CN115213690A - 两侧对称车铣加工中心 - Google Patents

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CN115213690A CN202210909670.XA CN202210909670A CN115213690A CN 115213690 A CN115213690 A CN 115213690A CN 202210909670 A CN202210909670 A CN 202210909670A CN 115213690 A CN115213690 A CN 115213690A
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Abstract

本发明涉及机械加工设备技术领域，特别涉及一种两侧对称车铣加工中心，包括机架、工件夹持***、车铣加工***；在一台设备上实现了对钻杆两端摩擦焊焊缝外侧***与毛刺的同步铣削去除操作，无需进行工件吊装换向，极大提高了工艺过程的安全性与生产效率，同时，以铣削刀具进行车削加工的工艺设计也克服了该焊缝区域材料硬度较大单纯车削加工效果不稳定的问题。

Description

两侧对称车铣加工中心
技术领域：
本发明涉及机械加工设备技术领域，特别涉及一种两侧对称车铣加工中心。
背景技术：
目前在加工钻杆时，常用的加工方案为在管件结构主体的两端以摩擦焊方式焊接公、母钻杆接头，切削掉焊接毛刺并热处理后形成产品。
该加工工艺过程中，在摩擦焊操作之后，通常由摩擦焊焊接设备在焊接完成后焊缝红热状态切除管件内侧***的焊缝和毛刺，焊缝冷却后再由车床切除管件外侧的焊缝***和毛刺，该车削加工过程需要对长杆工件的两端进行相同的车削加工操作，使用常规车床操作时，需要在车床工位处对工件进行吊装换向，或者使用两台车床分别加工长杆工件两端，前者对的吊装关系操作危险性较高，后者设备占用成本高，均不利于减少加工工时提高生产效率和生产安全管理。同时，根据实际加工经验，单纯的车削加工由于焊缝处材料硬度较高，其加工成型效果不稳定，与后续热处理、产品表面处理的工艺工序存在工艺流程矛盾。
发明内容：
鉴于此，有必要设计一种两侧对称车铣加工中心，将钻杆类双端同工艺步骤加工的车削加工操作综合在同一台设备上同时实施，并改进加工工艺方案，提高相关生产效率和产品质量。
两侧对称车铣加工中心，包括机架、工件夹持***、车铣加工***。
其中机架由床身和床腿组成，床身通过床腿安装固定，床身为斜置床身，床身工作面下部设置主轴箱滑轨，主轴箱滑轨轴线水平，床身工作面上部设置左右对称的溜板滑轨，溜板滑轨与主轴箱滑轨平行。
工件夹持***由动力主轴装置、随动主轴装置和中心架组成。
其中动力主轴装置包括动力主轴箱、动力主轴丝杠装置、主轴箱定位卡盘、第一夹持器、夹持器传动带和夹持器驱动电机，主轴箱定位卡盘安装在主轴箱滑轨一端，与主轴箱滑轨滑动配合且设置有液压卡具，液压卡具用于液压动作卡紧主轴箱滑轨实现两者间的固定连接，动力主轴箱安装在主轴箱定位卡盘上，第一夹持器通过轴承转动安装在动力主轴箱上，夹持器驱动电机安装在动力主轴箱内且通过夹持器传动带与第一夹持器传动连接，动力主轴丝杠装置安装在主轴箱滑轨与主轴箱定位卡盘之间，用于驱动动力主轴装置沿主轴箱滑轨的运动。
随动主轴装置包括随动主轴箱、随动主轴箱丝杠装置、主轴箱定位卡盘和第二夹持器，主轴箱定位卡盘安装在主轴箱滑轨另一端，与主轴箱滑轨滑动配合且设置有液压卡具，液压卡具用于液压动作卡紧主轴箱滑轨实现两者间的固定连接，随动主轴箱安装在主轴箱定位卡盘上，第二夹持器通过轴承转动安装在随动主轴箱上，随动主轴丝杠装置安装在主轴箱滑轨与主轴箱定位卡盘之间，用于驱动随动主轴装置沿主轴箱滑轨的运动。
上述结构中，工件由第一夹持器和第二夹持器夹持在动力主轴装置和随动主轴装置之间并确定轴心。
中心架由承载箱、承载箱卡盘、承载托轮和侧轮装置组成，承载箱通过承载箱卡盘固定安装在主轴箱滑轨中央，承载托轮安装在承载箱上部与工件下表面接触，承载托轮用于托举工件中部防止其弯曲，侧轮装置由铰接在承载箱上的铰杆和安装在铰杆顶部的侧轮组成，侧轮与工件侧面接触，用于对工件中部侧向限位。
车铣加工***有两个，两侧对称安装在溜板滑轨上，位于工件夹持***内侧；每个端部车削***包括铣刀装置、铣刀驱动器、第一溜板、第一溜板驱动丝杠装置、第二溜板和第二溜板驱动丝杠装置；其中第一溜板滑动安装在溜板滑轨上，第一溜板丝杠装置安装在第一溜板与溜板滑轨之间，用于驱动控制第一溜板沿溜板滑轨的运动，第二溜板下表面与第一溜板上表面设置有相互配合的垂直滑轨副，垂直滑轨副相对主轴箱滑轨垂直，第二溜板通过垂直滑轨副滑动安装在第一溜板上，第二溜板驱动丝杠装置安装在第一溜板与第二溜板之间，用于驱动控制第二溜板沿垂直滑轨副相对第一溜板的运动，铣刀装置安装在第二溜板上，铣刀驱动器安装在铣刀装置上方并与铣刀装置传动连接。
工作时，使用吊机、叉车等工具将工件举升至动力主轴装置和随动主轴装置之间，启动动力主轴丝杠装置和随动主轴丝杠装置使之向内运动，将工件两端夹持在第一夹持器和第二夹持器之间，使用第一夹持器、第二夹持器夹持工件并调平使工件固定到位，并将中心架安装到位实现对工件中部的支撑限位。加工时，启动夹持器驱动电机，通过夹持器传动带带动工件旋转，铣刀驱动器驱动铣刀装置工作部旋转，进而由旋转的铣刀装置工作部对工件两端进行同步的车铣加工。该加工过程中，通过控制铣刀装置的转速和给进过程，及第一夹持器驱动工件的转速，即可以铣削加工方式完成对焊缝外侧***材料和毛刺的车削去除，克服该区域材料硬度较大单纯车削加工效果不稳定的问题。
上述结构中，第一溜板驱动丝杠装置控制第一溜板相对溜板滑轨运动提供刀具的x轴定位参数，第二溜板驱动丝杠装置控制第二溜板相对垂直滑轨副运动提供刀具的y轴定位参数，通常情况下，通过设备尺寸设计使动力主轴装置、随动主轴装置中夹持器轴承的轴心处于铣刀装置的y轴运动路线上，即可忽略铣刀装置的z轴定位参数完成正常车铣加工。但在工程实践中，考虑到设备的安装制造精度影响，对加工过程中刀具z轴定位参数存在调零需求；
优选的，工件夹持***还包括对刀调高装置，对刀调高装置安装在主轴箱定位卡盘与动力主轴箱、随动主轴箱之间，或者对刀调高装置安装在第一夹持器、第二夹持器与动力主轴箱、随动主轴箱之间，对刀调高装置用于调节工件与床身的间距，该间距即为z轴定位参数。或者，车铣加工***还包括对刀调高装置，对刀调高装置安装在第一溜板与溜板滑轨之间，或者对刀调高装置安装在第二溜板与第一溜板之间，或者对刀调高装置安装在第二溜板与铣刀装置之间，对刀调高装置用于调节回转式刀架与床身的间距，该间距即为z轴定位参数。
优选的，第一夹持器和第二夹持器为锥顶夹具，其中第一夹持器锥顶工作面设置有防滑槽。
优选的，动力主轴丝杠装置和随动主轴丝杠装置共用一根传动轴，且驱动方向镜像同步，简化工件装卸的操作，并提高工件安装过程中的定位精度。
优选的，中心架还包括调高滑槽，调高滑槽设置在承载箱上，承载托轮和侧轮装置通过调高滑槽与承载箱连接安装，该调高滑槽用于调整承载托轮和侧轮的高度，适配不同直径尺寸的工件需求。在工件夹持***内设置有对刀调高装置时，由于该对刀调高装置会改变工件的z轴定位参数，因此调高滑槽在该方案中设置时需要额外增加一条适配z轴定位参数变化的滑槽。
本发明提供了一种两侧对称车铣加工中心，在一台设备上实现了对钻杆两端摩擦焊焊缝外侧***与毛刺的同步铣削去除操作，无需进行工件吊装换向，极大提高了工艺过程的安全性与生产效率，同时，以铣削刀具进行车削加工的工艺设计也克服了该焊缝区域材料硬度较大单纯车削加工效果不稳定的问题。
附图说明：
附图1是两侧对称车铣加工中心具体实施例结构示意图；
附图2是两侧对称车铣加工中心具体实施例正视结构示意图；
附图3是两侧对称车铣加工中心具体实施例动力主轴装置局部结构示意图；
附图4是两侧对称车铣加工中心具体实施例中心架结构示意图。
图中，机架1、床身101、主轴箱滑轨1011、溜板滑轨1012、床腿102、动力主轴装置2、随动主轴装置3、动力主轴箱201、随动主轴箱301、动力主轴丝杠装置202、随动主轴丝杠装置302、主轴箱定位卡盘203、第一夹持器204、防滑槽2041、第二夹持器304、夹持器传动带205、夹持器驱动电机206、车铣加工***4、铣刀装置401、铣刀驱动器402、第一溜板403、第一溜板驱动丝杠装置404、第二溜板405、第二溜板驱动丝杠装置406、垂直滑轨副407、中心架5、承载箱501、调高滑槽5011、承载箱卡盘502、承载托轮503、侧轮装置504、铰杆5041、侧轮5042。
具体实施方式：
一种双端车削加工中心，包括机架1、工件夹持***、车铣加工***4。
其中机架1由床身101和床腿102组成，床身101通过床腿102安装固定，床身101为斜置床身101，床身101工作面下部设置主轴箱滑轨1011，主轴箱滑轨1011轴线水平，床身101工作面上部设置左右对称的溜板滑轨1012，溜板滑轨1012与主轴箱滑轨1011平行。
工件夹持***由动力主轴装置2和随动主轴装置3和中心/5组成。
其中动力主轴装置2包括动力主轴箱201、动力主轴丝杠装置202、主轴箱定位卡盘203、第一夹持器204、夹持器传动带205和夹持器驱动电机206，主轴箱定位卡盘203安装在主轴箱滑轨1011一端，与主轴箱滑轨1011滑动配合且设置有液压卡具，液压卡具用于液压动作卡紧主轴箱滑轨1011实现两者间的固定连接，动力主轴箱201安装在主轴箱定位卡盘203上，第一夹持器204通过轴承转动安装在动力主轴箱201上，夹持器驱动电机206安装在动力主轴箱201上且通过夹持器传动带205与第一夹持器204传动连接，动力主轴丝杠装置202安装在主轴箱滑轨1011与主轴箱定位卡盘203之间，用于驱动动力主轴装置2沿主轴箱滑轨1011的运动。
随动主轴装置3包括随动主轴箱301、随动主轴箱301丝杠装置、主轴箱定位卡盘203和第二夹持器304，主轴箱定位卡盘203安装在主轴箱滑轨1011另一端，与主轴箱滑轨1011滑动配合且设置有液压卡具，液压卡具用于液压动作卡紧主轴箱滑轨1011实现两者间的固定连接，随动主轴箱301安装在主轴箱定位卡盘203上，第二夹持器304通过轴承转动安装在随动主轴箱301上，随动主轴丝杠装置302安装在主轴箱滑轨1011与主轴箱定位卡盘203之间，用于驱动随动主轴装置3沿主轴箱滑轨1011的运动。
上述结构中，工件由第一夹持器204和第二夹持器304夹持在动力主轴装置2和随动主轴装置3之间并确定轴心。
中心架5由承载箱501、承载箱卡盘502、承载托轮503和侧轮装置504组成，承载箱501通过承载箱卡盘502固定安装在主轴箱滑轨1011中央，承载箱501上设置有调高滑槽5011，承载托轮503和侧轮装置504通过调高滑槽5011与承载箱501连接安装，承载托轮503与工件下表面接触，承载托轮503用于托举工件中部防止其弯曲，侧轮装置504由铰接安装的铰杆5041和安装在铰杆5041顶部的侧轮5042组成，侧轮5042与工件侧面接触，用于对工件中部侧向限位，本实施例中侧轮装置504设置两个，分别与工件两侧接触限位。
车铣加工***4有两个，两侧对称安装在溜板滑轨1012上，位于工件夹持***内侧；每个车铣加工***4包括铣刀装置401、铣刀驱动器402、第一溜板403、第一溜板驱动丝杠装置404、第二溜板405和第二溜板驱动丝杠装置406；其中第一溜板403滑动安装在溜板滑轨1012上，第一溜板403丝杠装置安装在第一溜板403与溜板滑轨1012之间，用于驱动控制第一溜板403沿溜板滑轨1012的运动，第二溜板405下表面与第一溜板403上表面设置有相互配合的垂直滑轨副407，垂直滑轨副407相对主轴箱滑轨1011垂直，第二溜板405通过垂直滑轨副407滑动安装在第一溜板403上，第二溜板驱动丝杠装置406安装在第一溜板403与第二溜板405之间，用于驱动控制第二溜板405沿垂直滑轨副407相对第一溜板403的运动，铣刀装置401安装在第二溜板405上，铣刀驱动器402安装在铣刀装置401上方并与铣刀装置401传动连接。
工作时，使用吊机、叉车等工具将工件举升至动力主轴装置2和随动主轴装置3之间，启动动力主轴丝杠装置202和随动主轴丝杠装置302使之向内运动，将工件两端夹持在第一夹持器204和第二夹持器304之间，使用第一夹持器204、第二夹持器304夹持工件并调平使工件固定到位，并将中心架5安装到位实现对工件中部的支撑限位。加工时，启动夹持器驱动电机206，通过夹持器传动带205带动工件旋转，铣刀驱动器402驱动铣刀装置401工作部旋转，进而由旋转的铣刀装置401工作部对工件两端进行同步的车铣加工。该加工过程中，通过控制铣刀装置401的转速和给进过程，及第一夹持器204驱动工件的转速，即可以铣削加工方式完成对焊缝外侧***材料和毛刺的车削去除，克服该区域材料硬度较大单纯车削加工效果不稳定的问题。
上述结构中，第一溜板驱动丝杠装置404控制第一溜板403相对溜板滑轨1012运动提供刀具的x轴定位参数，第二溜板驱动丝杠装置406控制第二溜板405相对垂直滑轨副407运动提供刀具的y轴定位参数，通常情况下，通过设备尺寸设计使动力主轴装置2中夹持器轴承的轴心处于铣刀装置的y轴运动路线上，即可忽略铣刀装置401的z轴定位参数完成正常车铣加工。但在工程实践中，考虑到设备的安装制造精度影响，对加工过程中刀具z轴定位参数存在调零需求，工件夹持***还包括对刀调高装置，对刀调高装置安装在主轴箱定位卡盘203与动力主轴箱201、随动主轴箱301之间，或者对刀调高装置安装在第一夹持器204、第二夹持器与动力主轴箱201、随动主轴箱301之间，对刀调高装置用于调节工件与床身101的间距，该间距即为z轴定位参数，或者，端部车削***4还包括对刀调高装置，对刀调高装置安装在第一溜板403与溜板滑轨1012之间，或者对刀调高装置安装在第二溜板405与第一溜板403之间，或者对刀调高装置安装在第二溜板405与铣刀装置401之间，对刀调高装置用于调节铣刀装置401与床身101的间距，该间距即为z轴定位参数。
上述第一夹持器204和第二夹持器304均采用锥顶夹具，其中第一夹持器204锥顶工作面设置有防滑槽2041。
动力主轴丝杠装置202和随动主轴丝杠装置302共用一根传动轴，且驱动方向镜像同步，简化工件装卸的操作，并提高工件安装过程中的两端定位精度。

Claims (6)

1.两侧对称车铣加工中心，其特征在于，包括机架、工件夹持***、车铣加工***；
其中机架由床身和床腿组成，床身通过床腿安装固定，床身为斜置床身，床身工作面下部设置主轴箱滑轨，主轴箱滑轨轴线水平，床身工作面上部设置左右对称的溜板滑轨，溜板滑轨与主轴箱滑轨平行；
工件夹持***由动力主轴装置、随动主轴装置和中心架组成；
其中动力主轴装置包括动力主轴箱、动力主轴丝杠装置、主轴箱定位卡盘、第一夹持器、夹持器传动带和夹持器驱动电机，主轴箱定位卡盘安装在主轴箱滑轨一端，与主轴箱滑轨滑动配合且设置有液压卡具，液压卡具用于液压动作卡紧主轴箱滑轨实现两者间的固定连接，动力主轴箱安装在主轴箱定位卡盘上，第一夹持器通过轴承转动安装在动力主轴箱上，夹持器驱动电机安装在动力主轴箱内且通过夹持器传动带与第一夹持器传动连接，动力主轴丝杠装置安装在主轴箱滑轨与主轴箱定位卡盘之间，用于驱动动力主轴装置沿主轴箱滑轨的运动；
随动主轴装置包括随动主轴箱、随动主轴箱丝杠装置、主轴箱定位卡盘和第二夹持器，主轴箱定位卡盘安装在主轴箱滑轨另一端，与主轴箱滑轨滑动配合且设置有液压卡具，液压卡具用于液压动作卡紧主轴箱滑轨实现两者间的固定连接，随动主轴箱安装在主轴箱定位卡盘上，第二夹持器通过轴承转动安装在随动主轴箱上，随动主轴丝杠装置安装在主轴箱滑轨与主轴箱定位卡盘之间，用于驱动随动主轴装置沿主轴箱滑轨的运动；
上述结构中，工件由第一夹持器和第二夹持器夹持在动力主轴装置和随动主轴装置之间并确定轴心；
中心架由承载箱、承载箱卡盘、承载托轮和侧轮装置组成，承载箱通过承载箱卡盘固定安装在主轴箱滑轨中央，承载托轮安装在承载箱上部与工件下表面接触，承载托轮用于托举工件中部防止其弯曲，侧轮装置由铰接在承载箱上的铰杆和安装在铰杆顶部的侧轮组成，侧轮与工件侧面接触，用于对工件中部侧向限位；
车铣加工***有两个，两侧对称安装在溜板滑轨上，位于工件夹持***内侧；每个车铣加工***包括铣刀装置、铣刀驱动器、第一溜板、第一溜板驱动丝杠装置、第二溜板和第二溜板驱动丝杠装置；其中第一溜板滑动安装在溜板滑轨上，第一溜板丝杠装置安装在第一溜板与溜板滑轨之间，用于驱动控制第一溜板沿溜板滑轨的运动，第二溜板下表面与第一溜板上表面设置有相互配合的垂直滑轨副，垂直滑轨副相对主轴箱滑轨垂直，第二溜板通过垂直滑轨副滑动安装在第一溜板上，第二溜板驱动丝杠装置安装在第一溜板与第二溜板之间，用于驱动控制第二溜板沿垂直滑轨副相对第一溜板的运动，铣刀装置安装在第二溜板上，铣刀驱动器安装在铣刀装置上方并与铣刀装置传动连接。
2.如权利要求1所述的两侧对称车铣加工中心，其特征在于，所述工件夹持***还包括对刀调高装置，对刀调高装置安装在主轴箱定位卡盘与动力主轴箱、随动主轴箱之间，或者对刀调高装置安装在第一夹持器、第二夹持器与动力主轴箱、随动主轴箱之间，对刀调高装置用于调节工件与床身的间距。
3.如权利要求1所述的两侧对称车铣加工中心，其特征在于，所述车铣加工***还包括对刀调高装置，对刀调高装置安装在第一溜板与溜板滑轨之间，或者对刀调高装置安装在第二溜板与第一溜板之间，或者对刀调高装置安装在第二溜板与回转式刀架之间，对刀调高装置用于调节回转式刀架与床身的间距。
4.如权利要求1所述的两侧对称车铣加工中心，其特征在于，所述第一夹持器和第二夹持器为锥顶夹具，其中第一夹持器锥顶工作面设置有防滑槽。
5.如权利要求1所述的两侧对称车铣加工中心，其特征在于，所述动力主轴丝杠装置和随动主轴丝杠装置共用一根传动轴，且驱动方向镜像同步。
6.如权利要求1所述的两侧对称车铣加工中心，其特征在于，所述中心架还包括调高滑槽，调高滑槽设置在承载箱上，承载托轮和侧轮装置通过调高滑槽与承载箱连接安装。
CN202210909670.XA 2022-07-29 2022-07-29 两侧对称车铣加工中心 Active CN115213690B (zh)

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