CN103418820A - 一种内孔油槽的铣削加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内孔油槽的铣削加工装置及方法，属于机械制造领域，加工装置包括设于机架上的水平进给机构、垂直进给机构、第一周向进给机构、第二周向进给机构、第一切削机构和夹持机构，第一周向进给机构旋转驱动夹持机构，水平进给机构驱动第一周向进给机构和夹持机构水平移动，第二周向进给机构旋转驱动第一切削机构，垂直进给机构驱动第二周向进给机构和第一切削机构垂直移动，第一切削机构与夹持机构相互配合的在垂直方向上由上至下设置。本发明的技术方案通过采用两个周向进给、垂直进给和深度方向进给的结合，实现了两轴两转的加工油槽方式，结构紧凑，可以较大的提高内孔油槽的生产效率。

Description

一种内孔油槽的铣削加工装置及方法

本发明属于机械设备制造领域，涉及一种内孔槽的加工装置，尤其涉及一种内孔油槽的铣削加工装置及方法。

背景技术

油槽结构作为套、管类零件储存润滑油的关键结构，尤其在工程机械关键回转部位的轴套广泛采用此结构，如用于挖掘机工作装置回转部位。油槽结构多样，如一些轴套类产品内孔需要加工环形槽、直槽等各种形状油槽。

对于上述结构的加工，目前市场上还没有通用的专用设备，多数方案为在普车上进行改造专机，但是在油槽精度控制、效率方面等未得到妥善解决。

现有的采用车床改造而成的油槽加工装置，其加工油槽形式受到原机床传动比限制，对于复杂形式的油槽加工需要多次装夹，生产效率低，劳动强度大。还有一些现有技术中采用数控编程和电火花加工的方法，前者对于深油槽加工适用性不强，且长期重载荷工作会导致床体精度丧失，后者加工效率也无法达到要求；且受到刀具和刀杆尺寸影响，对于直径较小的零件很难加工，设备强力拉削加工过程中对于个部件的刚性有较高要求，且对各种传动丝杆的磨损非常严重，设备使用寿命不高；还有一些加工方法的铣刀采用伺服电机皮带传动，且传动机构直接布局在刀杆上，不利于重切削，且布局上很难实现一机多工为加工，加工效率仍不高。

因此，现有的一些加工方法，大多存在以下缺点：

1）以车床改造类强力拉削或者刨削加工的一类加工方式，主要原理为采用主轴与大托板实现水平进给与圆周进给的机械联动的原理实现油槽的加工。其缺点较多，如油槽加工尺寸精度差、光洁度等差，设备加工震动较大导致设备损耗快；加工油槽形状单一，需一人一机操作，生产效率较低；

2）部分采用数控车编程加工和电火花加工的油槽，此两种加工方式局限性较大；

3）部分引入动力头加工，并采用数控走刀的原理实现各种油槽加工，但该结构布局分散，且很难实现一机多工位，且铣刀采用皮带轮传动，很难实现高强度切削，且不易实现多工位加工，相对于传统的车床拉削专机效率无明显优势。

发明内容

有鉴于此，本发明通过采用两个周向进给、垂直进给和深度方向进给的结合，实现了两轴两转的加工油槽方式，结构紧凑，可以较大的提高内孔油槽的生产效率。

为达到上述目的，具体技术方案如下：

一方面，提供一种内孔油槽的铣削加工装置，包括设于机架上的水平进给机构、垂直进给机构、第一周向进给机构、第二周向进给机构、第一切削机构和夹持机构，所述水平进给机构与所述垂直进给机构相互垂直，所述夹持机构设于所述第一周向进给机构上，所述第一周向进给机构旋转驱动所述夹持机构，所述第一周向进给机构设于所述水平进给机构上，所述水平进给机构驱动所述第一周向进给机构和夹持机构水平移动，所述第一切削机构设于所述第二周向进给机构上，所述第二周向进给机构旋转驱动所述第一切削机构，所述第二周向进给机构与垂直方向倾斜的设于所述垂直进给机构上，所述垂直进给机构驱动所述第二周向进给机构和第一切削机构垂直移动，所述第一切削机构与所述夹持机构相互配合的在垂直方向上由上至下设置。

优选的，所述第一切削机构包括与所述第二周向进给机构相连的铣削动力头。

优选的，所述铣削动力头的头部设有球形铣刀。

优选的，还包括控制中心，所述控制中心分别与水平进给机构、垂直进给机构、第一周向进给机构、第二周向进给机构、第一切削机构和夹持机构相连。

优选的，还包括调整所述第二周向进给机构倾斜角度的调整机构，所述调整机构设于所述机架上。

优选的，所述夹持机构包括工作台和夹紧装置，所述夹紧装置设于所述工作台上，所述工作台设于所述第一周向进给机构上。

优选的，所述工作台上还设有水平微调机构，所述水平微调机构驱动所述工作台水平移动。

优选的，还包括第二切削机构和第三周向进给机构，所述第二切削机构设于所述第三周向进给机构上，所述第三周向进给机构与垂直方向倾斜的设于所述垂直进给机构上。

另一方面，提供一种内孔油槽的铣削加工方法，包括如下步骤：

步骤1，将设有内孔的工件设于如上述的内孔油槽的铣削加工装置的夹持机构上；

步骤2，通过旋转所述第一周向进给机构和第二周向进给机构，移动所述水平进给机构和垂直进给机构，通过所述第一切削机构在设于夹持机构上的所述工件的内孔中进行油槽加工。

优选的，所述步骤2中还包括通过控制中心联动所述第一周向进给机构、第二周向进给机构、水平进给机构和垂直进给机构。

相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有：

1、采用动力头成型，替代传统的强力拉削成型，解决油槽加工精度问题和设备震动问题带来的寿命问题。采用动力头加工的油槽和深度精度高，油槽成型面光洁度高；

2、采用指控中心数控加工替代传统的机械联动，解决机械式联动加工油槽形状单一的缺点，实现各种形状油槽的加工，如直槽、环槽、多道槽等；

3、采用倾斜立式动力头配合球形铣刀，球形铣刀与动力头直接连接进行铣削加工；动力头安装在Z轴垂直进给机构上，能实现边铣削边实现垂直进给，并实现一机多工位加工，实现设备加工效率质的飞跃。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的加工装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的动力头的结构示意图；

图3是本发明实施例的工件的结构示意图。

其中，1为机架、2为水平进给机构、3为垂直进给机构、4为第一周向进给机构、5为第二周向进给机构、6为第一切削机构、7为夹持机构、8为铣削动力头、9为控制中心、10为调整机构、11为工作台、12为夹紧装置、13为水平微调机构、14为第二切削机构、15为第三周向进给机构、16为工件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。

如图1中所示的本发明的实施例的一种内孔油槽的铣削加工装置，包括设于机架1上的水平进给机构2、垂直进给机构3、第一周向进给机构4、第二周向进给机构5、第一切削机构6和夹持机构7。夹持机构7用于夹持住工件以待加工油槽。

水平进给机构2与垂直进给机构3相互垂直。夹持机构7设于第一周向进给机构4上。第一周向进给机构4旋转驱动夹持机构7。第一周向进给机构4设于水平进给机构2上。水平进给机构2驱动第一周向进给机构4和夹持机构7水平移动。

第一切削机构6设于第二周向进给机构5上。第二周向进给机构5旋转驱动第一切削机构6。第二周向进给机构5与垂直方向倾斜的设于垂直进给机构3上。垂直进给机构3驱动第二周向进给机构5和第一切削机构6垂直移动。第一切削机构6与夹持机构7相互配合的在垂直方向上由上至下设置。

本发明的实施例通过采用两个周向进给、垂直进给和深度方向进给的结合，实现了两轴两转的加工油槽方式，结构紧凑，可以较大的提高内孔油槽的生产效率。

如图1和2中所示，在本发明的实施例中，第一切削机构6包括与第二周向进给机构5相连的铣削动力头8，并优选铣削动力头8的头部设有球形铣刀。。还包括控制中心9，控制中心9分别与各个进给机构及第一切削机构6和夹持机构7相连。优选各个进给机构由伺服电机带动。

在本发明的实施例中，水平进给机构2和垂直进给机构3分别实现油槽了X轴深度切入进给和Z轴方向进给，分别为X轴进给机构和Z轴进给机构；第一周向进给机构4和第二周向进给机构5控制铣削动力头8的A轴夹具圆周进给和V轴转速或者实现分度，并控制中心9的数据控制实现两轴-两转联动，实现各种形状油槽的加工，如直槽、环槽、多道槽等。

如图2中所示，在本发明的实施例中，夹持机构7包括工作台11和夹紧装置12。夹紧装置12设于工作台11上，工作台11设于第一周向进给机构4上。

如图1中所示，在本发明的实施例中，还包括调整第二周向进给机构6倾斜角度的调整机构10，调整机构10设于机架1上。并优选工作台11上还设有水平微调机构13。水平微调机构13驱动工作台11水平移动。

另如图1中所示，在本发明的实施例中，还包括第二切削机构14和第三周向进给机构15。第二切削机构14设于第三周向进给机构15上，第三周向进给机构15与垂直方向倾斜的设于垂直进给机构3上，并优选在共用工作台上装有对应夹具，实现一机多位。优选机架1还包括切削液循环装置。

另一方面，如图1中所示，提供一种内孔油槽的铣削加工方法，包括如下步骤：

步骤1，将设有内孔的工件设于内孔油槽的铣削加工装置的夹持机构7上；

步骤2，通过旋转第一周向进给机构4和第二周向进给机构6，移动水平进给机构2和垂直进给机构3，通过第一切削机构6在设于夹持机构7上的工件的内孔中进行油槽加工，并通过控制中心9联动。

如图1、2和3中所示，在本发明的实施例中，工作时首先启动铣削动力头8，由铣削动力头8带动球形铣刀高速转动，手动调节X轴和Z轴进给机构将铣刀对至油槽起始位置A1。启动走刀程序，铣刀头沿X轴方向按一定进给切入轴套内壁来获得一定油槽深度和宽度，再同时启动A轴圆周进给机构和Z轴进给机构，工件16由A轴带动匀速旋转180°而铣刀头沿着Z轴正向由A1点匀速进给至B1点，这样实现Z轴和A轴的联动，实现了A1-B1半椭圆弧的加工。

工件16继续回转180°铣刀头沿着Z轴负方向由B1点匀速回至A1点，实现B1-A1半圆弧的加工，从而在轴套内壁上加工出A1-B1椭圆；分度180度，重复以上程序实现A2-B2圆弧的加工，从而实现“8”字槽加工。若加工双“8”字槽，则再两次分度90°在内壁上加工出4道椭圆。类似地，加工环槽只需要工件16进行A轴圆周进给和铣刀进行X轴切入进给，加工直槽则只需要铣刀进行Z轴进给和铣刀进行X轴切入进给，其他任意形状也通过类似的编程走刀原理实现铣削加工。

通过调整机构10可以调节Z轴倾斜角度，解决短套内孔与动力头的刀杆干涉问题，通过球形铣刀解决不同倾向角度加工出油槽形状的一致性。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，包括设于机架（1）上的水平进给机构（2）、垂直进给机构（3）、第一周向进给机构（4）、第二周向进给机构（5）、第一切削机构（6）和夹持机构（7），所述水平进给机构（2）与所述垂直进给机构（3）相互垂直，所述夹持机构（7）设于所述第一周向进给机构（4）上，所述第一周向进给机构（4）旋转驱动所述夹持机构（7），所述第一周向进给机构（4）设于所述水平进给机构（2）上，所述水平进给机构（2）驱动所述第一周向进给机构（4）和夹持机构（7）水平移动，所述第一切削机构（6）设于所述第二周向进给机构（5）上，所述第二周向进给机构（5）旋转驱动所述第一切削机构（6），所述第二周向进给机构（5）与垂直方向倾斜的设于所述垂直进给机构（3）上，所述垂直进给机构（3）驱动所述第二周向进给机构（5）和第一切削机构（6）垂直移动，所述第一切削机构（6）与所述夹持机构（7）相互配合的在垂直方向上由上至下设置。

2.如权利要求1所述的内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，所述第一切削机构（6）包括与所述第二周向进给机构（5）相连的铣削动力头（8）。

3.如权利要求3所述的内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，所述铣削动力头（8）的头部设有球形铣刀。

4.如权利要求4所述的内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，还包括控制中心（9），所述控制中心（9）分别与水平进给机构（2）、垂直进给机构（3）、第一周向进给机构（4）、第二周向进给机构（5）、第一切削机构（6）和夹持机构（7）相连。

5.如权利要求4所述的内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，还包括调整所述第二周向进给机构（5）倾斜角度的调整机构（10），所述调整机构（10）设于所述机架（1）上。

6.如权利要求5所述的内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，所述夹持机构（7）包括工作台（11）和夹紧装置（12），所述夹紧装置（12）设于所述工作台（11）上，所述工作台（11）设于所述第一周向进给机构（4）上。

7.如权利要求6所述的内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，所述工作台（11）上还设有水平微调机构（13），所述水平微调机构（13）驱动所述工作台（11）水平移动。

8.如权利要求7所述的内孔油槽的铣削加工装置，其特征在于，还包括第二切削机构（14）和第三周向进给机构（15），所述第二切削机构（14）设于所述第三周向进给机构（15）上，所述第三周向进给机构（15）与垂直方向倾斜的设于所述垂直进给机构（3）上。

9.一种内孔油槽的铣削加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将设有内孔的工件（16）设于如权利要求1所述的内孔油槽的铣削加工装置的夹持机构（7）上；

步骤2，通过旋转所述第一周向进给机构（4）和第二周向进给机构（5），移动所述水平进给机构（2）和垂直进给机构（3），通过所述第一切削机构（6）在设于夹持机构（7）上的所述工件（16）的内孔中进行油槽加工。

10.如权利要求9所述的内孔油槽的铣削加工方法，其特征在于，所述步骤2中还包括通过控制中心（9）联动所述第一周向进给机构（4）、第二周向进给机构（5）、水平进给机构（2）和垂直进给机构（3）。

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