CN101456081A - 一种用于精密加工中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于精密加工中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床，包括床身和立柱，在床身一侧设有水平导轨，平行的另一侧设有固定刀架，床身的水平导轨上安装有立柱，在立柱上设置垂直导轨，垂直导轨上安装有拖板，拖板上装有主轴及主轴电机和齿轮变速箱，主轴的下端安装有夹具，拖板由安装在立柱上的Z轴电机驱动沿垂直导轨作垂直向移动，立柱则由安装在床身上的X轴电机沿床身水平导轨作水平移动。该车床在床身一侧设置了工件自动上下料和传输装置，以形成同类车床车削工序的自动连接。本发明适合于直径100－400mm的中、大规格轴承套圈的精密车削，具有装夹精度好、自动化程度高、能耗低的特点，实践证明其加工精度完全满足要求。

Description

一种用于精密加工中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床

技术领域：

本发明涉及数控机床领域，特别是涉及一种专用于精密加工中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床。

背景技术：

随着装备制造技术的不断发展，各行各业对轴承的需求越来越大，而其技术要求也越来越高，这使得通用轴承专业化的趋势越来越明显。对于技术含量高的轴承产品，如针对汽车行业、机床行业、铁路行业、石油化工机械、轻纺机械及冶金行业所需的大型、精密、结构复杂而又具备功能组合的轴承，目前有很多国内尚不能自给而需大量进口。

在此背景下，本申请人与常熟理工学院经过刻苦攻关，开发了用于轴承套圈车加工专用数控卧式车床并投入批量制造，同时研究开发了100mm以下轴承套圈CNC车加工工艺技术，获得了SKF、TIMKEN等国际知名轴承制造企业的技术认可，形成了100mm以下轴承套圈CNC精密车削的批量生产能力。

然而，在直径100—400mm的中、大规格轴承套圈精密车削时，由于装夹精度及机床回转半径的限制，卧式数控车床已很难胜任。特别是卧式数控车床在加工Φ200mm以上高强度金属材料的过程中，由于工件竖直方向安装，工件的重量对装夹精度有明显的影响，而且其排屑容易擦伤工件表面，再加上实现自动上下料比较复杂，因此考虑采用倒立式数控车床进行加工。倒立式数控车床的生产商较少，典型的有日本马扎克IVS200及北一机、沈阳机床所生产的CDHA512等相应机型。由于该类机床从技术指标来说，多用于盘类零件(如铝合金材料的汽车制动盘和轮毂)的高速加工，因此不适用于由高强度金属材料锻造的大直径轴承套圈精密车削的低速大扭矩要求，且在国内同类企业中的应用中已有不理想的反映，故该类机型无法满足中、大规格轴承套圈生产的需求。

发明内容：

针对上述缺陷，本发明提供了一种高精度、高效率的专用于加工直径100—400mm的中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床。

本发明所述的倒立式数控车床，包括床身，所述床身一侧的基座面上设有水平导轨，在与该导轨平行的基座面另一侧设有固定刀架，水平导轨上安装有立柱，立柱由床身上的X轴电机通过滚珠丝杠机构带动沿水平导轨作水平向移动，在立柱面向刀架的侧面设置垂直导轨，在该导轨上安装有拖板，拖板上装有主轴及其主轴电机和齿轮变速箱，拖板由安装在立柱上的Z轴电机驱动沿垂直导轨作垂直向移动形成Z轴运动，在主轴的下端安装有用于夹持工件的夹具。

优选的是，在上述水平导轨的下方设置有通道，该通道内设置有工件输送台。输送台为固定结构由链条传动，出料台做往复运动。套圈置于输送台上时，电机运转，通过链条使推料杆将零件推入调心机构，同时将出料台拉出，达到送出料目的。调心机构由直线轴承主导运动，在垂直方向设有弹簧缓冲，采用气动V型块调心。当零件由输送机构送到调心台面时，通过气动元件使两侧V型块同时向中心移动，夹紧零件，待抓手抓紧零件后送开，完成调心动作。

优选的是，夹具包括浮动夹头和卡盘，浮动夹头安装在主轴上，卡盘安装在浮动夹头上。这样能使得该轴承套圈能方便地实现被上下料抓取和准确定位的动作。

本发明的车床上以某中型轴承套圈为例进行了试加工，该套圈外径φ366.51，外圆滚道为双列滚子结构，内圈具有导程为38.1的螺旋槽，再加上多个斜面、油槽等复杂结构和较高的尺寸与形位精度要求，使得其制造具备了相当的难度。采用本发明后的结果表明车床在粗车该套圈平面、外圆和斜面时，均能以n＝160-180r/min转速、2mm的切削深度、0.2mm/r的进给速度稳定运行，车削力矩裕量较大。在精车时，以n＝180-200r/min转速、0.5mm的切削深度、0.2mm/r的进给速度运行，能确保表面粗糙度符合技术要求。特别地，在车削内孔的大导程螺旋槽(＝38.1)时，能以n＝100r/min、0.15mm的切削深度、38.1mm/r的进给速度一次成形，并且质量状况十分稳定。此外，本发明可以通过主轴的移动来实现工件的上下料，有效的降低工人的劳动强度，并且工件加工流程及工件上下料可一机完成，并能以产品的生产工艺而自由组织机床连线，实现工厂自动化生产。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明具体实施例的结构示意图，下面结合图1对本发明实施例进行介绍。

如图1所示，该倒立式数控车床，包括床身1，在床身1基座面的一侧水平设有水平导轨2，在与水平导轨2平行的基座面另一侧设有固定刀架3，水平导轨2上安装有立柱4，立柱4由床身上的X轴电机通过滚珠丝杠机构带动沿水平导轨2作水平向移动，在立柱4面向刀架3的侧面上垂直设置垂直导轨6，垂直导轨6上安装有拖板5，拖板5上装有主轴及其主轴电机和齿轮变速箱7，拖板5由安装在立柱4上的Z轴电机驱动沿垂直导轨作垂直向移动，在主轴的下端安装有用于夹持工件的夹具8，夹具8包括浮动夹爪和卡盘，卡盘安装在主轴上，浮动夹爪安装在卡盘上。水平导轨2的下方设置有通道9，该通道9内设置有工件输送台10。

机床主体部分主要由床身1与立柱4两大结构件组成，采用刀架3固定、主轴及立柱移动的结构配置方式。机床的X轴运动由安装在床身上的X轴电机通过滚珠丝杠机构带动立柱沿水平导轨作水平移动，而安装在立柱上的主轴及拖板、齿轮变速箱由Z轴电机驱动，沿水平导轨作上下移动形成Z轴运动。考虑到机床多台机床的工序自动连接、进而形成数控车削自动生产线的要求，在床身的右侧设计一自动上下料的输送位置，通过输送机构以及主轴沿Z轴方向、立柱沿X轴方向运动的配合，实现被加工零件的自动搬运与装夹。这样，机床就能按设定的时间节拍自动完成自动装夹、输送以及在多台相同机床上实现工序间自动连接，进而形成轴承套圈数控车削自动生产线。上述考虑多台倒立式数控车床自动上下料并实现工序间自动连接的总体结构在国内同类机床中的设计中属首创。

本发明实施提供的倒立式数控车床的工作过程：将工件毛坯放置在输送台10上——输送装置移动到指定位置——车床夹具8移动到输送装置上方——夹具8向下移动装夹工件——工件移动到加工区域——对工件进行车削——主轴移动到输送装置上方——主轴向下移动，将工件放置在输送装置上——夹具8向上移动到指定位置，输送装置移动到指定位置——夹具8卸下加工好的工件，从而实现了自动化流水作业。

Claims (3)

1、一种用于精密加工中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床，包括床身(1)，其特征在于，所述床身(1)基座面的一侧设有水平导轨(2)，在与该导轨(2)平行的基座面另一侧设有固定刀架(3)，水平导轨(2)上安装有立柱(4)，立柱(4)由床身上的X轴电机通过滚珠丝杠机构带动沿水平导轨(2)作水平向移动，在立柱(4)面向刀架(3)的侧面上设置垂直导轨(6)，垂直导轨(6)上安装有拖板(5)，拖板(5)上装有主轴及其主轴电机和齿轮变速箱(7)，拖板(5)由安装在立柱(4)上的Z轴电机驱动沿垂直导轨作垂直向移动，在主轴的下端安装有用于夹持工件的夹具(8)。

2、根据权利要求1所述的用于精密加工中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床，其特征在于，上述水平导轨(2)的下方设置有通道(9)，该通道(9)内设置有工件输送台(10)。

3、根据权利要求1或2所述的用于精密加工中、大规格轴承套圈的倒立式数控车床，其特征在于，所述夹具(8)包括浮动夹爪和卡盘，卡盘安装在主轴上，浮动夹爪安装在卡盘上。

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