CN103317153A - 一种卧式复合数控车床 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于零部件车削加工领域的卧式复合数控车床，所述的数控车床的机床床身（1）上设置能够夹装加工件（2）的定位部件（3）、加工刀具（4）、驱动部件（5），驱动部件（5）为能够带动加工刀具（4）运动的结构，驱动部件（5）和定位部件（3）分别与数控部件（7）连接，机床床身（1）或加工刀具（4）上还设置有能够移动的超声探伤部件（8），超声探伤部件（8）与接收并反馈探伤信号的监控部件（9）连接，本发明的数控车床，结构简单，能够完成加工件车床加工和超声波探伤同步作业或分开作业，实现数控车床在加工与超声波探伤无缝对接，不需要车床加工完毕再移动加工件进行超声波探伤工序，降低加工件报废率和劳动强度。

Description

一种卧式复合数控车床

技术领域

本发明属于零部件车削加工技术领域，更具体地说，是涉及一种卧式复合数控车床。

背景技术

数控机床是一种装有计算机数字数控部件的自动化机床。该数控部件能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动完成加工件的加工。数控机床在对加工件进行数控加工之前，首先要根据加工件的图样和工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序，并用适当的方法将程序指令输入到机床的数控部件中。数控部件对输入的加工程序进行译码、运算之后，向机床输出各种信息和指令，控制其各部分按规定有序地动作（包括机床运动的变速、启停，进给运动的速度、方向和位移大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑液的启、停等）。伺服系统的作用就是将进给速度、位移量等信息转换成机床的进给运动，数控部件要求伺服系统能准确、快速地跟随控制信息，执行机械运动，同时，检测犯规系统将机械运动的实际位置、速度等信息反馈至数控部件中，并与指令数值进行比较后发出相应指令，修正所产生的偏差，提高数控机床的位置控制精度。

超声波探伤技术是利用材料及其缺陷的声学性能差异，对超声波传播的影响来检验材料内部缺陷的无损检验方法。在现有技术中，广泛采用的是观测声脉冲在材料中反射情况的超声脉冲反射法，此外还有观测穿过材料后的入射声波振幅变化的穿透法等。常用的频率在0.5～5MHz之间。超声波在介质中传播时有多种波型，检验中最常用的为纵波、横波、表面波和板波。用纵波可探测金属铸锭、坯料、中厚板、大型锻件和形状比较简单的制件中所存在的夹杂物、裂缝、缩管、白点、分层等缺陷；用横波可探测管材中的周向和轴向裂缝、划伤、焊缝中的气孔、夹渣、裂缝、未焊透等缺陷；用表面波可探测形状简单的制件上的表面缺陷；用板波可探测薄板中的缺陷。

现有技术中，对需要进行探伤检测的工件，切削加工与探伤均采用分段操作，在工件完成车切削加工工序后，需要将工件搬离到探伤工段或车间，另外进行手工或离线超声波探伤检测。在此生产模式下，产品的二次搬运、分段检测，需要占用大量劳动力、搬运工具和场地，生产周期长，还存在极大的安全隐患，劳动效率低，成本高，检测效果不理想。另外，在工件加工完成后再进行超声波探伤，产生的废品、次品消耗了大量资源。本设备适用于：航空、航天、军工准备、铁路车辆、大型客货车辆、高速运动的轮轴及钢铁制造业等。本设备的诞生为上述金属制造业解决历史上无法实现的在线超声无损检测愿望。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种结构简单，能够完成加工件车床加工和超声波探伤同步作业或分开作业，从而实现数控车床在加工与超声波探伤无缝对接，不需要车床加工完毕再移动加工件进行超声波探伤工序，降低加工件报废率和劳动强度的卧式复合数控车床。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种卧式复合数控车床，所述的数控车床包括机床床身，所述的机床床身上设置能够夹装加工件的定位部件、加工刀具、驱动部件，所述的驱动部件设置为能够带动加工刀具运动的结构，驱动部件和定位部件分别与数控部件连接，机床床身或加工刀具上还设置有能够移动的超声探伤部件，所述的超声探伤部件与接收并反馈探伤信号的超声监控部件连接。

优选地，所述的数控机床对加工件进行车削加工加工时，所述的超声探伤部件采用能够全程或间歇性对加工件进行超声检测的超声探伤部件，数控部件设置为能够向驱动部件和定位部件输出信息和指令，从而控制驱动部件和定位部件分别完成启停、位移、变速的机械运动的结构。

优选地，所述的定位部件包括变速箱，变速箱内活动安装主动轴，变速箱与能够控制主动轴转动的驱动电机连接，所述的定位部件还包括尾架，尾架内活动安装从动轴，加工件设置为能够夹装定位在主动轴和从动轴之间的结构。

优选地，所述的驱动部件包括进给驱动电机，丝杆，丝杆一端与进给驱动电机连接，丝杆另一端与丝杆后托架活动连接，加工刀具的刀具本体部套装在丝杆上，所述的机床床身上还设置滑轨部，刀具本体部通过拖板嵌装在滑轨部内，加工件设置为能够夹装定位在主动轴的主轴顶尖和从动轴的从轴顶尖之间的结构。

优选地，所述的超声探伤部件通过机械手臂安装在机床床身或加工刀具上，超声探伤部件包括探头，电器箱，探头支座，控制电机为能够与进给驱动电机实现耦合的伺服电机，探头支架与旋转电机连接，旋转电机设置为能够控制探头支架做360度旋转的结构。探头支架同时与给进电机连接，给进电机设置为能够带动探头支架左右运动的结构，所述的探头支座上的探头设置多个，分别为正探头和斜探头，所述的正探头和斜探头设置为分别能够对加工件进行径向探测和轴线探测的结构，所述的丝杆为滚珠丝杆。

优选地，所述的探头的探头端部设置呈C形结构的弹簧钢片，所述的弹簧钢片为柔性结构，弹簧钢片设置为能够与任意尺寸的加工件相耦合的结构，所述的弹簧钢片与探头端部之间通过注塑卡装或螺纹连接的方式固定连接。

优选地，所述的变速箱上安装能够实现变速的变速手柄，主动轴延伸出变速箱的一端设置为锥形结构，所述的尾架上的从动轴靠近主动轴的一端设置为锥形结构，尾架的另一端设置能够转动从动轴的转动杆，尾架上设置能够锁止从动轴的锁止杆。

优选地，所述的数控部件控制驱动部件的软件采用G/M代码编写；数控部件控制超声探伤部件的软件为集成的多通道A/D转换和监视超声可编程PC卡，数控部件控制超声探伤部件的软件使用FPGA控制芯片。

优选地，所述的加工刀具还包括电动刀架，电动刀架与刀具本体部连接，刀具本体夹装在电动刀架上，所述的刀具本体设置多个，所述的控制电机设置为能够带动电动刀架左右运动的结构。可实现加工件的近向与纵向的无损超声检测。

优选地，所述的超声探伤部件上安装多个探头，探伤部件上还设置有能够向探头与加工件表面之间施加耦合剂的探伤耦合剂喷淋装置，耦合剂采用皂化液，机床床身固定安装在底座上，底座设置为方块状结构。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的卧式复合数控车床，通过在机床床身上设置定位部件，加工刀具，驱动部件，数控部件，然后再将超声探伤部件设置在数控机床上，通过本发明的数控机床结构，能够在加工件进行车铣加工的同时进行加工件的探伤检测。该数控机床实现了传统数控机床与超声波探伤的融合，并通过增加功能的数控部件来实现数控机床的工作。本发明的数控机床，结构简单，能够完成加工件车床加工和超声波探伤同步作业或分开作业，不需要车床加工完毕再移动加工件进行超声波探伤工序，这就使得在加工件加工过程中就能对加工件开始探伤，同时实现在线监控，对经过探伤发现不合格的加工件可及时停止加工，可以省下对不合格的加工件进行加工浪费的人力和财力。与此同时，本发明的数控机床取消了现有技术中对加工件完成车床加工后需要搬移到超声波探伤区域进行探伤的工序，从而降低操作人员的劳动强度。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的卧式复合数控车床的俯视结构示意图；

图2为本发明所述的卧式复合数控车床的超声探伤部件的结构示意图；

图3为本发明所述的卧式复合数控车床的探头与弹簧钢片连接的放大结构示意图；

附图中标记分别为：1、机床床身；2、加工件；3、定位部件；4、加工刀具；5、驱动部件；6、底座；7、数控部件；8、超声探伤部件；9、超声监控部件；10、变速箱；11、主动轴；12、驱动电机；13、尾架；14、从动轴；15、进给驱动电机；16、丝杆；17、丝杆后托架；18、刀具本体部；19、滑轨部；20、拖板；21、探头；22、电器箱；23、探头支座；24、探伤耦合剂喷淋装置；25、变速手柄；26、转动杆；27、锁止杆；28、电动刀架；29、刀具本体；30、给进电机；31、旋转电机；32、控制电机；33、弹簧钢片。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1—附图3所示，本发明为一种卧式复合数控车床，所述的数控车床包括机床床身1，所述的机床床身1上设置能够夹装加工件2的定位部件3、加工刀具4、驱动部件5，所述的驱动部件5设置为能够带动加工刀具4运动的结构，驱动部件5和定位部件3分别与数控部件7连接，机床床身1或加工刀具4上还设置有能够移动的超声探伤部件8，所述的超声探伤部件8与接收并反馈探伤信号的超声监控部件9连接。

优选地，所述的数控机床对加工件2进行车削加工加工时，所述的超声探伤部件8采用能够全程或间歇性对加工件2进行超声检测的超声探伤部件，数控部件7设置为能够向驱动部件5和定位部件3输出信息和指令，从而控制驱动部件5和定位部件3分别完成启停、位移、变速的机械运动的结构。

优选地，所述的定位部件3包括变速箱10，变速箱10内活动安装主动轴11，变速箱10与能够控制主动轴11转动的驱动电机12连接，所述的定位部件3还包括尾架13，尾架13内活动安装从动轴14，所述的加工件2设置为能够夹装定位在主动轴11和从动轴14之间的结构。

优选地，所述的驱动部件5包括进给驱动电机15，丝杆16，丝杆16一端与进给驱动电机15连接，丝杆16另一端与丝杆后托架17活动连接，加工刀具4的刀具本体部18套装在丝杆16上，所述的机床床身1上还设置滑轨部19，刀具本体部18通过拖板20嵌装在滑轨部19内，加工件2设置为能够夹装定位在主动轴11的主轴顶尖和从动轴14的从轴顶尖之间的结构。

优选地，所述的超声探伤部件8通过机械手臂安装在机床床身1或加工刀具4上，超声探伤部件8包括探头21，电器箱22，探头支座23，控制电机12为能够与进给驱动电机15实现耦合的伺服电机，探头支架23与旋转电机31连接，旋转电机31设置为能够控制探头支架23做360度旋转的结构，所述的探头支架23同时与给进电机30连接，给进电机30设置为能够带动探头支架23左右运动的结构，所述的探头支座23上的探头21设置多个，分别为正探头和斜探头，所述的正探头和斜探头设置为分别能够对加工件2进行径向探测和轴线探测的结构，所述的丝杆16为滚珠丝杆。

优选地，所述的探头21的探头端部设置呈C形结构的弹簧钢片33，所述的弹簧钢片33为柔性结构，弹簧钢片33设置为能够与任意尺寸的加工件2相耦合的结构，所述的弹簧钢片33与探头端部之间通过注塑卡装或螺纹连接的方式固定连接。由于弹簧钢片为柔性结构，因此，弹簧钢片的C型结构内可以卡装进不同直径的加工件，这样，当卡进直径大于弹簧钢片开口部直径时，弹簧钢片会张开，从而与大直径的加工件准确贴合，这样提高了车床探头的适用范围，从而通过一种探头，即可实现对不同直径的加工件进行超声波检测的目的。

优选地，所述的变速箱10上安装能够实现变速的变速手柄25，主动轴11延伸出变速箱10的一端设置为锥形结构，所述的尾架13上的从动轴14靠近主动轴11的一端设置为锥形结构，尾架13的另一端设置能够转动从动轴14的转动杆26，尾架13上设置能够锁止从动轴14的锁止杆27。

优选地，所述的数控部件7控制驱动部件5的软件采用G/M代码编写；数控部件7控制超声探伤部件8的软件为集成的多通道A/D转换和监视超声可编程PC卡，数控部件7控制超声探伤部件8的软件使用FPGA控制芯片，通过所述的可编程PC卡和软件，能够实现车床的精确方便控制。

优选地，所述的加工刀具4还包括电动刀架28，电动刀架28与刀具本体部18连接，刀具本体29夹装在电动刀架28上，所述的刀具本体29设置多个，所述的控制电机32设置为能够带动电动刀架28左右运动的结构。

优选地，所述的超声探伤部件8上还设置有能够向探头21与加工件2表面之间施加耦合剂的探伤耦合剂喷淋装置24，所述的耦合剂采用皂化液。超声耦合是指超声波在探测面上的声强透射率。声强透射率高，超声耦合好。为提高耦合效果，在探头与加工件表面施加的透声介质称为而耦合剂。耦合剂的作用在于排除探头与工件表面之间的空气，使超声波能有效地传入工件，达到探伤的目的；耦合剂还有减少磨擦的作用。本发明中采用皂化液作为超声波耦合剂。使用皂化液为耦合剂，既可为工件降温，也可防止工件锈蚀。

优选地，所述的机床床身1固定安装在底座6上，底座6为方块状结构。

本发明所述的卧式复合数控车床，既可以使数控机床与超声探伤部件8同步作业，即在数控机床上加工加工件2的同时，对加工中的加工件2进行探伤检测，也可以使数控机床和超声探伤部件8分别单独工作，即在加工件2加工完成后进行探伤检测或在加工过程中间歇性地对加工件2进行探伤检测。

本发明所述的卧式复合数控车床，通过在机床床身1上设置定位部件3，加工刀具4，驱动部件5，数控部件6，然后再将超声探伤部件8设置在数控机床上或设置在加工刀具4上，从而能够实现在对加工件2进行车铣加工的同时进行加工件2的探伤检测。本发明的数控机床实现了传统数控机床与超声波探伤的融合，并通过增加功能的数控部件7老实现控制数控机床的工作。本发明的数控机床，结构简单，能够完成加工件2车床加工和超声波探伤同步作业或分开作业，不需要车床加工完毕再移动加工件2进行超声波探伤工序，这就使得在加工件2加工过程中就能对加工件2进行探伤，同时，通过超声监控部件9实现在线监控，在通过超声探伤部件8对加工件进行检测过程中，超声探伤部件8检测的数据会反馈到超声监控部件9，超声监控部件9会即时生成探伤报告，从而便于操作人员及时掌握加工件2的状况。对于经过探伤发现不合格的加工件2，操作人员可及时停止加工，从而省下对不合格的加工件进行加工浪费的人力和财力。同时，本发明的数控机床取消了现有技术中对加工件完成车床加工后需要搬移到超声波探伤区域进行探伤的工序，降低操作人员的劳动强度。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种卧式复合数控车床，所述的数控车床包括机床床身（1），其特征在于：所述的机床床身（1）上设置能够夹装加工件（2）的定位部件（3）、加工刀具（4）、驱动部件（5），所述的驱动部件（5）设置为能够带动加工刀具（4）运动的结构，驱动部件（5）和定位部件（3）分别与数控部件（7）连接，机床床身（1）或加工刀具（4）上还设置有能够移动的超声探伤部件（8），所述的超声探伤部件（8）与接收并反馈探伤信号的超声监控部件（9）连接。

2.根据权利要求1所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的数控机床对加工件（2）进行车削加工加工时，所述的超声探伤部件（8）采用能够全程或间歇性对加工件（2）进行超声检测的超声探伤部件，数控部件（7）设置为能够向驱动部件（5）和定位部件（3）输出信息和指令，从而控制驱动部件（5）和定位部件（3）分别完成启停、位移、变速的机械运动的结构。

3.根据权利要求1或2所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的定位部件（3）包括变速箱（10），变速箱（10）内活动安装主动轴（11），变速箱（10）与能够控制主动轴（11）转动的驱动电机（12）连接，所述的定位部件（3）还包括尾架（13），尾架（13）内活动安装从动轴（14），所述的加工件（2）设置为能够夹装定位在主动轴（11）和从动轴（14）之间的结构。

4.根据权利要求3所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的驱动部件（5）包括进给驱动电机（15），丝杆（16），丝杆（16）一端与进给驱动电机（15）连接，丝杆（16）另一端与丝杆后托架（17）活动连接，加工刀具（4）的刀具本体部（18）套装在丝杆（16）上，所述的机床床身（1）上还设置滑轨部（19），刀具本体部（18）通过拖板（20）嵌装在滑轨部（19）内，加工件（2）设置为能够夹装定位在主动轴（11）的主轴顶尖和从动轴（14）的从轴顶尖之间的结构。

5.根据权利要求4所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的超声探伤部件（8）通过机械手臂安装在机床床身（1）或加工刀具（4）上，超声探伤部件（8）包括探头（21），电器箱（22），探头支座（23），控制电机（12）为能够与进给驱动电机（15）实现耦合的伺服电机，探头支架（23）与旋转电机（31）连接，旋转电机（31）设置为能够控制探头支架（23）做360度旋转的结构。探头支架（23）同时与给进电机（30）连接，给进电机（30）设置为能够带动探头支架（23）左右运动的结构，所述的探头支座（23）上的探头（21）设置多个，分别为正探头和斜探头，所述的正探头和斜探头设置为分别能够对加工件（2）进行径向探测和轴线探测的结构，所述的丝杆（16）为滚珠丝杆。

6.根据权利要求5所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的探头（21）的探头端部设置呈C形结构的弹簧钢片（33），所述的弹簧钢片（33）为柔性结构，弹簧钢片（33）设置为能够与任意尺寸的加工件（2）相耦合的结构，所述的弹簧钢片（33）与探头端部之间通过注塑卡装或螺纹连接的方式固定连接。

7.根据权利要求6所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的变速箱（10）上安装能够实现变速的变速手柄（25），主动轴（11）延伸出变速箱（10）的一端设置为锥形结构，所述的尾架（13）上的从动轴（14）靠近主动轴（11）的一端设置为锥形结构，尾架（13）的另一端设置能够转动从动轴（14）的转动杆（26），尾架（13）上设置能够锁止从动轴（14）的锁止杆（27）。

8.根据权利要求7所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的数控部件（7）控制驱动部件（5）的软件采用G/M代码编写；数控部件（7）控制超声探伤部件（8）的软件为集成的多通道A/D转换和监视超声可编程PC卡，数控部件（7）控制超声探伤部件（8）的软件使用FPGA控制芯片。

9.根据权利要求8所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的加工刀具（4）还包括电动刀架（28），电动刀架（28）与刀具本体部（18）连接，刀具本体（29）夹装在电动刀架（28）上，所述的刀具本体（29）设置多个，所述的控制电机（32）设置为能够带动电动刀架（28）左右运动的结构。

10.根据权利要求9所述的卧式复合数控车床，其特征在于：所述的超声探伤部件（8）上安装多个探头（21），探伤部件（8）上还设置有能够向探头（21）与加工件（2）表面之间施加耦合剂的探伤耦合剂喷淋装置（24），耦合剂采用皂化液，机床床身（1）固定安装在底座（6）上，底座（6）设置为方块状结构。

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