CN104029020A - 龙门式数控铰磨机及其铰磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种龙门式数控铰磨机，包括：铰磨系统；液压系统；过滤系统；铰磨系统包括：底座；可旋转的工作台，且其旋转轴心的周向上均布有多个工件安装位；能上下移动的铰磨主轴箱体，其朝向前述工件安装位的一侧上设有多对配对的铰磨工具安装位和铰磨主轴，所述铰磨工具安装位的数量少于所述工件安装位的数量但每个铰磨工具安装位的位置均与一个工件安装位的位置相对应，以使所安装的若干铰磨工具能够同时加工对应个数的若干个工件。本发明通过将铰磨技术、电气控制技术与液压技术集成化运用，粗铰磨、毛刷清理、半精磨、精磨等工序流水线作业，可实现大批量的工件内孔铰磨作业，大幅度提高工作效率及加工质量，减小次品率。

Description

龙门式数控铰磨机及其铰磨方法

技术领域

本发明涉及一种龙门式数控机床，尤其涉及一种龙门式数控铰磨机及其铰磨方法。

背景技术

近年来由于我国汽车工业的飞速发展和国民经济的快速提升，汽车已经走入越来越多的普通家庭，成为不可或缺的交通工具。据权威部门统计2012年我国汽车产销达到2000万辆，预计到2015年我国汽车产销将达到2500万辆。可是在汽车工业大发展的同时，人们对大功率发动机的需求和环境保护之间的矛盾也越发突出。目前随着科技的进步，涡轮增压发动机可以使发动机排量较小的情况下获得很高的功率输出，非常好的解决了这一矛盾。所以装备了涡轮增压发动机的汽车被越来越多的车主所认可，成为他们购车的首选条件。最近德国大众公司发布消息确定在未来3-4年内大众公司将淘汰所有自然吸气发动机，全部使用涡轮增压发动机。可见未来涡轮增压发动机的需求将是非常巨大的。同样作为涡轮增压发动机的核心部件废气涡轮增压器中关键零件中间体的需求也是非常巨大的。国内相关厂商在涡轮增压器配件特别是中间体上的订单越来越大，现在作为中间体生产关键工序设备的数控珩磨机床已成为制约产能的关键因素。

珩磨工艺是磨削加工的一种特殊形式，又是精加工中的一种高效加工方法。这种工艺不仅能去除较大的加工余量，而且是一种提高零件尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度的有效加工方式，在机械制造业中应用很广泛。

目前，数控珩磨机床在汽车零配件制造企业应用的不多，并且再配有铰孔工艺的数控设备更是少之又少。该类设备被国外垄断，只能采购国外厂家的设备，价格昂贵。因此国内一些规模不大的公司依然采用人工手动铰磨，质量不宜控制，效率低；规模较大的公司采购进口设备，采购成本及维护成本都很高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种能够方便地大批量处理工件的龙门式数控铰磨机，以及一种能够方便地大批量处理工件的铰磨方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种龙门式数控铰磨机，包括：铰磨系统；连接所述铰磨系统的液压系统；连接所述铰磨系统的过滤系统，所述过滤系统向铰磨系统输送冷却液并过滤处理铰磨系统使用过的冷却液；连接所述铰磨系统的控制系统，所述控制系统控制前述各个系统协同工作；所述铰磨系统包括：底座；位于所述底座的台面上的并可相对所述底座旋转的工作台，所述工作台的旋转轴心的周向上均布有多个工件安装位，所述工件安装位均绕所述工作台的旋转轴心公转；位于所述底座的台面上的两个立柱，所述两个立柱分别位于所述工作台的两侧；安装在所述两个立柱之间并位于所述工作台上方的铰磨主轴箱体，所述两个立柱和铰磨主轴箱体形成龙门结构；所述铰磨主轴箱体可相对于所述两个立柱上下移动，其朝向所述工件安装位的一侧上设有多对配对的铰磨工具安装位和铰磨主轴，所述铰磨主轴可旋转以带动对应铰磨工具安装位上的铰磨工具加工工件；所述铰磨工具安装位的数量少于所述工件安装位的数量但每个铰磨工具安装位的位置均与一个工件安装位的位置相对应，以使所安装的若干铰磨工具能够同时加工对应个数的若干个工件。

优选的，所述铰磨系统还包括液压旋转台，所述工作台安装固定在所述液压旋转台上，所述液压系统连接到所述液压旋转台并由控制系统控制，驱动液压旋转台旋转。

优选的，所述铰磨系统还包括设于两个立柱的其中之一上的Z轴伺服电机和由所述Z轴伺服电机驱动以带动所述铰磨主轴箱体上下移动的丝杆；所述两个立柱的其中另一上设有支撑所述铰磨主轴箱体的氮气平衡缸。

优选的，所述两个立柱的其中之一上设有零位传感器，所述铰磨主轴箱体移动至零位传感器位置时，控制系统确定铰磨主轴箱体位置并建立坐标系。

优选的，所述铰磨主轴箱体上安装有主轴伺服电机，所述主轴伺服电机驱动安装所述铰磨主轴旋转。

优选的，所述工件安装位的数量为8个，所述铰磨工具安装位的数量为4到6个。

优选的，所述铰磨工件安装位至少包括：粗铰磨杆安装位、毛刷安装位、半精磨杆安装位、精磨杆安装位。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于前述龙门式数控铰磨机的铰磨方法，包括以下步骤：

a）控制系统控制铰磨主轴箱体向上提升到设定安全上位位置后，在连续的、预定数量的铰磨工件安装位上装入铰磨工具；

b）在工作台的连续的工件安装位上装入和铰磨工具的数量相同的工件，且工件和铰磨工具布置的位置相交错，仅一个工件和一个铰磨工具位置相配而能够被加工；

c）控制系统控制铰磨主轴箱体向下预定到设定位置后，驱动各个铰磨主轴旋转以加工工件，加工完成后，控制系统控制铰磨主轴箱体上升，使铰磨工具离开工件；

d）铰磨工件离开工件后，控制系统控制工作台旋转预定角度，使之前被加工的工件移动到和下一个铰磨工具相配的位置；

e）重复执行步骤c）和步骤d），直到铰磨工作完成。

优选的，所述步骤c）和步骤d）之间还包括以下步骤：移除加工完成的工件，在空缺出的工件安装位安装待加工工件。

所述预定数量为4个，所述铰磨工件包括：粗铰磨杆、毛刷、半精磨杆、精磨杆。

相比于现有技术，本发明通过将铰磨技术、电气控制技术与液压技术进行集成化运用，粗铰磨、毛刷清理、半精磨、精磨等工序可在同一时刻完成，流水线作业，可实现大批量的工件内孔铰磨作业，大幅度提高工作效率及加工质量，减小次品率。

附图说明

图1是本发明的优选实施例的龙门式数控铰磨机的整体结构模块图。

图2是图1所示的龙门式数控铰磨机的铰磨系统的立体图。

图3是图2所示的铰磨系统的工作台的示意图。

图4是图2所示的铰磨系统的铰磨主轴箱体的示意图。

1、液压系统	2、过滤系统
		3、控制系统	4、铰磨系统
5、底座	6、丝杆
		7、Z轴伺服电机	8、铰磨主轴箱体
9、主轴伺服电机	10、液氮平衡缸
		11、立柱	12、工作台
13、液压旋转台	14、粗磨工位
		15、毛刷清理工位	16、半精磨工位
17、精磨工位	18、粗铰磨杆安装位
		19、毛刷安装位	20、半精磨杆安装位
21、精磨杆安装位

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1，本发明揭示了一种龙门式数控铰磨机。需要说明的是：本发明中所谓的铰磨是指同时具备铰孔和磨削功能。该龙门式数控铰磨机主要包括液压系统1、过滤系统2、控制系统3及铰磨系统4。其中液压系统1是由液压泵站、液压转台及液压管路组成的；过滤系统2由水箱、过滤纸、传动机构及水泵等组成，过滤系统2向铰磨系统4输送冷却液并过滤处理铰磨系统4使用过的冷却液；铰磨系统4由铰磨主轴箱体8、主轴伺服电机9、工作台12及相关传动轴等组成。控制系统3连接铰磨系统4，控制前述各个系统协同工作。

在本实施例中，铰磨设备的龙门式结构与液压、电气控制等多模块系统集成起来，通过工控机中设定的程序对整个铰磨工序进行自动化控制，让安装有铰磨工具的铰磨主轴箱体8的上下运动与安装有固定工装的液压旋转台13的旋转运动紧密配合工作，从而形成多工序连续同步加工的生产模式，最多可支持六道工序同步加工。

如图2，铰磨系统4包括：底座5；位于底座5的台面上的工作台12，工作台12能够旋转，结合图3，其旋转轴心的周向上均匀分布有多个工件安装位；位于底座的台面上的两个立柱11，两个立柱11分别位于工作台12两侧；安装在两个立柱11之间、工作台12上方的铰磨主轴箱体8。所述两个立柱11和铰磨主轴箱体8形成了龙门式结构。

具体的，铰磨主轴箱体8能够上下移动，其朝向前述工件安装位的一侧上设有多对配对的铰磨工具安装位和铰磨主轴，铰磨主轴可旋转以带动对应铰磨工具安装位上的铰磨工具加工工件，铰磨工具安装位的数量少于所述工件安装位的数量但每个铰磨工具安装位的位置均与一个工件安装位的位置相对应，以使所安装的若干铰磨工具能够同时加工对应个数的若干个工件。当然, 铰磨工具安装位的数量也可以等于所述工件安装位,仅仅是在工作时, 铰磨工具安装位上安装的铰磨工具数量小于安装在所述工件安装位上的工件的数量,此类安装方法为本发明的等同技术。

所述铰磨主轴箱体8上安装有主轴伺服电机9，所述主轴伺服电机9驱动安装前述的铰磨主轴旋转。主轴伺服电机9转速精度高，扭矩大，使得加工高效而精确。

在本实施例中，铰磨系统采用六主轴八工位式结构，多工序连续同步加工方式，铰磨主轴采用浮动结构。前述的工件安装位的数量为8个，铰磨工具安装位的数量为4到6个，优选为6个。这样设置的原因为通常中间件的加工工序为4道，因此铰磨工具安装位的数量至少应该有4个，为留出一定的裕量铰磨工具安装位可以留出6个，以可以适配更多的加工工序。具体的，如图4，铰磨工件安装位至少包括：粗铰磨杆安装位18、毛刷安装位19、半精磨杆安装位20、精磨杆安装位21。相对应的，如图3，工作台12上的工件安装位至少包括粗磨工位14、毛刷清理工位15、半精磨工位16和精磨工位17。

在本实施例中，铰磨工艺有四个工序，一个工序结束后，立刻提升铰磨主轴箱体8使得铰磨工具退出工件至安全位置，紧接着高精度的液压旋转台13切换工位，切换好之后降下铰磨主轴箱体8使得铰磨工具插入工件，进行下一道铰磨工序，每一道工序的切换将空出一个工位，只需要人工进行上料补给即可。这样有序合理地动作配合、工序安排，使得整套设备的工作效率极高、加工质量稳定，且整个过程人工操作量极少，安全系数也大大提升。

继续参照图2，铰磨系统4包括液压旋转台13，工作台12安装固定在所述液压旋转台13上。前述的液压系统1连接到液压旋转台13并由控制系统3控制驱动液压旋转台13旋转。这样，当所述工作台12旋转时，所述工作台的多个工件安装位均绕所述工作台的旋转轴心公转，需要说明的是，本优选实施例中安装在所述工件安装位内的工件相对于所述工作台是固定的，即工件不能相对于所述工作台自转。

继续参照图2，铰磨系统4还包括设于两个立柱11的其中之一上的Z轴伺服电机7和由所述Z轴伺服电机7驱动以带动所述铰磨主轴箱体8上下移动的丝杆6；所述两个立柱11的其中另一上设有支撑所述铰磨主轴箱体8的氮气平衡缸10。氮气平衡缸10支撑整个箱体8的大部分重力。这样的结构可精确控制行程、速度等，定位精度高，稳定性能好。

在本实施例中，两个立柱11的其中之一上设有零位传感器，所述铰磨主轴箱体8移动至零位传感器位置时，控制系统3确定铰磨主轴箱体8位置并建立坐标系。当铰磨箱体8在加工中发生某些故障后无法找准位置建立坐标系时，只需要将铰磨箱体8移动至零位传感器，发生触碰后即可确定位置并建立起坐标系。

以下介绍基于上述实施例的龙门式数控铰磨机的铰磨方法。

a）控制系统3控制铰磨主轴箱体8向上提升到设定安全上位位置后，在连续的、预定数量的铰磨工件安装位上装入铰磨工具。在本实施例中，预定数量为4个，所述铰磨工件包括：粗铰磨杆、毛刷、半精磨杆、精磨杆。粗磨工位14对应装入粗铰磨杆，毛刷清理工位15对应装入毛刷，半精磨工位16对应装入半精磨杆，精磨工位17对应装入精磨杆.

b）在工作台12的连续的工件安装位上装入和铰磨工具的数量相同的工件，用专用工装压紧固定。工件和铰磨工具布置的位置相交错，仅一个工件和一个铰磨工具位置相配而能够被加工。

c）控制系统3控制铰磨主轴箱体8向下预定到设定位置后，驱动各个铰磨主轴旋转以加工工件，加工完成后，控制系统3控制铰磨主轴箱体8上升，使铰磨工具离开工件。

d）铰磨工件离开工件后，控制系统3控制工作台12旋转预定角度，使之前被加工的工件移动到和下一个铰磨工具相配的位置；这样，粗磨工位14上的工件便切换到毛刷清理工位15上，新的工件切换到粗磨工位14上。

e）重复执行步骤c）和步骤d），直到铰磨工作完成。

为进一步提高加工效率，所述步骤c）和步骤d）之间还包括以下步骤：移除加工完成的工件，在空缺出的工件安装位安装待加工工件。

通过控制高精度液压转台13的旋转，使得工件在粗磨工位14、毛刷清理工位15、半精磨工位16及精磨工位17之间进行顺序切换，最终加工完成后取出即可，一个工件完成四道工序共耗时30s，精度控制在３um左右。整个铰磨加工过程中使用的冷却液都会经过过滤系统2进行过滤，将铰磨产生的铁屑和杂物等过滤掉之后，重新进行使用。

本发明中的技术方案巧妙地将铰磨技术、电气控制技术与液压技术进行集成化运用，实现了运用程序对整个铰磨工艺的高效集成化控制，精度稳定在5um以内，质量稳定效率高，最大可以铰磨加工孔径为φ35的工件，并且将铰磨液收集到过滤系统中进行集中处理后循环使用，为大批量的工件加工提供了高效环保的方法，这种设备大大节省了人力物力，而且整个加工过程简单在设备舱体内部完成，安全可靠。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种龙门式数控铰磨机，其特征在于，包括：

铰磨系统；

连接所述铰磨系统的液压系统；

连接所述铰磨系统的过滤系统，所述过滤系统向铰磨系统输送冷却液并过滤处理铰磨系统使用过的冷却液；

连接所述铰磨系统的控制系统，所述控制系统控制前述各个系统协同工作；

所述铰磨系统包括：底座；

位于所述底座的台面上的并可相对所述底座旋转的工作台，所述工作台的旋转轴心的周向上均布有多个工件安装位，所述工件安装位均绕所述工作台的旋转轴心公转；

位于所述底座的台面上的两个立柱，所述两个立柱分别位于所述工作台的两侧；

安装在所述两个立柱之间并位于所述工作台上方的铰磨主轴箱体，所述两个立柱和铰磨主轴箱体形成龙门结构；

所述铰磨主轴箱体可相对于所述两个立柱上下移动，其朝向所述工件安装位的一侧上设有多对配对的铰磨工具安装位和铰磨主轴，所述铰磨主轴可旋转以带动对应铰磨工具安装位上的铰磨工具加工工件；

所述铰磨工具安装位的数量少于所述工件安装位的数量但每个铰磨工具安装位的位置均与一个工件安装位的位置相对应，以使所安装的若干铰磨工具能够同时加工对应个数的若干个工件。

2.根据权利要求1所述的龙门式数控铰磨机，其特征在于，所述铰磨系统还包括液压旋转台，所述工作台安装固定在所述液压旋转台上，所述液压系统连接到所述液压旋转台并由控制系统控制，驱动所述液压旋转台旋转。

3.根据权利要求1所述的龙门式数控铰磨机，其特征在于，所述铰磨系统还包括设于两个立柱的其中之一上的Z轴伺服电机和由所述Z轴伺服电机驱动以带动所述铰磨主轴箱体上下移动的丝杆；所述两个立柱的其中另一上设有支撑所述铰磨主轴箱体的氮气平衡缸。

4.根据权利要求1所述的龙门式数控铰磨机，其特征在于，所述两个立柱的其中之一上设有零位传感器，所述铰磨主轴箱体移动至零位传感器位置时，控制系统确定铰磨主轴箱体位置并建立坐标系。

5.根据权利要求1所述的龙门式数控铰磨机，其特征在于，所述铰磨主轴箱体上安装有主轴伺服电机，所述主轴伺服电机驱动安装所述铰磨主轴旋转。

6.根据权利要求1所述的龙门式数控铰磨机，其特征在于，所述工件安装位的数量为8个，所述铰磨工具安装位的数量为4到6个。

7.一种基于权利要求1-6中任一所述的龙门式数控铰磨机，其特征在于：所述铰磨工件安装位至少包括：粗铰磨杆安装位、毛刷安装位、半精磨杆安装位、精磨杆安装位。

8.一种基于前述任一权利要求所述的龙门式数控铰磨机的铰磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

a）控制系统控制铰磨主轴箱体向上提升到设定安全上位位置后，在连续的、预定数量的铰磨工件安装位上装入铰磨工具；

b）在工作台的连续的工件安装位上装入和铰磨工具的数量相同的工件，且工件和铰磨工具布置的位置相交错，仅一个工件和一个铰磨工具位置相配而能够被加工；

c）控制系统控制铰磨主轴箱体向下预定到设定位置后，驱动各个铰磨主轴旋转以加工工件，加工完成后，控制系统控制铰磨主轴箱体上升，使铰磨工具离开工件；

d）铰磨工件离开工件后，控制系统控制工作台旋转预定角度，使之前被加工的工件移动到和下一个铰磨工具相配的位置；

e）重复执行步骤c）和步骤d），直到铰磨工作完成。

9.根据权利要求8所述的龙门式数控铰磨机的铰磨方法，其特征在于，所述步骤c）和步骤d）之间还包括以下步骤：移除加工完成的工件，在空缺出的工件安装位安装待加工工件。

10.根据权利要求8所述的龙门式数控铰磨机的铰磨方法，其特征在于，所述预定数量为4个，所述铰磨工件包括：粗铰磨杆、毛刷、半精磨杆、精磨杆。