CN102489762A - 一种数控键槽铣床及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数控键槽铣床及其加工方法，其铣床具有床身、立轴、工作台、传动系统和控制系统，其中：所述立轴采用定梁龙门式结构，立轴的左右两侧对称安装滑枕铣头，滑枕铣头的滑座部分有垂向和横向导轨，其进给由伺服电机和滚珠丝杆控制；两侧铣头可单动又可联动，工作台采用直线滚动导轨结构设置在床身支架上，实现传动，作纵向进给和快速移动；所述工作台上设有T型槽，夹持工件的两个V型块通过T型槽设置在工作台上，液压缸作为压紧动力。操作方便、快捷和准确，降低了劳动强度，对称度精度等位置精度得到保证和提高，加工效率提高三倍以上，大大提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于机械加工设备技术领域，具体涉及一种快速加工对称键槽的数控键槽铣床及其加工新方法。
背景技术
在石油钻采设备中，大钩、天车、传动箱、减速器等主要部件中，有大量的含有键槽的轴类零件。这些轴类零件键槽数量多、精度高。尤其是180°对称分布的键槽给加工带来了很大难度。键槽对基准轴颈对称度公差为0.03mm，180°对称键槽中心理论上要求在同一个平面内，键槽两侧面粗糙度为RZ=6.3μm。这种轴类零件键槽的加工，关键和难点是对称度公差的保证。已知技术中，轴类零件180°对称键槽传统的加工方法，是在普通铣床或数控立铣上，工件在工作台上按照外圆等基准找正夹紧后，先把其中的一个键槽加工成活。工件翻转180°，以外圆为基准，以已加工键槽找正，确保两个键槽的180°位置关系，压紧，铣第二个键槽成活。现有这种加工设备及其加工方法存在的主要问题：
(1) 加工效率低
由于绞车轴上键槽数量较多，且有180°对称键槽，需要两次装夹、找正，找正时间长，难度大。在铣每一个键槽时都要有粗铣、半精铣、测量、精铣等工作，加工时间长，综合生产效率很低。
(2)质量难以保障
夹具的定位找正精度和轴旋转180°后的找正精度，直接影响键槽的对称度。键槽两侧面与轴线的纵向对称度是靠精铣时的主轴箱的上下移动来实现的。机床的传动间隙大小直接影响到对称度的精度，而这么多人为因素使键槽加工过程中对称度很难保障。
发明内容
为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种快速加工对称键槽的数控键槽铣床。具有自动化程度高，装夹操作方便，加工精度高。
本发明的另一目的提供一种该数控键槽铣床的加工方法，工艺简单，加工效率高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案：该数控键槽铣床，具有床身、立轴、工作台、传动系统和控制系统，其特征在于：所述立轴采用定梁龙门式结构，固定在床身上，立轴的左右两侧对称安装滑枕铣头，滑枕铣头的滑座部分有垂向和横向导轨，其进给由伺服电机和滚珠丝杆控制，实现垂向和横向工作进给和快速移动；两侧铣头可单动又可联动，工作台采用直线滚动导轨结构设置在床身支架上，由伺服电机、伺服减速机和滚珠细杆实现传动，作纵向进给和快速移动；所述工作台上设有T型槽，夹持工件的两个V型块通过T型槽设置在工作台上，液压缸作为压紧动力，实现工件的压紧。
所述V型块上设有立卧压杆，立卧压杆上端设有转臂，转臂的中部设有浮动压头，所述液压缸通过下压浮动压头实现对工件的压紧。
所述控制系统采用SIEMENS 840D控制系统控制，可实现五轴四联动。
所述T型槽的定位用锡青铜作定位键，减少长期使用对机床工作台T型槽的磨损，保证T型槽的定位精度。
一种数控键槽铣床的加工方法，其特征在于按下述步骤操作：1、划线，在轴类工件上要加工的键槽的位置划线；2、安装找正；3、利用机床主轴找键槽中心高，程序记录该值；4、数控编程两边同时钻引刀孔；5、两边同时粗铣；6、测量键槽各部余量，确保键槽加工精度；7、两边同时精铣键槽，由键槽刀直接精铣成形或程序走插补的方法精铣键槽；8、检测键槽精度尺寸。
采用上述技术方案的有益效果：该数控键槽铣床，采用定梁龙门式结构的立轴，立轴的左右两侧对称安装滑枕铣头，整体刚性好，精度容易保障。工作台上设有T型槽，夹持工件的两个V型块通过T型槽设置在工作台上，两个V型块可根据轴的支撑位置沿T型槽移动，使用方便。所述V型块上设有立卧压杆，立卧压杆上端套装转臂的一端，在压紧工件时转臂的另一端转至另一个立卧压杆的端部，由螺帽快速压紧，转臂的中部设有浮动压头，浮动压头可在转臂上上下滑动，通过液压缸下压浮动压头，使浮动压头压紧工件，实现对工件的压紧。使用该数控键槽铣床加工轴类零件180°对称键槽时，采用专用液压夹具装夹，不需要轴向找正，也不需采用找正块两次找正。数控键槽铣床有钻削功能，铣削键槽的引刀孔可以直接钻出，省去了在摇臂钻床上钻孔的工序，节省了在钻床上的装夹准备时间。工件在V型块上安装压紧后，可以在数控铣床上直接钻孔。机床主轴的中心与工作台面的相对坐标在设备出厂时已经调整好，保证单个键槽的对称度，主要是确定工件的中心，距机床工作台面的高度H。确定工件的中心高有两种方法：
(1) 批量生产时，采用同一组V型铁装夹，经过实际检测计算出基准直径为D时，工件基准中心高H基。当工件直径变化为d时，工件中心高与基准中心高的偏移 
,则工件实际中心高H可按式求出求出，同时将该计算公式作为子程序存在系统中。实际加工时，只需用外径千分尺测量工件实际轴径d，并将其输入控制程序中，即可由数控系统自动计算出H，机床控制系统按照H的实际数据，完成对机床主轴中心高的调整。这种方法简单，精确度高，更易充分发挥数控键槽铣的优势。
(2) 在单键小批量生产或专用液压夹具使用受限制时，用高度游标卡尺测量一选定基准圆的高度H1，该基准园应与V型块上的定心园同心。再减去基准圆的实测半径，即可得出被加工键槽的中心高H=H1-d/2，然后调整机床主轴的中心与工件中心重合。通过粗铣、半精铣键侧，实测对称度的具体值，调整机床主轴的中心，精铣键侧成活。用高度游标卡尺测量时，精度较低，需要实测对称度的具体值后，对键槽的中心高H进行调整，并以此作为工件中心高的实际值，调整机床主轴的高度，加工同侧和对侧其它键槽。另一侧键槽用机床的另一个主轴重复执行上述工艺，即可很方便地完成。180°对称键靠机床两侧主轴的定位精度来保证，由于滑枕上下方向运动是靠滚珠丝杆传动，采用闭环来控制，其精度在0.015mm/1000，180°对称键精度的保证很容易实现。
与现有技术相比，本发明数控键槽铣床及其快速加工对称键槽的方法，提高180°对称键槽的加工质量和加工效率，减少装夹找正次数、减小辅助生产时间，并能方便地实现自动切削。操作起来更方便、快捷和准确，降低了劳动强度，对称度精度等位置精度得到保证和提高，加工效率提高三倍以上，大大提高生产效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。
图1为数控键槽铣床的结构示意图。
图2为液压夹具的结构示意图。
图3为工件中心高变化示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示的数控键槽铣床，具有床身6、立轴、工作台5、传动系统和控制系统，所述控制系统采用SIEMENS 840D控制系统控制，可实现五轴四联动。所述立轴采用定梁龙门式结构，固定在床身上，立轴的左右两侧对称安装滑枕铣头2，滑枕铣头2的滑座部分4有垂向和横向导轨，其进给由伺服电机和滚珠丝杆控制，实现垂向和横向工作进给和快速移动；两侧铣头可单动又可联动，工作台5采用直线滚动导轨结构设置在床身支架上，由伺服电机、伺服减速机和滚珠细杆实现传动，作纵向进给和快速移动；所述工作台5上设有T型槽，所述V型块上设有立卧压杆10，立卧压杆上端设有转臂8，转臂的中部设有浮动压头9，所述液压缸7通过下压浮动压头9实现对工件1的压紧。夹持工件1的两个V型块3通过T型槽设置在工作台上，液压缸作为压紧动力，实现工件的压紧。所述T型槽的定位用锡青铜作定位键，减少长期使用对机床工作台T型槽的磨损，保证T型槽的定位精度。
配合直角铣头，本发明数控键槽铣床也可以铣90°垂直键槽，加工方法也适用于垂直键槽。
数控键槽铣床的加工方法，按下述步骤操作：1、划线，在轴类工件上要加工的键槽的位置划线；2、安装找正；3、利用机床主轴找键槽中心高，程序记录该值；4、数控编程两边同时钻引刀孔；5、两边同时粗铣；6、测量键槽各部余量，确保键槽加工精度；7、两边同时精铣键槽，由键槽刀直接精铣成形或程序走插补的方法精铣键槽；8、检测键槽精度尺寸。该工艺简单，一次装夹可完成加工，加工效率提高三倍以上，大大提高生产效率。
Claims (5)
1.一种数控键槽铣床，具有床身、立轴、工作台、传动系统和控制系统，其特征在于：所述立轴采用定梁龙门式结构，固定在床身上，立轴的左右两侧对称安装滑枕铣头，滑枕铣头的滑座部分有垂向和横向导轨，其进给由伺服电机和滚珠丝杆控制，实现垂向和横向工作进给和快速移动；两侧铣头可单动又可联动，工作台采用直线滚动导轨结构设置在床身支架上，由伺服电机、伺服减速机和滚珠细杆实现传动，作纵向进给和快速移动；所述工作台上设有T型槽，夹持工件的两个V型块通过T型槽设置在工作台上，液压缸作为压紧动力，实现工件的压紧。
2.根据权利要求1所述的数控键槽铣床，其特征在于：所述V型块上设有立卧压杆，立卧压杆上端设有转臂，转臂的中部设有浮动压头，所述液压缸通过下压浮动压头实现对工件的压紧。
3.根据权利要求1所述的数控键槽铣床，其特征在于：所述控制系统采用SIEMENS 840D控制系统控制，可实现五轴四联动。
4.根据权利要求1所述的数控键槽铣床，其特征在于：所述T型槽的定位用锡青铜作定位键，减少长期使用对机床工作台T型槽的磨损，保证T型槽的定位精度。
5.一种数控键槽铣床的加工方法，其特征在于按下述步骤操作：（1）、划线，在轴类工件上要加工的键槽的位置划线；（2）、安装找正；（3）、利用机床主轴找键槽中心高，程序记录该值；（4）、数控编程两边同时钻引刀孔；（5）、两边同时粗铣；（6）、测量键槽各部余量，确保键槽加工精度；（7）、两边同时精铣键槽，由键槽刀直接精铣成形或程序走插补的方法精铣键槽；（8）、检测键槽精度尺寸。
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