臥式加工中心雙驅雙主軸結構的製作方法

2023-07-15 00:15:26

本實用新型涉及機械設備，一種採用同步伺服雙驅帶動臥式安裝的雙主軸進行高速高效加工工件的專用機構。

背景技術：

連杆作為內燃機核心零件之一，也是加工精度較高的零件之一。作為大批量生產的汽車連杆零件由於受到成本、效益的制約，如何在保證加工精度的同時又能極大的提高加工效率，創造更大的經濟效益成為擺在汽車發動機連杆加工專用工具機面前的難題。連杆最難加工的工序為精鏜大頭孔和小頭孔，並保證大、小頭孔的圓柱度的公差要求，傳統的加工方法是採用立式或者臥式安裝的單主軸數控工具機對連杆進行半精鏜、精鏜，如果進行成批量的加工時，單一工件加工節拍將嚴重製約工具機效益，增加人工成本。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種臥式加工中心雙驅雙主軸結構，採用同步伺服雙驅帶動臥式安裝的雙主軸結構，改造傳統的單主軸臥式加工中心，精確實現雙主軸同時加工雙工件。

一種臥式加工中心雙驅雙主軸結構，其特徵在於包括同步的雙電主軸，該雙電主軸對稱臥式安裝在主軸箱中，雙電主軸結構：兩組伺服驅動電機對稱安裝在Y軸立柱左右兩側，電機座一端固定在立柱頂部後側，另一端通過電機座止口定位連接伺服電機，伺服電機傳動軸通過漲緊套與主動同步帶輪固定安裝在一起，Y軸滾動絲槓傳動軸上通過漲緊套固定安裝從動同步帶輪，在兩個帶輪之間通過圓弧齒同步帶連接用來完成Y軸傳動；Y軸傳動採用伺服雙驅，左右Y軸滾珠絲槓兩端通過組合軸承安裝固定在Y軸立柱上下兩端，兩個Y軸滾珠絲槓的絲母座對稱安裝固定在主軸箱的左右兩側，用於通過雙驅Y軸滾動絲槓帶動主軸箱上下移動以實現Y軸運動，在Y軸立柱的左右兩側分別安裝主副光柵尺用於保證Y軸行程的精度。

夾持工件的雙面迴轉夾具體：在雙驅雙主軸結構相對應的加工區，雙電主軸之間的間距與雙面迴轉夾具體上被加工件連杆之間的間距保持一致，雙面迴轉 夾具體通過端面止口與數控臥式驅動轉臺和數控尾座進行精確配合安裝，數控驅動轉臺帶動雙面迴轉夾具體進行180°迴轉。

該臥式加工中心雙驅雙主軸結構具備以下功能：1、雙驅雙主軸結構可以有效的實現工具機加工區域雙工位的工件同時加工，對於被加工連杆的大頭孔採用半精鏜、精鏜複合刀加工，這樣能極大的減少主軸換刀時間，縮短加工節拍，提高加工效率。2、該機構的布局採用對稱設計，Y軸驅動滾珠絲槓採用三列組合軸承和四列組合軸承上下安裝的結構方式可以極大的提高滾珠絲槓的徑向負載及兩個方向的軸向負荷，同時能夠適合高速旋轉，使得雙主軸能夠達到較高的快移速度，提高工作效率。同時在Y軸立柱兩側對稱安裝主、副雙光柵尺用於保證雙主軸隨主軸箱上下移動的定位準確性，進而保證工件的加工精度。3、採用雙主軸臥式加工中心，能夠快速的一次裝夾兩個工件，雙面夾具體翻轉180°將裝夾好的工件送入加工區域，同時在上料區進行人工裝夾兩個工件，臥式安裝的雙主軸結構在加工區進行精鏜、半精鏜連杆大小頭孔，這樣在工具機加工工件的同時，又能進行上料可以極大的節約加工時間,提高加工效率。本新型的設計使傳統的單主軸臥式加工中心變為雙驅雙主軸臥式加工中心，並且易於進行調整補償，並能通過電氣系統以及光柵尺進行實時監控並自動採取相應的措施保證雙主軸移動的同步性，使雙主軸臥式加工中心成為具有多方面優越性和高精、高效、高性價比的連杆加工工具機。

這種雙驅雙主軸結構的設計其優點在於：1.伺服驅動電機通過同步圓弧齒形帶傳動而不是採用電機與滾珠絲槓通過聯軸器直連形式，這樣可以有效的節約空間，使得整個傳動機構顯得更為緊湊合理。2.兩套獨立的同步伺服驅動結構對稱安裝使得滾珠絲槓拖動主軸箱在Y軸立柱上下移動受力更為均勻對稱，同時使主軸箱在Y軸立柱上移動的定位精度、重複定位精度、以及反向定位精度更為精準。3.雙面迴轉夾具體對稱安裝的各面兩套夾具，在夾具體上一次裝夾兩個工件，而同時在加工區域雙主軸一次加工成型雙工件，加工連杆零件時，通過主軸箱體拖動雙主軸沿著Y軸上下移動實現連杆大頭孔和小頭孔的加工，雙面迴轉夾具體的雙面夾具設計既高效，又具有較高的加工精度，因為對稱設計的傳動結構、夾具結構及光柵尺的定位反饋能夠強有力的保證被加工零件具有較高的加工精度。

附圖說明

圖1是臥式加工中心雙驅雙主軸結構軸測圖；

圖2是臥式加工中心雙驅裝主軸結構裝配圖；

圖3是Y軸傳動裝配圖—圖2的A-A剖視圖；

圖4是Y軸傳動上部安裝形式裝配圖—圖3的I放大視圖；

圖5是Y軸傳動下部安裝形式裝配圖—圖3的II放大視圖；

圖6是雙面迴轉夾具體正視圖。

具體實施方式

本設計的臥式加工中心雙驅雙主軸結構，包括同步的雙電主軸，該雙電主軸對稱臥式安裝在主軸箱中，其特徵在於結構一雙電主軸：

如圖1臥式加工中心雙驅雙主軸軸測圖及圖3A-A剖視圖所示：在主軸箱9中對稱臥式安裝左電主軸10和右電主軸11，以實現雙驅雙主軸臥式加工的工序動作。左電機座3和右電機座13的一端對稱固定安裝在Y軸立柱1左右兩側，同時左同步伺服電機2和右同步伺服電機12通過電機座止口與左電機座3和右電機座13在其下方固定安裝在一起，實現左同步電機2和右同步電機12對稱安裝在Y軸立柱1的兩側,左、右同步伺服電機2、12的傳動軸通過漲緊套與左、右側的主動同步帶輪4固定在一起，各自從動同步帶輪6通過漲緊套與對稱安裝在Y軸立柱1上的左Y軸滾珠絲槓7、右Y軸滾珠絲槓8的傳動軸固定，同時主動同步帶輪4與其從動同步帶輪6之間通過圓弧齒同步帶5連接。Y軸傳動採用伺服雙驅，左Y軸滾珠絲槓7、右Y軸滾珠絲槓8兩端通過組合軸承安裝固定Y軸在立柱1上下兩端，左、右Y軸滾珠絲槓的絲母座法蘭，通過內六角圓柱頭螺釘(國標號GB/T70.1-2000)對稱把合在主軸箱9的兩側，實現了左同步伺服電機2和右同步伺服電機12通過帶傳動使主軸箱9在Y軸立柱1上沿著導軌上下移動。同時在Y軸立柱1的左右兩側分別安裝主副光柵尺用於保證Y軸行程的精度。

如圖3A-A剖視圖及圖4、5所示傳動絲槓的固遊式安裝形式，即左Y軸滾珠絲槓7、右Y軸滾珠絲槓8通過上軸承壓蓋25、三列組合軸承16及徑向鎖緊螺母15固定在Y軸立柱1上部的軸承孔中，具體裝配方式：三列組合軸承16的外環固定配合在Y軸立柱1上部的軸承孔中，三列組合軸承16的內環與左Y軸滾珠絲槓7、右Y軸滾珠絲槓8絲槓配合固定，上軸承壓蓋25壓緊三列組合 軸承16的外環，同時上軸承壓蓋25固定在Y軸立柱1的頂部，徑向鎖緊螺母15通過隔套26壓緊三列組合軸承的內環，在上軸承壓蓋25中設計防塵溝槽，防塵氈圈27安裝其中，在軸承安裝孔下端採用迴轉密封圈24密封，這樣在左Y軸滾珠絲槓7、右Y軸滾珠絲槓8轉動時能防止灰塵、雜質進入。

所述傳動絲槓的下端採用可調的浮動安裝方式，具體實施方式：下軸承座17通過配磨墊28用內六角圓柱頭螺釘(國標號GB/T70.1-2000)固定安裝在Y軸立柱1的底部，配磨墊28用以保證上下軸承安裝孔的同軸度，下軸承壓蓋19壓緊四列組合軸承18的外環，徑向鎖緊螺母20通過下軸承隔套23壓緊四列組合軸承18的內環，四列組合軸承18內環與左Y軸滾珠絲槓7、右Y軸滾珠絲槓8固定裝配，外環與下軸承座17的軸承孔配合安裝，如圖5所示，徑向鎖緊螺母21通過上隔套22壓緊四列組合軸承18的內環。在下軸承座17上部安裝迴轉用密封圈24，同時下軸承壓蓋19的防塵溝槽用以安裝防塵氈圈27。

同步的雙電主軸臥式對稱安裝結構二：如圖2及圖3A-A剖視圖所示，左電主軸10、右電主軸11通過電主軸自帶的止口與主軸箱9中對稱設計安裝孔的止口進行臥置配合安裝，兩者之間通過電主軸的端法蘭用內六角圓柱頭螺釘(國標號GB/T70.1-2000)連接，實現了雙主軸的臥式對稱安裝，同時在Y軸立柱1的左右兩側分別安裝主光柵尺、副光柵尺用於保證Y軸行程的精度。

雙電主軸結構還包括夾持工件的雙面迴轉夾具體14如圖1所示，在同步的雙電主軸結構相對應的加工區，雙電主軸10、11之間的間距與雙面迴轉夾具體14上被加工件連杆之間的間距保持一致，雙面迴轉夾具體14通過端面止口與數控臥式驅動轉臺29和數控尾座30進行精確配合安裝，同時雙面迴轉夾具體14長度端通過T型螺栓(國標號GB/T37-1988)與數控尾座30、數控驅動轉臺29連接在一起，數控驅動轉臺29可實現360X1°迴轉進而帶動雙面迴轉夾具體14進行180°迴轉。

雙面迴轉夾具體14為對稱兩面安裝夾具結構，如圖6所示，兩面均平行安裝兩套夾具，兩套夾具的中心距與雙主軸的中心距一致；夾具體中的大頭孔與小頭孔的孔徑、間距與被加工零件連杆37的尺寸相對應，均在大頭孔兩端、小頭孔兩端內對稱安裝對應的夾具大頭孔支撐塊33、小頭孔支撐塊36、大頭孔脹銷34、小頭孔脹銷35、大頭孔旋轉夾緊油缸32、小頭孔旋轉夾 緊油缸31。

上料時，將被加工零件連杆37的大孔、小孔對應放置在夾具大頭孔支撐塊33和小頭孔支撐塊36上，大頭孔脹銷34及小頭孔脹銷35膨出進入各自被加工零件連杆37的孔內、對被加工零件連杆37精確定位，之後左右兩側大頭孔旋轉夾緊油缸32和小頭孔旋轉夾緊油缸31進行正壓施力夾緊；由於兩套卡具的中心距與雙主軸的中心距一致，對稱安裝的左右兩側被加工零件連杆37的中心距與雙主軸的中心距一致，這樣使得雙主軸進給加工時能同時加工兩件被加工零件連杆37，並保證加工精度；雙面迴轉夾具體14一面被加工零件連杆37加工之後，數控驅動轉臺29帶動雙面迴轉夾具體14翻轉180°進行另一面夾具上的被加工零件連杆37的加工，進而實現工具機加工區加工零件的同時，在工具機上料區進行人工裝卸被加工零件，實現雙主軸的加工功效翻數倍。