CN103586717A - 一种正时齿轮室外周面孔的加工方法及其专用组合钻床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种正时齿轮室外周面孔的加工方法及其加工专用组合钻床,该专用组合钻床中的工件装夹台通过其中部垂直设置的油缸,安装在机床底板上,工件装夹台上设有多个液压夹头以及对称设置的定位销,工件装夹台的周围设有五个加工工位且每个加工工位上均设有上下排布的两组水平放置的多轴器,钻头或丝锥分别安装在上下多轴器中;齿轮室通过结合面及两定位销定位,同时齿轮室四个角利用液压夹头压紧,工件装夹台带动齿轮室上下升降,在多轴器的钻头、丝锥作用下,同时完成齿轮室外周面的钻孔、攻丝加工。采用本发明的加工方法和专用组合钻床,对正时齿轮室外周面进行加工,保证了各孔的统一性、精确度,有效提高了产品质量和加工效率。

Description

一种正时齿轮室外周面孔的加工方法及其专用组合钻床
技术领域
本发明涉及一种机械零件的加工方法及设备,尤其是一种对安装在柴油机中的正时齿轮室外周面孔的加工方法及专用组合钻床。  
背景技术
正时齿轮室是柴油机上的最重要零件之一,担当着整个柴油机齿轮传动系统、发电机等柴油机辅助装置的安装重任,属发动机A类件。为了满足欧Ⅳ排放标准,对于正时齿轮室的加工要求也比较高,例如喷油泵齿轮孔、中间齿轮孔、曲轴齿轮孔H7的加工精度,其余齿轮孔H8精度要求,底平面平面度0.05mm,底平面与结合面的垂直度0.05mm,中间齿轮安装面与安装孔的垂直度0.03mm,两侧定位销孔与曲轴中心孔空间位置尺寸公差0.2mm,而且所有正时齿轮室外周边安装小孔的位置度均为0.4mm。CN102240885A,公开了一种正时齿轮室的加工方法,其在对正时齿轮室外周面安装孔进行加工时,加工步骤包括:(10)钻攻齿轮室的顶面孔;(11)钻攻齿轮室侧面、钻侧面孔、沉孔;(12)二次钻齿轮室侧面孔、倒角、攻丝;该加工方法对于齿轮室外周面上的安装孔,采用传统分序钻模加工,精度难以保证,且效率较低。一般正时齿轮室上五个外周面上的安装小孔都需要加工,而这些安装小孔大部分是螺纹孔,这样分序加工,不仅定位基准不同,精度低;而且需要更换钻头和丝锥,加工效率很低。
发明内容
设计目的:避免背景技术中的不足之处,设计一种能够提高加工精度和加工效率的正时齿轮室外周面孔的加工方法及其专用组合钻床。
设计方案:为了实现上述设计目的。1、利用正时齿轮室的结合面和两个定位销孔,通过液压夹头将待加工的正时齿轮室紧压固定在工件装夹台上,是本发明的第一个技术特征。这样设计的目的是,待加工的齿轮室放置在工件装夹台上,工件装夹台上的两个定位销穿过齿轮室的两个定位销孔,两个定位销的设计限制了齿轮室在水平方向上的四个自由度;工件装夹台上设有四个液压夹头,利用四个液压夹头将齿轮室的四个角压紧,液压夹头的压块在液压缸的作用下紧压在齿轮室上,齿轮室底部的工件装夹台和上部的多个压块,限制了齿轮室在垂直方向上的两个自由度,即齿轮室的空间六个自由度都被精确限制,保证了齿轮室外周面孔加工时,工件装夹台上齿轮室的稳定性,有效提高了加工精确度。2、工件装夹台的可升降设计,是本发明的第二个技术特征。这样设计的目的是,工件装夹台位于机床底板上方,且工件装夹台和机床底板之间固定有竖直放置的油缸,油缸底部固定在机床底板上,油缸顶杆的顶端固定在工件装夹台中部,当油缸内增压或者泄压时,工件装夹台在顶杆的作用下作上升或者下降运动,能够快速在钻孔作业和攻丝作业中切换,且工件装夹台的上升或者下降的导程通过油缸精确控制,钻孔作业和攻丝作业的精确度得到有效保证。3、工件装夹台外周的五个加工工位设计,是本发明的第三个技术特征。这样设计的目的是,由于齿轮室外周的五个面上都需要加工通孔、沉孔或者螺纹孔,而工件装夹台外周的五个加工工位使得齿轮室外周的五个面可以同时进行钻孔、攻丝作业,节约了大量加工时间,而且五个外周面上的孔采用同一定位标准,保证了外周面各孔的统一性和精确性,有效提高了加工效率。4、工件装夹台外周的五个加工工位处,均设有多轴器,是本发明的第四个技术特征。这样设计的目的是,每个加工工位对应着齿轮室上的一个外周面,而每个外周面上需要加工的孔均为多个,通过工位处多轴器的设计,能够一次同时完成每个外周面上的孔加工,提高了加工效率和各孔的统一精确性,提高加工质量。5、每个加工工位处的多轴器均为两组,是本发明的第五个技术特征。这样设计的目的是,每个加工工位处均设有两组多轴器,且两组多轴器呈上下排布,同时上下两组多轴器中分别安装有钻头、丝锥,这些多轴器中的钻头或者丝锥的数量和位置,均与每个待加工外周面上的孔相对应,齿轮室在工件装夹台的升降带动下,先后运动到两组多轴器位置处,先同时对五个外周面进行钻孔作业,然后同时对五个外周面进行攻丝作业,只需两步即可完成齿轮室五个外周面孔的加工,大大缩短了加工时间,有效提高了加工效率;而且,整个加工过程中采用同一定位标准,有效提高了齿轮室加工的精确度,降低报废率。
技术方案1:一种正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,钻床中的工件装夹台通过其中部垂直设置的油缸,安装在机床底板上,工件装夹台上设有多个液压夹头以及对称设置的定位销,工件装夹台的周围设有五个加工工位且每个加工工位上均设有上下排布的两组水平放置的多轴器,钻头或丝锥分别安装在上下多轴器中。
技术方案2:一种正时齿轮室外周面孔的加工方法,其采用技术方案1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,包括以下步骤:
①将正时齿轮室放置在工件装夹台上,定位销穿过正时齿轮室的工艺定位销孔;
②启动液压夹头,将正时齿轮室压紧在工件装夹台上;
③启动机床底板上方的油缸,将工件装夹台升降到装有钻头的多轴器位置处;
④启动电机带动多轴器中的钻头,完成正时齿轮室各个外周面上的通孔、以及螺纹底孔的加工;
⑤多轴器及钻头复位;
⑥启动机床底板上方的油缸,将工件装夹台升降到装有丝锥的多轴器位置处;
⑦电机带动多轴器中的丝锥,完成正时齿轮室各个外周面上螺纹孔的攻丝加工;
⑧多轴器及丝锥复位,松开液压夹头,取出正时齿轮室。
本发明与背景技术相比,一是避免了分序加工对齿轮室装夹的误差,采用同一加工定位标准,保证了齿轮室外周面各孔的位置度,大大提高了齿轮室外周面孔加工的精度,有效提高加工质量,大大降低了加工报废率,实验发现报废率由27%降低到2%;二是工件装夹台升降两次,即可完成齿轮室外周面孔的钻孔和攻丝加工,极大地提高了加工效率,缩短了加工时间,加工工时从30分钟降到了5分钟。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
附图1为正时齿轮室的结构示意图。
附图2为附图1中P向的剖视结构示意图。
附图3为本发明专用组合钻床的主视结构示意图。
附图4为本发明专用组合钻床的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1:参照附图2、3,以加工附图1中所示的正时齿轮室为例。一种正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,包括安装在钻床中的工件装夹台1;所述工件装夹台1平行设于机床底板9上方,且工件装夹台1与机床底板9之间设有油缸7;所述油缸7底部固定在机床底板9上,油缸7顶杆8端部固定在工件装夹台1的中心;所述工件装夹台1的外周上设有四个凸耳2;所述工件装夹台1与机床底板9之间还设有四个导柱6;所述导柱6的底端固定在机床底板9上,导柱6顶端穿出凸耳2且工件装夹台1可在导柱6上升降滑动;所述导柱6顶端设有挡块10,防止工件装夹台1滑出导柱6;所述工件装夹台1上还设有四个液压夹头5,四个液压夹头5压紧正时齿轮室的四个角;所述液压夹头5由液压缸51和压块52构成;所述液压缸51垂直固定在工件装夹台1上;所述压块52固定在液压缸51的伸出杆顶端;待加工的正时齿轮室放置在工件装夹台1上;所述正时齿轮室位于工件装夹台1和压块52之间,并在液压缸51的作用下,将正时齿轮室压紧固定;所述工件装夹台1上还设有对称设置的定位销3,且定位销3均穿过正时齿轮室的定位销孔将正时齿轮室定位;所述工件装夹台1的外周,与正时齿轮室待加工的外周面A、B、C、D相对位置处,均留有五个加工工位A0、B0、C0、D0、E0;所述每个加工工位处,均设有两组多轴器4,且多轴器4均水平设置;所述两组多轴器4呈上下排布,且上多轴器41中安装有丝锥,下多轴器42中安装有钻头;所述多轴器4中的丝锥或钻头数量、位置均与正时齿轮室外周面上的孔相对;所述多轴器4均由电机带动钻头或者丝锥旋转;所述多轴器4的进给运动,可以由液压缸和滑轨带动,也可以是丝杠、丝杠上的滑块和滑杆带动;所述多轴器4的进给运动,以及钻头、丝锥的旋转都是机械领域的常规技术手段,在此不做赘述;所述油缸7、液压缸51均与液压系统相连,油缸7泄压时,油缸7的顶杆8带动工件装夹台1向下运动,运动到下多轴器42位置处时,在下多轴器42中钻头的作用下完成正时齿轮室外周面A、B、C、D、E上的钻孔作业,此时下多轴器42中钻头完成外周面上螺纹孔的底孔钻削作业;油缸7增压时,油缸7的顶杆8带动工件装夹台1向上运动,运动到上多轴器41位置处时,在上多轴器41中丝锥的作用下完成正时齿轮室外周面A、B、C、D、E上螺纹孔的攻丝作业。
实施例2:在实施例1的基础上,一种正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其中每个加工工位处,上多轴器41中安装钻头,下多轴器42中安装丝锥;所述多轴器4的钻头、丝锥均水平,且钻头、丝锥的数量和位置分别与正时齿轮室外周待加工面上的孔相对;所述工件装夹台1在油缸7的作用下上升至上多轴器41处时,在上多轴器41的作用下完成钻孔作业;所述工件装夹台1在油缸7的作用下下降到下多轴器42处时,在下多轴器42的作用下完成攻丝作业。
实施例3:一种正时齿轮室外周面孔的加工方法,其利用实施例1中所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,包括以下步骤:
①将正时齿轮室放置在工件装夹台1上,定位销3穿过正时齿轮室的工艺定位销孔;
②启动液压夹头5,液压缸51上方的压块52下降,将正时齿轮室压紧在工件装夹台1上;
③启动机床底板9上方的油缸7,将工件装夹台1升降到装有钻头的多轴器4位置处;
④启动电机带动多轴器4中的钻头,完成正时齿轮室五个外周面A、B、C、D、E上的通孔、以及螺纹底孔的加工,即A面—螺纹底孔、B面—四个螺纹底孔、C面—四个螺纹底孔和两个通孔、D面—两个螺纹底孔;E面—四个螺纹底孔和两个通孔;
⑤多轴器4及钻头复位;
⑥启动机床底板1上方的油缸7,将工件装夹台1升降到装有丝锥的多轴器4位置处;
⑦电机带动多轴器4中的丝锥,完成正时齿轮室五个外周面A、B、C、D、E上螺纹孔的攻丝加工,即A面—螺纹孔、B面—四个螺纹孔、C面—四个螺纹孔、D面—两个螺纹孔、E面—四个螺纹孔;
⑧多轴器4及丝锥复位,松开液压夹头5,取出加工完成的正时齿轮室。
采用上述专用组合钻床及加工方法,完成正时齿轮室外周面孔的加工,有效提高了正时齿轮室的加工精度,减少加工报废率;同时,也缩短了加工时间,加工工时从30分钟降到了5分钟,大大提高了正时齿轮室的加工效率。
参照附图1、2。采用实施例3加工正时齿轮室之前,可以采用下列步骤加工经铁型覆砂铸造工艺铸造的铸件:粗铣结合面G→粗铣法兰面F→精铣结合面G→精铣法兰面F→结合面G上工艺定位销孔及部分孔加工→法兰面F上孔加工→钻法兰面F螺纹底孔→法兰面F攻螺纹加工→攻结合面G螺纹孔→补攻法兰面F螺纹孔→铣小斜台面→钻小斜台面孔系→攻小斜台面螺纹孔→粗铣D面→铣两侧面C、E→铣B面和A面→精磨结合面→精铣D面→在专用组合钻床上,加工五个外周面上的孔。
需要理解到的是:上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述,但是这些文字描述,只是对本发明设计思路的简单文字描述,而不是对本发明设计思路的限制,任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改,均落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其特征是:钻床中的工件装夹台(1)通过其中部垂直设置的油缸(7),安装在机床底板(9)上,工件装夹台(1)上设有多个液压夹头(5)以及对称设置的定位销(3),工件装夹台(1)的外周设有五个加工工位(A0、B0、C0、D0、E0)且每个加工工位上均设有上下排布的两组水平放置的多轴器(4),钻头或丝锥分别安装在上下多轴器(4)中。
2.根据权利要求1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其特征是:机床底板(9)上固定有多个导柱(6),且导柱(6)上端穿出工件装夹台(1)。
3.根据权利要求1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其特征是:每个加工工位的上多轴器(41)中安装丝锥,下多轴器(42)中安装钻头。
4.根据权利要求1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其特征是:每个加工工位的上多轴器(41)中安装钻头,下多轴器(42)中安装丝锥。
5.根据权利要求1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其特征是:液压夹头(5)由液压缸(51)和压块(52)构成,液压缸(51)垂直固定在工件装夹台(1)上,压块(52)固定在液压缸(51)的伸出杆上。
6.根据权利要求1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其特征是:工件装夹台(1)上的定位销(3)为两个,与正时齿轮室的定位销孔相对。
7.根据权利要求1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,其特征是:液压夹头(5)为四个,且分别设于正时齿轮室的外周。
8.一种正时齿轮室外周面孔的加工方法,其采用权利要求1所述的正时齿轮室外周面孔加工专用组合钻床,包括以下步骤:
①将正时齿轮室放置在工件装夹台(1)上,定位销(3)穿过正时齿轮室的工艺定位销孔;
②启动液压夹头(5),将正时齿轮室压紧在工件装夹台(1)上;
③启动机床底板(9)上方的油缸(7),将工件装夹台(1)升降到装有钻头的多轴器位置处;
④启动电机带动多轴器中的钻头,完成正时齿轮室各个外周面上的通孔、以及螺纹底孔的加工;
⑤多轴器及钻头复位;
⑥启动机床底板(9)上方的油缸(7),将工件装夹台(1)升降到装有丝锥的多轴器位置处;
⑦电机带动多轴器中的丝锥,完成正时齿轮室各个外周面上螺纹孔的攻丝加工;
⑧多轴器及丝锥复位,松开液压夹头(5),取出正时齿轮室。
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