CN103624305A - 一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种高精度圆柱套内壁闭合曲线槽的加工装置，尤其是可用于高强度、高刚性的圆柱套内壁闭合异形曲线槽的整体精密加工，该装置由工件主轴传动***、床身、液压夹钳***、刀具铣主轴传动***、深度进给轴传动***、直线进给轴传动***、数据采集反馈***及数控***组成，提高了圆柱套内壁闭合异形曲线槽的制造精度和整体强度及刚性，降低了生产周期和成本，解决了数控铣削时加工刀具变形和刀具振动控制、数控磨削时砂轮磨损与修正等关键技术问题，可满足高强度、高刚性、高精度的圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工需求。

Description

一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工装置
技术领域
本发明涉及一种高精度圆柱套内壁曲线槽的加工装置，尤其是可用于高强度、高刚性的圆柱套内壁闭合异形曲线槽的整体精密加工。
背景技术
关于圆柱套内壁曲线槽的加工，目前公知的技术是采用分体加工工艺，将圆柱套本体和内壁曲线槽分体加工后再组装为一体；这种分体加工并组装的曲线槽装配精度低，联接刚性差，曲线槽本体极易发生错位和变形，而且由于零件数量众多，导致设计、加工的周期和成本增加，给机器拆装和维护带来了极大难度。
关于圆柱套内壁曲线槽的加工装置，目前查阅的文献表明：关于圆柱套内壁闭合异形曲线槽加工装置，以及圆柱套内壁闭合异形曲线槽的一次装夹及定位方式均没有论述，在其它公开发表的文献中也未见报道或提及。
发明内容
为弥补现有圆柱套内壁闭合曲线槽分体加工，装配精度低，联接刚性差，曲线槽本体极易发生错位和变形，而且零件数量众多，导致设计、加工的周期和成本增加，机器拆装和维护困难的技术不足和缺陷，本发明提供一种圆柱套内壁闭合异形曲线槽的装夹、定位和加工装置。
本发明实现其技术内容所采用的技术方案为：一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工装置，其特征是：该装置由工件主轴传动***、床身(2)、液压夹钳***(3)、刀具铣主轴传动***、深度进给轴传动***、直线进给轴传动***、数据采集反馈***及数控***组成；工件主轴传动***包括交流伺服电机(7)、减速机(26)、电机支架(27)、圆弧传动带(8)、轴承(1)、工件主轴(9)、四爪夹钳（24）；工件主轴传动***由交流伺服电机(7)、减速机(26)以及圆弧传动带(8)带动主轴(9)旋转；液压夹钳***(3)由液压站（10）、三点自定心液压夹钳（11）组成，三点自定心液压夹钳（11）包括液压缸（57）、液压中心架（56）、摆杆1（51）、摆杆2（52）、左滚轮（47）、右滚轮（48）、左导柱（49）、右导柱(50)、燕尾支撑（54）、上压板（53）、下压板（55）；三点自定心液压夹钳（11）上压板（53）、下压板（55）平行安装于床身 (2)直线导轨1（25）上，通过液压启动夹紧，液压缸（57）通过活塞推动活塞杆（58）带动下滚轮向上运动，同时通过燕尾支撑（54）带动摆杆1（51）、摆杆2（52）将左滚轮（47）、右滚轮（48）与下滚轮（59）同时接触装夹工件（12）外壁，实现三点自定心；预紧力可通过调节液压油压力进行调节；数据采集反馈***由直线光栅尺(13)、绝对值旋转编码器(14)组成；直线光栅尺(13)平行安装于直线导轨（28）上，绝对值旋转编码器(14)安装于工件主轴（9）上，绝对值旋转编码器(14)输出轴与工件主轴(9)同轴；刀具铣主轴传动***包括交流变频电机(15)、调整垫板（29）、电机带轮1（30）、电机带轮2（32）、圆弧形皮带3（31）、铣主轴***（6）；铣主轴***（6）包括铣主轴铣箱（4）、前端盖（34）、后端盖（33）、拉杆（38）、角度头导柱（42）、前端盖密封环（36）、后端盖密封环（35）、角度头限位块（41）、连接套（40）、垫圈（37）、螺母（39）、角度头（17）；交流变频电机(15)通过调整垫板（29）安装于X轴滑台（19）上，铣主轴***(4)由交流变频电机(15)通过圆弧传动带（16）带动拉杆（35）和精密角度头(17)旋转；深度进给轴传动***由X轴滑台（19）、交流伺服电机(20)、联轴器（43）及精密滚珠丝杠1(22)、轴承支座组成；交流伺服电机（20）安装于Z轴滑台(19)上，带动X轴滑台(18)做上下运动，进行深度进给；直线进给轴传动***包括Z轴滑台(19)、交流伺服电机(21)、电机支架（45）及精密滚珠丝杠2(23)、轴承支座（46）组成；交流伺服电机(21)通过圆弧传动带（16）带动Z轴滑台(19)进行直线运动；
各部件间相互关系： Z轴滑台(19)都安装在床身(2)直线导轨1（25）上，X轴滑台(18) 安装Z轴滑台(19)上，且X轴滑台(18)与Z轴滑台(19)相互垂直；铣主轴***(4)通过连接套（40）安装在X轴滑台(19)上，并且与主轴(9)中心线同轴，与X轴滑台(18)运行方向垂直；用四爪夹钳和液压夹钳固定工件保证工件的轴向、径向定位，使工件轴中心线与Z轴平行；用主轴传动***带动四爪夹钳（24）从而带动工件旋转；通过绝对值旋转编码器(14)、直线光栅尺(13)采集角度和位移信息，将信息传递给数控***，形成全闭环控制；在加工过程中，依靠铣刀对工件的内圆柱面进行铣削加工，通过Z轴滑台（19）给定加工深度，X轴滑台(18)和工件主轴（9）联动，完成内壁闭合曲线槽的铣削加工。中心
本发明的有益效果是：采用整体加工工艺加工圆柱套内壁闭合异形曲线槽，提高了圆柱套内壁闭合异形曲线槽的制造精度和整体强度及刚性，降低了生产周期和成本，解决了数控铣削时加工刀具变形和刀具振动控制、数控磨削时砂轮磨损与修正等关键技术问题，可满足高强度、高刚性、高精度的圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工需求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工装置主视图。
图2是圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工装置左视图。
图3是圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工装置右视图。
图4是铣主轴***主视图。
图5是铣主轴***俯视图。
图6是液压夹钳***实体图。
图7闭合曲线槽的展开图。
图8外壁切开后内壁曲线槽的实体图。
图9是机床总体轴侧图。
图中:1．轴承，2. 床身，3.液压夹钳***，4.铣主轴箱，5.滑台***，6.铣主轴***，7.交流伺服电机1，8. 圆弧传动带1，9. 工件主轴，10. 液压站，11. 三点自定心液压夹钳，12. 工件，13.直线光栅尺，14. 绝对值旋转编码器，15. 交流变频电机，16. 圆弧传动带2，17. 角度头，18. X轴滑台，19. Z轴滑台，20. 交流伺服电机2，21. 交流伺服电机3，22. 精密滚珠丝杠1，23. 精密滚珠丝杠2，24. 四爪夹钳，25.直线导轨1，26. 减速机，27.电机支架，28. 直线导轨2，29. 调整垫板，30. 电机带轮1，31. 圆弧形皮带3，32. 电机带轮2，33. 后端盖，34. 前端盖，35. 后端盖密封环，36. 前端盖密封环，37. 垫圈，38. 拉杆，39. 螺母，40.连接套，41.角度头限位块，42.角度头导柱，43.联轴器，44.轴承支座，45.电机支架，46.轴承支座，47.左滚轮，48.右滚轮，49.左导柱50.右导柱，51.摆杆1，52.摆杆2，53.上压板，54.支撑，55.下压板， 56.液压中心架，57.液压缸，58.活塞杆。
具体实施方式
在图1、图2、图3、图4、图5和图6中，该装置由工件主轴传动***、床身(2)、液压夹钳***(3)、刀具铣主轴传动***、深度进给轴传动***、直线进给轴传动***、数据采集反馈***及数控***组成；工件主轴传动***包括交流伺服电机(7)、减速机(26)、电机支架(27)、圆弧传动带(8)、轴承(1)、工件主轴(9)、四爪夹钳（24）；工件主轴传动***由交流伺服电机(7)、减速机(26)以及圆弧传动带(8)带动主轴(9)旋转；液压夹钳***(3)由液压站（10）、三点自定心液压夹钳（11）组成，三点自定心液压夹钳（11）包括液压缸（57）、液压中心架（56）、摆杆1（51）、摆杆2（52）、左滚轮（47）、右滚轮（48）、左导柱（49）、右导柱(50)、燕尾支撑（54）、上压板（53）、下压板（55）；三点自定心液压夹钳（11）上压板（53）、下压板（55）平行安装于床身 (2)直线导轨1（25）上，通过液压启动夹紧，液压缸（57）通过活塞推动活塞杆（58）带动下滚轮向上运动，同时通过燕尾支撑（54）带动摆杆1（51）、摆杆2（52）将左滚轮（47）、右滚轮（48）与下滚轮（59）同时接触装夹工件（12）外壁，实现三点自定心；预紧力可通过调节液压油压力进行调节；数据采集反馈***由直线光栅尺(13)、绝对值旋转编码器(14)组成；直线光栅尺(13)平行安装于直线导轨（28）上，绝对值旋转编码器(14)安装于工件主轴（9）上，绝对值旋转编码器(14)输出轴与工件主轴(9)同轴；刀具铣主轴传动***包括交流变频电机(15)、调整垫板（29）、电机带轮1（30）、电机带轮2（32）、圆弧形皮带3（31）、铣主轴***（6）；铣主轴***（6）包括铣主轴铣箱（4）、前端盖（34）、后端盖（33）、拉杆（38）、角度头导柱（42）、前端盖密封环（36）、后端盖密封环（35）、角度头限位块（41）、连接套（40）、垫圈（37）、螺母（39）、角度头（17）；交流变频电机(15)通过调整垫板（29）安装于X轴滑台（19）上，铣主轴***(4)由交流变频电机(15)通过圆弧传动带（16）带动拉杆（35）和精密角度头(17)旋转；深度进给轴传动***由X轴滑台（19）、交流伺服电机(20)、联轴器（43）及精密滚珠丝杠1(22)、轴承支座组成；交流伺服电机（20）安装于Z轴滑台(19)上，带动X轴滑台(18)做上下运动，进行深度进给；直线进给轴传动***包括Z轴滑台(19)、交流伺服电机(21)、电机支架（45）及精密滚珠丝杠2(23)、轴承支座（46）组成；交流伺服电机(21)通过圆弧传动带（16）带动Z轴滑台(19)进行直线运动；
各部件间相互关系： Z轴滑台(19)都安装在床身(2)直线导轨1（25）上，X轴滑台(18) 安装Z轴滑台(19)上，且X轴滑台(18)与Z轴滑台(19)相互垂直；铣主轴***(4)通过连接套（40）安装在X轴滑台(19)上，并且与主轴(9)中心线同轴，与X轴滑台(18)运行方向垂直；用四爪夹钳和液压夹钳固定工件保证工件的轴向、径向定位，使工件轴中心线与Z轴平行；用主轴传动***带动四爪夹钳（24）从而带动工件旋转；通过绝对值旋转编码器(14)、直线光栅尺(13)采集角度和位移信息，将信息传递给数控***，形成全闭环控制；在加工过程中，依靠铣刀对工件的内圆柱面进行铣削加工，通过Z轴滑台（19）给定加工深度，X轴滑台(18)和工件主轴（9）联动，完成内壁闭合曲线槽的铣削加工。
具体操作过程：
用四爪夹钳（24）将工件（12）前端定位夹紧，使工件（12）前端和尾端跳动在误差允许范围内，然后启动液压站，按动夹紧按钮，三点自定心液压夹钳（11）将工件（12）定位夹紧，调整铣主轴（25）和角度头（17）的工作位置，使铣主轴的轴线与工件回转轴线平行，启动数控***，伺服使能，将刀具运动到加工位置，打开冷却***，从外部存储器中读入加工的铣削和磨削的数控程序，加工开始时，通过X轴给定每次加工深度，然后通过Z轴和工件主轴（9）共同完成插补运动，实现闭合内壁异形曲线槽的加工。

Claims (1)

1.一种高精度圆柱套内壁闭合异形曲线槽的加工装置，其特征是：该装置由工件主轴传动***、床身(2)、液压夹钳***(3)、刀具铣主轴传动***、深度进给轴传动***、直线进给轴传动***、数据采集反馈***及数控***组成；工件主轴传动***包括交流伺服电机(7)、减速机(26)、电机支架(27)、圆弧传动带(8)、轴承(1)、工件主轴(9)、四爪夹钳（24）；工件主轴传动***由交流伺服电机(7)、减速机(26)以及圆弧传动带(8)带动主轴(9)旋转；液压夹钳***(3)由液压站（10）、三点自定心液压夹钳（11）组成，三点自定心液压夹钳（11）包括液压缸（57）、液压中心架（56）、摆杆1（51）、摆杆2（52）、左滚轮（47）、右滚轮（48）、左导柱（49）、右导柱(50)、燕尾支撑（54）、上压板（53）、下压板（55）；三点自定心液压夹钳（11）上压板（53）、下压板（55）平行安装于床身 (2)直线导轨1（25）上，通过液压启动夹紧，液压缸（57）通过活塞推动活塞杆（58）带动下滚轮向上运动，同时通过燕尾支撑（54）带动摆杆1（51）、摆杆2（52）将左滚轮（47）、右滚轮（48）与下滚轮（59）同时接触装夹工件（12）外壁，实现三点自定心；预紧力可通过调节液压油压力进行调节；数据采集反馈***由直线光栅尺(13)、绝对值旋转编码器(14)组成；直线光栅尺(13)平行安装于直线导轨（28）上，绝对值旋转编码器(14)安装于工件主轴（9）上，绝对值旋转编码器(14)输出轴与工件主轴(9)同轴；刀具铣主轴传动***包括交流变频电机(15)、调整垫板（29）、电机带轮1（30）、电机带轮2（32）、圆弧形皮带3（31）、铣主轴***（6）；铣主轴***（6）包括铣主轴铣箱（4）、前端盖（34）、后端盖（33）、拉杆（38）、角度头导柱（42）、前端盖密封环（36）、后端盖密封环（35）、角度头限位块（41）、连接套（40）、垫圈（37）、螺母（39）、角度头（17）；交流变频电机(15)通过调整垫板（29）安装于X轴滑台（19）上，铣主轴***(4)由交流变频电机(15)通过圆弧传动带（16）带动拉杆（35）和精密角度头(17)旋转；深度进给轴传动***由X轴滑台（19）、交流伺服电机(20)、联轴器（43）及精密滚珠丝杠1(22)、轴承支座组成；交流伺服电机（20）安装于Z轴滑台(19)上，带动X轴滑台(18)做上下运动，进行深度进给；直线进给轴传动***包括Z轴滑台(19)、交流伺服电机(21)、电机支架（45）及精密滚珠丝杠2(23)、轴承支座（46）组成；交流伺服电机(21)通过圆弧传动带（16）带动Z轴滑台(19)进行直线运动；
各部件间相互关系： Z轴滑台(19)都安装在床身(2)直线导轨1（25）上，X轴滑台(18) 安装Z轴滑台(19)上，且X轴滑台(18)与Z轴滑台(19)相互垂直；铣主轴***(4)通过连接套（40）安装在X轴滑台(19)上，并且与主轴(9)中心线同轴，与X轴滑台(18)运行方向垂直；用四爪夹钳和液压夹钳固定工件保证工件的轴向、径向定位，使工件轴中心线与Z轴平行；用主轴传动***带动四爪夹钳（24）从而带动工件旋转；通过绝对值旋转编码器(14)、直线光栅尺(13)采集角度和位移信息，将信息传递给数控***，形成全闭环控制；在加工过程中，依靠铣刀对工件的内圆柱面进行铣削加工，通过Z轴滑台（19）给定加工深度，X轴滑台(18)和工件主轴（9）联动，完成内壁闭合曲线槽的铣削加工。
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