CN105081779A - 用于加工主轴箱的数控镗床及加工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加工主轴箱的数控镗床及加工方法，属于机械加工领域，包括镗杆，镗杆的一端固定在镗床的驱动主轴上，镗床尾部设置有顶紧尾座，尾座上设置有旋转芯轴，所述的芯轴、镗杆、驱动主轴的中心位于同一条直线上，所述的镗杆上至少设置两个刀座，加工时镗杆穿过主轴箱两侧的预留铸孔顶紧在尾座上，利用该装置可实现高速切削，加工精度高、表面光洁度高，减少了后续的磨削工序，提高了工作效率，降低了制造成本。

Description

用于加工主轴箱的数控镗床及加工方法

技术领域

本发明涉及一种数控镗床及加工方法，特别涉及一种用于加工主轴箱的数控镗床及加工方法，属于机械加工领域。

背景技术

数控车床主轴箱是数控车床的关键零部件，由于数控车床主轴箱较长，但其精度直接决定数控车床的精度，而主轴箱前后轴承孔的一致性又是加工工艺中的重中之重，且加工难度大，传统的加工方式采用大型数控镗床加工，镗杆较短，一般的加工方法是先镗削加工完主轴箱一端的孔后，翻转工作台或工件，再进行主轴箱另一端的镗削加工，由于这种加工方法中镗杆是一端固定的方式中，主轴箱孔的同轴度、真圆度、轴承定位面相对于孔的跳动等关键精度指标，这种固定方法因镗杆刚性差，会难以保证主轴箱前后轴承孔的同轴度、圆度，如果同心度和圆度保证不了，就会降低数控车床的加工精度，不仅如此，而且，一台大型数控镗床造价高昂，普通的机床生产企业需要耗费大量资金采购，如何能够保证这种大型数控车床主轴箱的加工精度是车床制造厂家非常头痛的事。

发明内容

鉴于利用大型数控镗床加工数控车床主轴箱轴承孔时，由于加工车床因镗杆刚性差，难以保证主轴箱前后轴承孔的同轴度、真圆度，本发明提供一种用于加工主轴箱的数控镗床及加工方法，其目的就是为了提高数控车床主轴箱轴承孔的同轴度、真圆度，保证制造的数控车床加工精度。

本发明的技术方案是：用于加工主轴箱的数控镗床，包括镗杆，镗杆的一端固定在镗床的驱动主轴上，其特征在于：床身上设置有主轴箱夹具，所述的夹具连接在沿床身方向的丝杠上，所述的丝杠采用伺服电机驱动，主轴箱固定在主轴夹具上，在镗床尾部设置有顶紧尾座，所述的尾座设置在沿床身长度方向的导轨上，床身上设置有尾座前进后退驱动装置，尾座上设置有旋转芯轴，所述的芯轴、镗杆、驱动主轴的中心位于同一条直线上，所述的镗杆上至少设置两个刀座，所述刀座上组装有切削刀具，加工时，镗杆穿过主轴箱两侧的预留铸孔顶紧在尾座上，进一步的，所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具，每个切削刀具上具有多个刀刃，所述具有多个刀刃的刀具在以镗杆为轴心的径向上刀刃半径不同，进一步的，所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具、两个研磨头，所述切削刀具设置在加工方向的前面，研磨头设置在切削刀具后，进一步的，所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具，两个研磨头，每个切削刀具上具有多个刀刃，所述具有多个刀刃的刀具在以镗杆为轴心的径向上刀刃半径不同，所述切削刀具设置在加工方向的前面，研磨头设置在切削刀具后，进一步的，所述的镗杆上至少设置四个刀座，所述刀座上至少设置有两个加工工具，刀座上组装有切削刀具，至少有两个刀座上组装有研磨头，切削刀具设置在加工方向的前面，每个切削刀具上具有多个刀刃，研磨头设置在切削刀具后，进一步的，所述镗杆长度大于主轴箱长度，所述镗杆上组装的至上两个切削刀具或研磨头之间的垂直距离大于主轴箱长度，所述加工工具可设置在镗杆圆周的相同或不同角度上，进一步的，所述刀座上设置的多刃切削刀具在圆周上的切削半径不同，每个刀刃在镗杆长度方向上距离切削主轴距离不同，以镗杆为轴心，半径大的刀刃距离主轴的轴向距离大于刀刃半径小的刀刃距离主轴的轴向距离，进一步的，所述研磨头在研磨前进方向具有一锥度或弧度结构，所述研磨头径向上设置有弹簧，研磨头与切削加工面之间摩擦接触。

用于加工主轴箱的数控镗床加工方法，加工主轴箱的数控镗床包括镗杆，镗杆的一端固定在镗床的驱动主轴上，床身上设置有主轴箱夹具，所述的夹具连接在沿床身方向的丝杠上，所述的丝杠采用伺服电机驱动，主轴箱固定在主轴夹具上，在镗床尾部设置有顶紧尾座，所述的尾座上设置在沿床身长度方向的导轨上，床身上设置有尾座前进后退驱动装置，尾座上设置有旋转芯轴，所述的芯轴、镗杆、驱动主轴的中心位于同一条直线上，所述的镗杆上至少设置两个刀座，所述刀座上组装有切削刀具，加工时，镗杆穿过主轴箱两侧的预留铸孔顶紧在尾座上，其特征在于：所述加工方法如下：

A：将主轴箱固定在夹具上；

B：将镗杆穿过主轴箱预铸留孔，将镗杆的一端固定在主轴上，另一端由尾座的旋转芯轴顶紧；

C：在需要加工主轴孔的两个面的附近的镗杆刀座上分别安装固定至少两套刀具，调整刀具至设定高度；

D：设定各项加工参数，启动加工装置，同时对主轴箱的两个孔进行加工。

该用于加工主轴箱的数控镗床带来的有益效果为，由于该装置采用单元化主轴技术和旋转尾座结构，使主轴中心线、尾座中心线、镗杆中心线在一条直线上，保证了加工工件的同轴度，在加工过程中不用卸下加工件重新定位，保证一次定位加工完成，保证了加工精度，本发明采用了高精度主轴单元，主轴转速可实现高速切削，加工精度高、表面光洁度高，减少了后续的磨削工序，提高了工作效率，该加工装置采用了数控系统控制和高精度滚珠丝杆，提高了设备的进给精度以及产品的一致性，由于在镗杆不同位置同时安装了至少两个切削刀具或两个以上刀具和研磨头的组合对主轴箱进行加工，切削时间减少一半或一半以上，提高了工作效率，降低了制造成本，研磨头可以同时对加工的孔进行表面研磨，有利于提高工作效率。加工精度高、表面光洁度高，减少了后续的磨削工序，提高了工作效率，该加工装置采用了数控系统控制和高精度滚珠丝杆，提高了设备的进给精度以及产品的一致性，由于在镗杆不同位置同时安装了至少两个切削刀具或两个以上刀具和研磨头的组合对主轴箱进行加工，切削时间减少一半或一半以上，提高了工作效率，降低了制造成本。

附图说明

图1本发明的正面结构示意图。

图2本发明的俯视示意图。

图3镗杆上切削刀具以及研磨头的示意图。

图4切削刀具组装工具正面示意图。

图5切削刀具组装工具侧面示意图。

具体实施方式

以下参照图1、图2就本发明的具体实施方式进行说明，图中，1：主轴、2：主轴伺服电机、3：镗杆、4：主轴箱、5：夹具、6：工作台、7：床身、8：尾座、9：尾座导轨、10：高精度滚珠丝杆、11：进给伺服电机、20：镗杆支撑架、21：刀具高度架、22：锁紧螺丝。

本发明包括主轴1通过底座安装在混凝土地基上、主轴伺服电机2安装在主轴1后面的地面上，主轴伺服电机2通过皮带把力传递到主轴1上。

镗杆3的一端固定在主轴单元1上，其中心线与主轴单1中心线共线，镗杆3的另一端由尾座单元8顶紧，镗杆3穿过工件4铸造好的孔中两把刀具分别安装在镗杆刀座上距离两个主轴箱的加工孔的附近位置，主轴箱4安装在夹具5上，夹具5通过工作台6上的T型槽固定在工作台6，滚珠丝杆10丝杆安装在床身7上，滚珠丝杆10螺母安装在工作台6上，由伺服电机11驱动滚珠丝杆10，把旋转运动变为工作台6的移动，尾座8采用旋转芯轴结构，芯轴中心、主轴中心和镗杆中心线共线，尾座单元8可以在尾座导轨9上前后滑动，当顶紧时可以锁紧，所述的镗杆3上至少设置四个刀座，所述刀座上设置有加工工具，其中至少两个刀座上组装有切削刀具，至少两个刀座上组装有两个研磨头，在本实施例中设置了2个刀具，即：刀具一12和刀具二14，至少有两个刀座上组装有研磨头，在本实施例中，同样设置了2个研磨头，即：工具一13和工具二15，切削刀具设置在加工方向的前面，每个切削刀具上具有多个刀刃，在本实施例中，刀具上设置了3个刀刃，即：刀刃一12a、刀刃二12b、刀刃三12c，所述切削刀具设置在加工方向的前面，切削刀具设置在研磨头的前面，加工时，镗杆穿过主轴箱两侧的预留铸孔端部顶紧在尾座8上，所述加工装置连接有数控装置，数控系统安装在独立的操作台上。

在上述切削刀具和研磨头的组合中，可优化为：所述的镗杆上至少设置两个刀座，所述刀座上组装有切削刀具。

在上述切削刀具和研磨头的组合中，还可优化为：所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具，每个切削刀具上具有多个刀刃，所述具有多个刀刃的刀具在以镗杆为轴心的径向上刀刃半径不同。

在上述切削刀具和研磨头的组合中，进一步可优化为：所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具、两个研磨头，所述切削刀具设置在加工方向的前面，研磨头设置在切削刀具后，至少一个切削刀具与一个研磨头匹配组装。

在上述切削刀具和研磨头的组合中，再进一步还可优化为：所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具、两个研磨头，所述切削刀具设置在加工方向的前面，研磨头设置在切削刀具后，至少一个切削刀具与多个研磨头匹配组装。

所述镗杆3长度大于主轴箱4长度，所述刀座上设置有刀具，刀具设置在镗杆3的相同或不同角度，在本实施事例中，所述的切削刀具和研磨头组装在同一个角度上，使用的镗杆3长度大于主轴箱4长度，所述镗杆3上设置有刀座，其实，刀座可设置在镗杆圆周上的相同角度，也可设置在镗杆圆周上的不同的角度，以镗杆为轴心，每个刀刃在镗杆轴向刀刃距离切削主轴距离不同，半径大的刀刃距离主轴的轴向距离大于刀刃半径小的刀刃距离主轴的轴向距离。在本实施事例中，刀具上设置的三个刀刃中，以镗杆为轴心半径大的刀刃一13c与主轴间的轴向距离大于半径小的刀刃二12b和刀刃三12a距离主轴的轴向距离，或刀刃12b距离主轴的轴向距离大于刀刃12a距离主轴的轴向距离，为了在加工过程中，研磨头能够顺利地进入切削孔内，对切削面进行精加工，所述研磨头在研磨前进方向具有一顶的锥度或弧度，这样研磨头13a就能够在进入加工孔内，对切削表面，进行研磨加工，所述研磨头径向上设置有弹簧13b，弹簧研磨刀具与切削加工面之间摩擦接触。

组装切削刀具时，使用切削刀具组装工具组装，该工具具有镗杆支撑架20升降功能和刀具高度架21的高度调节功能，刀具组装工具上具有电子式高度显示器，通过刀具高度架21调节显示的数据，可设定切削刀具的半径。

加工时，加工步骤按照以下步骤进行，A：首先要将主轴箱4设置在工作台6上固定的夹具5上，B：将镗杆3穿过主轴箱预留铸孔，将镗杆3的一端固定在主轴上，另一端用尾座8旋转芯轴顶紧；

C:在长度大于主轴箱的镗杆刀座位置，利用刀具组装工具，将多个刀头固定在同一高度，通过数控显示屏设定切削刀具高度、编制进给量和加工孔大尺寸和其他加工所需程序或调出事先编制好的程序；

切削刀具组装时，用油石清理干净工作台，将切削刀具组装工具（参照图4、图5）设置在工作台上，调整镗杆支撑架20高度使支撑圆弧面与镗杆下表面吻合并用锁紧螺丝22固定，调整刀具支撑杆21高度，使切削刀具保持在一定高度，并锁紧，调整切削刀具高度，得到切削半径尺寸，并使前后切削刀具保持一致，调整研磨头高度，使研磨高度距离镗杆距离稍大于切削刀具距离；

D：启动加工装置中编制的加工程序，对主轴箱进行加工。

加工时，主轴1带动镗杆3上的刀具进行旋转，对主轴型进行加工，主轴箱4在伺服电机11驱动下，由滚珠丝杆10带动工作台6以及夹具5是主轴箱4沿着主轴方向移动，尾座8采用旋转尾座结构，尾座芯轴可以旋转，尾座可以在尾座导轨9上前后移动。

按照程序中设定的进给量进行加工。

利用本装置主轴转速可达到600rpm镗削线速度可到300m/min，实现高速加工，精度高，尺寸精度到达0.005mm，表面质量好，达到μa0.8，加工的主轴箱，可省去专用研磨设备上的研磨加工。

等一个主轴箱4加工完毕后，装置自动返回到初始位置，需要将加工好的主轴箱卸下，进行下一个的加工。

由于该装置采用单元化主轴技术和旋转尾座结构，使主轴中心线、尾座中心线、镗杆中心线在一条直线上，保证了加工工件的同轴度，采用了高精度主轴单元，主轴转速可实现高速切削，加工精度高、表面光洁度高，减少了后续的磨削工序，提高了工作效率，该加工装置采用了数控系统控制和高精度滚珠丝杆，提高了设备的进给精度以及产品的一致性，由于在镗杆不同位置同时安装了至少两个切削刀具或两个以上刀具和研磨头的组合对主轴箱进行加工，切削时间减少一半或一半以上，提高了工作效率，降低了制造成本。

Claims (9)

1.用于加工主轴箱的数控镗床，包括镗杆，镗杆的一端固定在镗床的驱动主轴上，其特征在于：床身上设置有主轴箱夹具，所述的夹具连接在沿床身方向的丝杠上，所述的丝杠采用伺服电机驱动，主轴箱固定在主轴夹具上，在镗床尾部设置有顶紧尾座，所述的尾座设置在沿床身长度方向的导轨上，床身上设置有尾座前进后退驱动装置，尾座上设置有旋转芯轴，所述的芯轴、镗杆、驱动主轴的中心位于同一条直线上，所述的镗杆上至少设置两个刀座，所述刀座上组装有切削刀具，加工时，镗杆穿过主轴箱两侧的预留铸孔顶紧在尾座上。

2.根据权利要求1所述的用于加工主轴箱的数控镗床，其特征在于：所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具，每个切削刀具上具有多个刀刃，所述具有多个刀刃的刀具在以镗杆为轴心的径向上刀刃半径不同。

3.根据权利要求1所述的用于加工主轴箱的数控镗床，其特征在于：所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具、两个研磨头，所述切削刀具设置在加工方向的前面，研磨头设置在切削刀具后。

4.根据权利要求1所述的用于加工主轴箱的数控镗床，其特征在于：所述的镗杆上设置有四到八个刀座，所述刀座上至少设置有两个切削刀具，两个研磨头，每个切削刀具上具有多个刀刃，所述具有多个刀刃的刀具在以镗杆为轴心的径向上刀刃半径不同，所述切削刀具设置在加工方向的前面，研磨头设置在切削刀具后。

5.根据权利要求1所述的用于加工主轴箱的数控镗床，其特征在于：所述的镗杆上至少设置四个刀座，所述刀座上至少设置有两个加工工具，刀座上组装有切削刀具，至少有两个刀座上组装有研磨头，切削刀具设置在加工方向的前面，每个切削刀具上具有多个刀刃，研磨头设置在切削刀具后。

6.根据权利要求1所述的用于加工主轴箱的数控镗床，其特征在于：所述镗杆长度大于主轴箱长度，所述镗杆上组装的至上两个切削刀具或研磨头之间的垂直距离大于主轴箱长度，所述加工工具可设置在镗杆圆周的相同或不同角度上。

7.根据权利要求1所述的用于加工主轴箱的数控镗床，其特征在于：所述刀座上设置的多刃切削刀具在圆周上的切削半径不同，每个刀刃在镗杆长度方向上距离切削主轴距离不同，以镗杆为轴心，半径大的刀刃距离主轴的轴向距离大于刀刃半径小的刀刃距离主轴的轴向距离。

8.根据权利要求1所述的用于加工主轴箱的数控镗床，其特征在于：所述研磨头在研磨前进方向具有一锥度或弧度结构，所述研磨头径向上设置有弹簧，研磨头与切削加工面之间摩擦接触。

9.用于加工主轴箱的数控镗床加工方法，加工主轴箱的数控镗床包括镗杆，镗杆的一端固定在镗床的驱动主轴上，床身上设置有主轴箱夹具，所述的夹具连接在沿床身方向的丝杠上，所述的丝杠采用伺服电机驱动，主轴箱固定在主轴夹具上，在镗床尾部设置有顶紧尾座，所述的尾座上设置在沿床身长度方向的导轨上，床身上设置有尾座前进后退驱动装置，尾座上设置有旋转芯轴，所述的芯轴、镗杆、驱动主轴的中心位于同一条直线上，所述的镗杆上至少设置两个刀座，所述刀座上组装有切削刀具，加工时，镗杆穿过主轴箱两侧的预留铸孔顶紧在尾座上，其特征在于：所述加工方法如下：

A：将主轴箱固定在夹具上；

B：将镗杆穿过主轴箱预铸留孔，将镗杆的一端固定在主轴上，另一端由尾座的旋转芯轴顶紧；

C：在需要加工主轴孔的两个面的附近的镗杆刀座上分别安装固定至少两套刀具，调整刀具至设定高度；

D：设定各项加工参数，启动加工装置，同时对主轴箱的两个孔进行加工。