CN102398044A - 细长轴零件自动加工设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

一种细长轴零件自动加工设备，包括一个用于放置细长加工工件的床身，床身一端设置有一个主轴箱，床身另一端设置有一尾架，主轴箱上设置有一个卡盘，尾架上设置有顶尖，床身上设置有若干个用于支撑工件的可以打开并前后移动的径向支撑架，径向支撑架支撑在工件的一侧；床身上还设置有导轨，导轨上设置有一拖板，拖板上设置有用于安装车刀的刀台，拖板上还设置有一用于支撑工件的可轴向滑动的轴向支撑架，轴向支撑架支撑在工件的另一侧。本发明能取代传统的多点固定支承、人工接刀加工方法，可大幅度提高生产效率。本发明还提供一种细长轴零件自动加工方法。

Description

细长轴零件自动加工设备及加工方法

技术领域

本发明涉及一种细长轴零件自动加工设备和采用该设备进行细长轴零件自动加工的方法，尤其是一种超细长轴零件自动加工设备和方法。

背景技术

如一种超细长轴零件驱动杆最大直径Φ60，总长6000mm，要求同轴度φ0.03，圆拄度0.013/1000mm，粗糙度Ra1.6μm；另一种细长轴类零件顶杆，材料为H13，硬度HB315～360，加工直径Φ400，长度20000mm，直线度0.3mm，粗糙度Ra3.2μm。目前，由于上述细长轴、超细长轴零件其整体刚性很差，在加工过程中另受到切削力、自重的作用，必然会产生较大的弯曲变形而导致振动。加工方法一般只能采用传统的多点固定支承、人工接刀方式，其生产效率非常低；由于外表面留有接刀错位痕迹，整体粗糙度不能达到要求；另由于切削过程人为分割为多次断续加工，每次所形成的加工面其尺寸、形状精度均不同，零件整体加工精度难以保证。针对上述情况，需要提供一条有效的解决途径。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种细长轴零件自动加工设备，以及采用该设备进行细长轴零件进行自动加工的方法。主要用于细长轴类、超细长轴类零件的精密加工，可保证加工精度，提高生产效率、增强操作安全。本发明还提供一种细长轴零件自动加工的方法。

为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：

一种细长轴零件自动加工设备，包括一个用于放置细长加工工件的床身，床身一端设置有一个主轴箱，床身另一端设置有一尾架，主轴箱上设置有一个卡盘，尾架上设置有顶尖，其特征在于，床身上设置有若干个用于支撑工件的可以打开并前后移动的径向支撑架，径向支撑架支撑在工件的一侧；床身上还设置有导轨，导轨上设置有一拖板，拖板上设置有用于安装车刀的刀台，拖板上还设置有一用于支撑工件的可轴向滑动的轴向支撑架，轴向支撑架支撑在工件的另一侧。

径向支撑架在工件全程范围内均匀间隔布置，间隔的距离不大于工件外径的十倍。

径向支撑架包括一个下座，下座上设置有一与工件轴向垂直的横向导轨，导轨上设置有一带有液压马达的可在横向导轨上滑动的弓形支撑座，支撑座上部具有上支撑臂，支撑座底部具有下支撑臂，支撑座侧边具有侧支撑臂，上支撑臂、下支撑臂、侧支撑臂从上部、下部、一侧面与工件接触时对工件进行支撑。

上支撑臂上还设置一驱动上支撑臂进行下压的液压油缸。

轴向支撑架包括一个下座，下座上设置有一与工件轴向垂直的横向导轨，导轨上设置有一带有液压马达的可在横向导轨上滑动的支撑座，支承座上设置有一弧形导轨，弧形导轨上设置有一可弧形伸缩的弧形支撑臂，支承座上设置有一下固定支撑点，弧形导轨顶端内侧设置有一上固定支撑点，弧形支撑臂的前端设置有一回转支撑点，上固定支撑点、下固定支撑点、回转支撑点从上部、下部、另一侧面与工件接触时对工件进行支撑。

所述弧形导轨上设置有一与弧形支撑臂连接的弧形齿条，弧形导轨底部弧形支撑臂两侧设置有随动滚轮，所述弧形齿条与一主动齿轮啮合，所述主动齿轮连接一液压马达。

一种细长轴零件自动加工方法，具体包括以下步骤：

第一，将细长的加工工件放置在床身上，工件的一端夹持在卡盘上，工件的另一端抵在顶尖上，在工件的一侧通过一组径向支撑架进行支撑，径向支撑架为随动支撑；在工件的另一侧设置一个轴向支撑架，轴向支撑架从工件加工的起始点开始支撑；

第二，进行细长的加工工件自动加工，加工过程中轴向支撑架随拖板及刀台一起移动，当轴向支撑架移动到靠近某个径向支撑架时，此径向支撑架向一侧脱离工件以让出加工空间，而其余径向支撑架不动，当此处加工完毕后，此径向支撑架复位继续支撑工件的此位置，轴向支撑架随拖板及刀台一起继续向前移动进行加工，如此往复；

第三，工件加工完毕后，退刀，同时轴向支撑架也退出对工件的支撑，所有径向支撑架退出对工件的支撑，从床身将工件取下。

在第二步中，轴向支撑架退出时，轴向支撑架上的弧形支撑臂先回转复位，然后轴向支撑架整体退出。

有益效果，本发明由于采用了上述的方法、装置，通过电气控制技术的攻关协调，达到了下列目标：超细长轴零件驱动杆最大直径Φ60，总长6000mm，要求同轴度φ0.03，圆拄度0.013/1000mm，粗糙度Ra1.6μm；细长轴类零件顶杆，材料为H13，硬度HB315～360，加工直径Φ400，长度20000mm，直线度0.3mm，粗糙度Ra3.2μm。因此，本发明能取代传统的多点固定支承、人工接刀加工方法，可大幅度提高生产效率、操作安全、零件整体加工精度，为细长轴、超细长轴零件的自动加工提供了一条有效的解决途径。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1a是本发明所述的细长轴零件自动加工设备的平面布局结构示意图；

图1b是本发明所述的细长轴零件自动加工设备的断面布置结构示意图；

图2a是本发明所述的细长轴零件自动加工过程中在纵向平面上轴向支撑架和径向支撑架相互配合的结构示意图；

图2b是本发明所述的细长轴零件自动加工过程中零件安装与拆卸状态的结构示意图；

图2c是本发明所述的细长轴零件自动加工过程中零件仅由径向支承架支承状态的结构示意图；

图2d是本发明所述的细长轴零件自动加工过程中零件由轴向支承架支承状态的结构示意图；

图3是本发明所述的轴向支承架结构示意图；

图4a是本发明所述的轴向支承架回转运动起始状态示意图；

图4b是本发明所述的轴向支承架回转运动终止状态示意图；

图5是本发明所述的径向支承架结构图；

图6是本发明所述支承架导轨布置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参看图1a、图b

本实施例所述的细长轴零件自动加工设备整体布局型结构如图所示：

加工机床由主轴箱1、卡盘2、径向支承架3、顶尖4、尾架5、拖板7、刀台8、轴向支承架9、床身10组成；细长轴零件6两端由卡盘2、顶尖4夹持定位；中间由多个径向支承架3、单个轴向支承架9定位；径向支承架3、轴向支承架9布置与工件两侧；；拖板7沿床身导轨移动，刀台8位于拖板7上部，可沿导轨径向移动；径向支承架3可沿床身导轨独立移动、轴向支承架9由拖板7带动沿床身导轨移动。

主轴箱1、卡盘2、径向支承架3、顶尖4、尾架5、拖板7、刀台8、轴向支承架9、细长轴零件6均位于床身10上部。

轴向支承架结构：

如图3所示，轴向支承架9由下座91、导轨92、支承座93、下固定支承点94、上固定支承点95、回转支承点96、弧形导轨97、液压马达98、齿轮99、传动支架910、弧形齿条911、支承臂912、滚轮913、液压马达914组成。

支承座93可沿下座91、导轨92由液压马达914驱动实现径向移动；下固定支承点94、上固定支承点95位于工件上、下位置，主要用于承受工件重量；回转支承点96位于工件一侧，主要用于承受刀具切削力；下固定支承点94、上固定支承点95、回转支承点96形成切削加工时的工件主定位点。4.轴向支承架支承臂采用回转运动方式：

如图3、图4a和图4b所示，轴向支承架回转运动由弧形导轨97、液压马达98、齿轮99、传动支架910、弧形齿条911、支承臂912、滚轮913组成。

回转支承点96位于支承臂912前端，滚轮913位于支承臂912尾部，齿轮99、液压马达98位于传动支架910上，弧形齿条911位于支承臂912二侧，弧形导轨97位于支承座93内；齿轮99通过液压马达98驱动，作用于弧形齿条911，带动支承臂912通过滚轮913滚动沿弧形导轨97实现往复回转运动。

弧形导轨97圆心点的控制高于工件圆心1～2mm，可防止回转支承点96在往复运动过程中对工件造成损伤，仅在终点工作位置实现与零件的有效接触支承。

径向支承架结构：

如图5所示，径向支承架3由下座31、导轨32、油缸33、支承座34、辅助支承35、侧支承臂36、液压油缸37、上支承臂38、下支承臂39、液压马达310组成。

支承座34可沿下座31、导轨32由液压油缸37驱动实现径向移动；上支承臂38、下支承臂39位于工件上、下位置，主要用于承受工件重量；侧支承臂36位于工件一侧，主要用于承受刀具切削力；上支承臂38、下支承臂39、、侧支承臂36形成切削加工时的工件辅助定位点。

径向支承架随动控制方式；

如图5所示，上支承臂38由液压油缸37驱动、下支承臂39由液压马达310驱动。支承工件时上支承臂38首先下压，下支承臂39跟随作用于工件。

加工机床调试时，试件由主定位点定位夹持，上支承臂38位于轴向支承架主定位点侧面200mm，测出上支承臂38作用于试件导致其下弯变形0.1～0.3mm时的液压油缸37压力值，该数值作为液压马达310、下支承臂39停止作用工件的控制参数。全程正常自动运行时，各个径向支承架的辅助定位点跟随主定位点而确定，防止由于多个辅助定位点的失准对于主定位点的强行干涉，而造成细长轴零件弯曲、破坏加工精度情况。

支承架导轨结构；

如图6所示，径向支承架3使用导轨101、导轨102，轴向支承架9使用导轨103、导轨104，布置于细长轴零件二侧，所有导轨均为连续导轨。

细长轴零件自动加工方法；

径向支承架在工件全程范围内固定布置，其数量由细长轴零件具体结构特征确定，布置间隔不大于10倍工件外径。

如图2a所示，在细长轴轴向全程自动加工过程中，单轴向支承架9始终不可脱离工件，对工件形成主定位，在接近径向支承架3辅助定位点时，为避免碰撞，通过电气控制，径向支承架支承座3自动后退脱离工件，消除刀具、轴向支承架的连续运动障碍，保证其于工件的始终接触，但其余径向支承架3a、3b、3c仍不可脱离工件，保持对工件的辅助定位，消除细长轴的弯曲变形及振动。

如图2b所示，为零件安装与拆卸状态，径向支承架3，轴向支承架9均处于后退位置。

如图2c所示，为零件仅由径向支承架3支承状态，为加工开始前、结束后状态。

如图2d所示，为零件由轴向支承架9支承状态，为加工时状态，其中一径向支承架3已后退，为轴向支承架9、刀台移动让出空间。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种细长轴零件自动加工设备，包括一个用于放置细长加工工件的床身，床身一端设置有一个主轴箱，床身另一端设置有一尾架，主轴箱上设置有一个卡盘，尾架上设置有顶尖，其特征在于，床身上设置有若干个用于支撑工件的可以打开并前后移动的径向支撑架，径向支撑架支撑在工件的一侧；床身上还设置有导轨，导轨上设置有一拖板，拖板上设置有用于安装车刀的刀台，拖板上还设置有一用于支撑工件的可轴向滑动的轴向支撑架，轴向支撑架支撑在工件的另一侧。

2.根据权利要求1所述的一种细长轴零件自动加工设备，其特征在于，径向支撑架在工件全程范围内均匀间隔布置，间隔的距离不大于工件外径的十倍。

3.根据权利要求2所述的一种细长轴零件自动加工设备，其特征在于，径向支撑架包括一个下座，下座上设置有一与工件轴向垂直的横向导轨，导轨上设置有一带有液压马达的可在横向导轨上滑动的弓形支撑座，支撑座上部具有上支撑臂，支撑座底部具有下支撑臂，支撑座侧边具有侧支撑臂，上支撑臂、下支撑臂、侧支撑臂从上部、下部、一侧面与工件接触时对工件进行支撑。

4.根据权利要求3所述的一种细长轴零件自动加工设备，其特征在于，上支撑臂上还设置一驱动上支撑臂进行下压的液压油缸。

5.根据权利要求1所述的一种细长轴零件自动加工设备，其特征在于，轴向支撑架包括一个下座，下座上设置有一与工件轴向垂直的横向导轨，导轨上设置有一带有液压马达的可在横向导轨上滑动的支撑座，支承座上设置有一弧形导轨，弧形导轨上设置有一可弧形伸缩的弧形支撑臂，支承座上设置有一下固定支撑点弧形导轨顶端内侧设置有一上固定支撑点，弧形支撑臂的前端设置有一回转支撑点，上固定支撑点、下固定支撑点、回转支撑点从上部、下部、另一侧面与工件接触时对工件进行支撑。

6.根据权利要求5所述的一种细长轴零件自动加工设备，其特征在于，所述弧形导轨上设置有一与弧形支撑臂连接的弧形齿条，弧形导轨底部弧形支撑臂两侧设置有随动滚轮，所述弧形齿条与一主动齿轮啮合，所述主动齿轮连接一液压马达。

7.一种细长轴零件自动加工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

第一，将细长的加工工件放置在床身上，工件的一端夹持在卡盘上，工件的另一端抵在顶尖上，在工件的一侧通过一组径向支撑架进行支撑，径向支撑架为随动支撑；在工件的另一侧设置一个轴向支撑架，轴向支撑架从工件加工的起始点开始支撑；

第二，进行细长的加工工件自动加工，加工过程中轴向支撑架随拖板及刀台一起移动，当轴向支撑架移动到靠近某个径向支撑架时，此径向支撑架向一侧脱离工件以让出加工空间，而其余径向支撑架不动，当此处加工完毕后，此径向支撑架复位继续支撑工件的此位置，轴向支撑架随拖板及刀台一起继续向前移动进行加工，如此往复；

第三，工件加工完毕后，退刀，同时轴向支撑架也退出对工件的支撑，所有径向支撑架退出对工件的支撑，从床身将工件取下。

8.根据权利要求1所述的一种细长轴零件自动加工方法，其特征在于，在第二步中，轴向支撑架退出时，轴向支撑架上的弧形支撑臂先回转复位，然后轴向支撑架整体退出。

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