CN105834751A - 一种加工细长杆机床及加工方法 - Google Patents

一种加工细长杆机床及加工方法 Download PDF

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CN105834751A CN201610409940.5A CN201610409940A CN105834751A CN 105834751 A CN105834751 A CN 105834751A CN 201610409940 A CN201610409940 A CN 201610409940A CN 105834751 A CN105834751 A CN 105834751A
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黄文革
康宝
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Abstract

本发明提供了一种加工细长杆机床及加工方法，包括框架、自动上下料单元、钻铣加工单元、升降运动机构、横向运动机构和纵向运动机构；所述自动上下料单元位于所述框架上，所述框架下方设有床身和工件装夹单元，所述床身相对的两侧设有纵向运动机构，所述纵向运动机构上的滑台连接横向运动机构，所述横向运动机构上的工作台连接所述升降运动机构，所述升降运动机构上的升降滑板连接所述钻铣加工单元。本发明所述的一种加工细长杆机床一次装夹工件就可以完成对细长杆型零件的径向面钻铣加工，提高了生产效率和零件加工精度，降低了设备成本和人工劳动强度。

Description

一种加工细长杆机床及加工方法
技术领域
本发明属于切削加工机床领域，尤其是涉及一种加工细长杆机床及加工方法。
背景技术
在现有的技术中细长杆型零件径向面钻铣加工主要采用普通镗铣床，或数控加工中心机床进行钻铣加工。但是现有的加工手段对细长杆型零件径向面的钻铣加工(以下简称细长杆加工)存在一些不足。现有的普遍加工手段是采用普通铣镗床或数控加工中心机床对细长杆进行加工。普通镗铣床及数控加工中心机床相对于细长杆加工行程小，尤其是10米以上的工件，一次加工需要多次装夹工件，使用不方便、效率低下，生产的零件精度低、一致性差，难以适应细长杆加工；如果选用其他大型机床，如大行程的数控龙门机床，虽可保证生产效率及加工精度，但是机床对不同长度的细长杆加工适应性差，且设备采购成本大大增加，既浪费，也无必要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种操作简单、生产效率高、加工精度好、设备成本低，并且对不同长度的细长杆加工适应性强的加工细长杆机床及加工方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种加工细长杆机床，包括框架、自动上下料单元、钻铣加工单元、升降运动机构、横向运动机构和纵向运动机构；
所述自动上下料单元位于所述框架上，所述框架下方设有床身和工件装夹单元，所述床身相对的两侧设有纵向运动机构，所述纵向运动机构上的滑台连接横向运动机构，所述横向运动机构上的工作台连接所述升降运动机构，所述升降运动机构上的升降滑板连接所述钻铣加工单元。
进一步的，所述自动上下料单元包括滑轨、滑块和第一丝杠，所述框架上架设水平设置的滑轨，所述第一丝杠与滑轨平行设置，所述第一丝杠由第一丝杠电机驱动旋转，所述第一丝杠上设有与第一丝杠配合的第一丝母，所述第一丝母与滑块固接，所述滑块可以沿滑轨的长度方向运动，所述滑块上设有竖直的滑槽，所述滑槽内穿设滑臂，使所述滑臂可以沿滑槽运动，所述滑臂上设有第一齿条，所述第一齿条与第一齿轮啮合，所述第一齿条与滑槽平行设置，所述第一齿轮由第一电机驱动旋转，所述滑臂下端设有夹持机构。
进一步的，所述工件装夹单元包括装夹平台、第一定位块、第二定位块、第一气缸和第二气缸，所述装夹平台固接在床身上，所述第一定位块水平设置在装夹平台上，所述第二定位块垂直设置于所述第一定位块长度方向的一侧，所述第二气缸设置于第二定位块相对的一侧，所述第二气缸的活塞杆水平设置，所述第一气缸设置在所述第一定位块旁，所述第一气缸的活塞杆竖直设置，所述第一气缸和第二气缸的活塞杆上均设有压紧块，所述第一定位块和第二定位块均为细长条状。
进一步的，所述钻铣加工单元包括主轴箱，所述主轴箱的输出轴通过皮带连接刀架主轴，所述主轴箱上设有带轮涨紧调节装置。
进一步的，所述纵向运动机构包括滑座、滑轨、第二电机、第二齿轮和第二齿条，所述第二电机固定在滑座上，所述第二电机驱动第二齿轮旋转，所述第二齿条纵向设置在床身上，所述第二齿条与第二齿轮啮合，所述滑轨纵向设设置在床身上，所述滑座设在所述滑轨上，使滑座可以沿滑轨纵向滑动。
进一步的，所述横向运动机构包括第二丝杠、第二丝杠电机和工作台，所述第二丝杠电机设置在滑座上，所述第二丝杠电机驱动第二丝杠旋转，所述第二丝杠横向设置，即垂直于第二齿条和滑轨的方向设置，所述第二丝母与所述第二丝杠配合连接，所述滑座上设有平行于第二丝杠的第一导向装置，所述第二丝母上连接工作台。
进一步的，所述升降运动机构包括升降台、升降滑板、第三丝杠和第三丝杠电机，所述升降台固定在所述工作台上，所述第三丝杠电机和第二导向装置设置在所述升降台上，所述第三丝杠电机驱动所述第三丝杠旋转，所述第三丝杠竖直设置，所述第二导向装置与第三丝杠平行设置，所述第三丝杠上设有与第三丝杠配合的第三丝母，所述第三丝母上连接升降滑板，所述升降滑板上连接所述主轴箱。
进一步的，所述夹持机构包括第三气缸上设置的夹紧抓手，所述夹紧抓手设置在第三气缸的活塞杆和缸体上，所述夹紧抓手的内侧设有防滑橡胶垫。
进一步的，所述第一气缸为转角气缸，所述第二气缸为双杆气缸。
上述一种加工细长杆机床的加工方法包括以下步骤：
1)将待加工的工件整齐摆放在指定位置，自动上下料单元的夹持机构上的夹紧抓手可以通过第三气缸的动作抓取工件，第一电机驱动第一齿轮旋转，通过滑臂上的第一齿条与第一齿轮的啮合，使滑臂在滑槽内向上运动一段距离，然后第一丝杠电机驱动第一丝杠旋转，使第一丝母和滑块沿滑轨横向运动至工件装夹单元上方，之后滑臂向下运动并松开工件，使工件放置在第一定位块上，然后升起滑臂；
2)所述工件装夹单元的第二气缸动作，推动工件到第二定位块上，然后第一气缸动作向下压紧工件；
3)根据数控程序，升降运动机构、横向运动机构、纵向运动机构配合动作，带动钻铣加工单元运动，对工件进行铣削、钻孔加工；
4)加工完成后，依次松开第二气缸和第一气缸，自动上下料单元的第一电机驱动第一齿轮旋转，通过滑臂上的第一齿条与第一齿轮的啮合，使滑臂在滑槽内向下运动至工件处，夹持机构上的夹紧抓手可以通过第三气缸的动作抓取工件后使滑臂上升，然后第一丝杠电机驱动第一丝杠旋转，使第一丝母和滑块沿滑轨横向运动成品区域，将加工完成的工件均匀码放在成品区域。
相对于现有技术，本发明所述的一种加工细长杆机床及加工方法具有以下优势：
本发明所述的一种加工细长杆机床一次装夹工件就可以完成对细长杆型零件的径向面钻铣加工，提高了生产效率和零件加工精度，降低了设备成本和人工劳动强度。并且对于不同长度的细长杆加工有很强的适应性，通过增加床身及纵向导轨、齿条长度的方式，即可加工更长的工件。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的自动上下料装置示意图；
图3为本发明床身上传动结构示意图；
图4为本发明工件装夹单元示意图。
附图标记说明：
1-框架，2-自动上下料单元，3-夹持机构，4-升降运动机构，5-钻铣加工单元，6-工件装夹单元，7-横向运动机构，8-纵向运动机构，9-床身；
201-滑轨，202-第一丝杠电机，203-滑块，204-第一丝杠，205-第一齿条，206-滑臂；
301-第三气缸，302-夹紧抓手；
401-第三丝杠电机，402-第三丝杠，403-升降台，404-升降滑板；
501-主轴箱，502-皮带，503-刀架主轴，504-带轮涨紧调节装置；
601-装夹平台，602-第二气缸，603-第一定位块，604-压紧块，605-第一气缸，606-第二定位块；
701-第二丝杠电机，702-第二丝杠，703-第二丝母，704-工作台；
801-第二电机，802-第二齿轮，803-第二齿条，804-滑座，805-滑轨。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，一种加工细长杆机床，包括框架1、自动上下料单元2、钻铣加工单元5、升降运动机构4、横向运动机构7和纵向运动机构8；
所述自动上下料单元2位于所述框架1上，所述框架1下方设有床身9和工件装夹单元6，所述床身9相对的两侧设有纵向运动机构8，所述纵向运动机构8上的滑台804连接横向运动机构7，所述横向运动机构7上的工作台704连接所述升降运动机构4，所述升降运动机构4上的升降滑板404连接所述钻铣加工单元5。
如图2所示，所述自动上下料单元2包括滑轨201、滑块203和第一丝杠204，所述框架1上架设水平设置的滑轨201，所述第一丝杠204与滑轨201平行设置，所述第一丝杠204由第一丝杠电机202驱动旋转，所述第一丝杠204上设有与第一丝杠204配合的第一丝母，所述第一丝母与滑块203固接，所述滑块203可以沿滑轨201的长度方向运动，所述滑块203上设有竖直的滑槽，所述滑槽内穿设滑臂206，使所述滑臂206可以沿滑槽运动，所述滑臂206上设有第一齿条205，所述第一齿条205与第一齿轮啮合，所述第一齿条205与滑槽平行设置，所述第一齿轮由第一电机驱动旋转，所述滑臂206下端设有夹持机构3。所述夹持机构包括第三气缸301上设置的夹紧抓手302，所述夹紧抓手302设置在第三气缸301的活塞杆和缸体上，所述夹紧抓手302的内侧设有防滑橡胶垫。所述框架1和框架1上的自动上下料单元2在床身9的纵向两端设有两组，能够稳定夹取细长杆类的工件。
如图3所示，所述纵向运动机构包括滑座804、滑轨805、第二电机801、第二齿轮802和第二齿条803，所述第二电机801固定在滑座804上，所述第二电机801驱动第二齿轮802旋转，所述第二齿条803纵向设置在床身9上，所述第二齿条803与第二齿轮802啮合，所述滑轨805纵向设设置在床身9上，所述滑座804设在所述滑轨805上，使滑座804可以沿滑轨805纵向滑动。所述横向运动机构包括第二丝杠702、第二丝杠电机701和工作台704，所述第二丝杠电机701设置在滑座804上，所述第二丝杠电机701驱动第二丝杠702旋转，所述第二丝杠702横向设置，即垂直于第二齿条803和滑轨805的方向设置，所述第二丝母703与所述第二丝杠702配合连接，所述滑座804上设有平行于第二丝杠702的第一导向装置，所述第二丝母703上连接工作台704。所述升降运动机构包括升降台403、升降滑板404、第三丝杠402和第三丝杠电机401，所述升降台403固定在所述工作台704上，所述第三丝杠电机401和第二导向装置设置在所述升降台403上，所述第三丝杠电机401驱动所述第三丝杠402旋转，所述第三丝杠402竖直设置，所述第二导向装置与第三丝杠平行设置，所述第三丝杠402上设有与第三丝杠402配合的第三丝母，所述第三丝母上连接升降滑板404，所述升降滑板404上连接所述主轴箱501。所述钻铣加工单元包括主轴箱501，所述主轴箱501的输出轴通过皮带502连接刀架主轴503，所述主轴箱501上设有带轮涨紧调节装置504。所述带轮涨紧调节装置504包括上垫板和下垫板所述下垫板与升降滑板404连接，所述上垫板设置在下垫板上，所述上垫板与所述主轴箱501连接，所述上垫板和下垫板的接触面为斜面，所述上垫板上设有长条孔，所述长条孔的方向与主轴箱501输出轴平行，所述下垫板上设有与所述长条孔对应的螺纹孔，所述上垫板和下垫板通过螺栓连接，可以松开螺栓后通过调整上垫板和下垫板的位置使皮带502的涨紧。
如图4所示，所述工件装夹单元包括装夹平台601、第一定位块603、第二定位块606、第一气缸605和第二气缸602，所述装夹平台601固接在床身9上，所述第一定位块603水平设置在装夹平台601上，所述第二定位块606垂直设置于所述第一定位块603长度方向的一侧，所述第二定位块606顶部设有斜面，所述第二气缸602设置于第二定位块606相对的一侧，所述第二气缸602的活塞杆水平设置，所述第一气缸605设置在所述第一定位块603旁，所述第一气缸的活塞杆竖直设置，所述第一气缸605和第二气缸602的活塞杆上均设有压紧块604，所述第一定位块603和第二定位606块均为细长条状，所述第一气缸605为转角气缸，所述第二气缸602为双杆气缸。
使用本发明所述的一种加工细长杆机床时需要将待加工的工件整齐摆放在指定位置，自动上下料单元2的夹持机构3上的夹紧抓手302可以通过第三气缸301的动作抓取工件，第一电机驱动第一齿轮旋转，通过滑臂206上的第一齿条205与第一齿轮的啮合，使滑臂206在滑槽内向上运动一段距离，然后第一丝杠电机202驱动第一丝杠204旋转，使第一丝母和滑块203沿滑轨201横向运动至工件装夹单元6上方，之后滑臂206向下运动并松开工件，使工件放置在第一定位块603上，升起滑臂206，然后所述工件装夹单元6的第二气缸602动作，推动工件到第二定位块606上，然后第一气缸605动作向下压紧工件，完成工件的自动上料与装夹。包括升降运动机构4、横向运动机构7、纵向运动机构8配合动作，带动钻铣加工单元5运动，具体来说，第二电机801驱动第二齿轮802旋转，第二齿条803通过与第二齿轮802的啮合，可以使滑座804沿着滑轨805的方向纵向运动；滑座804上的第二丝杠电机701驱动第二丝杠702旋转，使第二丝母703和工作台704沿着第一导向装置的方向横向运动；第三丝杠电机401驱动第三丝杠402旋转，使第三丝母和升降滑板404沿着第二导向装置的方向竖直运动，升降滑板404可以相对于床身9做纵向、横向和竖直三个方向的运动，升降滑板404上的主轴箱501通过皮带502驱动刀架主轴503旋转，对工件进行钻铣加工，加工完成后依次松开第二气缸602和第一气缸605，自动上下料单元2的第一电机驱动第一齿轮旋转，通过滑臂206上的第一齿条205与第一齿轮的啮合，使滑臂206在滑槽内向下运动至工件处，夹持机构3上的夹紧抓手302可以通过第三气缸301的动作抓取工件后使滑臂206上升，然后第一丝杠电机202驱动第一丝杠204旋转，使第一丝母和滑块203沿滑轨201横向运动成品区域，将加工完成的工件均匀码放在成品区域。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (10)

1.一种加工细长杆机床，其特征在于：包括框架(1)、自动上下料单元(2)、钻铣加工单元(5)、升降运动机构(4)、横向运动机构(7)和纵向运动机构(8)；
所述自动上下料单元(2)位于所述框架(1)上，所述框架(1)下方设有床身(9)和工件装夹单元(6)，所述床身(9)相对的两侧设有纵向运动机构(8)，所述纵向运动机构(8)上的滑台(804)连接横向运动机构(7)，所述横向运动机构(7)上的工作台(704)连接所述升降运动机构(4)，所述升降运动机构(4)上的升降滑板(404)连接所述钻铣加工单元(5)。
2.根据权利要求1所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述自动上下料单元(2)包括滑轨(201)、滑块(203)和第一丝杠(204)，所述框架(1)上架设水平设置的滑轨(201)，所述第一丝杠(204)与滑轨(201)平行设置，所述第一丝杠(204)由第一丝杠电机(202)驱动旋转，所述第一丝杠(204)上设有与第一丝杠(204)配合的第一丝母，所述第一丝母与滑块(203)固接，所述滑块(203)可以沿滑轨(201)的长度方向运动，所述滑块(203)上设有竖直的滑槽，所述滑槽内穿设滑臂(206)，使所述滑臂(206)可以沿滑槽运动，所述滑臂(206)上设有第一齿条(205)，所述第一齿条(205)与第一齿轮啮合，所述第一齿条(205)与滑槽平行设置，所述第一齿轮由第一电机驱动旋转，所述滑臂(206)下端设有夹持机构(3)。
3.根据权利要求1所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述工件装夹单元包括装夹平台(601)、第一定位块(603)、第二定位块(606)、第一气缸(605)和第二气缸(602)，所述装夹平台(601)固接在床身(9)上，所述第一定位块(603)水平设置在装夹平台(601)上，所述第二定位块(606)垂直设置于所述第一定位块(603)长度方向的一侧，所述第二气缸(602)设置于第二定位块(606)相对的一侧，所述第二气缸(602)的活塞杆水平设置，所述第一气缸(605)设置在所述第一定位块(603)旁，所述第一气缸的活塞杆竖直设置，所述第一气缸(605)和第二气缸(602)的活塞杆上均设有压紧块(604)，所述第一定位块(603)和第二定位(606)块均为细长条状。
4.根据权利要求1所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述钻铣加工单元包括主轴箱(501)，所述主轴箱(501)的输出轴通过皮带(502)连接刀架主轴(503)，所述主轴箱(501)上设有带轮涨紧调节装置(504)。
5.根据权利要求1所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述纵向运动机构包括滑座(804)、滑轨(805)、第二电机(801)、第二齿轮(802)和第二齿条(803)，所述第二电机(801)固定在滑座(804)上，所述第二电机(801)驱动第二齿轮(802)旋转，所述第二齿条(803)纵向设置在床身(9)上，所述第二齿条(803)与第二齿轮(802)啮合，所述滑轨(805)纵向设设置在床身(9)上，所述滑座(804)设在所述滑轨(805)上，使滑座(804)可以沿滑轨(805)纵向滑动。
6.根据权利要求1所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述横向运动机构包括第二丝杠(702)、第二丝杠电机(701)和工作台(704)，所述第二丝杠电机(701)设置在滑座(804)上，所述第二丝杠电机(701)驱动第二丝杠(702)旋转，所述第二丝杠(702)横向设置，即垂直于第二齿条(803)和滑轨(805)的方向设置，所述第二丝母(703)与所述第二丝杠(702)配合连接，所述滑座(804)上设有平行于第二丝杠(702)的第一导向装置，所述第二丝母(703)上连接工作台(704)。
7.根据权利要求1所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述升降运动机构包括升降台(403)、升降滑板(404)、第三丝杠(402)和第三丝杠电机(401)，所述升降台(403)固定在所述工作台(704)上，所述第三丝杠电机(401)和第二导向装置设置在所述升降台(403)上，所述第三丝杠电机(401)驱动所述第三丝杠(402)旋转，所述第三丝杠(402)竖直设置，所述第二导向装置与第三丝杠平行设置，所述第三丝杠(402)上设有与第三丝杠(402)配合的第三丝母，所述第三丝母上连接升降滑板(404)，所述升降滑板(404)上连接所述主轴箱(501)。
8.根据权利要求2所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述夹持机构包括第三气缸(301)上设置的夹紧抓手(302)，所述夹紧抓手(302)设置在第三气缸(301)的活塞杆和缸体上，所述夹紧抓手(302)的内侧设有防滑橡胶垫。
9.根据权利要求3所述的一种加工细长杆机床，其特征在于：所述第一气缸(605)为转角气缸，所述第二气缸(602)为双杆气缸。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的一种加工细长杆机床的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将待加工的工件整齐摆放在指定位置，自动上下料单元(2)的夹持机构(3)上的夹紧抓手(302)可以通过第三气缸(301)的动作抓取工件，第一电机驱动第一齿轮旋转，通过滑臂(206)上的第一齿条(205)与第一齿轮的啮合，使滑臂(206)在滑槽内向上运动一段距离，然后第一丝杠电机(202)驱动第一丝杠(204)旋转，使第一丝母和滑块(203)沿滑轨(201)横向运动至工件装夹单元(6)上方，之后滑臂(206)向下运动并松开工件，使工件放置在第一定位块(603)上，然后升起滑臂(206)；
2)所述工件装夹单元(6)的第二气缸(602)动作，推动工件到第二定位块(606)上，然后第一气缸(605)动作向下压紧工件；
3)根据数控程序，升降运动机构(4)、横向运动机构(7)、纵向运动机构(8)配合动作，带动钻铣加工单元(5)运动，对工件进行铣削、钻孔加工；
4)加工完成后，依次松开第二气缸(602)和第一气缸(605)，自动上下料单元(2)的第一电机驱动第一齿轮旋转，通过滑臂(206)上的第一齿条(205)与第一齿轮的啮合，使滑臂(206)在滑槽内向下运动至工件处，夹持机构(3)上的夹紧抓手(302)可以通过第三气缸(301)的动作抓取工件后使滑臂(206)上升，然后第一丝杠电机(202)驱动第一丝杠(204)旋转，使第一丝母和滑块(203)沿滑轨(201)横向运动成品区域，将加工完成的工件均匀码放在成品区域。
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