CN103624305B - 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
所属技术领域
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***包括交流伺服电机一7、减速机26、电机支架27、圆弧传动带一8、轴承1、工件主轴9、四爪夹钳24；工件主轴传动***由交流伺服电机一7、减速机26以及圆弧传动带一8带动工件主轴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、摆杆一51、摆杆二52、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的上压板53、下压板55平行安装于床身2直线导轨一25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带动摆杆一51、摆杆二52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、电机带轮一30、电机带轮二32、圆弧传动带二16、铣主轴***6；铣主轴***6包括铣主轴箱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18上，铣主轴***6由交流变频电机15通过圆弧传动带二16带动拉杆38和角度头17旋转；深度进给轴传动***由X轴滑台18、交流伺服电机二20、联轴器43及精密滚珠丝杠一22、轴承支座组成；交流伺服电机二20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***由Z轴滑台19、交流伺服电机三21、电机支架45及精密滚珠丝杠二23、轴承支座46组成；交流伺服电机三21通过圆弧传动带三31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安装在床身2直线导轨一25上，X轴滑台18安装在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***6通过连接套40安装在X轴滑台19上，并且与工件主轴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。
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.交流伺服电机一，8.圆弧传动带一，9.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.圆弧传动带二，17.角度头，18.X轴滑台，19.Z轴滑台，20.交流伺服电机二，21.交流伺服电机三，22.精密滚珠丝杠一，23.精密滚珠丝杠二，24.四爪夹钳，25.直线导轨一，26.减速机，27.电机支架，28.直线导轨二，29.调整垫板，30.电机带轮一，31.圆弧传动带三，32.电机带轮二，33.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.摆杆一，52.摆杆二，53.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***包括交流伺服电机一7、减速机26、电机支架27、圆弧传动带一8、轴承1、工件主轴9、四爪夹钳24；工件主轴传动***由交流伺服电机一7、减速机26以及圆弧传动带一8带动工件主轴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、摆杆一51、摆杆二52、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的上压板53、下压板55平行安装于床身2直线导轨一25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带动摆杆一51、摆杆二52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、电机带轮一30、电机带轮二32、圆弧传动带二16、铣主轴***6；铣主轴***6包括铣主轴箱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18上，铣主轴***6由交流变频电机15通过圆弧传动带二16带动拉杆38和角度头17旋转；深度进给轴传动***由X轴滑台18、交流伺服电机二20、联轴器43及精密滚珠丝杠一22、轴承支座组成；交流伺服电机二20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***由Z轴滑台19、交流伺服电机三21、电机支架45及精密滚珠丝杠二23、轴承支座46组成；交流伺服电机三21通过圆弧传动带三31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安装在床身2直线导轨一25上，X轴滑台18安装在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***6通过连接套40安装在X轴滑台19上，并且与工件主轴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***包括交流伺服电机一(7)、减速机(26)、电机支架(27)、圆弧传动带一(8)、轴承(1)、工件主轴(9)、四爪夹钳(24)；工件主轴传动***由交流伺服电机一(7)、减速机(26)以及圆弧传动带一(8)带动工件主轴(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)、摆杆一(51)、摆杆二(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)的上压板(53)、下压板(55)平行安装于床身(2)直线导轨一(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)带动摆杆一(51)、摆杆二(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)、电机带轮一(30)、电机带轮二(32)、圆弧传动带二(16)、铣主轴***(6)；铣主轴***(6)包括铣主轴箱(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(18)上，铣主轴***(6)由交流变频电机(15)通过圆弧传动带二(16)带动拉杆(38)和角度头(17)旋转；深度进给轴传动***由X轴滑台(18)、交流伺服电机二(20)、联轴器(43)及精密滚珠丝杠一(22)、轴承支座组成；交流伺服电机二(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***由Z轴滑台(19)、交流伺服电机三(21)、电机支架(45)及精密滚珠丝杠二(23)、轴承支座(46)组成；交流伺服电机三(21)通过圆弧传动带三(31)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)安装在床身(2)直线导轨一(25)上，X轴滑台(18)安装在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***(6)通过连接套(40)安装在X轴滑台(19)上，并且与工件主轴(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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