CN101988873B - 低倍硫印试样加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低倍硫印试样加工机床，包括床身、工作台、夹具、龙门立柱、横梁、铣削装置、磨削装置，床身上设置工作台，工作台通过线轨与床身连接，工作台上设置有夹具；床身设有龙门立柱，龙门立柱上设置有横梁，横梁的一端设置铣削装置，另一端设置磨削装置；所述横梁设置有上平面定位机构；所述铣削装置的一侧设有液压控制的机械手，机械手连接拨料油缸。本发明通过上平面定位机构与工件托起油缸的共同配合，能够将工件被加工的上表面调整至水平状态，然后再对工件进行加工，与现有技术中以工件的下表面为加工基准面相比，大大减小了加工余量，既提高了切削效率，又保证了余量的均匀性。

Description

低倍硫印试样加工机床

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，具体涉及一种低倍硫印试样加工机床。

背景技术

金属材料物理性能的检测需要用到大量的低倍硫印试样，为保证检测结果的准确性，应当使低倍硫印试样本身的各项性能保持一致。常用的加工低倍硫印试样的方法是分别采用龙门铣和龙门磨床进行加工。这种加工方法比较落后，为了提高加工效率，出现了一种数控龙门铣，在其横梁铣头一侧增加了一个磨头，可在同一机床上进行试样的加工。这种加工方法虽然较为方便，但还存在以下缺点：

1、铣头受横梁限制不能做大，大多在11KW～15KW左右，而低倍硫印又要求铣头大功率(22KW～55KW)以便提高效率；

2、加工时铣头要做横向运动，还要垂直运动，运动环节多，刚性差；

3、磨头也是二轴运动，要求精度高，否则磨头接刀留下刀痕使工件光洁度不够，实际加工时接刀痕不可避免影响加工光洁度；

4、装卡找正困难。

还有一种定梁龙门铣，其磨门柱及横梁较大，铣头固定在龙门铣横梁上，铣头功率较大(30KW～55KW)，并且铣头只做上下运动，刚性较好。磨头采用宽砂带磨削代替了砂轮磨头，一次成型，不接刀，现场使用效果较好。但其也存在其缺点：

1、夹持方式采用双针式夹持，刚性不足；

2、工件毛坯找正困难，费工费时；

3、磨削压力不均。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低倍硫印试样加工机床，它结构合理，效率高，操作简单，自动化程度高。

为解决上述技术问题，本发明低倍硫印试样加工机床的技术解决方案为：

包括床身、工作台、夹具、龙门立柱、横梁、铣削装置、磨削装置，床身上设置工作台，工作台通过线轨与床身连接，工作台上设置有夹具；床身设有龙门立柱，龙门立柱上设置有横梁，横梁的一端设置铣削装置，另一端设置磨削装置；所述横梁设置有上平面定位机构，所述工作台的承载面高度可调。

所述工作台包括机体，机体上设置多组工件托起油缸，液压机构分别控制多组工件托起油缸相对于机体上下运动；所述上平面定位机构设置于横梁中部，所述上平面定位机构包括定位油缸、定位板、导向柱；导向柱垂直设置于横梁，定位油缸设置于导向柱上，通过另一液压机构驱动定位油缸，使定位油缸沿导向柱上下移动；定位油缸底部设定位板，定位板下表面为水平状态。

所述夹具包括并排设置的多组工件夹紧油缸、齿形钳口、锥形带齿行动顶杆，各工件夹紧油缸的活塞分别通过锥形带齿行动顶杆连接齿形钳口，工件夹紧油缸设置于工作台上。

所述磨削装置包括磨头装置，磨头装置包括磨削接触轮；所述磨头装置设有压力调节装置，压力调节装置包括磨头装置配重，磨头装置配重的重量小于磨头装置的重量；磨头装置配重能够减轻磨削接触轮施加于工件表面的压力。

所述磨头装置通过丝杠螺母座连接横梁，磨头装置通过导向轴承与丝杠螺母座连接，伺服进给系统使磨头装置沿丝杠螺母座相对于横梁上下进给。

所述磨削接触轮与导向轮及砂带形成带传动，并由磨削电机驱动。

所述导向轮连接砂带自动张紧机构。

所述导向轮连接砂带调偏机构。

所述铣削装置包括铣削主轴，铣削电机通过套筒主轴进给系统驱动铣削主轴上下进给。

所述铣削主轴设有主轴锁紧机构。

所述铣削主轴设有主轴卸荷系统。

所述铣削装置的一侧设有液压控制的机械手，机械手连接拨料油缸；

机械手一侧设有拨料测长装置。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明通过上平面定位机构与工件托起油缸的共同配合，能够将工件被加工的上表面调整至水平状态，然后再对工件进行加工，与现有技术中以工件的下表面为加工基准面相比，大大减小了加工余量，既提高了切削效率，又保证了余量的均匀性。

本发明的磨削装置具有压力调节功能，能够自动调节磨头装置的砂带与工件被加工面之间的压力，使该压力保持在设定值，从而使砂带与工件之间保持恒定的磨削力，避免因磨削力过大而导致的损坏加工面的现象，或者磨削力过小，磨削效果差的问题，从而提高磨削质量，同时保护磨削机构。

本发明还设有拨料测长装置，能够在机械手将工件移到加工、定位区域的同时测量出工件的长度，为数控系统提供与之相适应的参数，从而决定刀具的行程。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明低倍硫印试样加工机床的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是龙门立柱的结构示意图；

图4是铣削装置的结构示意图；

图5磨削装置的结构示意图；

图6是图5的右视图。

图中附图标记说明：

1为床身，         2为工作台，

3为夹具，         4为龙门立柱，

5为横梁，         6为铣削装置，

7为磨削装置，     11为机械手，

12为拨料油缸，    51为定位板，

52为导向柱，              53为定位油缸，

31为工件夹紧油缸，        32为齿形钳口，

33为锥形带齿行动顶杆，    71为磨头装置，

73为丝杠螺母座，          72为伺服进给系统，

74为磨削电机，            75为磨削接触轮，

76为导向轮，              77为磨头装置配重，

78为砂带，                79为变速机构，

61为铣削电机，            62为减速机，

63为BT50铣削主轴，        65为刀具系统，

66为滑移套筒。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明低倍硫印试样加工机床，包括床身1、工作台2、夹具3、龙门立柱4、横梁5、铣削装置6、磨削装置7；

床身1上设置工作台2，工作台2通过线轨与床身1连接，工作台2上设置有夹具3；床身1中部设有龙门立柱4，龙门立柱4横跨线轨；

工作台2包括15组工件托起油缸、机体，15组工件托起油缸并排设置于机体上，15组工件托起油缸的上表面形成一较长的承载面，以满足工件长度的要求；液压机构分别控制15组工件托起油缸相对于机体上下运动，形成承载面高度可调的工作台面。

工作台2的机体通过无侧隙联轴器及滚珠丝杠副与伺服电机连接，由伺服电机驱动工作台2沿线轨进给移动。铣削装置6的一侧设有液压控制的机械手11，用于控制工件在工作台2上的位置。

机械手11连接拨料油缸12，拨料油缸12用于驱动机械手11运动；机械手11上设置安全销，当机械手11在推动工件的过程中负荷过大，安全销断裂，从而实现机械手11的过载保护。

机械手11一侧设有拨料测长装置，拨料测长装置包括电气测量元件，用于测量工件的长度。

夹具3包括并排设置的9组工件夹紧油缸31、齿形钳口32、锥形带齿行动顶杆33，工件夹紧油缸31的活塞通过锥形带齿行动顶杆33连接齿形钳口32，工件夹紧油缸31设置于工作台2的机体上。

液压泵通过工件夹紧油缸31的活塞带动锥形带齿行动顶杆33运动，锥形带齿行动顶杆33带动齿形钳口32，使齿形钳口32夹紧或放松，从而实现对工件的夹紧或放松。

本发明通过9组工件夹紧油缸31控制齿形钳口32的夹紧状态，使较长的工件也能被安全夹紧。

如图3所示，龙门立柱4上设置有横梁5，横梁5沿线轨方向设置，横梁5的一端设置铣削装置6，另一端设置磨削装置7，横梁5中部设置有上平面定位机构和铣头的配重系统。

上平面定位机构包括定位油缸53、定位板51、导向柱52；导向柱52垂直设置于横梁5中部，定位油缸53设置于导向柱52上，定位油缸53在液压机构的驱动下，能够沿导向柱52上下移动，定位油缸53底部设定位板51，定位板51下表面为水平状态，定位板51下表面作为上平面定位机构的定位基准面。

工作时，将工件沿线轨方向放置于工作台2一端，通过机械手11将工件送至上平面定位机构下方的工件托起油缸上，控制工件底部的工件托起油缸，将工件托高，同时使定位油缸53下移，调整各工件托起油缸的高度，使工件上表面与定位板51下表面良好贴合，从而使工件上表面处于水平状态；控制工件夹紧油缸31，向工件提供夹紧力，使工件被夹紧。

由于低倍硫印试样的被加工面是不规则的，而且有去除材料热应力区的厚度要求，本发明通过上平面定位机构与工件托起油缸的共同配合，能够将工件被加工的上表面调整至水平状态，然后再对工件进行加工，与现有技术中以工件的下表面为加工基准面相比，大大减小了加工余量，既提高了切削效率，又保证了余量的均匀性。

本发明采用工件夹紧油缸31向工件提供夹紧力，油缸的独立工作特性使得油缸对被夹持面的不规则性有较好的适应性。

床身1材料为高强度HT300铸铁件。

龙门立柱4和横梁5的材料为高强度HT300铸铁件。

如图4所示，铣削装置6包括铣削电机61、减速机62、同步带组、铣削主轴系统、刀具系统65；铣削电机61通过减速机62及同步带组驱动铣削主轴系统旋转；

铣削主轴系统包括BT50铣削主轴63、滑移套筒66、主轴卸荷系统、P4级主轴轴承、主轴箱、套筒主轴进给系统、主轴锁紧机构，BT50铣削主轴63上套设有滑移套筒66，滑移套筒66连接套筒主轴进给系统，套筒主轴进给系统通过滑移套筒66驱动BT50铣削主轴63上下进给，使BT50铣削主轴63伸出或退回。

BT50铣削主轴63通过P4级主轴轴承设置于主轴箱内，BT50铣削主轴63上的滑移套筒66通过箱体孔从主轴箱壁穿过。

BT50铣削主轴63设有主轴锁紧机构，主轴锁紧机构包括两组单作用油缸、锁紧块，单作用油缸的活塞连接锁紧块。当套筒主轴进给系统驱动BT50铣削主轴63进给至需要定位时，油缸活塞带动锁紧块运动，使锁紧块向滑移套筒66加压，消除滑移套筒66与箱体孔之间的间隙，将BT50铣削主轴63在进给方向定位，从而提高铣削主轴系统的工作刚性。

刀具系统65设置于BT50铣削主轴63的一端。

BT50铣削主轴63设有主轴卸荷系统，主轴卸荷系统使主轴免受主传动弯矩。

各系统与润滑系统连接。

如图5、图6所示，磨削装置7包括磨头装置71、伺服进给系统72、丝杠螺母座73、磨头装置配重77；

磨头装置71包括磨削电机74、变速机构79、磨削接触轮75、导向轮76、砂带78、砂带自动张紧机构、砂带调偏机构；磨削电机74通过变速机构79驱动磨削接触轮75转动，磨削接触轮75、导向轮76与砂带78形成带传动；导向轮76位于磨削接触轮75的上方；磨削接触轮75的转动带动砂带78运动，砂带78接触工件的加工表面，从而对工件表面进行磨削加工。

导向轮76连接砂带调偏机构，通过砂带调偏机构使导向轮水平移动，使砂带78保持与磨削接触轮75的相对位置，从而防止砂带78在工作过程中发生偏移。

导向轮76连接砂带自动张紧机构，通过砂带自动张紧机构使导向轮76上下移动，使砂带78保持张紧状态。磨头装置71设置于箱体内。

磨头装置71连接伺服进给系统72。磨头装置71设置有磨头装置配重77。磨头装置71通过丝杠螺母座73连接横梁5。磨头装置71通过四组导向轴承与丝杠螺母座73连接，磨头装置71与丝杠螺母座73之间设有间隙。

变速机构79采用皮带轮传动。

磨头装置71用于将已经过铣削的工件的被铣削面进行软磨，在适当的砂带线速度下对工件进行高效磨削。

磨头装置配重77的作用是使磨头装置71通过砂带78作用于工件的重量被平衡掉，以避免磨头装置71本身的重量全部作用于工件上。

磨头装置配重77的重量小于磨头装置71的重量，二者之间的重量之差为磨削装置作用于工件上的重力，也即砂带78作用于工件表面的压力。调节磨头装置配重77的重量，即可调节砂带78的工作压力。

工作过程中，伺服进给系统72驱动磨头装置71沿丝杠螺母座73上下进给，磨头装置71的磨削接触轮75通过砂带78向工件表面施压，使砂带78在一定压力下进行磨削加工；当磨削接触轮75通过砂带78施加于工件表面的压力大于磨头装置71与磨头装置配重77的重力差时(即磨削力超过设定值)，磨头装置71在导向轴承的作用下沿丝杠螺母座73上移，使磨削力变小，从而使磨削接触轮75施加于工件表面的压力保持相对恒定状态，以避免由于磨削力过大而导致的损坏工件加工面的现象发生。

本发明设有数控系统，为机床提供数字化程序及控制方式，加工精度高。本发明还设有液压系统、排屑机构、润滑系统、气动系统等，可保障、优化机床各项功能的实施。

本发明的加工效率更高，所加工的工件加工一致性更好。

本发明的操作方法如下：

1、将工件坯料放入工作台内，通过机械手11将工件推入加工工位，测工件坯料长度后，送入数控工作台移至上平面定位机构下方；

2、通过工件托起油缸使工件向上提升，使工件上表面与定位板51下表面贴合；启动工件夹紧油缸31，使工件被夹紧；

3、驱动铣削装置，对工件上表面进行粗加工、精加工；

4、驱动磨削装置，对工件上表面进行粗加工、精加工；

5、驱动工作台，使工作台返回装料工位，将加工完成的工件取出，再装入工件坯料，继续加工。

Claims (9)

1.一种低倍硫印试样加工机床，包括床身、工作台、夹具、龙门立柱、横梁、铣削装置、磨削装置，床身上设置工作台，工作台通过线轨与床身连接，工作台上设置有夹具；床身设有龙门立柱，龙门立柱上设置有横梁，横梁的一端设置铣削装置，另一端设置磨削装置；其特征在于：

所述横梁设置有上平面定位机构，所述工作台的承载面高度可调；

所述工作台包括机体，机体上设置多组工件托起油缸，液压机构分别控制多组工件托起油缸相对于机体上下运动；

所述上平面定位机构设置于横梁中部，所述上平面定位机构包括定位油缸、定位板、导向柱；导向柱垂直设置于横梁，定位油缸设置于导向柱上，通过另一液压机构驱动定位油缸，使定位油缸沿导向柱上下移动；定位油缸底部设定位板，定位板下表面为水平状态。

2.根据权利要求1所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述夹具包括并排设置的多组工件夹紧油缸、齿形钳口、锥形带齿行动顶杆，各工件夹紧油缸的活塞分别通过锥形带齿行动顶杆连接齿形钳口，工件夹紧油缸设置于工作台上。

3.根据权利要求1所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述磨削装置包括磨头装置，磨头装置包括磨削接触轮；所述磨头装置设有压力调节装置，压力调节装置包括磨头装置配重，磨头装置配重的重量小于磨头装置的重量；磨头装置配重能够减轻磨削接触轮施加于工件表面的压力。

4.根据权利要求3所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述磨头装置通过丝杠螺母座连接横梁，磨头装置通过导向轴承与丝杠螺母座连接，伺服进给系统使磨头装置沿丝杠螺母座相对于横梁上下进给。

5.根据权利要求3或4所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述磨削接触轮与导向轮及砂带形成带传动，并由磨削电机驱动。

6.根据权利要求5所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述导向轮连接砂带自动张紧机构；或者所述导向轮连接砂带调偏机构。

7.根据权利要求1所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述铣削装置包括铣削主轴，铣削电机通过套筒主轴进给系统驱动铣削主轴上下进给。

8.根据权利要求7所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述铣削主轴设有主轴锁紧机构；或者所述铣削主轴设有主轴卸荷系统。

9.根据权利要求1所述的低倍硫印试样加工机床，其特征在于：所述铣削装置的一侧设有液压控制的机械手，机械手连接拨料油缸；机械手一侧设有拨料测长装置。

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