CN101116915A - 异型孔组合镗床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异型孔组合镗床，包括机床底座，机床底座上设有主轴电机、回转工作台及夹紧机构，在机床底座上一侧安装有卡簧槽及内外倒角镗削进给机构，主轴电机转子与主轴直联。本发明采用电机转子与主轴直联式传动，加工精度大大提高，没有了皮带卸荷系统，避免了因皮带颤动而造成的机床振动，而且也减少了故障的产生，避免了由于轴承摩擦发热使镗头升温现象。在机床底座上安装卡簧槽及内外倒角镗削进给机构，可实现活塞异形销孔、卡簧槽及内倒角、外倒角一次装夹的精密加工，减少了加工工序，降低了加工误差，提高了加工精度。

Description

异型孔组合镗床

技术领域

本发明涉及一种机床，具体地说是一种用于加工异型孔的组合镗床。

背景技术

现有镗床的基本结构及其存在的缺点和不足归纳为两方面：

一、异形镗头结构方面：我公司山东滨州活塞厂曾研制出的异形孔镗床，其加工精度仍较低(分辨精度最高为0.03um/脉冲)，其异形孔主轴传动方式采用皮带传动加卸荷系统。主轴采用皮带传动，无法避免因皮带颤动而造成机床振动；卸荷系统不但增加了故障源，而且增加了由于轴承摩擦发热使镗头升温的问题，目前市场上的机床存在同样的问题。

二、机床整体结构方面：

我公司曾研制出的异形孔镗床，其只能完成活塞精镗异形孔单一工序。对活塞销孔内倒角、外倒角、卡簧槽工序，需要在其他专用机床上完成。这样增加了活塞重复定位误差，从而影响了活塞加工精度，目前市场上还没有能够同时完成上述功能的镗床。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种电机转子与主轴直联式传动，活塞加工精度高，可实现活塞异形销孔、卡簧槽及内倒角、外倒角一次装夹的精密加工的异形孔精密镗床活塞销孔数控组合精加工机床。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种异型孔组合镗床，包括机床底座，机床底座上设有主轴电机、回转工作台及夹紧机构，在机床底座上一侧安装有卡簧槽及内外倒角镗削进给机构，主轴电机转子与主轴直联。

所述的回转工作台及夹紧机构包括回转工作台座体，回转工作台座体上设有回转工作台转盘，回转工作台座体中设有齿条、齿轮和回转轴，齿条与齿轮啮合，齿轮固定在回转轴上，回转轴上部设于回转工作台转盘中，回转轴与止口胎连接盘连接，止口胎连接盘上设有止口胎，回转工作台转盘上部固定有油缸，油缸内下部设有螺旋槽结构的导向杆，导向杆上端与活塞杆连接，活塞杆上固定有夹紧臂，夹紧臂上安装有压盖，压盖在竖直方向上与止口胎相对应。

所述的卡簧槽及内外倒角镗削进给机构包括缸体，缸体一侧安装联接盘，缸体中设有上下活塞，上下活塞分别与滑块和弹簧连接，滑块与镗刀的镗杆连接；缸体中设有与上下活塞及滑块连通的油路，油路的输入端设有油嘴。

所述的滑块周围腔壁之间有间隙。

所述的主轴电机转子与主轴直联是主轴电机转子与连接套热装，连接套与主轴通过莫氏锥度缩紧连接。

本发明采用电机转子与主轴直联式传动，加工精度大大提高，没有了皮带卸荷系统，避免了因皮带颤动而造成的机床振动，而且也减少了故障的产生，避免了由于轴承摩擦发热使镗头升温现象。在机床底座上安装卡簧槽及内外倒角镗削进给机构，可实现活塞异形销孔、卡簧槽及内倒角、外倒角一次装夹的精密加工，减少了加工工序，降低了加工误差，提高了加工精度。以下为电主轴精密镗头与皮带传动镗头数据对比：

项目	电主轴精密镗头	皮带传动镗头
			圆柱度	＜0.002mm	0.003mm左右
圆度	＜0.0015mm	0.002mm
			直线度	＜0.0012mm	0.002mm
表面粗糙度	Ra0.4um	Ra0.55um

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是异形孔镗头结构示意图；

图3是回转工作台及夹紧机构结构示意图；

图4是卡簧槽及内外倒角削进给机构结构示意图；

图5是图4的A-A剖面图。

其中1、机床底座，2、丝杠传动部分，3、镗头径向进刀机构，4、主轴电机，5、小孔节流式高速精密液体静压镗头，6、回转工作台，7、工件回转夹紧机构，8、卡簧槽及内外倒角镗削进给机构，9、卡簧槽及内外倒角主轴箱，10、自动润滑装置，11、精密直线导轨，12、机床滑台，13、机床过桥，14、机床外轴，15、机床内轴，16、小孔节流式高速精密液体静压轴承，17、压力表，18、螺旋槽支架，19、内外轴运动传动小轴，20、花键套，21、花键轴，22、花键轴支座，23、燕尾滑台，24、滚珠丝杠，25、圆弧齿同步带轮，26、同步带，27、伺服驱动电机，28、回转工作台座体，29、齿条，30、齿轮，31、回转工作台转盘，32、回转轴，33、止口胎连接盘，34、导向杆，35、油缸，36、活塞杆，37、夹紧臂，38、压盖，39、活塞，40、止口胎，41、滑块，42、上活塞，43、右端盖，44、油嘴，45、缸体，46、下活塞，47、联接盘，48、弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1中，机床底座1左侧安装有丝杠传动部分2，右侧设有自动润滑装置10。机床底座1上部左侧依次安装有镗头径向进刀机构3、主轴电机4和小孔节流式高速精密液体静压镗头5。机床底座1中间部位上部设有精密直线导轨11，精密直线导轨11上面设有机床滑台12，机床滑台12上面安装有回转工作台6，回转工作台6上设有工件回转夹紧机构7。在机床底座右侧上部设有卡簧槽及内外倒角主轴箱9，卡簧槽及内外倒角主轴箱9上设有卡簧槽及内外倒角镗削进给机构8。

图2中，机床过桥13的左侧设有伺服驱动电机27，伺服驱动电机27的输出轴上设有圆弧齿同步带轮25，圆弧齿同步带轮25通过同步带26与滚珠丝杠24上的圆弧齿同步带轮25连接在一起，滚珠丝杠24连接燕尾滑台23，燕尾滑台23上安装有花键轴支座22，花键轴支座22上设有花键轴21，花键轴21外设有花键套20；花键轴21上固定有内外轴运动传动小轴19，内外轴运动传动小轴19安装于螺旋槽支架18上，螺旋槽支架18与锥形盘固定在一起，锥形盘固定在机床外轴14上，机床外轴14通过联轴器与主轴电机4连接。花键轴21通过花键套20以及与花键套20连接的斜导槽、燕尾槽组成的燕尾机构与机床内轴15连接。机床内轴15与机床外轴14相对偏心。

机床外轴14的两端分别设于前后小孔节流式高速精密液体静压轴承16中，小孔节流式高速精密液体静压轴承16通过油路与小孔节流器、压力油过滤部件连接，在主轴箱上部前后分别设有与小孔节流器、压力油过滤部件连接的压力表17。可以实现小孔节流式高速精密液体静压轴承16压力油腔的供油以及下油腔油压的检测。主轴电机转子与连接套热装，连接套与主轴通过莫氏锥度缩紧连接。

如图1、图2所示，工作时，镗刀杆固定在机床内轴15上，机床内轴15一方面跟随机床外轴14作高速旋转运动，完成零件孔的镗削；另一方面，在伺服电机27控制下，又可实现整个刀杆的平移，完成镗刀的径向进给运动。

①高速镗削运动的形成：

主轴电机4带动机床外轴14高速旋转，机床外轴14通过固定在它上面的螺旋槽支架18及内外轴运动传动小轴19，并通过花键套20，将高速旋转运动传递给花键轴21，花键轴21通过径向可移动的燕尾滑块，最终将高速旋转运动传递给装有刀杆的机床内轴15上，从而完成了机床的高速镗削运动。

②微径向进刀运动的形成：

伺服电机27通过圆弧齿同步带轮25及同步带26，滚珠丝杠24，带动燕尾滑台23直线运动；燕尾滑台23通过花键轴21及安装于螺旋槽支架18中的内外轴运动传动小轴19，将直线运动变成内外轴运动传动小轴19的相对旋转运动；内外轴运动传动小轴19的相对旋转运动通过花键轴20及径向可移动的燕尾滑块，变成机床内轴15对机床外轴14的相对旋转运动。由于机床内轴15对机床外轴14相对偏心，所以，机床内轴15对机床外轴14相对运动就变成安装于机床内轴15前端刀杆的径向进刀运动。

③喇叭口销孔的加工成形：

由于伺服电机27的转动通过图1中的镗头径向进刀机构3，可形成镗刀的径向进刀运动，所以，伺服电机27与图1中伺服电机驱动的机床滑台12作插补运动，可完成各种喇叭口形异形销孔的精密加工成形。

图3中，回转工作台座体28上设有回转工作台转盘31，回转工作台座体28中设有齿条29、齿轮30和回转轴32，齿条29与齿轮30啮合，齿轮30固定在回转轴32上，回转轴32上部设于回转工作台转盘31中，回转轴32与止口胎连接盘33连接，止口胎连接盘33上设有止口胎40，回转工作台转盘31上部固定有油缸35，油缸35内下部设有螺旋槽结构的导向杆34，导向杆34上端与活塞杆36连接，活塞杆36上固定有夹紧臂37，夹紧臂37上连接有压盖38，压盖38在竖直方向上与止口胎40相对应。

其工作过程包括工作台回转和活塞的回转夹紧。

工作台回转：

液压站为齿条29提供动力，使其做水平直线运动，同时齿条29推动齿轮30做回转运动。齿轮30通过平键带动回转轴32、止口胎连接盘33以及止口胎40做回转运动，从而使待加工的活塞39完成回转180度。

活塞的回转夹紧：

待加工的活塞39通过内腔、止口定位后，压力油推动活塞杆36向下运动，活塞杆36带动夹紧臂37、压盖38向下运动，并通过导向杆34的螺旋槽结构，完成待加工的活塞39的旋转夹紧运动。

图4、图5中，缸体45左侧安装有联接盘47，缸体45中设有上、下活塞42、46，上、下活塞42、46分别与滑块41和弹簧48连接，滑块41与镗刀的镗杆连接；缸体45的左、右端盖43中设有与上、下活塞42、46及滑块41连通的油路，油路的输入端设有油嘴44。滑块41周围与缸体45的腔壁之间有4mm间隙。

工作时，液压站通过油嘴44及内部油路给上活塞42、下活塞46供压力油，使上活塞42、下活塞46同时做径向移动。由于滑块41圆周与缸体5腔体有4mm间隙，滑块41在压力油作用下，缓慢径向运动，上活塞42、下活塞46与滑块41连接，滑块41与镗杆连接，这样可以完成镗杆的径向进刀。活塞卡簧槽或内外倒角加工完成以后，通过安装在上活塞42、下活塞46的弹簧48，使镗杆复位。

具体的加工过程如下：

待加工的活塞39开始位于机床0点位置，通过内腔、止口定位后，压力油推动活塞杆36向下运动，活塞杆36带动夹紧臂37、压盖38向下运动，并通过导向杆34的螺旋槽结构，完成待加工的活塞39的旋转夹紧运动。活塞39夹紧后，卡簧槽及内外倒角主轴旋转，与此同时，活塞39在Z轴伺服电机的驱动下，水平移动到卡簧槽及内倒角镗刀的位置。通过卡簧槽及内外倒角镗削进给机构8的径向进给，完成活塞一侧销孔卡簧槽及内外倒角的加工。然后活塞39退回到机床0点位置，随后液压站为齿条29提供动力，使其做水平直线运动，同时齿条29推动齿轮30做回转运动。齿轮30通过平键带动回转轴32、止口胎连接盘33以及止口胎40做回转运动，从而使待加工的活塞39完成回转180度。

然后，活塞39又在Z轴伺服电机的驱动下，水平移动到卡簧槽及内倒角镗刀的位置。通过卡簧槽及内外倒角镗削进给机构8的径向进给，完成活塞另一侧销孔卡簧槽及内外倒角的加工。倒角卡簧槽加工完以后，活塞39退回到机床0点，与此同时，小孔节流式高速精密液体静压镗头5，高速旋转。活塞39在Z轴伺服电机驱动下，向静压镗头方向水平移动，通过活塞Z轴伺服电机与径向进给机构的差补，完成活塞异形销孔的加工。然后，活塞退回到机床0点，压力油推动活塞杆36向上运动，活塞杆36带动夹紧臂37、压盖38向上运动，并通过导向杆34的螺旋槽结构，完成待加工的活塞39的旋转放松运动，完成活塞销孔的精加工。

Claims (5)

1.一种异型孔组合镗床，包括机床底座，机床底座上设有主轴、主轴电机、回转工作台及夹紧机构，其特征在于：在机床底座上一侧安装有卡簧槽及内外倒角镗削进给机构，主轴电机转子与主轴直联。

2.根据权利要求1所述的异型孔组合镗床，其特征在于：所述的回转工作台及夹紧机构包括回转工作台座体，回转工作台座体上设有回转工作台转盘，回转工作台座体中设有齿条、齿轮和回转轴，齿条与齿轮啮合，齿轮固定在回转轴上，回转轴上部设于回转工作台转盘中，回转轴与止口胎连接盘连接，止口胎连接盘上设有止口胎，回转工作台转盘上部固定有油缸，油缸内下部设有螺旋槽结构的导向杆，导向杆上端与活塞杆连接，活塞杆上固定有夹紧臂，夹紧臂上安装有压盖，压盖在竖直方向上与止口胎相对应。

3.根据权利要求1所述的异型孔组合镗床，其特征在于：所述的卡簧槽及内外倒角镗削进给机构包括缸体，缸体一侧安装联接盘，缸体中设有上下活塞，上下活塞分别与滑块和弹簧连接，滑块与镗刀的镗杆连接；缸体中设有与上下活塞及滑块连通的油路，油路的输入端设有油嘴。

4.根据权利要求3所述的异型孔组合镗床，其特征在于：所述的滑块周围腔壁之间有间隙。

5.根据权利要求1所述的异型孔组合镗床，其特征在于：所述的主轴电机转子与主轴直联是主轴电机转子与连接套热装，连接套与主轴通过莫氏锥度缩紧连接。

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