CN104139190A - 一种用于加工圆盘类工件的立式车床及刹车盘加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种用于加工圆盘类工件的立式车床，其包括床身，所述床身包括底座及横梁，所述底座上设有工件旋转装夹装置，其特征在于，所述横梁上设有X向直线导轨，所述X向直线导轨上设有左、右滑枕，在所述X向直线导轨与所述左、右滑枕之间分别设有X向滚珠丝杠副及X向伺服电机，所述左、右滑枕上分别设有Z向直线导轨，所述Z向直线导轨上设有立柱，在所述Z向直线导轨与立柱之间设有Z向滚珠丝杠副以及Z向伺服电机，所述立柱的下端设有刀具安装座。本发明还涉及一种刹车盘加工方法，包括左、右刀具分别对不同面独立加工，再翻面装卡工件加工其余面。相比现有技术本发明节省了装夹调整时间，提高了加工效率。

Description

一种用于加工圆盘类工件的立式车床及刹车盘加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种用于加工圆盘类工件的立式车床，还涉及一种刹车盘加工方法。 

背景技术

    目前，对于类似刹车盘这样的圆盘类工件加工，其传统工艺为用车床先进行粗车，然后换到另一台设备，二次装夹进行半精车，最后换用精加工设备三次装夹对需要精加工的面精车、滚花。如此分别采用不同的车床进行粗车，半精车的加工流程，由于反复装卡拆卸工件不仅浪费时间，降低加工效率，而且由于反复调整容易产生较大的加工误差，较难适应工件的大规模生产。 

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种效率较高的用于加工圆盘类工件的立式车床。    

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于加工圆盘类工件的立式车床，包括床身，所述床身包括底座及横梁，所述底座上设有工件旋转装夹装置，其特征在于，所述横梁上设有X向直线导轨，所述X向直线导轨上设有可水平滑动的左、右滑枕，在所述X向直线导轨与所述左、右滑枕之间分别设有X向滚珠丝杠副及X向伺服电机，所述左、右滑枕上分别设有Z向直线导轨，所述Z向直线导轨上设有可垂直滑动的立柱，在所述Z向直线导轨与立柱之间设有Z向滚珠丝杠副以及Z向伺服电机，所述立柱的下端设有刀具安装座。

本发明的有益效果是：对于类似刹车盘类需要多端面和多平面加工的圆盘形工件，可以在本发明的车床上通过最多两次装卡完成加工，相比现有普通车床需要经过多个车床多次装卡、多次加工的工艺，节省了装夹调整时间，提高了加工效率。以家用汽车刹车盘加工为例，如用普通车床达到同样加工效果需要4个工序，平均每件加工时间为5分钟；而利用本发明的立式车床加工，只需要正反装卡两次，平均加工时间为2.5分钟。 

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 

进一步，所述工件旋转装夹装置包括主轴电机、主轴及液压卡盘，所述主轴通过轴承支承在所述底座内，所述主轴电机通过皮带及皮带轮带动主轴旋转，所述液压卡盘安装在所述主轴的上方，所述底座一侧还设有驱动所述液压卡盘动作的液压站。 

采用上述进一步方案的有益效果是，采用传统的动力传动方式及卡盘，可以使工件装卡牢靠，操作方便。 

进一步，所述X向直线导轨包括分别设于所述横梁上方和前部第一X向直线导轨及第二和第三X向直线导轨，所述滑枕呈倒“L”形结构。 

采用上述进一步方案的有益效果是，采用倒“L”形结构的滑枕，使滑枕的主要重量承载在所述横梁上部，使滑枕保持定位稳准，滑动灵活。 

进一步，所述滑枕的前部设有嵌装所述立柱的容置槽，所述Z向直线导轨设于所述容置槽的两内侧。 

采用上述进一步方案的有益效果是，使立柱通过Z向直线导轨限定在容置槽中，能保证立柱定位准确，滑动灵活。 

进一步，所述滑枕上还设有用于平衡所述立柱重量的气缸。 

采用上述进一步方案的有益效果是，利用气缸活塞的举升力来支承立柱的重量，大大减少了立柱对滚珠丝杠副的作用，不仅减少了立柱的运行阻力，减缓了滚珠丝杠副的磨损，而且有利用减少上行和下行回差，保证了进给精度。 

进一步，所述刀具安装座上至少安装有一个沿水平方向刀具和/或至少安装一个沿垂直方向刀具，所述刀具安装座上分别设有与各所述刀具对应的安装槽，所述刀具通过调整螺栓固定在所述刀具安装座上。 

所述刀具安装座上安装有一个沿水平方向刀具和两个沿垂直方向刀具。 

采用上述进一步方案的有益效果是，在所述刀具安装座上可调节的安装不同方向的刀具便于针对一个工件在加工前配置好刀具数量和刀具位置，减少加工过程因更换刀具影响加工效率，刀具位置可调能避免刀具互相干涉。 

本发明还公开了一种刹车盘加工方法，包括采用以上所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，所述刹车盘包括前盘面、后盘面及安装盘体，所述前盘面包括上盘面、内圆面, 前外圆面，所述后盘面包括下盘面、后外圆面，所述安装盘面包括内筒面、外筒面、外底面及内底面，其特征在于，包括如下加工步骤： 

（1）     在左、右侧所述刀具安装座上分别固定1#、2#、4#及5#刀具；所述1#和4#刀具分别沿垂直方向安装在左、右侧所述刀具安装座上，所述2#和5#刀具分别沿水平方向安装在左、右侧所述刀具安装座上；根据待加工面位置调整好1#和4#刀具的高度位置以及2#和5#刀具的水平位置；

（2）     将待加工刹车盘的安装盘体固定在所述液压卡盘上，使所述上盘面朝上，主轴旋转带动刹车盘旋转：左、右侧所述刀具安装座分别动作并完成如下操作：

左侧刀具安装座包括4#刀具和5#刀具，执行如下操作：

用4#刀具分别加工上盘面及内圆面；然后用5#刀具加工上盘面与前外圆面交界处倒角；

右侧刀具安装座包括1#刀具和2#刀具，在左侧刀具进行上述加工时，执行如下操作：

用2#刀具先后加工前外圆面和后外圆面，待前外圆面和后外圆面加工结束后，用1#刀具加工内筒面，然后用1#刀具加工内底面；

当左、右侧刀具安装座在加工空间上发生冲突时，其中一个刀具安装座等待另一个刀具安装座加工；

（3）     完成步骤（2）后停机，将刹车盘翻转180°再次装卡在所述液压卡盘上，主轴旋转带动刹车盘旋转，左、右侧所述刀具安装座分别动作并完成如下操作：

左侧刀具安装座执行如下操作：

用4#刀具加工下盘面，再依次用5#刀具加工外筒面与外底面之间的倒角；

右侧刀具安装座在左侧刀具进行上述加工时，执行如下操作：

用1#刀具加工外底面；然后用1#刀具加工外筒面；

（4）完成上述各个步骤后，即完成一个刹车盘的半精加工过程。

    对于刹车盘而言，在完成上述加工后仅需在磨花专机上对上盘面和下盘面分别进行精磨滚花即可。 

 采用上述加工方法，不仅提高了工件的加工效率，而且保证了加工精度，同时减少了设备数量，减少了投资和场地浪费。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图； 

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为加工刹车盘的正面加工状态示意图（上盘面向上）；

图5为加工刹车盘的反面加工状态示意图；

图6为刹车盘的剖面图。

在图1～6中，各标号所表示的部件名称如下： 

1. 床身；2.横梁；3.滑枕；4.立柱；5.液压站；6.主轴电机；7. 主轴； 8. 皮带；9. 液压卡盘；10.盘类零件；11.气缸；12. X向滚珠丝杠副；13. X向直线导轨；14. X向伺服电机；15. Z向滚珠丝杠副；16. Z向伺服电机；17.Z向直线导轨；18. 刀具安装座；19.刀具；20.容置槽。 

A. 上盘面;B1. 前外圆面；B2.后外圆面；C. 内圆面;D. 内筒面;E. 下盘面;F. 外筒面;G. 外底面；H、内底面；1#～6#.1#刀具～6#刀具。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 

如图1到图3所示，一种用于加工圆盘类工件的立式车床，包括床身1，所述床身1包括底座及横梁2，所述底座上设有工件旋转装夹装置，其特征在于，所述横梁2上设有X向直线导轨13，所述X向直线导轨13上设有可水平滑动的左、右滑枕3，在所述X向直线导轨13与所述左、右滑枕3之间分别设有X向滚珠丝杠副12及X向伺服电机14，所述左、右滑枕3上分别设有Z向直线导轨17，所述Z向直线导轨17上设有可垂直滑动的立柱4，在所述Z向直线导轨17与立柱4之间设有Z向滚珠丝杠副15以及Z向伺服电机16，所述立柱的下端设有刀具安装座18。 

所述工件旋转装夹装置包括主轴电机6、主轴7及液压卡盘9，所述主轴7通过轴承支承在所述底座内，所述主轴电机6通过皮带8及皮带轮带动主轴7旋转，所述液压卡盘9安装在所述主轴的上方，所述底座一侧还设有驱动所述液压卡盘9动作的液压站5。 

所述X向直线导轨13包括分别设于所述横梁2上方和前部第一X向直线导轨及第二和第三X向直线导轨，所述滑枕3呈倒“L”形结构。 

所述滑枕的前部设有嵌装所述立柱的容置槽20，所述Z向直线导轨17设于所述容置槽的两内侧。 

所述滑枕3上还设有用于平衡所述立柱4重量的气缸。 

所述刀具安装座18上至少安装有一个沿水平方向刀具和/或至少安装一个沿垂直方向刀具，所述刀具安装座18上分别设有与各所述刀具对应的安装槽，所述刀具通过调整螺栓固定在所述刀具安装座18上。 

所述刀具安装座18上安装有一个沿水平方向刀具和两个沿垂直方向刀具。 

如图1到图6所示，一种刹车盘加工方法，包括采用以上所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，所述立式车床包括设于左、右侧的两个所述刀具安装座18，所述刹车盘包括前盘面、后盘面及安装盘体，所述前盘面包括上盘面A、内圆面C, 前外圆面B1，所述后盘面包括下盘面E、后外圆面B2，所述安装盘面包括内筒面D、外筒面F、外底面G及内底面H，包括如下加工步骤： 

（1）     在左、右侧所述刀具安装座18上分别固定1#、2#、4#及5#刀具19；所述1#和4#刀具分别沿垂直方向安装在左、右侧所述刀具安装座18上，所述2#和5#刀具分别沿水平方向安装在左、右侧所述刀具安装座18上；根据待加工面位置调整好1#和4#刀具的高度位置以及2#和5#刀具的水平位置；

（2）     将待加工刹车盘的安装盘体固定在所述液压卡盘9上，使所述上盘面A朝上，主轴7旋转带动刹车盘旋转：左、右侧所述刀具安装座分别动作并完成如下操作：

左侧刀具安装座包括4#刀具和5#刀具，执行如下操作：

用4#刀具分别加工上盘面A及内圆面C；然后用5#刀具加工上盘面A与前外圆面B1交界处倒角；

右侧刀具安装座包括1#刀具和2#刀具，在左侧刀具进行上述加工时，执行如下操作：

用2#刀具先后加工前外圆面B1和后外圆面B2，待前外圆面B1和后外圆面B2加工结束后，用1#刀具加工内筒面D，然后用1#刀具加工内底面H；

当左、右侧刀具安装座18在加工空间上发生冲突时，其中一个刀具安装座等待另一个刀具安装座加工结束后开始动作；

（3）     完成步骤（2）后停机，将刹车盘翻转180°再次装卡在所述液压卡盘上，主轴7旋转带动刹车盘旋转，左、右侧所述刀具安装座18分别动作并完成如下操作：

左侧刀具安装座18执行如下操作：

用4#刀具加工下盘面E，再依次用5#刀具加工外筒面F 与外底面G之间的倒角；

右侧刀具安装座18在左侧刀具进行上述加工时，执行如下操作：

用1#刀具加工外底面G；然后用1#刀具加工外筒面F；

（4）完成上述各个步骤后，即完成一个刹车盘的半精加工过程。

所述刀具安装座18包括左、右两个，刀具19左右对应设置，相互对应的刀具的刀刃切削面连线所在垂直平面与被加工刹车盘工件的直径在一平面上。 

本发明无需区分粗和半精加工 ，由于车床采用整体高强度铸件组件可以实现大吃刀量加工，因此无需粗车，一次即能达到半精加工要求。 

      刹车盘各个面的加工时间一般需要半分钟左右。 

     本发明的刀具无需考虑进给方向，而是通过主轴的旋转方向确定刀具左偏刀还是右偏刀（即机加工领域说的正刀和反刀）。图中所示主轴7从刹车盘工件方向向下看为逆时针方向旋转。 

     左右侧刀具安装座18同时加工不同的加工面，可以提高加工功效一倍。本发明的加工流程是在数控系统控制下进行，本领域人员只需利用现有技术就可以根据不同工件的加工要求编制不同步进程序使所述左、右侧刀具安装座协同工作。 

     由于刀具在刀具安装座上的安装位置可以方便的调节，因此在工件加工前就可以把刀具之间的位置相互影响通过调整排除。这里采用多孔螺钉定位进行位置粗调。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (8)

1.一种用于加工圆盘类工件的立式车床，包括床身（1），所述床身（1）包括底座及横梁（2），所述底座上设有工件旋转装夹装置，其特征在于，所述横梁（2）上设有X向直线导轨（13），所述X向直线导轨（13）上设有可水平滑动的左、右滑枕（3），在所述X向直线导轨（13）与所述左、右滑枕（3）之间分别设有X向滚珠丝杠副（12）及X向伺服电机（14），所述左、右滑枕（3）上分别设有Z向直线导轨（17），所述Z向直线导轨（17）上设有可垂直滑动的立柱（4），在所述Z向直线导轨（17）与立柱（4）之间设有Z向滚珠丝杠副（15）以及Z向伺服电机（16），所述立柱（4）的下端设有刀具安装座（18）。

2.根据权利要求1所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，其特征在于，所述工件旋转装夹装置包括主轴电机（6）、主轴（7）及液压卡盘（9），所述主轴（7）通过轴承支承在所述底座内，所述主轴电机（6）通过皮带（8）及皮带轮带动主轴（7）旋转，所述液压卡盘（9）安装在所述主轴（7）的上方，所述底座一侧还设有驱动所述液压卡盘（9）动作的液压站（5）。

3.根据权利要求1所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，其特征在于，所述X向直线导轨（13）包括分别设于所述横梁（2）上方和前部第一X向直线导轨及第二和第三X向直线导轨，所述滑枕（3）呈倒“L”形结构。

4.根据权利要求1或3所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，其特征在于，所述滑枕的前部设有嵌装所述立柱的容置槽（20），所述Z向直线导轨（17）设于所述容置槽的两内侧。

5.根据权利要求1～3任一项所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，其特征在于，所述滑枕（3）上还设有用于平衡所述立柱（4）重量的气缸（11）。

6.根据权利要求1～3任一项所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，其特征在于，所述刀具安装座（18）上至少安装有一个沿水平方向刀具和/或至少安装一个沿垂直方向刀具，所述刀具安装座上分别设有与各所述刀具对应的安装槽，所述刀具通过调整螺栓固定在所述刀具安装座（18）上。

7.根据权利要求6所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，其特征在于，所述刀具安装座（18）上安装有一个沿水平方向刀具和两个沿垂直方向刀具。

8.一种刹车盘加工方法，包括采用权利要求1～6任一项所述的用于加工圆盘类工件的立式车床，所述刹车盘包括前盘面、后盘面及安装盘体，所述前盘面包括上盘面(A)、内圆面(C), 前外圆面(B1)，所述后盘面包括下盘面(E)、后外圆面(B2)，所述安装盘面包括内筒面(D)、外筒面(F)、外底面(G)及内底面(H)，其特征在于，包括如下加工步骤：

在左、右侧所述刀具安装座(18)上分别固定1#、2#、4#及5#刀具；所述1#和4#刀具分别沿垂直方向安装在左、右侧所述刀具安装座(18)上，所述2#和5#刀具分别沿水平方向安装在左、右侧所述刀具安装座(18)上；根据待加工面位置调整好1#和4#刀具的高度位置以及2#和5#刀具的水平位置；

将待加工刹车盘的安装盘体固定在所述液压卡盘(9)上，使所述上盘面(A)朝上，主轴(7)旋转带动刹车盘旋转：左、右侧所述刀具安装座(18)分别动作并完成如下操作：

左侧刀具安装座包括4#刀具和5#刀具，执行如下操作：

用4#刀具分别加工上盘面(A)及内圆面(C)；然后用5#刀具加工上盘面(A)与前外圆面(B1)交界处倒角；

右侧刀具安装座包括1#刀具和2#刀具，在左侧刀具进行上述加工时，执行如下操作：

用2#刀具先后加工前外圆面(B1)和后外圆面(B2)，待前外圆面(B1)和后外圆面(B2)加工结束后，用1#刀具加工内筒面(D)，然后用1#刀具加工内底面(H)；

完成步骤（2）后停机，将刹车盘翻转180°再次装卡在所述液压卡盘(9)上，主轴(7)旋转带动刹车盘旋转，左、右侧所述刀具安装座(18)分别动作并完成如下操作：

左侧刀具安装座执行如下操作：

用4#刀具加工下盘面(E)，再依次用5#刀具加工外筒面(F) 与外底面(G)之间的倒角；

右侧刀具安装座在左侧刀具进行上述加工时，执行如下操作：

用1#刀具加工外底面(G)；然后用1#刀具加工外筒面(F)；

完成上述各个步骤后，即完成一个刹车盘的半精加工过程。