CN103978254B - 轻轨支座键槽加工设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻轨支座键槽加工设备及加工方法，设备主要由底座、设置在底座上沿X轴直线移动的水平滑台组件、沿Y轴直线移动的纵向滑台组件及PLC控制台几部分组成，其中水平滑台组件包括水平滑轨、动力头部件与传动机构Ⅰ，动力头部件包括动力头体、铣刀、传动机构Ⅱ与传动机构Ⅲ，纵向滑台组件包括纵向滑轨、滑台、传动机构Ⅳ、回转工作台及工件夹具；加工方法主要包括装夹、对刀、铣削、转向换位、铣削及检测步骤；与目前加工该键槽的通用设备及工艺方法相比，设备整体体积小，占地面积少，自动化程度高，降低了工人的劳动强度及人员配备数量，提升了轻轨支座键槽的加工效率，节约了成本投入，适于多台同时加工的量化生产。

Description

轻轨支座键槽加工设备及加工方法

技术领域

本发明属于特殊工件的铣削领域，涉及一种轻轨支座键槽加工设备及加工方法。

背景技术

我国各大中城市正大力发展轨道交通，在轨道交通建设过程中，轻轨支座是需求量十分巨大的重要零件，而目前轻轨支座键槽的加工过程中存在着一个十分突出的问题，严重制约着工程进度。

轻轨支座上需加工多个键槽，受支座形状、尺寸及加工位置等因素的制约，企业通常采用牛头刨床来逐槽加工键槽，而牛头刨床的效率低下，完成一只轻轨支座的键槽加工，耗时4小时，为了提高加工能力，企业只好增加设备数量，这又引起了设备占地面积大，用工数量多，键槽加工成本上升的问题；另外，采用牛头刨床加工槽位时，支座的切换与转位均靠手工转动相应手柄来实现，每槽加工过程中，需停机若干次来检测加工尺寸，自动化程度低，劳动强度大，加工费时长。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自动化程度高、加工效率高的轻轨支座键槽加工设备及加工方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轻轨支座键槽加工设备，包括底座、设置在底座上沿X轴直线移动的水平滑台组件、沿Y轴直线移动的纵向滑台组件及PLC控制台；所述水平滑台组件包括水平滑轨、套装在水平滑轨上的动力头部件及用于驱动所述动力头部件在水平滑轨上左右移动的传动机构Ⅰ；所述动力头部件包括动力头体、铣刀、传动机构Ⅱ与传动机构Ⅲ，所述铣刀包括刀杆与刀头，所述传动机构Ⅱ带动刀杆上下移动，所述传动机构Ⅲ带动刀头旋转；所述纵向滑台组件包括纵向滑轨、套装在纵向滑轨上的滑台、驱动滑台在所述纵向滑轨上前后移动的传动机构Ⅳ、设置在滑台上的回转工作台及固定在回转工作台上的工件夹具；所述水平滑台组件为两组，对称布置在纵向滑台组件两侧；一组水平滑台组件上的铣刀为上铣刀，另一组水平滑台组件上的铣刀为下铣刀。

进一步，所述传动机构Ⅰ与传动机构Ⅳ为丝杆传动机构。

进一步，所述传动机构Ⅱ包括套装在刀杆上并带动刀杆上下移动的升降连接板及用于牵引升降连接板的升降杆，所述升降杆设置在动力头体上。

进一步，所述传动机构Ⅲ包括电机、将电机输出扭矩传递至铣刀刀头的齿轮组Ⅰ、齿轮组Ⅱ及支架，所述支架固定在升降连接板上，所述电机与齿轮组Ⅰ设置在支架上，所述齿轮组Ⅱ设置在刀杆内。

进一步，所述升降杆为升降丝杆或液压升降柱。

进一步，所述动力头体与升降连接板上对应设有限位块。

进一步，所述工件夹具为一面两销定位装置。

本发明还提供一种利用该轻轨支座键槽加工设备的加工方法，主要包括以下步骤：

(1)将支座吊装上机床并夹持定位，各运动部件复位：回转工作台位于纵向滑轨上的原点位置，支座孔轴线与铣刀刀杆轴线相平行，同时保证两组水平滑台组件上的铣刀对应处于待加工键槽的上位与下位；

(2)通过PLC控制台进行对刀，建立加工起始位置；

(3)一侧铣刀铣削该侧下键槽，同时另一侧铣刀对应铣削上键槽，依次铣削出所需键槽的槽宽与槽深；

(4)完成一侧下键槽及另一侧上键槽的铣削后，回转工作台转动180°，继续重复步骤(3)所述的铣削过程。

进一步，所述步骤(3)的铣削过程为：上、下铣刀同时铣削，铣刀每走完一刀行程，套装在纵向滑轨上的滑台即向后移动一个铣削宽度，直至铣刀完成所需键槽槽宽的铣削；调整铣刀上行和下行的吃刀深度，完成下一吃刀深度的槽深铣削，循环往复至铣削出所需键槽槽深。

进一步，还包括步骤(5)：检测键槽宽度与深度，判断铣刀磨损程度，调节铣削进给量，补偿刀具磨损量。

本发明的有益效果在于：

(1)通过PLC控制台调节控制各部分的运动状态，自动化程度高，无需多次停机检测，降低了工人的劳动强度及人员配备数量，提升了轻轨支座键槽的加工效率，以加工一只轻轨支座的8个键槽为例，传统工艺需要4个小时，使用本设备及工艺方法，不到1小时即可将8个键槽加工完毕。

(2)左右两侧同步切削，便于调整铣刀的吃刀深度，使上、下键槽的一致性得到保证，优化了铣刀的受力情况，保证了切削力的同时延长了刀具的使用寿命。

(3)与目前加工该键槽的通用设备相比，设备整体体积小，占地面积少，适于布置多台同时加工，通过方法与设备的改进降低了成本投入，实现了该工序的自动化、规模化与量化 生产。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为动力头部件的剖视图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

如图所示，本发明所述的轻轨支座键槽加工设备，包括底座1、设置在底座1上沿X轴直线移动的水平滑台组件2、沿Y轴直线移动的纵向滑台组件3及PLC控制台4；所述水平滑台组件2包括水平滑轨21、套装在水平滑轨21上的动力头部件及用于驱动所述动力头部件在水平滑轨21上左右移动的传动机构Ⅰ；所述动力头部件包括动力头体22、铣刀23、传动机构Ⅱ24与传动机构Ⅲ25，所述铣刀23包括刀杆231与刀头232，所述传动机构Ⅱ24带动刀杆231上下移动，所述传动机构Ⅲ25带动刀头232旋转；所述纵向滑台组件3包括纵向滑轨31、套装在纵向滑轨31上的滑台32、驱动滑台32在所述纵向滑轨31上前后移动的传动机构Ⅳ、设置在滑台32上的回转工作台33及固定在回转工作台33上的工件夹具34；所述水平滑台组件2为两组，对称布置在纵向滑台组件3两侧；一组水平滑台组件2上的铣刀23为上铣刀，另一组水平滑台组件2上的铣刀23为下铣刀。

本实施例中，纵向滑台组件3左侧的水平滑台组件2上的铣刀23为下铣刀，仅用于铣削支座8的下键槽，右侧的水平滑台组件2上的铣刀23为上铣刀，仅用于铣削支座8的上键槽，操作时，将待加工支座8固定在工件夹具34上，上铣刀与下铣刀将支座8两侧铣削出上键槽与下键槽，加工完毕后，回转工作台33带动支座8旋转180°，铣削剩余部分。

在本实施例中，所述传动机构Ⅰ与传动机构Ⅳ为丝杆传动机构，分别由一台交流伺服电机5驱动，两组传动机构Ⅰ带动两个动力头部件相向或反向移动，调节铣刀23刀头232与支座8在X轴的相对位置，传动机构Ⅳ带动支座8前后移动，调节支座8与铣刀23在Y轴的相对位置，为保证到位的可靠性，丝杆传动机构一端还设有锁紧机构6，另外，回转工作台33也单独由一台交流伺服电机5驱动，便于控制。

本实施例中，所述传动机构Ⅱ24包括套装在刀杆231上并带动刀杆231上下移动的升降 连接板241及用于牵引升降连接板241的升降杆242，所述升降杆242设置在动力头体22上，本实施例的升降杆242采用的是升降丝杆，通过交流伺服电机5驱动，从而牵引升降连接板241升降，当然，此处的升降杆242也可替换成其他具有升降功能的机构，如液压升降柱，驱动源也可替换成其他方式。

本实施例中，所述传动机构Ⅲ25包括电机251、将电机251输出扭矩传递至铣刀23刀头232的齿轮组Ⅰ252、齿轮组Ⅱ253及支架254，所述支架254固定在升降连接板241上，所述电机251与齿轮组Ⅰ252设置在支架254上，所述齿轮组Ⅱ253设置在刀杆231内；该部分的运动过程为：电机251驱动齿轮组Ⅰ252旋转，转动的齿轮组Ⅰ252带动与其配合的齿轮组Ⅱ253转动，通过多个齿轮的逐级传递，最终将电机251的输出扭矩传递给连接在齿轮组Ⅱ253尾端的刀头232上；此处的电机251为交流异步电动机，当升降连接板241上下移动时，传动机构Ⅲ25随升降连接板241移动，无干涉与离合问题出现，易于控制。

对上述方案进一步改进，本实施例中的动力头体22与升降连接板241上对应设有限位块7，控制铣刀23的升降高度，防止铣刀23与支座8产生碰撞，造成损伤，当然，也可根据设备的实际运行情况在纵向滑轨31与滑台32间加设限位装置；为进一步提高设备的自动化程度与控制精度，还可在上述位置增设探测器。

本实施例所述的工件夹具34为一面两销定位装置，装夹稳定。

本发明还记载了采用该轻轨支座键槽加工设备加工支座8键槽的方法，主要包括以下步骤：

(1)将支座8吊装上机床并夹持定位，各运动部件复位(即各运动部件处于起始位置)：回转工作台33位于纵向滑轨31上的原点位置，支座8孔轴线与铣刀23刀杆231轴线相平行，同时保证两组水平滑台组件2上的铣刀23对应处于待加工键槽的上位与下位；

(2)通过PLC控制台4进行对刀，使两支铣刀23对应靠近待加工支座8的左侧与右侧，建立加工起始位置；

(3)左侧铣刀23靠近支座8左半部的下端，铣削出该侧的下键槽，右侧铣刀23靠近支座8右半部的上端，对应铣削出上键槽，依次铣削出所需键槽的槽宽与槽深：上、下铣刀同时铣削，铣刀23每走完一刀行程，套装在纵向滑轨31上的滑台32即向后移动一个铣削宽度，直至铣刀23完成所需键槽槽宽的铣削；调整铣刀23上行和下行的吃刀深度，完成下一吃刀深度的槽深铣削，循环往复至铣削出所需键槽槽深。

(4)完成支座8左侧下键槽及右侧上键槽的铣削后，回转工作台33转动180°，即原支座8右侧的下端待铣削处与左侧铣刀23相对应，原支座8左侧的上端待铣削处与右侧铣刀 23相对应，继续重复步骤(3)所述的铣削过程；由于受支座8键槽孔直径的限制,此处的铣刀23刀杆231设计的较短，可确保刀杆231的刚性，由同一支铣刀23加工支座8的上键槽或下键槽，键槽的一致性也较好。

(5)检测键槽宽度与深度，判断铣刀23磨损程度，调节铣削进给量，补偿刀具磨损量。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (5)

1.一种轻轨支座键槽加工设备，其特征在于：包括底座、设置在底座上沿X轴直线移动的水平滑台组件、沿Y轴直线移动的纵向滑台组件及PLC控制台；

所述水平滑台组件包括水平滑轨、套装在水平滑轨上的动力头部件及用于驱动所述动力头部件在水平滑轨上左右移动的传动机构Ⅰ；所述动力头部件包括动力头体、铣刀、传动机构Ⅱ与传动机构Ⅲ，所述铣刀包括刀杆与刀头，所述传动机构Ⅱ带动刀杆上下移动，所述传动机构Ⅲ带动刀头旋转；

所述纵向滑台组件包括纵向滑轨、套装在纵向滑轨上的滑台、驱动滑台在所述纵向滑轨上前后移动的传动机构Ⅳ、设置在滑台上的回转工作台及固定在回转工作台上的工件夹具；

所述水平滑台组件为两组，对称布置在纵向滑台组件两侧；一组水平滑台组件上的铣刀为上铣刀，另一组水平滑台组件上的铣刀为下铣刀；

所述传动机构Ⅱ包括套装在刀杆上并带动刀杆上下移动的升降连接板及用于牵引升降连接板的升降杆，所述升降杆设置在动力头体上；

所述传动机构Ⅲ包括电机、将电机输出扭矩传递至铣刀刀头的齿轮组Ⅰ、齿轮组Ⅱ及支架，所述支架固定在升降连接板上，所述电机与齿轮组Ⅰ设置在支架上，所述齿轮组Ⅱ设置在刀杆内；

所述动力头体与升降连接板上对应设有限位块。

2.根据权利要求1所述的轻轨支座键槽加工设备，其特征在于：所述传动机构Ⅰ与传动机构Ⅳ为丝杆传动机构。

3.根据权利要求1所述的轻轨支座键槽加工设备，其特征在于：所述升降杆为升降丝杆或液压升降柱。

4.根据权利要求1所述的轻轨支座键槽加工设备，其特征在于：所述工件夹具为一面两销定位装置。

5.利用权利要求1-4任一项所述的轻轨支座键槽加工设备的加工方法，其特征在于主要包括以下步骤：

（1）将支座吊装上机床并夹持定位，各运动部件复位：回转工作台位于纵向滑轨上的原点位置，支座孔轴线与铣刀刀杆轴线相平行，同时保证两组水平滑台组件上的铣刀对应处于待加工键槽的上位与下位；

（2）通过PLC控制台进行对刀，建立加工起始位置；

（3）一侧铣刀铣削该侧下键槽，同时另一侧铣刀对应铣削上键槽，依次铣削出所需键槽的槽宽与槽深；

（4）完成一侧下键槽及另一侧上键槽的铣削后，回转工作台转动180°，继续重复步骤（3）所述的铣削过程；

所述步骤（3）的铣削过程为：上、下铣刀同时铣削，铣刀每走完一刀行程，套装在纵向滑轨上的滑台即向后移动一个铣削宽度，直至铣刀完成所需键槽槽宽的铣削；调整铣刀上行和下行的吃刀深度，完成下一吃刀深度的槽深铣削，循环往复至铣削出所需键槽槽深；

还包括步骤（5）：检测键槽宽度与深度，判断铣刀磨损程度，调节铣削进给量，补偿刀具磨损量。