CN111993066B - 一种半轴法兰孔钻铰机床及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半轴法兰孔钻铰机床及其加工方法，属于半轴法兰加工设备技术领域。它包括底座；滑台，其活动连接于底座上；X轴驱动单元，其驱动滑台沿X轴方向平移；立柱，其活动连接于底座上；Y轴驱动单元，其驱动立柱沿Y轴方向平移；主轴箱，其活动连接与立柱一侧；Z轴驱动单元，其驱动主轴箱沿Z轴方向升降；刀库，其内置有刀具；夹具，其固定于滑台上，夹具上放置半轴法兰并固定；X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元均由伺服电机驱动。本发明机床各构件的移动均由伺服电机驱动，实现了X、Y和Z轴方向移动的高精度控制，方便了数控机床中加工刀具的精准重复定位，保证了加工效率与加工质量，确保了半轴法兰孔的加工精度。

Description

一种半轴法兰孔钻铰机床及其加工方法

技术领域

本发明属于半轴法兰加工设备技术领域，更具体地说，涉及一种半轴法兰孔钻铰机床及其加工方法。

背景技术

半轴法兰是汽车变速器上的重要部件，随着制造业的兴起，车辆的需求扩大，半轴法兰的需求也随之扩大。法兰孔的加工作为法兰的重要加工步骤。现在市面常见的加工方式有：1.自由锻，通过一些基本变形工序将坯料逐步锻成所需要的工件；2.模锻，通过平锻机模锻工艺过程：下料、加热、预锻、终锻、冲连皮、切边等加工而成，需要知道的是，加工时要严格按照镦粗聚集规则进行设计，稍有偏差，在生产中就会出现坯料充不满或者材料偏多的“鼓肚”现象；然而通过上面两种方法仅仅可以加工出一些要求精度不高规则孔，与市场所需要的孔相差很远，对于钻铰一定锥度的孔更是难上加难。

一个半轴法兰盘一共需要加工8个孔，一道工序加工8个孔，现有厂家采用数控机床，用8个钻头同时加工，加工效率高，但是由于孔位之间距离较小，依旧难以保证加工精度。

经检索，中国专利公开号：CN 109794809 A；公开日：2019年05月24日；公开了一种加工半轴法兰孔及螺纹孔双工位机床，包括床身、立柱、十字滑台、主轴部件、刀库和夹具，夹具包括关于主轴部件对称设置的两个夹具单元，两个夹具单元均包括定位顶针机构和工件夹紧机构，定位顶针机构和工件夹紧机构并排设置在底座上，定位顶针机构包括第一油缸、移位支座、第二油缸和定位顶针。该申请案的机床虽然能实现对半轴法兰的孔加工，但是该机床夹具的结构设计使得半轴法兰只能通过人工进行安装固定，较为费时，且装夹后的加工精度无法保证。

发明内容

为了解决上述技术问题至少之一，根据本发明的一方面，提供了一种半轴法兰孔钻铰机床，包括：

底座；

滑台，其活动连接于底座上；

X轴驱动单元，其置于底座上，驱动滑台沿X轴方向平移；

立柱，其活动连接于底座上；

Y轴驱动单元，其置于底座上，驱动立柱沿Y轴方向平移；

主轴箱，其活动连接与立柱一侧，固定并驱动半轴法兰加工用刀具；

Z轴驱动单元，其置于立柱上，驱动主轴箱沿Z轴方向升降；

刀库，其置于立柱一侧，刀库内置有刀具；

夹具，其固定于滑台上，夹具上放置半轴法兰并固定；

所述X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元均由伺服电机驱动。

进一步地，所述X轴驱动单元包括：

丝杆一，其与X轴驱动单元的伺服电机传动连接，沿X轴方向布置，丝杆一上螺纹连接有滑块；

线轨一，其平行于丝杆一并设于丝杆一两侧底座上；

前支架，其固定于底座上，并与丝杆一远离伺服电机的一端连接；

后支架，其固定于底座上，并与丝杆一靠近伺服电机的一端连接；

前支架和后支架将丝杆一长度方向限定在X轴方向；

滑台为平台状，与线轨一滑动连接并与滑块传动式连接。

进一步地，所述夹具包括，

支座，其固定于滑台上表面一端；

顶尖一固定架，其设于支座上，其上设有顶尖一驱动件和顶尖一，顶尖一驱动件与顶尖一固定架固定连接，顶尖一与顶尖一固定架活动连接，顶尖一驱动件驱动顶尖一沿Y轴方向伸缩运动；以及

支撑板一，其固定于滑台上表面另一端，支撑板一顶端向下开设有导向限位槽，导向限位槽自上而下呈收口状；

还包括有固定座，其固定于立柱旁侧的底座上，固定座上设有顶尖二驱动件和顶尖二，顶尖二驱动件与固定座固定连接，顶尖二与固定座活动连接，顶尖二驱动件驱动顶尖二沿Y轴方向伸缩运动；

所述顶尖一与顶尖二处于同一水平面上。

进一步地，所述夹具还包括转角缸，其固定于支撑板远离顶尖一固定架一侧，半轴法兰在夹具上放置到位后，转角缸将半轴法兰的法兰盘处固定。

进一步地，所述夹具还包括：

浮动支撑块一，其设于支撑板一靠近顶尖一固定架一侧，所述浮动支撑块一包括浮动板一、固定块一、弹簧一和限位杆一，固定块一固定于支撑板一侧面；浮动板一活动设于固定块一上方；弹簧一置于浮动板一与固定块一之间且弹簧一两端分别与浮动板一及固定块一抵接；限位杆一竖直向下依次贯穿浮动板一、弹簧一中部和固定块一，将浮动板一限位，使浮动板一仅沿限位杆一上下运动；

浮动支撑块二，其设于浮动支撑块一与支座间的支座上，所述浮动支撑块二包括支撑板二、浮动板二、固定块二、弹簧二和限位杆二，支撑板二竖直设置并与支座固定连接；固定块二固定于支撑板二一侧；浮动板二活动设于固定块二上方；弹簧二置于浮动板二与固定块二之间且弹簧二两端分别与浮动板二及固定块二抵接；限位杆二竖直向下依次贯穿浮动板二、弹簧二中部和固定块二，将浮动板二限位，使浮动板二仅沿限位杆二上下运动。

进一步地，所述浮动板一和浮动板二顶部均开设有V型槽。

进一步地，所述顶尖一固定架与支座活动连接；还包括，

调节螺杆，其与支座和顶尖一固定架螺纹连接，调节螺杆长度方向沿平行于Y轴的方向布置，通过调节螺杆控制顶尖一固定架沿平行于Y轴的方向运动。

进一步地，所述刀库中至少包括有钻头、锥铰刀和机夹式反倒角刀。

根据本发明的另一方面，提供了一种半轴法兰孔加工方法，步骤如下：

一、半轴法兰放置：X轴驱动单元驱动滑台移动至顶尖一与顶尖二处于同一直线的位置，此位置为半轴法兰装取位，将半轴法兰放置在夹具上，其中，法兰盘部分位于顶尖二与支撑板一之间，轴体部分置于浮动板一和浮动板二上；

二、半轴法兰固定：顶尖一驱动件和顶尖二驱动件启动，分别驱动顶尖一和顶尖二伸出，与半轴法兰端面上的顶尖孔抵接，转角缸启动，将法兰盘部分压紧在支撑板一侧面；

三、移动至加工位：顶尖二驱动件驱动顶尖二收回，X轴驱动单元驱动滑台移动至立柱所在的Y轴位置处；

四、孔加工：主轴箱依次使用钻头、锥铰刀和机夹式反倒角刀完成对半轴法兰的孔加工，每次使用刀具均进行n个孔的加工，n为成品半轴法兰需加工孔的数量；

五、产品取出：X轴驱动单元驱动滑台移动至半轴法兰装取位，转角缸放开对法兰盘的压紧，顶尖一驱动件驱动顶尖一收回，取出加工完孔后的半轴法兰。

进一步地，步骤一和步骤五中的半轴法兰放置和取出操作均由机械手进行，机械手布置于半轴法兰装取位旁的底座上。

有益效果

（1）本发明的半轴法兰孔钻铰机床，夹具设于滑台上进行X轴方向平移，立柱进行Y轴方向平移，主轴箱进行Z轴方向平移，各构件的移动均由伺服电机驱动，实现了X、Y和Z轴方向移动的高精度控制，方便了数控机床中加工刀具的精准重复定位，保证了加工效率与加工质量，确保了半轴法兰孔的加工精度；

（2）本发明的半轴法兰孔钻铰机床，通过滑台与X轴驱动单元构成伺服滑台结构，滑台能稳定沿X轴方向平移，进而带动其上的夹具及半轴法兰进行X轴方向的移动动作，保证了机床在X轴方向上的加工精度及机床稳定性安全性；

（3）本发明的半轴法兰孔钻铰机床，在半轴法兰的装取位，夹具与固定座配合，将放置的半轴法兰定位为水平状态，然后通过转角缸配合顶尖一将半轴法兰稳定固定在夹具上，通过此结构配合，既能实现对半轴法兰的水平定位及固定，又不会在孔加工时对刀具运行发生干涉，确保精准加工有效进行；

（4）本发明的半轴法兰孔钻铰机床，夹具上设置浮动支撑块一和浮动支撑块二，在对半轴法兰提供更稳定的支撑的同时还能适应于不同型号不同轴体轴径的变化，确保对多种型号半轴法兰的稳定支撑及对中定位；

（5）本发明的半轴法兰孔钻铰机床，设有调节螺杆可调节顶尖一固定架的移动，方便夹具适应不同型号的半轴法兰轴体长度进行固定，增大了夹具的适用范围，增大了机床的加工范围；

（6）本发明的半轴法兰孔钻铰机床，对于不同型号的半轴法兰，不同的轴体轴径可通过浮动块一和浮动块二及其上开设的V型槽辅助轴体对中，由两处顶尖定位，最终完成水平夹持固定，不同的轴体长度可通过调整调节螺杆适应，在半轴法兰放置过程中，无需人工校正定位，依靠结构特征即可使半轴法兰自行水平校正并固定，减少了人力消耗，提高了机床的自动化程度；

（7）本发明的半轴法兰孔加工方法，自动化程度高，无需过多人工干涉即可通过机床实现对半轴法兰需加工孔的加工，加工效率高，且通过本方案的加工方法，加工精确度能得到保证，且整个过程中自动换刀，进一步提高了半轴法兰孔加工的精确度；

（8）本发明的半轴法兰孔加工方法，半轴法兰的装、取均采用机械手自动实现，进一步提高了自动化程度，节约了人力消耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1示出了本发明的半轴法兰孔钻铰机床主视图；

图2示出了本发明的半轴法兰孔钻铰机床俯视图；

图3示出了本发明的半轴法兰孔钻铰机床侧视图；

图4示出了本发明的伺服滑台俯视图；

图5示出了本发明的伺服滑台侧视图；

图6示出了本发明的伺服滑台主视角剖视图；

图7示出了本发明的夹具主视角剖视图；

图8示出了本发明的夹具俯视角剖视图；

图9示出了本发明中转角缸作为法兰盘紧固机构的示意图；

图10示出了本发明的夹具中浮动支撑块一处结构的示意图；

图11示出了本发明的夹具中浮动支撑块二处结构的示意图；

图12示出了半轴法兰结构的示意图；

图13示出了半轴法兰法兰盘部分的示意图；

图14示出了半轴法兰法兰盘部分的侧视图；

图15示出了钻头示意图；

图16示出了锥铰刀示意图；

图17示出了机夹式反倒角刀示意图。

附图标记：

1、底座；

2、伺服滑台；20、X轴驱动单元；200、减速器；201、联轴器；21、丝杆一；210、滑块；22、线轨一；23、滑台；24、前支架；240、前法兰；241、隔套；242、微调手柄端；25、后支架；250、后法兰；

3、立柱；30、Y轴驱动单元；

4、主轴箱；40、Z轴驱动单元；

5、刀库；50、钻头；51、锥铰刀；52、机夹式反倒角刀；

6、夹具；60、支座；600、顶尖一固定架；601、顶尖一驱动件；602、顶尖一；603、调节螺杆；61、支撑板一；610、导向限位槽；62、浮动支撑块一；620、浮动板一；621、固定块一；622、弹簧一；623、限位杆一；63、浮动支撑块二；630、支撑板二；6300、避让槽；631、浮动板二；632、固定块二；633、弹簧二；634、限位杆二；64、转角缸；

7、固定座；70、顶尖二驱动件；71、顶尖二；

8、半轴法兰；80、法兰盘；800、需加工孔；81、轴体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

实施例1

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，包括：

底座1；

滑台23，其活动连接于底座1上；

X轴驱动单元20，其置于底座1上，驱动滑台23沿X轴方向平移；

立柱3，其活动连接于底座1上；

Y轴驱动单元30，其置于底座1上，驱动立柱3沿Y轴方向平移；

主轴箱4，其活动连接与立柱3一侧，固定并驱动半轴法兰8加工用刀具；

Z轴驱动单元40，其置于立柱3上，驱动主轴箱4沿Z轴方向升降；

刀库5，其置于立柱3一侧，刀库5内置有刀具；

夹具6，其固定于滑台23上，夹具6上放置半轴法兰8并固定；

所述X轴驱动单元20、Y轴驱动单元30和Z轴驱动单元40均由伺服电机驱动。

目前市面上半轴法兰8进行法兰孔加工耗时长，劳动力需求大，且精度普遍不高，不少生产厂家欲采用数控机床进行半轴法兰8的孔加工，一个半轴法兰8的法兰盘80上一共需要加工八个孔，传统方式可能是用八个钻头同时加工，加工效率高，但是由于孔位之间距离较小，难以保证加工精度，且加工刀具刀柄放置非常困难，因此申请人考虑对加工方案作出改进：一是分两个工步，一个工步四个孔错开加工，但这种方案不仅增加了加工时间，而且增加了一套工装，成本增加；二是用一组刀具加工一个孔，然后换位加工另一个孔，这种方案需要在某一个孔位时换刀，不易采用自动换刀，而手工换刀效率低故仍不宜推广采用；三是先用一个刀具依次加工八个孔，再换一个刀具依次对这八个孔再加工，这样就可以在固定位置换刀，方便采用刀库5自动换刀，这种方式不但能保证加工效率，且加工精度也有保障，人力消耗也小，但是这种方案刀具需要三次定位，对刀具的重复定位精度要求非常高，既要保证孔位正确，还要保证三把刀具同心，难度非常大，所以本实施例设计了一种半轴法兰孔钻铰机床以适用于本方案。

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床中，X轴和Y轴相互垂直，且均平行于水平面，Z轴垂直于X轴和Y轴。

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，如图1、图2和图3所示，待加工的半轴法兰8放置在夹具6上，由夹具6将其固定，更具体地说，通过夹具6将待加工半轴法兰8固定在平行于Y轴的方向，即待加工半轴法兰8长度方向与Y轴方向平行，X轴驱动单元20驱动滑台23沿X轴方向平移进而带动夹具6上的待加工半轴法兰8平移，平移至主轴箱4所在位置处时即可进行加工，由Z轴驱动单元40驱动主轴箱4沿Z轴方向升降进而带动其上传动连接的刀具的Z轴方向的运动，由Y轴驱动单元30驱动立柱3进行Y轴方向平移进而带动刀具进行Y轴方向的运动，进一步地，X、Y和Z轴驱动单元上用于提供驱动力的构件均为伺服电机，伺服电机由于其响应快、力矩稳定等特点，传动距离非常精准，适用于本申请采用加工方式的刀具高精度重复定位的要求，能使本机床快速有效的加工出精度要求达标的半轴法兰孔；

进一步的，立柱3作为机床重要的结构件之一，起着机床中主轴箱4上下运动及支撑作用，本实施例立柱3材质为HT250,这种材质强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优，本实施例中用于驱动立柱3沿Y轴方向移动的伺服电机固定在底座1上，通过丝杆进行传动，立柱3传动连接在丝杆上；在立柱3靠近滑台23一侧面的边缘上竖直布置有线轨，主轴箱4滑动连接在线轨上，立柱3顶部固定用于驱动主轴箱4沿Z轴升降的伺服电机并通过丝杆与主轴箱4传动连接，在线轨的最下端设置有挡块，防止主轴箱4运动速度过快而导致机床损坏甚至造成不必要的损伤；本实施例中主轴箱4是由箱体和齿形带轮、法兰、支架、主轴组成的，支架支撑着整个主轴箱，带轮带动主轴进行旋转，通过伺服电机的精确控制带动主轴箱4在立柱3上的移动，从而实现被加工半轴法兰在Z轴上的相对移动，更加方便了实现自动换刀；由于半轴法兰8中法兰孔形状要求，至少需要三把刀具分别加工才能完成工序，所以本实施例设置了刀库5，通过数控完成自动换刀，刀库5设于立柱3一侧，主轴箱4的上方，当一个刀具的加工完成后，通过伺服电机带动，主轴箱4上移到换刀位置换刀后，继续下降进行加工，这个过程中无需再去对刀，在本实施例各伺服电机精确控制下，只通过数控编程控制即可完成半轴法兰孔的精确加工全过程。

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，为数控机床，除了上述的构成结构外，还包括有实现数控机床基本功能的其他组成构件如电气***、液压***、冷却***、排屑***、数控***等，鉴于数控机床为较为成熟的技术，本领域技术人员应当知晓，故不直接涉及本申请改进点的数控机床结构本申请不多做赘述。

实施例2

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，在实施例1的基础上做进一步改进，所述X轴驱动单元20包括：

丝杆一21，其与X轴驱动单元20的伺服电机传动连接，沿X轴方向布置，丝杆一21上螺纹连接有滑块210；

线轨一22，其平行于丝杆一21并设于丝杆一21两侧底座1上；

前支架24，其固定于底座1上，并与丝杆一21远离伺服电机的一端连接；

后支架25，其固定于底座1上，并与丝杆一21靠近伺服电机的一端连接；

前支架24和后支架25将丝杆一21长度方向限定在X轴方向；

滑台23为平台状，与线轨一22滑动连接并与滑块210传动式连接。

X轴驱动单元20与滑台23构成了本申请的伺服滑台2，其结构如图4、图5和图6所示，伺服滑台2的X轴驱动单元20整体固定在底座1上，滑台23在其X轴驱动单元20的线轨一22上被驱动沿X轴方向滑动，用于提供X轴方向驱动力的伺服电机通过减速器200及联轴器201与丝杆一21传动式连接，丝杆一21的两端通过前支架24和后支架25被水平支撑在底座1上，限制丝杆一21其他方向的位移，使其仅能在驱动下转动，进一步地，丝杆一21前端部通过前法兰240与前支架24连接，丝杆一21后端部通过后法兰250与后支架25连接，通过前后法兰确保丝杆一21的稳定连接，从而保证机床工作过程中的安全性，进一步地，在丝杆一21前端部还设有微调手柄端242，其上可安装微调手柄用于对滑台23的位置进行微调，微调手柄端242与前法兰240间设有隔套241，隔套241可以减少微调手柄在使用过程中的损伤以保证其更长的有效工作时间。

实施例3

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，在实施例2的基础上做进一步改进，所述夹具6包括，

支座60，其固定于滑台23上表面一端；

顶尖一固定架600，其设于支座60上，其上设有顶尖一驱动件601和顶尖一602，顶尖一驱动件601与顶尖一固定架600固定连接，顶尖一602与顶尖一固定架600活动连接，顶尖一驱动件601驱动顶尖一602沿Y轴方向伸缩运动；以及

支撑板一61，其固定于滑台23上表面另一端，支撑板一61顶端向下开设有导向限位槽610，导向限位槽610自上而下呈收口状；

还包括有固定座7，其固定于立柱2旁侧的底座1上，固定座7上设有顶尖二驱动件70和顶尖二71，顶尖二驱动件70与固定座7固定连接，顶尖二71与固定座7活动连接，顶尖二驱动件70驱动顶尖二71沿Y轴方向伸缩运动；

所述顶尖一602与顶尖二71处于同一水平面上。

如图7和图8所示，本实施例的夹具6设于滑台23上，还设有固定座7与夹具6进行配合来实现对待加工半轴法兰8的夹持，半轴法兰8的法兰盘80位置处需要刀具进行加工，因此此位置处不宜采用随夹具6移动的顶尖结构进行定位，因此，本实施例在不与刀具相干涉的位置处设置了固定座7，本实施例的支座60高度可调，方便调整顶尖一固定架600的高度，使其上的顶尖一602与顶尖二71处于同一水平高度，且顶尖一602和顶尖二71所在水平面与X轴Y轴所在水平面平行，由此方能保证夹具6夹持的待加工半轴法兰8的水平位置固定的准确定位，半轴法兰8的两端端面上一般都会开设有顶尖孔如图12所示，当滑台23移动至顶尖一602与顶尖二71处于同一直线时，即顶尖一602正对顶尖二71，此时夹具6所在位置为半轴法兰8装取位，在此位置处放置半轴法兰8，半轴法兰8置入支撑板一61上开设的导向限位槽610中，导向限位槽610的开口形状使得半轴法兰8容易放置，放置后通过伺服电机可控制两顶尖伸出并抵接在半轴法兰8两端面的顶尖孔上，由此将半轴法兰8固定；

进一步地，两顶尖抵接在半轴法兰8的顶尖孔中后，完成了半轴法兰8水平方向的定位及固定，但由于固定座7固定在底座1上无法移动，且半轴法兰8的法兰盘80需要加工孔，顶尖二71所处位置本就回干涉刀具正常加工轨迹，所以固定座7在完成对半轴法兰8的辅助定位后，需要脱离半轴法兰8，由此就需要紧固机构来将半轴法兰8法兰盘部分紧固，一方面保持半轴法兰8的水平位置状态，一方面防止孔加工过程中半轴法兰8位置的窜动，本实施例中的紧固装置如图9所示，所述夹具6还包括转角缸64，其固定于支撑板一61远离顶尖一固定架600一侧，半轴法兰8在夹具6上放置到位后，转角缸64将半轴法兰8的法兰盘80处固定。

转角缸64是现有技术中常用的紧固机构，其节约安装空间且夹持速度快，当半轴法兰8被顶尖一602和顶尖二71固定后，转角缸64启动，旋转压臂至法兰盘80前方并压下，将法兰盘80压紧在支撑板一61的侧面，此时顶尖二71即可收回，转角缸64配合顶尖一602即可完成对半轴法兰8的水平固定；在放置半轴法兰8前，转角缸64的压臂会旋转至不干涉法兰盘80放置的位置处，不影响半轴法兰8的取放。

实施例4

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，在实施例3的基础上做进一步改进，所述夹具6还包括：

浮动支撑块一62，其设于支撑板一61靠近顶尖一固定架600一侧，所述浮动支撑块一62包括浮动板一620、固定块一621、弹簧一622和限位杆一623，固定块一621固定于支撑板一61侧面；浮动板一620活动设于固定块一621上方；弹簧一622置于浮动板一620与固定块一621之间且弹簧一622两端分别与浮动板一620及固定块一621抵接；限位杆一623竖直向下依次贯穿浮动板一620、弹簧一622中部和固定块一621，将浮动板一620限位，使浮动板一620仅沿限位杆一623上下运动；

浮动支撑块二63，其设于浮动支撑块一62与支座60间的支座60上，所述浮动支撑块二63包括支撑板二630、浮动板二631、固定块二632、弹簧二633和限位杆二634，支撑板二630竖直设置并与支座60固定连接；固定块二632固定于支撑板二630一侧；浮动板二631活动设于固定块二632上方；弹簧二633置于浮动板二631与固定块二632之间且弹簧二633两端分别与浮动板二631及固定块二632抵接；限位杆二634竖直向下依次贯穿浮动板二631、弹簧二633中部和固定块二632，将浮动板二631限位，使浮动板二631仅沿限位杆二634上下运动。

在半轴法兰8放置在夹具6上，顶尖未对其进行抵接固定时，仅依靠支撑板一61无法直接对半轴法兰8进行有效支撑，可能还需辅以手动扶持，但这样会增加人力消耗，降低加工效率，针对此，本实施例对夹具6结构进行了进一步改进：

本实施例的浮动支撑块一62如图10所示，设于支撑板一61一侧，半轴法兰8放置后，法兰盘80一端的轴体81在进入导向限位槽610后与浮动板一620接触，浮动板一620在弹簧一622的支撑下，缓冲半轴法兰8下落的力并将其轴体81部分支撑，同理，本实施例的浮动支撑块二63如图11所示，支撑板二630顶部开设有避让槽6300，半轴法兰8远离法兰盘80一端的轴体81在进入避让槽6300后与浮动板二631接触，浮动板二631在弹簧二633的支撑下，缓冲半轴法兰8下落的力并将其轴体81另一部分支撑，且浮动板一620与浮动板二631水平高度相同、弹簧一622与弹簧二633水平高度相同、限位杆一623与限位杆二634水平高度相同及固定块一621与固定块二632水平高度相同，由此进一步保证半轴法兰8放置后的水平。

进一步地，所述浮动板一620和浮动板二631顶部均开设有V型槽。

由于半轴法兰8有多种型号，但不同型号的半轴法兰8其法兰盘80部分相同，区别在于轴体81长度或直径不同，对于不同直径的轴体81本实施例在浮动板一620和浮动板二631顶部均开设V型槽，一方面对放置上的轴体81进行导向一方面是适应多种轴径的轴体81使其均能最终稳定置于V型槽中线位置，辅助定位，方便后续顶尖机构对半轴法兰8的抵紧，本实施例的可浮动的浮动板一620、浮动板二631，配合其上的V型槽，能适用于多种信号半轴法兰8的有效夹持固定。

通过本实施例的夹具6结构设计，可以极大的省去人工校准夹持的步骤消耗，仅需将待加工半轴法兰8放置在导向限位槽610上方、避让槽6300上方，通过V型槽及浮动板一620和浮动板二631的辅助，即可使半轴法兰8自行校正至V型槽中线位置，再通过伺服电机驱动两处顶尖即可完成对半轴法兰8的水平定位，最后通过转角缸64夹紧，由于整个过程无需人工校正位置，完全可以通过结构特征来实现半轴法兰8的定位，因此，半轴法兰8的装取完全可以通过机械手来自动进行，并且无需过多的激光定位等传感器进行辅助，通过低成本的结构组成实现了高度自动控制，大大节约人力消耗，并且精准度有保证。

不同于现有专利公开号CN 109794809 A；公开日2019年05月24日；公开的一种加工半轴法兰孔及螺纹孔双工位机床，该申请案的机床虽然能对半轴法兰进行孔加工，但是该机床的夹具设计使得装夹操作只能人工手动进行，由于该申请案上无辅助定位校正的机构，采用机械手等自动装配的方法精度及装配成功度无法保证，且加工前还需对数控程序坐标进行校正，而本申请的夹具6结构设计，通过夹具6上各机构的辅助定位，只需将半轴法兰8放置，即可通过夹具6上的各机构配合自行校正好位置，机械手等自动装配方式能完全胜任，因此，本机床可以形成流水线，设定好数控程序后即可进行自动装配加工，极大的提高了加工效率，同时还保证了加工精度。

实施例5

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，在实施例4的基础上做进一步改进，所述顶尖一固定架600与支座60活动连接；还包括，

调节螺杆603，其与支座60和顶尖一固定架600螺纹连接，调节螺杆603长度方向沿平行于Y轴的方向布置，通过调节螺杆603控制顶尖一固定架600沿平行于Y轴的方向运动。

由于不同型号的半轴法兰8其轴体81长度有所变化，因此，本实施例设置顶尖一固定架600位置可调，即顶尖一固定架600与固定座7的间距可调，如图7所示，调节螺杆603穿过支座60并与顶尖一固定架600底部螺纹连接，支座60上设有限位顶尖一固定架600沿平行Y轴方向移动的槽，调节螺杆603相当于丝杆传动结构，通过转动调节螺杆603将转动转化为对与其螺接的顶尖一固定架600的直线运动，在支座60上槽的限位下，可控制顶尖一固定架600沿平行于Y轴的方向运动，由此来适应不同长度轴体81进行调整，确保本夹具6的适用范围。

实施例6

本实施例的半轴法兰孔钻铰机床，在实施例5的基础上做进一步改进，所述刀库5中至少包括有钻头50、锥铰刀51和机夹式反倒角刀52。

如图12、图13和图14所示，半轴法兰8的法兰盘80上有八处需加工孔800，且需加工孔800为锥孔，还需加工倒角，因此，为实现需加工孔800的加工，机床刀库5中需用到钻头50钻孔，锥铰刀51锥铰孔，以及机夹式反倒角刀52进行孔口倒角，更具体地，本实施例钻头50为内冷阶梯焊接式硬质合金钻头，如图15所示，锥铰刀51为内冷硬质合金锥铰刀，如图16所示，机夹式反倒角刀52如图17所示，能进一步提高加工精度。

实施例7

本实施例的半轴法兰孔加工方法，步骤如下：

一、半轴法兰放置：X轴驱动单元20驱动滑台23移动至顶尖一602与顶尖二71处于同一直线的位置，此位置为半轴法兰8装取位，将半轴法兰8放置在夹具6上，其中，法兰盘80部分位于顶尖二71与支撑板一61之间，轴体81部分置于浮动板一620和浮动板二631上；

二、半轴法兰固定：顶尖一驱动件601和顶尖二驱动件70启动，分别驱动顶尖一602和顶尖二71伸出，与半轴法兰8端面上的顶尖孔抵接，转角缸64启动，将法兰盘80部分压紧在支撑板一61侧面；

三、移动至加工位：顶尖二驱动件70驱动顶尖二71收回，X轴驱动单元20驱动滑台23移动至立柱3所在的Y轴位置处；

四、孔加工：主轴箱4依次使用钻头50、锥铰刀51和机夹式反倒角刀52完成对半轴法兰8的孔加工，每次使用刀具均进行n个孔的加工，n为成品半轴法兰8需加工孔800的数量；

五、产品取出：X轴驱动单元20驱动滑台23移动至半轴法兰8装取位，转角缸64放开对法兰盘80的压紧，顶尖一驱动件601驱动顶尖一602收回，取出加工完孔后的半轴法兰8。

本实施例所加工的半轴法兰8需加工孔800的数量为8，即n为8。

本实施例的加工方法，自动化程度高，无需过多人工干涉即可通过机床实现对半轴法兰8需加工孔800的加工，加工效率高，且通过本实施例的加工方法，加工精确度能得到保证，且整个过程中自动换刀，进一步提高了半轴法兰8孔加工的精确度。

实施例8

本实施例的半轴法兰孔加工方法，在实施例7的基础上做进一步改进，步骤一和步骤五中的半轴法兰8放置和取出操作均由机械手进行，机械手布置于半轴法兰8装取位旁的底座1上。

本实施例中，半轴法兰8的装、取均采用机械手自动实现，进一步提高了自动化程度，节约了人力消耗。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种半轴法兰孔钻铰机床，其特征在于，包括：

底座；

滑台，其活动连接与底座上；

X轴驱动单元，其置于底座上，驱动滑台沿X轴方向平移；

立柱，其活动连接于底座上；

Y轴驱动单元，其置于底座上，驱动立柱沿Y轴方向平移；

主轴箱，其活动连接与立柱一侧，固定并驱动半轴法兰加工用刀具；

Z轴驱动单元，其置于立柱上，驱动主轴箱沿Z轴方向升降；

刀库，其置于立柱一侧，刀库内置有刀具；

夹具，其固定于滑台上，夹具上放置半轴法兰并固定；

所述X轴驱动单元、Y轴驱动单元和Z轴驱动单元均由伺服电机驱动；

所述X轴驱动单元包括：

丝杆一，其与X轴驱动单元的伺服电机传动连接，沿X轴方向布置，丝杆一上螺纹连接有滑块；

线轨一，其平行于丝杆一并设于丝杆一两侧底座上；

前支架，其固定于底座上，并与丝杆一远离伺服电机的一端连接；

后支架，其固定于底座上，并与丝杆一靠近伺服电机的一端连接；

前支架和后支架将丝杆一长度方向限定在X轴方向；

滑台为平台状，与线轨一滑动连接并与滑块传动式连接；

所述夹具包括，

支座，其固定于滑台上表面一端；

顶尖一固定架，其设于支座上，其上设有顶尖一驱动件和顶尖一，顶尖一驱动件与顶尖一固定架固定连接，顶尖一与顶尖一固定架活动连接，顶尖一驱动件驱动顶尖一沿Y轴方向伸缩运动；以及

支撑板一，其固定于滑台上表面另一端，支撑板一顶端向下开设有导向限位槽，导向限位槽自上而下呈收口状；

还包括有固定座，其固定于立柱旁侧的底座上，固定座上设有顶尖二驱动件和顶尖二，顶尖二驱动件与固定座固定连接，顶尖二与固定座活动连接，顶尖二驱动件驱动顶尖二沿Y轴方向伸缩运动；

所述顶尖一与顶尖二处于同一水平面上；

所述夹具还包括转角缸，其固定于支撑板远离顶尖一固定架一侧，半轴法兰在夹具上放置到位后，转角缸将半轴法兰的法兰盘处固定。

2.根据权利要求1所述的一种半轴法兰孔钻铰机床，其特征在于，所述夹具还包括：

浮动支撑块一，其设于支撑板一靠近顶尖一固定架一侧，所述浮动支撑块一包括浮动板一、固定块一、弹簧一和限位杆一，固定块一固定于支撑板一侧面；浮动板一活动设于固定块一上方；弹簧一置于浮动板一与固定块一之间且弹簧一两端分别与浮动板一及固定块一抵接；限位杆一竖直向下依次贯穿浮动板一、弹簧一中部和固定块一，将浮动板一限位，使浮动板一仅沿限位杆一上下运动；

浮动支撑块二，其设于浮动支撑块一与支座间的支座上，所述浮动支撑块二包括支撑板二、浮动板二、固定块二、弹簧二和限位杆二，支撑板二竖直设置并与支座固定连接；固定块二固定于支撑板二一侧；浮动板二活动设于固定块二上方；弹簧二置于浮动板二与固定块二之间且弹簧二两端分别与浮动板二及固定块二抵接；限位杆二竖直向下依次贯穿浮动板二、弹簧二中部和固定块二，将浮动板二限位，使浮动板二仅沿限位杆二上下运动。

3.根据权利要求2所述的一种半轴法兰孔钻铰机床，其特征在于：所述浮动板一和浮动板二顶部均开设有V型槽。

4.根据权利要求3所述的一种半轴法兰孔钻铰机床，其特征在于：

所述顶尖一固定架与支座活动连接；还包括，

调节螺杆，其与支座和顶尖一固定架螺纹连接，调节螺杆长度方向沿Y轴方向布置，通过调节螺杆控制顶尖一固定架沿Y轴方向运动。

5.根据权利要求1所述的一种半轴法兰孔钻铰机床，其特征在于：所述刀库中至少包括有钻头、锥铰刀和机夹式反倒角刀。

6.一种半轴法兰孔加工方法，其特征在于，步骤如下：

一、半轴法兰放置：X轴驱动单元驱动滑台移动至顶尖一与顶尖二处于同一直线的位置，此位置为半轴法兰装取位，将半轴法兰放置在夹具上，其中，法兰盘部分位于顶尖二与支撑板一之间，轴体部分置于浮动板一和浮动板二上；

二、半轴法兰固定：顶尖一驱动件和顶尖二驱动件启动，分别驱动顶尖一和顶尖二伸出，与半轴法兰端面上的顶尖孔抵接，转角缸启动，将法兰盘部分压紧在支撑板一侧面；

三、移动至加工位：顶尖二驱动件驱动顶尖二收回，X轴驱动单元驱动滑台移动至立柱所在的Y轴位置处；

四、孔加工：主轴箱依次使用钻头、锥铰刀和机夹式反倒角刀完成对半轴法兰的孔加工，每次使用刀具均进行n个孔的加工，n为成品半轴法兰需加工孔的数量；

五、产品取出：X轴驱动单元驱动滑台移动至半轴法兰装取位，转角缸放开对法兰盘的压紧，顶尖一驱动件驱动顶尖一收回，取出加工完孔后的半轴法兰。

7.根据权利要求6所述的一种半轴法兰孔加工方法，其特征在于：步骤一和步骤五中的半轴法兰放置和取出操作均由机械手进行，机械手布置于半轴法兰装取位旁的底座上。

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