撐底座3用鉸鏈機(jī)構(gòu)和立柱4相連，立柱4上安裝升
降部件5，升降部件5帶動立柱外套17的升降移動，立柱外套17前后端螺釘分別固定了主
軸支架24和電機(jī)支架25，主軸支架24用螺釘固定主軸系6，電機(jī)支架25用螺釘固定電機(jī)
7，選擇直流電機(jī)7通過電機(jī)帶輪23通過傳動帶8帶動主軸系6運(yùn)轉(zhuǎn)。 如圖3所示，基座1的四角安裝地腳螺釘9，地腳螺釘9配有地腳鎖緊螺母10和支
撐腳ll，可調(diào)節(jié)地腳鎖緊螺母10和地腳螺釘9的旋合高度保持基座1的水平。 如圖4所示，工作臺分為滾動導(dǎo)軌12、旋轉(zhuǎn)工作臺13和上層工作臺14三部分?；?br> 座1上方安裝滾動導(dǎo)軌12，滾動導(dǎo)軌12上安裝下層轉(zhuǎn)臺34，上層導(dǎo)軌座35和上層驅(qū)動螺
母31固定。轉(zhuǎn)動下層手輪32通過滑動旋轉(zhuǎn)副的傳動實(shí)現(xiàn)下層轉(zhuǎn)臺34的Y方向直線運(yùn)動，
轉(zhuǎn)動上層手輪33通過滑動旋轉(zhuǎn)副的傳動實(shí)現(xiàn)上層工作臺面14的X方向直線運(yùn)動?？紤]到
加工難度及導(dǎo)軌運(yùn)動誤差小等要求，導(dǎo)軌計(jì)劃采用滾動直線導(dǎo)軌副(標(biāo)準(zhǔn)件)。 如圖5和圖6所示，旋轉(zhuǎn)工作臺13固定中心銷28，回轉(zhuǎn)臺短軸26用螺釘下層轉(zhuǎn)臺
34固定，回轉(zhuǎn)盤27用螺釘與上層導(dǎo)軌座35固定，旋轉(zhuǎn)臺手輪30與回轉(zhuǎn)盤27通過螺紋配合
進(jìn)行固定，使得手輪可以帶動回轉(zhuǎn)盤27繞著Z軸旋轉(zhuǎn)，通過增加定位銷29配合的設(shè)計(jì)，使
回轉(zhuǎn)盤27旋轉(zhuǎn)90°時得到定位，保證了上下兩層直線導(dǎo)軌成X-Y十字垂直交錯。 如圖7和圖8所示，支撐底座3用螺釘安裝于基座1上方、工作臺2后方，支撐底
座3側(cè)視呈凸字形，上端為半圓形構(gòu)造，在半圓中心加工出一大直徑圓形通孔，并在大直徑
圓形通孔上方和左方各加工一小直徑圓形通孔，在其右下方加工一弧度孔。[0038] 如圖9和圖10所示，立柱4下端為凹字形半圓構(gòu)造，在半圓中心加工出一直徑 30mm圓形通孔，并在大圓形通孔上方和下方各加工一直徑10mm圓形通孔，立柱4上端圓柱 體鉆有深度為93mm的空心圓形槽，并在空心圓柱體左右兩側(cè)加工兩長圓形通孔。大直徑銷 用于確保立柱4下端的大孔與支撐底座3上端大孔保持同心配合，從而實(shí)現(xiàn)了立柱4與支 撐底座3的鉸鏈連接。此鉸鏈機(jī)構(gòu)可以使立柱4實(shí)現(xiàn)90。之內(nèi)的任意位置擺動。小直徑銷 可以與支撐底座3的弧度孔及立柱4的下端小孔配合，利用定位銷和定位孔的配合確保立 柱4在水平和豎直狀態(tài)的固定，鉸鏈機(jī)構(gòu)后端加裝有一鎖緊螺釘，使得立柱4即使在傾斜狀 態(tài)也能被鎖定，防止了松動倒下的危險。 如圖11和圖12所示，升降部件5安裝于立柱4上端圓柱體處，升降導(dǎo)向件15嵌 于長圓形通孔內(nèi)，通過螺釘與升降驅(qū)動螺母16和立柱外套17固定，升降驅(qū)動螺母16與升 降絲桿18配合，升降手輪19帶動升降絲桿18轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)立柱外套17的升降移動。升降部 件5采用滑動絲桿螺母機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了主軸沿著Z軸直線運(yùn)動。轉(zhuǎn)動升降手輪19通過滑動旋 轉(zhuǎn)副的傳動實(shí)現(xiàn)驅(qū)動螺母的升降功能，立柱外套17前后端螺釘分別固定了主軸支架24和 電機(jī)支架25，從而達(dá)到帶動主軸系6和電機(jī)7的升降功能。 如圖13和圖14所示，機(jī)床的主軸箱(21)用螺釘安裝于主軸支架(24)前端，主軸 (20)安裝于主軸箱(21)內(nèi)，主軸(20)上端裝配了一個上端軸承(36)，主軸(20)上端裝配 了兩個下端軸承(37)確保主軸(20)的旋轉(zhuǎn)精度，在主軸(20)中間利用鍵槽和鍵配合實(shí)現(xiàn) 主軸(20)和主軸傳動帶輪(22)的配合。 在鐘表行業(yè)，基于鐘表零部件拋光加工工藝的要求，機(jī)床主軸系6需能擺轉(zhuǎn)一定 的角度，從而更利于鐘表師操作。除了大型加工中心有此功能以外，市場上還沒有發(fā)現(xiàn)成熟 的小型機(jī)床產(chǎn)品有類似功能。因此，實(shí)現(xiàn)主軸系6繞X軸的擺動是本實(shí)用新型的重點(diǎn)所在。 本實(shí)用新型采用了機(jī)械上常用的鉸鏈機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)這一操作。說明書附圖15-圖18展示了 機(jī)床主軸系6分別在豎直、傾斜及水平位置機(jī)床的工作狀態(tài)。 本機(jī)床采用P麗直流調(diào)速系統(tǒng)。P麗直流調(diào)速系統(tǒng)是采用我國最新數(shù)學(xué)控制調(diào)速
技術(shù)和專用器件，研制生產(chǎn)的高精度電子調(diào)速裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
可用于多種系列、功率為幾十瓦至八百瓦的直流電動機(jī)的無級調(diào)速。系統(tǒng)調(diào)速范圍滿足機(jī)
床要求且具有較快的動態(tài)響應(yīng)過程，P麗脈寬調(diào)制技術(shù)和雙閉環(huán)PI調(diào)節(jié)的特點(diǎn)?？煽啃愿撸?br> 結(jié)構(gòu)緊湊，性價比高，適用于本課題研制的機(jī)床。 本機(jī)床可完成在一臺機(jī)床上完成以下加工功能 (1)主軸豎直時，拉桿與夾具、小銑刀配合使用，實(shí)現(xiàn)立式銑削。
(2)主軸豎直時，拉桿與夾具、小鉆頭配合使用，實(shí)現(xiàn)鉆削。
(3)拉桿與夾具、小砂輪配合，實(shí)現(xiàn)磨削工藝。 (4)在立柱擺轉(zhuǎn)9(T之后即立柱呈水平狀態(tài)，拉桿與夾具、車刀、鏜刀配合，實(shí)現(xiàn) 車削、鏜削。 (5)當(dāng)主軸成一定角度傾斜時，使得工件與刀具成一定角度可以完成鐘表零件表 面的精飾加工和工件的曲面銑加工。
(6)根據(jù)鐘表零件加工工藝的要求，該機(jī)床可實(shí)現(xiàn)對鐘表零件拋光的功能。
(7)采用旋轉(zhuǎn)臺分度功能，通過拉桿與夾具、齒輪滾、銑刀的配合了實(shí)現(xiàn)加工鐘表 齒輪(一種特殊的修正擺線齒輪)。
權(quán)利要求一種多功能小型精密鐘表機(jī)床，包括一個基座(1)，其特征在于所述基座(1)上安裝一個工作臺(2)和一個支撐底座(3)，所述支撐底座(3)用鉸鏈機(jī)構(gòu)和一個立柱(4)相連，所述立柱(4)上安裝一個升降部件(5)，所述升降部件(5)的兩端分別安裝一個主軸系(6)和一個電機(jī)(7)，所述電機(jī)(7)通過一個傳動帶(8)帶動所述主軸系(6)運(yùn)轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述基座(1)的四 角安裝地腳螺釘(9)，所述地腳螺釘(9)配有地腳鎖緊螺母(10)和支撐腳(11)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述工作臺(2)由 一個滾動導(dǎo)軌(12)、一個旋轉(zhuǎn)工作臺(13)和一個上層工作臺(14)依次由下至上疊置構(gòu)成， 其中滾動導(dǎo)軌(12)安裝在基座(1)上方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述支撐底座(3) 用螺釘安裝于基座(1)上方的工作臺(2)后方，支撐底座(3)上端為半圓形構(gòu)造，在半圓中 心加工出一直徑30mm圓形通孔，并在大圓形通孔上方和左方各加工一直徑10mm圓形通孔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述立柱(4)下端 為凹字形半圓構(gòu)造，在半圓中心加工出一直徑30mm圓形通孔，并在大圓形通孔上方和下方 各加工一直徑10mm圓形通孔，立柱(4)上端圓柱體鉆有深度為93mm的空心圓形槽，并在空 心圓柱體左右兩側(cè)加工兩長圓形通孔；所述支撐底座(3)上端半圓中心的30mm圓形通孔與 立柱(4)下端半圓中心的30mm圓形通孔對準(zhǔn)，并插配螺栓鎖緊銷軸，構(gòu)成支撐底座(3)與 立柱(4)之間可調(diào)轉(zhuǎn)動連接的鉸鏈機(jī)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述升降部件(5) 安裝于立柱(4)上端圓柱體處，其結(jié)構(gòu)是一個升降導(dǎo)向件(15)嵌于一個立柱外套(17)的 長圓形通孔內(nèi)，通過螺釘與一個升降驅(qū)動螺母(16)和所述立柱外套(17)固定，升降驅(qū)動螺 母(16)與一根升降絲桿(18)旋配，一個升降手輪(19)帶動所述升降絲桿(18)轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn) 所述立柱外套(17)的升降移動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述主軸系(6)通 過螺釘安裝于所述立柱外套(17)的前方，其中主軸(20)安裝于主軸箱(21)內(nèi)，主軸(20) 上安裝有主軸傳動帶輪(22)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述電機(jī)(7)通過 螺釘安裝于所述立柱外套(17)的后方，電機(jī)(7)輸出軸上安裝一個電機(jī)傳動帶輪(23)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多功能小型精密鐘表機(jī)床，其特征在于所述傳動帶(8)安 裝于主軸傳動帶輪(22)和電機(jī)傳動帶輪(23)上，電機(jī)(7)驅(qū)動電機(jī)傳動帶輪(23)旋轉(zhuǎn)通 過傳動帶(8)帶動主軸系(6)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及多功能小型精密鐘表機(jī)床。它包括一個基座，基座上安裝一個工作臺和一個支撐底座，支撐底座用鉸鏈機(jī)構(gòu)和一個立柱相連，立柱上安裝一個升降部件，升降部件的兩端分別安裝一個主軸系和一個電機(jī)，電機(jī)通過一個傳動帶帶動主軸系的運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型具有五個運(yùn)動自由度，可完成車、銑、鉆、鏜、磨等切削加工，具有占地面積小、制造成本低、操作簡單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G04D3/00GK201464830SQ20092006944
公開日2010年5月12日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者吳彬, 沈振軍 申請人:上海大學(xué)