CN102303245B - 车磨复合加工机床的刀具台 - Google Patents

Abstract

一种车磨复合加工机床的刀具台，包括用于在精密数控车床上作纵向和横向运动的精密十字滑台，精密十字滑台的横托板沿大托板横向的长度大于大托板的横向长度，该横托板上并排设置车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置，其中至少端面法向磨削装置安装在一个由第三驱动系统驱动的作纵向运动的第一滑板上，车削刀具台的分度回转中心的轴心线、内孔磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线平行，端面法向磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线呈空间垂直相交。实现在同一台数控机床上对工件进行车磨复合加工，能够使工件不反复装夹，消除因装夹误差导致的加工误差，保证产品加工精度，而且降低了机床的制造难度，制造成本也相应降低。

Description

车磨复合加工机床的刀具台

技术领域

本发明涉及精密数控机床领域，特别涉及一种车磨复合加工机床的刀具台。

背景技术

机械加工领域中，车床用于进行车削加工，磨床用于磨削加工，对加工件的车削和磨削通常是分步在车床和磨床上分别进行，在不同的机床上对同一个进行工件分别加工，都需对工件重新装夹，而重新装夹所形成的装夹误差，会导致加工误差，这种装夹、加工产生的误差，对于精度要求不高的普通工件而言，不会影响普通工件的合格率，但是对于精度要求高的精密加工的工件，采用上述方式进行车削和磨削加工所产生的误差就会对工件的精度造成较大影响，因此对于精度要求高的工件进行精密加工，需利用精密数控机床进行。然而，利用精密数控机床加工淬硬材料（即硬度高，难以切削的材料），目前主要有以下几种发展方向：1）用高速高精密车床车削，以车削代替磨削，即机械加工领域中所说的以车代磨来达到磨削效果。但是在实际运用过程中，由于以车削代替磨削对车床和刀具的要求很高，造成车床、刀具的价格昂贵，而且加工效率低；并且对表面为螺旋有特殊要求的工件加工，采用以车代磨的技术就无法满足。鉴于上述原因，用高速高精密车床以车代磨加工淬硬材料的技术尚不能大范围应用。2）应用强力磨削或高速磨削来实现高效磨削。但是高效磨削对机床的主轴的高刚性、高转速，以及高刚度、微进给有极高的要求，特别是对内孔加工时，因砂轮主轴DM值的限制，目前尚无法实现真正意义的高效磨削；同时强力磨削或高速磨削的安全生产保障要求也很高，故这种技术也只有在高制造技术水平的国家才能使用。3）综合应用车削、磨削的优点，以车磨复合加工对淬硬材料工件（即盘类、套筒类零件）进行高效精密加工。1998年德国Emag公司展出了全球首台“倒置式车磨中心”，2000年投入生产使用。该车磨中心数控机床配置有车刀和磨削主轴的转塔刀架，该转塔刀架位于主轴下方，只进行分度转动，转塔刀架不进行位置移动；主轴位于转塔刀架上方作X轴运动，由主轴内的套筒完成Z轴运动，主轴负责上下料。它主要用于加工淬硬的盘、套类零件，如传动齿轮、滑动联轴器、行星轮、轴承环等。加工时，凡是硬度能达到车削标的部位都由车削完成，需要磨削的部位在车削后只留下几μm的余量，再进行磨削。该“倒置式车磨中心”在通常难以切削的淬硬材料的高效加工领域有着重要贡献，但是，该“倒置式车磨中心”的主要结构为：主轴倒置，主轴支撑部件同时肩负X轴、Z轴的运动机构，为达到高刚性，特别是运动状态下的高刚性，这种结构在制造上要求极高的制造水平，并且对大功率、高刚性电主轴有极高的依赖。由于这种“倒置式车磨中心”对制造水平的要求极高，使该机床的制造难度大，制作成本高，销售价格极其昂贵，一般的企业难以承受。由此导致现代工业起步较晚的地区，对生产、使用“倒置式车磨中心”存在较大困难，因此综合应用车削、磨削的优点实现车磨复合加工的应用也就存在较大障碍。怎样降低能够进行车磨复合加工机床的制造成本，使车磨复合加工技术能够得到普遍推广，使一般企业也能应用车磨复合加工技术对淬硬材料进行加工，是机械制造领域长期致力于研究、发展而尚未得到有效解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种车磨复合加工机床的刀具台。它通过在精密十字滑台的横托板上沿横托板的运动方向并排设置车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置，其中至少端面法向磨削装置安装在一个由第三驱动系统驱动的作纵向运动的第一滑板上，该第一滑板通过导轨与横托板滑动配合，使车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置可实现纵向和横向运动及定位，实现在同一台数控机床上对工件进行车磨复合加工，能够使工件不反复装夹，消除因装夹误差导致的加工误差，保证产品加工精度，而且降低了机床的制造难度，制造成本也相应降低。

本发明的目的是这样实现的：包括用于在精密数控车床上作纵向和横向运动的精密十字滑台，所述精密十字滑台包括由第一驱动系统驱动的沿床身作纵向运动的大托板、由第二驱动系统驱动的作横向运动的横托板，横托板与大托板滑动配合，大托板用于与车床的床身滑动配合，所述横托板沿大托板横向的长度大于大托板的横向长度，该横托板上沿横向运动的方向并排设置车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置，其中至少端面法向磨削装置安装在一个由第三驱动系统驱动的作纵向运动的第一滑板上，该第一滑板通过导轨与横托板滑动配合，所述车削刀具台的分度回转中心的轴心线、内孔磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线平行，所述端面法向磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线呈空间垂直相交。

所述车削刀具台的分度回转中心、端面法向磨削装置的主轴回转中心、内孔磨削装置的主轴回转中心的水平高度与机床主轴回转中心的水平高度相同。

车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置在横托板上的并排排列的位置依次为车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置；或者换位排列。

所述第一滑板底面固定连接导轨，横托板上固定导轨滑座，导轨与导轨滑座滑动配合，使第一滑板向车床主轴方向运动时伸出横托板边缘，返回时退回横托板边缘内。

所述横托板上设置一个由第四驱动系统驱动的作纵向运动的第二滑板上，内孔磨削装置安装在第二滑板上，该第二滑板底面固定连接导轨，横托板上固定导轨滑座，导轨与导轨滑座滑动配合，使第二滑板向车床主轴方向运动时伸出横托板边缘，返回时退回横托板边缘内。

第三驱动系统、第四驱动系统采用液压油缸或气缸或直线电动机，液压油缸或气缸或直线电动机固定在滑板上，液压油缸的活塞杆或气缸的活塞杆或直线电动机的轴杆与设置在横托板上的连接座固连。

第三驱动系统、第四驱动系统采用旋转电动机与丝杠螺母机构组合，所述丝杠螺母机构的丝杠支撑于横托板上，旋转电动机安装在横托板一侧与丝杠连接，滑板底部设置螺母与丝杠螺纹配合。

第三驱动系统、第四驱动系统采用旋转电动机与齿轮齿条机构组合，所述齿轮齿条机构的齿条固定在滑板底部，旋转电动机安装在横托板一侧，旋转电动机的轴上安装齿轮与齿条啮合。

所述内孔磨削装置采用电主轴，电主轴的轴杆用于安装内孔磨削砂轮，电主轴安装在横托板上，或安装在横托板上设置的第二滑板上。

所述内孔磨削装置包括用于安装砂轮的主轴、旋转动力装置，主轴通过轴承支撑于主轴座，主轴的一端外伸出主轴座用于安装内孔磨削砂轮，另一端外伸主轴座通过带传动机构与旋转动力装置相连，主轴座和旋转动力装置均固定在横托板上，或者主轴座和旋转动力装置均固定在横托板上设置的第二滑板上。所述旋转动力装置采用旋转电动机，或液压马达，或气动马达。

所述端面法向磨削装置包括用于安装砂轮的主轴、旋转动力装置，主轴通过轴承支撑于固定在滑板上的主轴座，主轴的两端外伸出主轴座，一外伸端用于安装端面磨削砂轮，另一外伸端通过带传动机构与旋转动力装置相连，旋转动力装置安装固定在第一滑板上，或者安装固定在第一滑板上设置安装座上。所述旋转动力装置为旋转电动机，或液压马达，或气动马达。

所述端面法向磨削装置采用电主轴，或液压马达，或气动马达，或旋转电动机；所述电主轴，或液压马达，或气动马达，或旋转电动机安装固定在第一滑板上，电主轴，或液压马达，或气动马达的轴杆用于安装端面磨削砂轮。

所述旋转电动机采用防水电动机。

所述车削刀具台采用液压驱动的刀具台或电动机驱动的刀具台。

由于采用了上述方案，本发明车磨复合加工机床的刀具台具有以下优点：

1.精密十字滑台包括由第一驱动系统驱动的沿床身作纵向运动的大托板、由第二驱动系统驱动的作横向运动的横托板，横托板与大托板滑动配合，大托板用于与车床的床身滑动配合，所述横托板沿大托板横向的长度大于大托板的横向长度，该横托板上沿横向运动的方向并排设置车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置。这样，大托板能够在第一驱动系统的驱动下沿机床纵向运动，同时带动横托板及设置在横托板上的车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置沿纵向运动，实现Z向的进给、定位；横托板在第二驱动系统的驱动下作横向运动，实现X向的移动、定位，通过横托板的移动，能够选定车削刀具台，或端面法向磨削装置，或内孔磨削装置与车床主轴对应，进入工况位置，从而实现不同刀具系统的工况位置和非工况位置的转换，使位于工况位置者能够用于对工件进行加工。这种将车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置等不同刀具系统并排安装在精密十字滑台的横托板上，通过精密十字滑台及驱动系统实现在XZ平面的运动及定位， X、Z向运动具有联动功能，可连续的完成XZ平面内的任意位置定位，使一台机床既能用于车削加工，又能用于磨削加工，实现车磨复合加工。同时，让端面法向磨削装置、内孔磨削装置独立设置，良好解决了小孔大端面工件的精密磨削加工要求。

2.至少端面法向磨削装置安装在一个由第三驱动系统驱动的作纵向运动的第一滑板上，该第一滑板通过导轨与横托板滑动配合，滑板在第三驱动系统驱动的驱动下作纵向运动时，带动端面法向磨削装置实现Z向的进给、定位。这样，第一滑板在第三驱动系统的驱动下向车床主轴方向运动时伸出横托板边缘，返回时退回横托板边缘内，由此使端面法向磨削装置也能够向车床主轴方向移动进入工况位或退回到非工况位，让端面法向磨削装置的端面磨削砂轮能够有效回避与车削刀具台、内孔磨削装置的干涉。端面法向磨削装置在第一滑板带动下单独纵向运动进入工况位进行工件端面法向磨削时可避开车削刀具、内孔磨削砂轮、砂轮修整机构等，并使端面磨削砂轮能完成凹端面的加工；第一滑板带着端面法向磨削装置退回非工况位后，不会在车削加工或内孔磨削加工时对工件形成干涉。

3.所述车削刀具台的分度回转中心的轴心线、内孔磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线平行，所述端面法向磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线呈空间垂直相交。这样使刀具安装在车削刀具台上进入工况位后，能够对工件进行车削加工，使内孔磨削砂轮安装在内孔磨削装置的主轴上进入工况位后，能够对工件的内孔进行磨削加工，使端面磨削砂轮安装在端面法向磨削装置的主轴上进入工况位后，能够对工件的端面进行磨削加工。

4. 所述车削刀具台的分度回转中心、端面法向磨削装置的主轴回转中心、内孔磨削装置的主轴回转中心的水平高度与机床主轴回转中心的水平高度相同。这样使各回转中心处于一个平面上，在控制车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置的位置移动时，其回转中心只是相对于机床主轴回转中心在一个平面上做X向和Z向的位置移动调整，没有Y轴向的调整，具体运动控制与通常的精密数控车床相同，利于操作，控制简单方便。

5.所述内孔磨削装置安装在一个由第四驱动系统驱动的作纵向运动的第二滑板上，第二滑板底面固定连接导轨，该导轨与横托板上固定的导轨滑座滑动配合，使第二滑板在第四驱动系统驱动下向车床主轴方向运动时伸出横托板边缘，返回时退回横托板边缘内。这样，也可以使内孔磨削装置能够单独在横托板上做Z向运动，由此使内孔磨削装置也能够向车床主轴方向移动进入工况位或退回到非工况位，让内孔磨削装置能够有效回避与车削加工、端面法向磨削加工的干涉。

6.所述内孔磨削装置采用电主轴，电主轴的轴杆用于安装内孔磨削砂轮，电主轴安装在横托板上，或安装在横托板上设置的第二滑板上。这样内孔磨削砂轮通过电主轴提供动力实现高速旋转，高速旋转的内孔磨削砂轮对工件的内孔实现磨削，并且当工件的端面直径小于内孔磨削砂轮直径，也可用内孔磨削砂轮的端面直接靠磨工件端面，实现端面磨削，赋予内孔磨削装置更多的功能。

由于具有上述结构和优点，将本发明车磨复合加工机床的刀具台装配在高速高精密数控车床上，如装配在由重庆科菲精密机械有限公司制造、销售的高速高精密数控车床CNC-P40的床身上，该高速高精密数控车床CNC-P40已在淬硬材料加工领域服务多年（主要服务于：綦江齿轮传动有限公司，中国东风集团，中国龙工等企业），通过合理布置在精密十字滑台的横托板上的车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置的独立工作，使原来只能用于车削加工的高速高精密数控车床同时具备用于车削加工和用于端面法向磨削加工、用于内孔磨削加工的功能。在同一台高速高精密数控车床上对淬硬材料工件进行车削加工和磨削加工，只要将淬硬材料的盘、套类工件装夹固定在数控车床主轴上，就能在采用本刀具台的一台车床上，分别完成对工件的车削、内孔磨削和端面磨削加工，实现车磨复合加工，而不需再移动工件更换机床，完全避免了因设备原因和装夹原因产生的加工误差，加工质量得到提高，其对工件的加工效率又远远高于以车代磨的加工效率，而且与现有的“倒置式车磨中心”设备相比较，设备的制造水平的要求和制造难度大大降低，制作成本也相应降低，使一般企业都能够承受，以较经济的方式可靠实现高精密高效车磨复合加工机床的制造、应用。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的一种实施例结构示意图；

图2为本发明安装在车床上的俯视结构图；

图3为横托板上安装的车削、磨削装置的结构示意图；

图4为俯视的车削、磨削装置的分布图；

图5为端面法向磨削装置安装在第一滑板上的示意图。

具体实施方式

参见图1至图5，本发明车磨复合加工机床的刀具台的一种实施例，包括用于在精密数控车床上作纵向和横向运动的精密十字滑台，所述精密十字滑台包括由第一驱动系统驱动的沿床身作纵向运动的大托板68、由第二驱动系统驱动的作横向运动的横托板5，横托板5与大托板68滑动配合，大托板68用于与车床的床身6滑动配合。所述第一驱动系统包括第一伺服电机65、第一丝杠62，该第一伺服电机65通过固定在床身6上的电机座63安装在床身6上，第一丝杠62一端通过轴承可转动地支撑于电机座63，该端通过联轴器64与第一伺服电机65的轴连接，第一丝杠62另一端通过轴承可转动地支撑于床身6上设置的轴承座67上，大托板68与第一丝杠62螺纹配合构成丝杠螺母机构，大托板68底面固定设置滑块66与床身6上固定设置导轨61滑动配合，使第一伺服电机65工作时带动第一丝杠62旋转，驱动大托板68在导轨61的导向下沿床身6纵向运动，实现Z1轴向的进给、定位。所述第二驱动系统包括第二伺服电机55、第二丝杠52，该第二伺服电机55通过固定在大托板68上的电机座53安装在大托板68的侧面，第二丝杠52两端通过分别轴承可转动地支撑于大托板68上，第二伺服电机55通过联轴器54与第二丝杠52连接，横托板5与第二丝杠52螺纹配合构成丝杠螺母机构，横托板5底面固定设置导轨51与大托板68上固定设置的滑座56滑动配合，使第二伺服电机55工作时带动第二丝杠52旋转，驱动横托板5在导轨51的导向下沿大托板68作相对于床身的横向运动，实现X轴向的移动、定位。所述横托板5沿大托板68横向的长度大于大托板的横向长度，该横托板5上沿横向运动的方向并排设置车削刀具台71、端面法向磨削装置72、内孔磨削装置73。车削刀具台71、端面法向磨削装置72、内孔磨削装置73在横托板5上的从一边向另一边并排排列的位置最好依次为车削刀具台71、端面法向磨削装置72、内孔磨削装置73，端面法向磨削装置72位于车削刀具台71和内孔磨削装置73之间。其中端面法向磨削装置72安装在一个由第三驱动系统驱动的作纵向运动的第一滑板72-2上，所述第一滑板72-2底面固定连接导轨72-1，横托板5上固定导轨滑座57，导轨72-1与导轨滑座57滑动配合，使第一滑板72-2向车床主轴方向运动时伸出横托板5边缘，返回时退回横托板5边缘内。所述车削刀具台71的分度回转中心71-1的轴心线、内孔磨削装置73的主轴轴心线与车床主轴4轴心线平行，所述端面法向磨削装置72的主轴72-4轴心线与车床主轴4轴心线呈空间垂直相交。所述车削刀具台71的分度回转中心、端面法向磨削装置72的主轴回转中心、内孔磨削装置73的主轴回转中心的水平高度与机床主轴4回转中心的水平高度相同。所述第三驱动系统采用液压油缸72-11，所述液压油缸72-11通过螺钉或铆销固定在第一滑板72-2上，液压油缸72-11的活塞杆与设置在横托板5上的连接座72-12通过螺母紧固连接或用销固定连接，连接座72-12呈悬梁状通过螺钉固定在横托板5上；或者第三驱动系统也可采用气缸或直线电动机，气缸或直线电动机通过螺钉或铆销固定在第一滑板上，气缸的活塞杆或直线电动机的轴杆与设置在横托板上的连接座通过螺母紧固连接或用销固定连接。这几种方式都能够驱动第一滑板72-2在横托板5上作作纵向运动，完成Z2轴向的进给、定位，并通过第一滑板72-2带动端面法向磨削装置72完成Z2轴向的纵向运动的位置移动。所述端面法向磨削装置72包括用于安装砂轮的主轴72-4、旋转动力装置72-8，主轴72-4通过轴承支撑于固定在第一滑板72-2上的主轴座72-3，主轴座72-3通过螺钉固定在第一滑板上，主轴72-4的两端外伸出主轴座72-3，一外伸端用于安装端面磨削砂轮72-9，另一外伸端通过带传动机构与旋转动力装置72-8相连。所述带传动机构的主动轮72-6周向固定在旋转动力装置72-8的轴上，带传动机构的从动轮72-5与主轴72-4周向固定连接，主动轮和从动轮通过皮带72-7相连传递动力。所述旋转动力装置72-8安装固定在第一滑板72-2上设置的安装座72-10上，使旋转动力装置72-8的位置升高，利用高度使带传动机构的主动轮72-6与从动轮72-5具有合理的距离，同时又缩短了旋转动力装置72-8与主轴72-4之间的水平距离，由此让旋转动力装置72-8和主轴72-4在第一滑板72-2上的安装布局更加紧凑。当然，旋转动力装置72-8也可以直接通过螺钉安装固定在第一滑板72-2上，只是这样旋转动力装置72-8与主轴72-4之间的水平距离将会增大，不利于紧凑布局。本实施例的旋转动力装置72-8采用旋转电动机，最好采用防水型电动机，因端面磨削需用水，磨削环境湿度大，故在选择用电动机提供动力时要考虑电机的防水等级。或者旋转动力装置72-8采用液压马达或气动马达，通过带传动机构与主轴72-4相连，也能达到相同效果。本实施例的所述内孔磨削装置73采用电主轴73-1，电主轴73-1的转子上安装轴杆73-3，该轴杆为砂轮连接杆，用于安装内孔磨削砂轮73-4，电主轴73-1安装在电主轴座73-2内，电主轴座73-2通过螺钉安装固定在横托板5上。所述车削刀具台71采用液压驱动的刀具台或电动机驱动的刀具台，均能够实现分度换刀和锁紧，本实施例采用液压驱动的刀具台，用旋转液压马达分度换刀，用液压缸锁紧刀具。当然车削刀具台也可以根据工件的加工要求，采用电动机驱动的刀具台，如常规的排刀、电动方刀台等刀具平台固定刀具，同样能完成车削加工。

本发明不仅仅限于上述实施例，所述车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置在横托板上的并排排列的位置也可换位排列。如从横托板5上的一边向另一边并排排列的位置依次为车削刀具台、内孔磨削装置、端面法向磨削装置；或依次为端面法向磨削装置、车削刀具台、内孔磨削装置；或依次为端面法向磨削装置、内孔磨削装置、车削刀具台；或依次为内孔磨削装置、端面法向磨削装置、车削刀具台；或依次为内孔磨削装置、车削刀具台、端面法向磨削装置。采用其中任意一种排列位置，均能够使车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置单独的进入工况位，完成对工件的车削或磨削加工。

本发明还不仅限于上述实施例，所述横托板上也可再设置一个由第四驱动系统驱动的作纵向运动的第二滑板上，将内孔磨削装置安装在第二滑板上，该第二滑板底面固定连接导轨，横托板上固定导轨滑座，导轨与导轨滑座滑动配合，使第二滑板向车床主轴方向运动时伸出横托板边缘，返回时退回横托板边缘内，这样也可以使内孔磨削装置在第二滑板的带动下进纵向移动进入工况位，或退回非工况位。所述第四驱动系统采用液压油缸或气缸或直线电动机，液压油缸或气缸或直线电动机固定在滑板上，液压油缸的活塞杆或气缸的活塞杆或直线电动机的轴杆与设置在横托板上的连接座固连。当内孔磨削装置采用电主轴时，电主轴安装在横托板上设置的第二滑板上，电主轴的轴杆用于安装内孔磨削砂轮。

本发明还不仅限于上述实施例，所述内孔磨削装置还可为包括用于安装砂轮的主轴、旋转动力装置的结构，主轴通过轴承支撑于主轴座，主轴的一端外伸出主轴座用于安装内孔磨削砂轮，另一端外伸主轴座通过带传动机构与旋转动力装置相连，主轴座和旋转动力装置均固定在横托板上，或者主轴座和旋转动力装置均固定在横托板上设置的第二滑板上。所述旋转动力装置采用旋转电动机，或液压马达，或气动马达也能达到同样效果。所述旋转电动机采用防水电动机避免受潮。

本发明还不仅限于上述实施例，所述端面法向磨削装置也可采用电主轴，或液压马达，或气动马达，或旋转电动机；所述电主轴，或液压马达，或气动马达，或旋转电动机安装固定在第一滑板上，电主轴，或液压马达，或气动马达的轴杆用于安装端面磨削砂轮，同样能实现对工件的端面磨削。

本发明还不仅限于上述实施例，所述第三驱动系统、所述第四驱动系统也可采用旋转电动机与丝杠螺母机构组合，所述丝杠螺母机构的丝杠支撑于横托板上，旋转电动机安装在横托板一侧与丝杠连接，滑板底部设置螺母与丝杠螺纹配合。或者所述第三驱动系统、所述第四驱动系统采用旋转电动机与齿轮齿条机构组合，所述齿轮齿条机构的齿条固定在滑板底部，旋转电动机安装在横托板一侧，旋转电动机的轴上安装齿轮与齿条啮合。所采用的旋转电动机为伺服电机为佳。

本发明车磨复合加工机床的刀具台，实现了车削刀具台71、端面法向磨削装置72、内孔磨削装置73三种刀具系统在精密十字滑台的横托板5上的高效整合，由于横托板5沿大托板68横向的长度大于大托板的横向长度，横托板5底面固定设置导轨51与大托板68上固定设置的滑座56滑动配合，这样使横托板有足够的长度，有效行程长，动刚度好，在该横托板上沿X轴方向排列布置车削刀具台71、端面法向磨削装置72、内孔磨削装置73，可保证车削刀具台71、内孔磨削装置73安装定位时有大于工件夹具的直径，即在车削时，车削刀具台71（包含车削刀具）与内孔磨削装置73不发生干涉，可有效回避与装夹工件的主轴以及砂轮修整机构等的干涉。车削刀具台71可安装：内孔车刀、端面车刀、外圆车刀、螺纹车刀等成型刀具，在机床Z轴、X轴的驱动下可完成复杂盘类工件（含淬硬后的盘、套零件）的内孔、端面、外圆、螺纹等成型面的精密车削加工，车削加工时将需要磨削的面留0.01～0.02mm的加工余量。端面法向磨削装置72上安装端面磨削砂轮72-9，端面法向磨削装置72的电动机通过带传动机构带动端面磨削砂轮72-9高速回转，使端面磨削砂轮72-9圆周对盘类零件的端面进行法向高效磨削。端面法向磨削装置72安装在一个由第三驱动系统驱动的作纵向运动的第一滑板72-2上，端面法向磨削装置72的工况位置与非工况位置的转换实现，除了通过精密十字滑台的由第一驱动系统驱动的大托板68和由第二驱动系统驱动的横托板5在精密数控车床上作纵向和横向运动移动位置外，还通过由第三驱动系统驱动的第一滑板72-2作纵向运动，即完成Z2轴的运动控制。这种相对于横托板2独立的伸缩运动端面法向磨削装置72工况位置和非工况位置的转换，也有效回避了对车削刀具台71、内孔磨削装置73进入工况的干涉。同时，端面法向磨削装置72、内孔磨削装置73分别独立设置，良好解决了小孔大端面工件的精密加工要求。

采用本发明车磨复合加工机床的刀具台后，对车削刀具、磨削工具运用的选择更加广泛，能够充分应用不同类型刀具的优点，提高加工效率、保证加工的稳定。如：车削过程为单点（单刃）加工，加工路径便于控制，容易完成刀尖的补偿。有较好的排屑空间、切削液较容易到达切削部位，且切屑可带走大量的热，可有效避免工件表面的灼伤等缺陷。而且对车削刀具的基本参数作适度调整有效延长刀具寿命，进一步节约精密加工的刀具成本。与现有的以车代磨技术相比较，对车床和刀具的要求都相对降低，致使加工成本得到降低，其加工效率也得到提高。磨削为N刃（微刃）加工，其优点是砂轮本质为复合材料，可根据加工要求，对磨料的粒度、硬度、粘接剂种类等进行选择，让刀具系统具有较高的柔性。砂轮在使用过程中可进行不断的修整（整形、保锐），这为高质量的表面加工提供保证。通过细微磨料与粘接剂的结合，每颗磨料的平均负荷小，磨料脱落均匀，砂轮工作平稳。由于车磨复合刀具系统整合：充分发挥车削刀具及磨削刀具特长，凡是硬车能达标的部位都由车削完成，需要磨削的部位硬车后也只留下0.01～0.02mm的余量，再由专门的磨削工具达到加工要求。这样不仅生产效率高，而且加工质量好。总体刀具成本控制良好。并且基于刀具系统的高效整合，淬硬后的盘、套类零件可一次装夹，完成车削、磨削的高效加工，工件加工精度高、生产效率高。节约物流空间，节约人力资源。能够有效提升精密加工行业在盘、套类零件热处理后（硬度达到HRC58～62）精密加工领域的整体竞争力。

Claims (15)

1.一种车磨复合加工机床的刀具台，包括用于在精密数控车床上作纵向和横向运动的精密十字滑台，所述精密十字滑台包括由第一驱动系统驱动的沿床身作纵向运动的大托板、由第二驱动系统驱动的作横向运动的横托板，横托板与大托板滑动配合，大托板用于与车床的床身滑动配合，其特征在于：所述横托板沿大托板横向的长度大于大托板的横向长度，该横托板上沿横向运动的方向并排设置车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置，其中至少端面法向磨削装置安装在一个由第三驱动系统驱动的作纵向运动的第一滑板上，该第一滑板通过导轨与横托板滑动配合，所述第一滑板底面固定连接导轨，横托板上固定导轨滑座，导轨与导轨滑座滑动配合，使第一滑板向车床主轴方向运动时伸出横托板边缘，返回时退回横托板边缘内，所述车削刀具台的分度回转中心的轴心线、内孔磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线平行，所述端面法向磨削装置的主轴轴心线与车床主轴轴心线呈空间垂直相交。

2.根据权利要求1所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述车削刀具台的分度回转中心、端面法向磨削装置的主轴回转中心、内孔磨削装置的主轴回转中心的水平高度与机床主轴回转中心的水平高度相同。

3.根据权利要求1所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置在横托板上的并排排列的位置依次为车削刀具台、端面法向磨削装置、内孔磨削装置；或者换位排列。

4.根据权利要求1所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述横托板上设置一个由第四驱动系统驱动的作纵向运动的第二滑板，内孔磨削装置安装在第二滑板上，该第二滑板底面固定连接导轨，横托板上固定导轨滑座，导轨与导轨滑座滑动配合，使第二滑板向车床主轴方向运动时伸出横托板边缘，返回时退回横托板边缘内。

5.根据权利要求4所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：第三驱动系统、第四驱动系统采用液压油缸或气缸或直线电动机，液压油缸或气缸或直线电动机固定在滑板上，液压油缸的活塞杆或气缸的活塞杆或直线电动机的轴杆与设置在横托板上的连接座固连。

6.根据权利要求4所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：第三驱动系统、第四驱动系统采用旋转电动机与丝杠螺母机构组合，所述丝杠螺母机构的丝杠支撑于横托板上，旋转电动机安装在横托板一侧与丝杠连接，滑板底部设置螺母与丝杠螺纹配合。

7.根据权利要求4所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：第三驱动系统、第四驱动系统采用旋转电动机与齿轮齿条机构组合，所述齿轮齿条机构的齿条固定在滑板底部，旋转电动机安装在横托板一侧，旋转电动机的轴上安装齿轮与齿条啮合。

8.根据权利要求1或4所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述内孔磨削装置采用电主轴，电主轴的轴杆用于安装内孔磨削砂轮，电主轴安装在横托板上，或安装在横托板上设置的第二滑板上。

9.根据权利要求1或4所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述内孔磨削装置包括用于安装砂轮的主轴、旋转动力装置，主轴通过轴承支撑于主轴座，主轴的一端外伸出主轴座用于安装内孔磨削砂轮，另一端外伸主轴座通过带传动机构与旋转动力装置相连，主轴座和旋转动力装置均固定在横托板上，或者主轴座和旋转动力装置均固定在横托板上设置的第二滑板上。

10.根据权利要求9所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述旋转动力装置采用旋转电动机，或液压马达，或气动马达。

11.根据权利要求1所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述端面法向磨削装置包括用于安装砂轮的主轴、旋转动力装置，主轴通过轴承支撑于固定在滑板上的主轴座，主轴的两端外伸出主轴座，一外伸端用于安装端面磨削砂轮，另一外伸端通过带传动机构与旋转动力装置相连，旋转动力装置安装固定在第一滑板上，或者安装固定在第一滑板上设置安装座上。

12.根据权利要求11所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述旋转动力装置为旋转电动机，或液压马达，或气动马达。

13.根据权利要求1所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述端面法向磨削装置采用电主轴，或液压马达，或气动马达，或旋转电动机；所述电主轴，或液压马达，或气动马达，或旋转电动机安装固定在第一滑板上，电主轴，或液压马达，或气动马达的轴杆用于安装端面磨削砂轮。

14.根据权利要求12或13所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述旋转电动机采用防水电动机。

15.根据权利要求1所述的车磨复合加工机床的刀具台，其特征在于：所述车削刀具台采用液压驱动的刀具台或电动机驱动的刀具台。