車銑複合加工中心整體結構的製作方法

2023-05-29 11:59:01

專利名稱：車銑複合加工中心整體結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及機械製造設備，車銑複合加工中心的整體結構布局
背景技術：
曲軸被譽為萬噸輪〃心臟"(發動機)的〃心臟"，但中國造船業幾十年來卻一直缺少 這顆"中國心"，中國各船用柴油機製造商"船等機、機等軸"的局面數年來都沒有得到過 緩解，致使中國造船企業的交貨期越拉越長，並成為制約中國船舶業發展的一個瓶頸。船 用中低速曲軸其材料為鑄鐵或鍛鋼，外形為長軸帶多處曲柄，由於曲柄的迴轉軸即連杆頸 和主軸頸不同心，曲柄繞主軸頸的迴轉直徑大，曲柄輪廓為多段不同心圓弧組成，曲軸的 兩端面又有很深的油孔，曲柄上還有角度不規則的斜油孔等等，造成加工難度大。原來的 加工方案主要是採用多工序，多臺設備來完成的首先是採用鏜床打中心孔，平端面，然 後將加工後的零件移到專用雙主軸箱車床上，粗精車主軸頸及曲柄外側面，之後調整兩主 軸箱上的專用卡具，將連杆頸移到工具機主軸的迴轉直徑上，進行工件定位、找正和夾緊， 對連杆頸及曲柄內側面進行粗精加工，再上落地銑床上粗精平衡重面，最後將工件在鑽床 上完成斜油孔、直油孔及兩端深孔的加工。這種加工方案車削是在普通臥車上完成，效率 低，調整費時，當工件的衝程大時，卡具就無法滿足加工需求，多工序亦影響工件的加工 精度，傳統的工藝無法滿足曲軸製造業飛速發展的需求。傳統工藝在加工曲軸兩面時需要 掉頭加工，費時費力，且兩次裝夾，降低了加工精度。曲軸屬於多拐、偏心、撓度大的細 長軸類零件，在拐頸的加工過程中需每個拐頸兩端的主軸頸均有中心架支撐。普通工具機調 整費時，規格受限，而一般的五軸工具機又僅配有2到3隻中心架，當加工多拐曲軸時顯得 支撐剛度不足，且需要頻繁移動中心架，精車後的零件仍需粗磨。另外曲軸加工餘量較大， 切削量大，切屑飛濺嚴重，所採用的平床身工具機排屑差，且無整機防護。現階段國內生產
有小規格的車銑複合加工中心，承重均在3噸以內，而船用中速機曲軸的重量一般在3
噸至10噸。甚至於機械裝備製造業對以上問題都無很好的解決辦法。

發明內容
本發明的目的是提供一款車銑複合加工中心整體結構，具備該結構的車銑複合加工 中心，在一臺工具機上只一次裝卡即可完成曲軸主軸頸及連杆頸磨削前各部位的加工，實現 船用中速機曲軸的高精、高效加工，並且承重大、全防護。
車銑複合加工中心整體結構，用於加工船用中速機曲軸的車銑複合加工中心上，加 工件位於床身中央，其特徵在於單立柱位於床身後側的滾動導軌21、 22和輔助導軌6內，單立柱兩側分別掛左、右進給箱，左進給箱配備三點布刀的B軸刀架裝置，右進給箱中大 功率的主伺服電機動力軸帶動大直徑銑刀盤進行曲軸的外銑加工；床身構架上設滑動導 軌，與水平面成30。傾斜角，左、右主軸箱及拖動機構配齒輪，兩主軸箱及中心架在床身 的滑動導軌上可沿床身即Z軸移動，兩主軸箱相向設置卡盤，右主軸箱頂尖可伸縮，床身 正面、加工件下方的斜面上設多個自定心的中心架，每個拐頸兩端的主軸頸均有中心架支 撐；整機採用全防護包圍，由固定在床身兩側面上的立柱支撐橫梁，橫梁採用豎筋、斜筋 構成穩定的三角結構，其間有高度近3米的Z軸拉罩。
本發明解決了三個問題 一是提高效率單立柱、雙側掛進給箱，地面附加一輔助 導軌，既充分的保證了立柱運動的平穩性，又極大地改善了床身的重量。左側掛進給箱上
配備三點布刀B軸刀架裝置，分別安裝可轉位車削刀具、懸伸長度符合刀具使用要求的旋 轉刀具，通過燕尾機構解決了的原懸伸超長的刀具。B軸刀架裝置用於曲軸加工的車、銑、
鏜、深孔鑽、攻絲等工序。右側掛進給箱可裝大規格的銑刀盤，進行曲軸的外銑加工，取
代採用三面刃銑刀對曲軸拐頸和夾板面的加工，同比提高效率30%。
二是提高精度本款工具機裝備的左、右主軸箱及中心架在床身上可沿Z軸移動，為
曲軸端面加工提供了便利，裝備的多個液壓自定心中心架，精度保持性高，可使曲軸精加 工後的外圓取消粗磨加工，極大地提高了加工精度。
兩主軸箱在床身上可沿z軸移動，為曲軸端面加工提供了便利，傳統工藝在加工曲
軸兩面時需要掉頭加工，費時費力，且兩次裝夾，降低了加工精度。
曲軸屬於多拐、偏心、撓度大的細長軸類零件，在拐頸的加工過程中最好每個拐頸 兩端的主軸頸均有中心架支撐。普通工具機調整費時，規格受限，而一般的五軸工具機又僅配
有2到3隻中心架，當加工多拐曲軸時顯得支撐剛度不足，且需要頻繁移動中心架，精車 後的零件仍需粗磨。本款工具機配有多個液壓自定心中心架，精度保持性高，精加工後的外 圓可取消粗磨，極大地提高了生產效率。
床身導軌與水平面成30。傾斜角，床身上平面完全採用磨削加工，確保無存屑死角， 排屑流暢，為整機實現全防護提供可行性，解決了冷卻液、切屑飛濺的關鍵技術問題，保 持環境清潔及工具機操作者人身安全。同時解決了國內大型車床因防護剛度不足無法實現全 防護的關鍵技術問題。
床身地角間距500mra，且採用雙筋支撐，在其上運行的單立柱沿床身方向的長度為 1300mm，立柱運行過程中始終保持兩組地角受力；主軸前支承軸承採用進口大直徑雙列圓 柱滾子軸承，精度高、剛度高。上述特徵解決了中速機曲軸加工的承重問題、高精、高效 的關鍵技術問題。


圖1是車銑複合加工中心整體結構布局圖； 圖2是圖1的左視圖； 圖3是床身橫截面右視圖4a-d是整機防護各部位示意圖5是曲軸左端面加工示意圖； 圖6是曲軸右端面加工示意圖； 圖7是主軸及可伸縮頂尖結構示意圖；
具體實施例方式
車銑複合加工中心整體結構，為加工船用中速機曲軸而設計的專用結構，實現一臺 工具機上完成曲軸主軸頸及連杆頸磨削前各部位的加工，其特徵在於由以下五部分構成-
1、 單立柱、雙側掛進給機構
如圖l、圖2所示，單立柱5位於床身後側、其下部前端位於床身上的滾動導軌21、 22內，後端運行在地面輔助導軌6內，單立柱5的行程由加工工件的長度而定，單立柱5 兩側分別掛左、右進給機構4、 3，左側進給機構4配備三點布刀的B軸刀架裝置，分別 安裝可轉位車削刀具、懸伸長度符合刀具使用要求的旋轉刀具及燕尾機構。B軸刀架裝置 用於曲軸加工的車、銑、鏜、深孔鑽、攻絲等工序。B軸刀架裝置可在土9(T範圍內進行 加工，圖1中B軸刀架處於0 °位置，圖5中B軸刀架處於-90。位置，圖6中B軸刀架 處於+90°位置，當有其它加工需要時，可在±90°範圍內任意位置進行加工。
右側進給機構3通過大功率的主伺服電機驅動動力軸帶動大直徑銑刀盤16，進行曲 軸的外銑加工。主軸前支承軸承採用進口大直徑雙列圓柱滾子軸承，精度高、剛度高。
2、 床身構架及可移動的雙主軸箱
圖3所示為床身構架床身有四條立筋23、 36、 37、 38,起承重作用，立筋36上側
布置滑動導軌，立筋37、 38之間上側布置滑動導軌20，立筋23上側布置水平承重導軌
21，接近地面的外側面安裝垂直於地面的輔助導嚮導軌22，床身構架由高強度鑄鐵鑄造
成高剛性、抗震性好的箱式結構。滑動導軌19、 20與水平面成30°傾斜角，兩滑動導軌
外側短立面起導向作用。滑動導軌19、 20供左、右主軸箱l、 2及床身正面中心架15移
動用，水平承重導軌21，輔助導嚮導軌22，配合地面輔助導軌6—起供立柱移動用。滑
動導軌19、 20的平面及兩導軌之間完全採用磨削加工，確保無存屑死角，排屑流暢，也
減少了一般設計中用於防護作用的防護拉罩。床身地腳間距500mm，立筋23、 37、 38之
間有橫筋，承重效果好且不易引起床身變形。左、右主軸箱l、 2及拖動機構配齒輪14，可在滑動導軌19、 20上沿Z軸在床身斜 面上移動。左主軸箱1在伺服電機10的驅動下通過齒輪14與床身11上的齒條12嚙合; 如圖1所示，在左主軸箱1右側安裝卡盤8，右主軸箱2的左側安裝卡盤9，卡盤9中的 右主軸箱頂尖可伸縮，工件7置於兩卡盤8、 9中央。
3、 自定心中心架
如圖1所示，多個液壓自定心中心架15平行於工件，安裝在斜面的滑動導軌19、 20 上，在曲軸拐頸的加工過程中，工件7的每個拐頸兩端的主軸頸處均有中心架15支撐。 電、氣、液管線安裝在中心架與底座結合面內，床身斜面有光滑表面，確保多中心架配置 後排屑順暢。
4、 主軸及可伸縮頂尖結構
如圖7所示，頂尖29由套筒30保護，置於卡盤9圓心內，套筒30內螺紋連接拉杆 31，拉杆31與活塞33背帽連接，並配置為油缸32配油的旋轉接頭34、控制活塞33及 拉杆31伸縮，進而控制頂尖29的伸縮，油缸32與套筒30之間的光電開關35用於檢測 頂尖29伸縮是否到位。當需加工曲軸7左端面時，卡盤8卡爪鬆開，與左主軸箱l一起 向左移動，左進給機構4的B軸刀架裝置擺到-90°位置進行加工，如圖5所示；當需加 工曲軸右端面時，卡盤9卡爪鬆開，與右主軸箱2—起向右移動，B軸刀架裝置擺到+90 °位置進行加工，如圖6所示。
5、 整機全防護
此款車銑複合加工中心釆用全防護設計，主機完全被防護包圍。見圖4a-d，防護設 計時採用固定在床身11兩側面上的立柱24和25支撐橫梁26，兩立柱跨距10米多，如 圖4c所示。為避免橫梁26產生過大撓度，橫梁26採用豎筋、斜筋相配合支撐，如圖 4a，構成穩定的三角結構。圖4a 、圖4d Z軸拉罩27上端固定在橫梁26上，下端支撐 在床身導軌上，高度近3米。
權利要求
1、車銑複合加工中心整體結構，用於船用中速機曲軸的加工，加工件位於床身中央，其特徵在於單立柱位於床身後側，上端在床身上的滾動導軌內，下端運行在地面輔助導軌內，兩側分別掛左、右進給機構，床身設齒條導軌，雙主軸箱及拖動機構配齒輪，兩主軸箱在床身上可沿Z軸移動，兩主軸箱相向設置卡盤，右主軸箱頂尖可伸縮，加工件下方的床身設多個自定心的中心架，每個拐頸兩端的主軸頸均有中心架支撐，整機採用全防護包圍。
2、 根據權利要求l所述的車銑複合加工中心整體結構，其特徵在於床身有四條立筋 (23)、立筋(36)、立筋(37)、立筋(38)，起承重作用，立筋(36)上側布置滑動導軌(19)， 立筋(37)、立筋(38)之間上側布置滑動導軌(20)，立筋(23)上側布置水平承重導軌(21)， 立筋(23)接近地面的外側面安裝垂直於地面的輔助導嚮導軌(22)，滑動導軌(19)、滑動導 軌(20)與水平面成30。傾斜角，兩滑動導軌外側短立面起導向作用；滑動導軌(19)、滑動 導軌(20)供左主軸箱(3)、右主軸箱(4)及床身正面中心架(15)移動用，水平承重導軌(21)， 輔助導嚮導軌(22)，配合輔助導軌(6)—起供單立柱(5)移動用，滑動導軌(19)、滑動導軌 (20)的導軌平面及兩導軌之間的斜面完全釆用磨削加工。
3、根據權利要求l所述的車銑複合加工中心整體結構，其特徵在於單立柱(5)位於 床身後側、單立柱(5)下部前端位於床身上的承重導軌(21)、輔助導嚮導軌(22)內，後端 運行在地面輔助導軌(6)內，單立柱(5)的行程由加工工件的長度而定，掛在單立柱(5)左 側的左進給箱(4)配備三點布刀的B軸刀架裝置、右側的右進給機構(3)配置大功率的主伺 服電機動力軸帶動大直徑銑刀盤進行曲軸的外銑加工。
4、 根據權利要求1所述的車銑複合加工中心整體結構，其特徵在於在工件(7)每個 拐頸兩端的主軸頸處均設有中心架(15)支撐，平行於工件(7)、安裝在斜面的滑動導軌 (19)、滑動導軌(20)上，電、氣、液管線行走在中心架(15)與底座結合面內。
5、 根據權利要求l所述的車銑複合加工中心整體結構，其特徵在於主軸的可伸縮頂 尖結構，頂尖(29)由套筒(30)保護，置於卡盤(9)圓心內，套筒(30)內螺紋連接拉杆(31)， 拉杆(31)與活塞(33)背帽連接，並配置為油缸(32)配油的旋轉接頭(34)、控制活塞(33) 及拉杆(31)伸縮、進而控制頂尖(29)的伸縮，油缸(32)與套筒(30)之間設光電開關(35)， 用於檢測頂尖(29)伸縮是否到位；當需加工曲軸左端面時，卡盤(8)卡爪鬆開，與左主軸 箱(1) 一起向遠離工件(7)的左側移動，左進給機構(4)的B軸刀架裝置擺到-90°位置進 行加工；當需加工曲軸右端面時，卡盤(9)卡爪鬆開，與右主軸箱(2)—起向右移動，B軸刀架裝置擺到+90°位置進行加工。
6、根據權利要求1所述的車銑複合加工中心整體結構，其特徵在於主機全防護包圍由固定在床身兩側面上、跨距10餘米的立柱(24)、立柱(25)支撐橫梁(26)，橫梁(26)採 用豎筋、斜筋構成穩定的三角結構，Z軸拉罩(27)上端固定在橫梁(26)上，下端支撐在床 身導軌上，高度近3米。
全文摘要
車銑複合加工中心整體結構，其特徵在於單立柱、雙側掛進給箱。左側掛進給箱上配備三點布刀B軸刀架裝置。B軸刀架裝置用於曲軸加工的車、銑、鏜、深孔鑽、攻絲等工序。右側掛進給箱可裝大規格的銑刀盤，進行曲軸的外銑加工。雙主軸箱雙Cf軸結構，兩主軸箱在床身上可沿Z軸移動，右主軸箱頂尖可伸縮。工具機配有多個液壓自定心中心架，精度保持性高。床身導軌與水平面成30°傾斜角，床身上平面完全採用磨削加工，確保無存屑死角。整機全防護。床身單立柱運行所用導軌內腔採用雙筋支撐，立柱運行過程中始終保持兩組地角受力。主軸前支承軸承採用進口大直徑雙列圓柱滾子軸承。本發明解決了三個問題，在一臺工具機上只一次裝卡即可完成曲軸主軸頸及連杆頸磨削前各部位的加工，實現船用中速機曲軸的高精、高效加工，並且承重大、全防護。
文檔編號B23Q39/00GK101513720SQ200910010909
公開日2009年8月26日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者峰 何, 劉春莉, 姜慶凱, 徐書友, 李憲凱, 李曉巖, 李曉峰, 白紫山, 蓋立亞, 郭秀英, 金明剛 申請人:瀋陽第一工具機廠