非圓截面零件加工數控車床的製作方法

2023-05-22 07:36:41

專利名稱：非圓截面零件加工數控車床的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數控加工車床，特別是一種非圓截面零件加工數控車床。
背景技術：
許多產品都有非圓截面輪廓，例如內燃機活塞、凸輪、凸輪軸、衝模、非圓軸承的內輪廓等；而目前這些非圓截面輪廓零件大多通過液壓仿形加工、磨削加工等工藝方法來製作，這種方法加工出來的非圓截面零件的精度不高，效率低。

發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種非圓截面零件加工數控車床，其只須一次裝夾就可完成非圓截面工件的多道工序的高速精密加工。 本實用新型的技術方案是一種非圓截面零件加工數控車床，其包括床架、床身、床頭箱機構、進給機構、數控系統和尾座，床身安裝在床架上，其上設有罩殼；床頭箱機構和數控系統安裝在床架和床身上；進給機構安裝在床身上；床頭箱機構包括床頭箱、主軸、變頻電機、光電脈衝編碼器和工件拉緊機構；主軸安裝在床頭箱上，變頻電機安裝在床架，其還通過圓弧齒同步帶和圓弧齒同步帶輪與主軸一端連接，主軸另一端設有靠模安裝法蘭；工件拉緊機構包括氣缸活塞組件、撥叉和拉杆，拉杆活動套裝在主軸的拉杆孔內，工件拉緊機構可以將待加工工件同芯拉緊在主軸的一端。 本實用新型進一步的技術方案是所述的主軸前端由三套一組的三聯精密角接觸球軸承支承在床頭箱上，主軸後端由一組雙列圓柱滾子軸承支承在床頭箱上；拉杆的一端套裝在撥叉的拉杆孔中，拉杆的另一端設有拉環孔，撥叉的一端通過支架與床頭箱鉸接，撥叉的另一端與氣缸活塞組件的活塞連接。 本實用新型更進一步的技術方案是所述的進給機構包括大拖板、中拖板和電動刀架機構，大拖板活動安裝在床身上，床身與大拖板上設有驅動大拖板的Z軸伺服電機及滾珠絲杆組，中拖板通過其上的燕尾槽安裝在大拖板上的X軸燕尾形道軌上，大拖板與中拖板上設有驅動中拖板的X軸伺服電機及滾珠絲杆組，電動刀架機構包括四工位刀架座、仿形刀盒、數控車刀、數控切槽車刀、數控尖頭倒角車刀、電動刀架轉位電機和電動刀架底座；仿形刀盒、數控車刀、數控切槽車刀和數控尖頭倒角車刀分別安裝在四工位刀架座的四個工位上。 本實用新型再進一步的技術方案是所述的仿形刀盒包括滑動板、滑板座、仿形跟蹤軸承和仿形車刀；滑動板與滑板座通過燕尾槽和燕尾形軌道活動配合，滑動板與滑板座之間還設有調整燕尾槽和燕尾形軌道的配合間隙的鑲條和緊定螺釘，滑動板與滑板座之間設有擠壓彈簧，仿形跟蹤軸承安裝在滑動板上，滑動板上還設有腰形槽，滑板座上安裝有導向銷，導向銷的一端伸入腰形槽內，滑動板還設有錐頭緊定螺釘，仿形車刀安裝在滑動板的方槽內，仿形車刀上設有與錐頭緊定螺釘相配合的錐形孔。 本實用新型述進一步的技術方案是光電脈衝編碼器固定安裝在床頭箱上，其通過圓弧齒同步帶和圓弧齒同步帶輪與主軸相連接。 仿形車刀為聚晶金剛石數控車刀，數控車刀、數控切槽車刀、數控尖頭倒角車刀為金剛石車刀。 本實用新型與現有技術相比具有如下特點 1、本實用新型除了可以加工常規的圓截面工件外，特別適合對非圓截面零件加工； 2、由於主軸、仿形靠模和待加工工件系同軸安裝，這種床頭箱機構的主軸結構減少了傳動鏈，避免了振源的產生，使主軸高速運行時平穩、噪聲小，有效保證了加工活塞在高速車削狀態下的加工精度； 3、本實用新型提供的數控車床加工工件時只須一次裝夾，通過四工位刀架座的自動轉位，即可完成多道工序的高速精密加工，實現了一臺數控車床取代幾臺普通車床的加工功能，大幅度提高了加工質量和生產效率。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的詳細結構作進一步描述。
圖1為本實用新型的結構示意圖；[0016] 圖2為本實用新型的去掉罩殼後的結構示意圖；[0017] 圖3為本實用新型的床頭箱機構的結構示意圖；[0018] 圖4為圖3的俯視圖； 圖5為本實用新型的進給機構的結構示意圖；[0020] 圖6為本實用新型的仿形刀盒的結構示意圖；[0021] 圖7為圖6的左視圖；[0022] 圖8為圖6的A-A剖視圖；[0023] 圖9為圖6的俯視圖。
具體實施方式
[0024] 實施例 如圈1-2所示一種非圓截面零件加工數控車床，其包括床架1、床身2、床頭箱機構、進給機構、數控系統和尾座6，床身2安裝在床架1上，其上設有罩殼21 ;床頭箱機構和數控系統安裝在床架1和床身2上；進給機構安裝在床身2上； 如圖2-4所示床頭箱機構包括床頭箱31、主軸32、變頻電機33、光電脈衝編碼器34和工件拉緊機構；主軸32前端由三套一組的三聯精密角接觸球軸承321支承在床頭箱31上，軸承321使主軸32在高速運轉時，能夠承受徑向和軸向載荷，主軸32後端由一組雙列圓柱滾子軸承322支承在床頭箱31上，主軸32的這種軸承配置使其具有較高的剛度，變頻電機33安裝在床架l，其述通過圓弧齒同步帶331和圓弧齒同步帶輪332與主軸32 —端連接，即動力由變頻電機33經圓弧齒同步帶輪331和圓弧齒同步帶輪332傳遞至主軸32，主軸32另一端設有靠模安裝法蘭323，光電脈衝編碼器34固定安裝在床頭箱31上，其通過圓弧齒同步帶341和圓弧齒同步帶輪與主軸32相連接，光電脈衝編碼器34作為主軸32的脈衝發生器，其將主軸32轉速信號送給數控系統處理後，數控系統通過調節變頻電機33的速度，從而實現主軸32的旋轉與進給機構的軸向進給能保證同步；工件拉緊機構包括氣缸活塞組件351、撥叉352和拉杆353 ;拉杆353活動套裝在主軸32的拉杆孔內，拉杆353可以在主軸32的拉杆孔內軸向移動，拉杆353的一端套裝在撥叉352的拉杆孔中，拉杆353的另一端設有拉環孔，撥叉352的一端通過支架與床頭箱31鉸接，撥叉352的另一端與氣缸活塞組件351的活塞連接；使用時，仿形靠模354安裝在主軸32的靠模安裝法蘭323上，待加工活塞355裙部(裙部為非圓截面的活塞，待加工活塞355也可以為其它非圓截面的工件，工件要加工成的截面形狀由仿形靠模354的截面形狀決定)內孔止口與仿形靠模相聯接，待加工活塞355通過活塞銷和拉杆353上拉環孔栓在拉杆353上，氣缸活塞組件351的活塞杆推動撥叉352，撥叉352帶動拉杆353左移，活塞銷拉緊待加工活塞355，由於主軸32、仿形靠模354和待加工活塞355系同軸安裝，這種床頭箱機構的主軸結構減少了傳動鏈，避免了振源的產生，使主軸32高速運行時平穩、噪聲小，有效保證了加工活塞355在高速車削狀態下的加工精度。 如圖2、5所示進給機構包括大拖板41、中拖板42和電動刀架機構43，大拖板41通過Z軸道軌活動安裝在床身2上，床身2與大拖板41上設有驅動大拖板41的Z軸伺服電機及滾珠絲杆組411 ，中拖板42通過其上的燕尾槽安裝在大拖板41上的X軸燕尾形道軌上，大拖板41與中拖板42上設有驅動中拖板42的X軸伺服電機及滾珠絲杆組421，電動刀架機構43包括四工位刀架座431、仿形刀盒432、數控車刀433、數控切槽車刀434、數控尖頭倒角車刀435、電動刀架轉位電機436和電動刀架底座437 ;仿形刀盒432、數控車刀433、數控切槽車刀434和數控尖頭倒角車刀435分別安裝在四工位刀架座431的四個工位上，數控車刀433、數控切槽車刀434和數控尖頭倒角車刀435均為金剛石車刀。[0028] 如圖6-9所示仿形刀盒432包括滑動板4321、滑板座4322、仿形跟蹤軸承4323和仿形車刀4324 ;滑動板4321與滑板座4322通過燕尾槽4325和燕尾形軌道4326活動配合，滑動板4321與滑板座4322之間述設有調整燕尾槽4325和燕尾形軌道4326的配合間隙的鑲條43211和緊定螺釘43212，滑動板4321與滑板座4322之間設有擠壓彈簧4327，仿形跟蹤軸承4323安裝在滑動板4321上，滑動板4321上還設有腰形槽4328，滑板座4322上安裝有導向銷4329，導向銷4329的一端伸入腰形槽4328內，滑動板4321還設有錐頭緊定螺釘43213，仿形車刀4324安裝在滑動板4322的方槽內，仿形車刀4324上設有與錐頭緊定螺釘43213相配合的錐形孔43214，可通過錐頭緊定螺釘43213對仿形車刀4324進行微量進退調整；在擠壓彈簧4327的擠壓下，滑動板4321沿滑板座4322的燕尾形軌道4326滑動，滑動距離限制在由導向銷4329導向的腰形槽4328裡，鑲條43211與緊定螺釘43212可以調整燕尾槽4325和燕尾形軌道4326的配合間隙。 仿形車刀4324採用聚晶金剛石(PCD)數控車刀，其主要用於加工活塞355的橢圓裙部；數控車刀433主要用於加工活塞355頂面及外圓，數控切槽車刀43和數控尖頭倒角車刀435用於加工活塞各環槽，四工位刀架座431的轉位由電動刀架轉位電機436驅動。[0030] 數控系統包括數控電器控制櫃51和數控臺52 ;數控臺52安裝在車床主軸箱正前方的罩殼21上，數控電器控制櫃51安裝在主軸箱6的後端。 工作原理仿形車刀4324通過數控系統控制Z軸伺服電機及滾珠絲杆組411驅動大拖板41和X軸伺服電機及滾珠絲杆組421驅動中拖板42實現插補進給，加工待加工活塞355上的橢圓裙部；加工完橢圓裙部後，數控系統發出轉位指令，電動刀架轉位電機436帶動四工位刀架座431自動轉位，數控車刀433進給車削待加工活塞355頂部端面及外圓； 此道工序結束後，四工位刀架座431轉位至數控切槽車刀434刀位，自動切出各環槽；最後， 四工位刀架座431轉至數控尖頭倒角車刀435刀位，自動對加工活塞355上的各環槽進行 倒角加工，至此完成活塞四道工序的車削加工；本實用新型提供的數控車床加工活塞時只 須一次裝夾，通過四工位刀架座431的自動轉位，即可完成多道工序的高速精密加工，實現 了一臺數控車床取代幾臺普通車床的加工功能，大幅度提高了加工質量和生產效率。 本實用新型不局限子上述的具體結構，只要是具有與本實用新型相同或者等同的 床頭箱機構或進給機構的數控車床就落在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種非圓截面零件加工數控車床，其包括床架(1)、床身(2)、床頭箱機構、進給機構和數控系統，床身(2)安裝在床架(1)上；床頭箱機構和數控系統安裝在床架(1)和床身(2)上；進給機構安裝在床身(2)上；其特徵是床頭箱機構包括床頭箱(31)、主軸(32)、變頻電機(33)和工件拉緊機構；主軸(32)安裝在床頭箱(31)上，變頻電機(33)安裝在床架(1)，其還通過圓弧齒同步帶(331)和圓弧齒同步帶輪(332)與主軸(32)一端連接，主軸(32)另一端設有靠模安裝法蘭(323)；工件拉緊機構包括氣缸活塞組件(351)、撥叉(352)和拉杆(353)，拉杆(353)活動套裝在主軸(32)的拉杆孔內，拉杆(353)可以將待加工工件(355)同芯拉緊在主軸(32)的一端。
2. 根據權利要求l所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的主軸(32)前端由三套一組的三聯精密角接觸球軸承(321)支承在床頭箱(31)上，主軸(32)後端由一組雙列圓柱滾子軸承(322)支承在床頭箱(31)上；拉杆(353)的一端套裝在撥叉(352)的拉杆孔中，拉杆(353)的另一端設有拉環孔，撥叉(352)的一端通過支架與床頭箱(31)鉸接，撥叉(352)的另一端與氣缸活塞組件(351)的活塞連接。
3. 根據權利要求1或2所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的進給機構包括大拖板(41)、中拖板(42)和電動刀架機構(43)，大拖板(41)活動安裝在床身(2)上，床身(2)與大拖板(41)上設有驅動大拖板(41)的Z軸伺服電機及滾珠絲杆組(411)，大拖板(41)與中拖板(42)上設有驅動中拖板(42)的X軸伺服電機及滾珠絲杆組(421)，電動刀架機構(43)包括四工位刀架座(431)、仿形刀盒(432)、數控車刀(433)、數控切槽車刀(434)、數控尖頭倒角車刀(435)、電動刀架轉位電機(436)和電動刀架底座(437);仿形刀盒(432)、數控車刀(433)、數控切槽車刀(434)和數控尖頭倒角車刀(435)分別安裝在四工位刀架座(431)的四個工位上。
4. 根據權利要求3所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的仿形刀盒(432)包括滑動板(4321)、滑板座(4322)、仿形跟蹤軸承(4323)和仿形車刀(4324);滑動板(4321)與滑板座(4322)通過燕尾槽(4325)和燕尾形軌道(4326)活動配合，滑動板(4321)與滑板座(4322)之間還設有調整燕尾槽(4325)和燕尾形軌道(4326)的配合間隙的鑲條(43211)和緊定螺釘(43212)，滑動板(4321)與滑板座(4322)之間設有擠壓彈簧(4327)，仿形跟蹤軸承(4323)安裝在滑動板(4321)上，滑動板(4321)上還設有腰形槽(4328)，滑板座(4322)上安裝有導向銷(4329)，導向銷(4329)的一端伸入腰形槽(4328)內，滑動板(4321)還設有錐頭緊定螺釘(43213)，仿形車刀(4324)安裝在滑動板(4322)的方槽內，仿形車刀(4324)上設有與錐頭緊定螺釘(43213)相配合的錐形孔(43214)。
5. 根據權利要求1或2所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的床頭箱機構還包括光電脈衝編碼器(34)，光電脈衝編碼器(34)固定安裝在床頭箱(31)上，其通過圓弧齒同步帶(341)和圓弧齒同步帶輪與主軸(32)相連接。
6. 根據權利要求3所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的床頭箱機構還包括光電脈衝編碼器(34)，光電脈衝編碼器(34)固定安裝在床頭箱(31)上，其通過圓弧齒同步帶(341)和圓弧齒同步帶輪與主軸(32)相連接。
7. 根據權利要求4所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的床頭箱機構還包括光電脈衝編碼器(34)，光電脈衝編碼器(34)固定安裝在床頭箱(31)上，其通過圓弧齒同步帶(341)和圓弧齒同步帶輪與主軸(32)相連接。
8. 根據權利要求4所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的仿形車刀(4324)為聚晶金剛石數控車刀，數控車刀(433)、數控切槽車刀(434)和數控尖頭倒角車刀(435)均為金剛石車刀。
9. 根據權利要求7所述的非圓截面零件加工數控車床，其特徵是所述的仿形車刀(4324)為聚晶金剛石數控車刀，數控車刀(433)、數控切槽車刀(434)和數控尖頭倒角車刀(435)均為金剛石車刀。
專利摘要一種非圓截面零件加工數控車床，其包括床架(1)、床身(2)、床頭箱機構、進給機構、數控系統和尾座(6)；床頭箱機構包括床頭箱(31)、主軸(32)、變頻電機(33)和工件拉緊機構；主軸(32)安裝在床頭箱(31)上，變頻電機(33)安裝在床架(1)，其還通過圓弧齒同步帶(331)和圓弧齒同步帶輪(332)與主軸(32)一端連接，主軸(32)另一端設有靠模安裝法蘭(323)；拉杆(353)可以將待加工工件(355)同芯拉緊在主軸(32)的一端。其只須一次裝夾就可完成非圓截面零件的多道工序的高速精密加工；其特別適用於對非圓截面零件加工。
文檔編號B23B5/00GK201500780SQ20092006629
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月19日 優先權日2009年10月19日
發明者薛廣培 申請人:衡陽格利數控工具有限責任公司