CN106363208A - 连杆异形孔镗床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连杆异形孔镗床，包括第一镗削机构和第二镗削机构，第一镗削机构和第二镗削机构并列设置在床身，床身上设置连杆夹具，第二镗削机构与椭圆调整机构相互配合设置，所述椭圆调整机构包括主动部和从动部，所述从动部与第二镗削机构相固定连接，所述主动部运作带动从动部转动进而使第二镗削机构轴线偏移，连杆夹具带动连杆进给完成异形孔的加工。设置与连杆大头孔配合的第一镗削机构、与连杆小头孔配合的第二镗削机构，在一次定位装夹后即可完成对连杆大头孔和小头孔的加工。在连杆小头孔配合的第二镗削机构处配合设置椭圆调整机构，椭圆调整机构可以带动第二镗削机构发生轴线偏移，在连杆夹具带动连杆进给中可以完成椭圆孔的加工。

Description

连杆异形孔镗床

技术领域

本发明涉及一种连杆异形孔镗床。

背景技术

连杆连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。孔加工是半封闭式切削，因此，排屑、热量传散及切削液浇注都较困难，而且加工难度较大。近几年在发动机零件中，对孔的精度和表面粗糙度要求逐渐提高，同时也提高了对孔形状的要求，而部分孔的加工已成为生产瓶颈，亟待解决。

连杆小头孔加工中实现异形孔的精加工是加工难点，由于异形孔的形状的特点，无法选用插补加工方式进行连杆小头孔的加工，只有可能通过改变加工设备的结构来实现。

现有的连杆镗孔机床，主要是通过立式加工中心来完成，通过机床换刀，来实现连杆大、小头孔的分别加工。此类机床主轴采用滚动轴承，主轴与电机传动采用皮带传动。主轴精度低，皮带振动无法避免。特别指出的是，这类机床只加工小头孔是直孔的连杆，对于有异形孔的连杆产品，无法完成加工。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种连杆异形孔镗床，能通过一次定位装夹，完成连杆大、小头孔的加工，并且能完成小头孔为异形孔的加工。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

连杆异形孔镗床，包括第一镗削机构和第二镗削机构，所述第一镗削机构和第二镗削机构并列设置在床身，所述床身上设置连杆夹具，所述第二镗削机构与椭圆调整机构相互配合设置，所述椭圆调整机构包括主动部和从动部，所述从动部与第二镗削机构相固定连接，所述主动部运作带动从动部转动进而使第二镗削机构轴线偏移，连杆夹具带动连杆进给完成异形孔的加工。

所述主动部为齿轮，所述从动部为分度齿轮，所述分度齿轮与手柄相连接。

或者，所述主动部为蜗杆，所述从动部为分度涡轮，所述分度涡轮与手柄相连接。

或者，所述主动部为齿条，所述从动部为分度齿轮，所述分度齿轮与手柄相连接。

所述第二镗削机构下部设置有角度标尺，所述床身上设置指针，指针与角度标尺相配合，指示当前第二镗削机构的偏移角度。

所述第二镗削机构下部设置调整垫板，所述调整垫板上设置滑道，所述滑道与滑杆相配合，所述滑杆与床身连接。

所述第一镗削机构包括第一镗孔主轴头，所述第一镗孔主轴头与第一镗杆相连接，所述第一镗孔主轴头通过传动机构与动力装置连接。

所述第二镗削机构包括第二镗孔主轴头，所述第二镗孔主轴头与第二镗杆相连接，所述第二镗孔主轴头与第二镗杆之间设置液压比例微进给机构。

所述液压比例微进给机构包括变形体，所述变形体外部套设外套，所述变形体一端与第二镗杆相连接，变形体另一端与外套相固定连接，所述变形体内部设有弹性铰链。

优选的，所述弹性铰链呈U型。

所述外套与变形体的接触位置处设置活塞，所述活塞与变形体之间嵌有钢珠，所述钢珠与变形体靠近第二镗杆的外侧部点接触。

所述活塞通过液压介质通路与液压介质供给装置连接，所述液压介质通路上设置比例阀。

所述连杆夹具包括夹具体，所述夹具体上设置多个第一辅助支撑缸、第一旋转夹紧缸以及多个第二辅助支撑缸和第二旋转夹紧缸，多个第一辅助支撑缸和第一旋转夹紧缸将连杆大头孔处夹紧，多个第二辅助支撑缸和第二旋转夹紧缸将连杆小头孔处夹紧。

所述连杆夹具上设定位置设有第一自定心涨销和第二自定心涨销，所述第一自定心涨销对应于连杆大头孔的位置，第二自定心涨销对应于连杆小头孔的位置，所述第一自定心涨销和第二自定心涨销均与抽芯油缸相连接。

所述连杆夹具上设置多处定位点。

所述连杆夹具底部配合设置于X轴滑台和Z轴滑台上，连杆夹具可在二维空间调整位置。

所述第二辅助支撑缸和第二旋转夹紧缸可设置于调节子板上，调节子板与夹具体滑动连接。

本发明的有益效果为：

本发明的镗床中设置与连杆大头孔配合的第一镗削机构、与连杆小头孔配合的第二镗削机构，在一次定位装夹后即可完成对连杆大头孔和小头孔的加工。

本发明的镗床中在连杆小头孔配合的第二镗削机构处配合设置椭圆调整机构，椭圆调整机构可以带动第二镗削机构发生轴线偏移，在连杆夹具带动连杆进给中可以完成椭圆孔的加工。

本发明中在第二镗削机构上设置角度标尺和指针，可以精确调整第二镗削机构的角度。

本发明在第二镗削机构处配合设置液压比例微进给机构，通过液压比例微进给机构及椭圆调整机构的配合可以实现连杆小头孔为喇叭口、二次曲线孔、椭圆孔、椭圆孔+喇叭口、椭圆孔+二次曲线孔等形式异形孔的加工。且本发明的液压比例微进给机构钢珠与变形体点接触，通过对变形体施加压力使第二镗杆实现微进给运动，U型的弹性铰链刚性好，液压比例微进给机构可以通过电磁阀达到精确控制，满足连杆异形孔的加工要求，达到较高的加工精度。

本发明中连杆夹具设置在X轴滑台和Z轴滑台上，可以完成进给动作，也可以调整连杆至需要的加工位置。通过设置多个辅助支撑杆和旋转夹紧缸可有效完成连杆夹紧。

附图说明

图1为本发明连杆异形孔镗床整体布局图；

图2为本发明连杆异形孔镗床俯视图；

图3为连杆夹具示意图；

图4为连杆夹具俯视图；

图5为椭圆调整机构主视图；

图6为椭圆调整机构侧视图；

图7为椭圆调整机构俯视图；

图8为液压比例微进给机构示意图；

图中，1、伺服主轴电机，2、镗大孔主轴头、3、床身，4、过桥，5、大孔主轴皮带，6、Z轴滑台，7、X轴滑台，8、连杆夹具，9、Z轴传动系统，10、X轴传动系统，11、小孔镗杆，12、液压比例微进给机构，13、椭圆调整机构，14、镗小孔主轴头，15、大孔镗杆，16、小孔辅助支撑缸，17、可调节子板，18、小孔辅助支撑缸，19、小孔定位点，20、小孔旋转夹紧缸，21、连杆，22、大孔辅助支撑缸，23、大孔自定心涨销，24、大孔旋转夹紧缸，25、大孔定位点，26、大孔辅助支撑缸，27、抽芯油缸，28、夹具体，29、大孔辅助支撑缸，30、大孔定位点，31、大孔旋转夹紧缸，32、大孔定位点，33、小孔辅助支撑缸，34、小孔自定心涨销，35、深沟球轴承，36、旋转轴，37、角度标尺，38、指针，39、齿轮轴，40、椭圆调整垫板，41、分度齿轮，42、旋转手柄，43、弹性铰链，44、变形体，45、外套，46、星型密封圈，47、活塞，48、钢珠，49、弹性铰链，50、防尘圈，51、弹性铰链，52、定位销，53、弹性铰链，54滑道，55滑杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-图2所示，连杆异形孔镗床，包括第一镗削机构(即大头孔镗削机构)和第二镗削机构(即小头孔镗削机构)，第一镗削机构和第二镗削机构并列设置在床身3，床身3上设置连杆夹具8，第二镗削机构与椭圆调整机构13相互配合设置，椭圆调整机构13包括主动部和从动部，从动部与第二镗削机构相固定连接，主动部运作带动从动部转动进而使第二镗削机构轴线偏移，连杆夹具8带动连杆进给完成异形孔的加工。

第一镗削机构包括第一镗孔主轴头(即镗大孔主轴头2)，镗大孔主轴头2与第一镗杆(即大孔镗杆15)相连接，镗大孔主轴头2通过大孔主轴皮带5与伺服主轴电机1连接。

第二镗削机构包括第二镗孔主轴头(即镗小孔主轴头14)，镗小孔主轴头14与第二镗杆(即小孔镗杆11)相连接，镗小孔主轴头14头与小孔镗杆11之间设置液压比例微进给机构12。

连杆夹具8底部配合设置于X轴滑台7和Z轴滑台6上，连杆夹具8可在二维空间调整位置。

镗床的动作顺序：连杆21由连杆夹具8定位夹紧后，伺服主轴电机1启动，大孔主轴皮带5，带动镗大孔主轴头2旋转，大孔镗杆15固定在大孔主轴头2上，Z轴滑台移动6移动，镗连杆大头孔。大孔镗杆15，前端安装3把粗镗刀，后端安装一把精镗刀，先进行粗镗，后进行精镗。精镗刀带有微调单元，可以微调刀具。镗完大头孔后，Z轴滑台6退回，X轴传动系统10带动连杆夹具8移动至指定位置。镗小孔主轴头14启动，带动小孔镗杆11高速旋转。Z轴传动系统9带动Z轴滑台6向主轴方向移动，粗镗连杆小头孔。粗镗完成后，Z轴滑台6向远离主轴方向移动，精镗连杆21小头孔。通过程序控制，在精镗过程中，完成异形孔的加工。

大孔镗杆采用皮带与电机连接；小孔镗杆采用电机直连的传动方式，无皮带，可以克服皮带振动。

大孔镗杆和小孔镗杆采用不同的传动方式与动力装置连接，是由于大孔主轴头和小孔主轴头加工的连杆孔的精度、材料不同。大孔主轴头加工材料为钢，其加工精度要求低，主轴转速要求800r/min，选用电机+皮带传动；小孔主轴头加工材料为铜，精度要求较高，主轴转速3000r/min，需要电机直连方式传动。为适应不同材料的加工，大小头孔的刀具材料也不同，大孔采用硬质合金刀具，小头孔加工采用金刚石刀具。

如图3-图4所示，连杆夹具包括夹具体28，夹具体28上设置多个第一辅助支撑缸(即大孔辅助支撑缸22、大孔辅助支撑缸26、大孔辅助支撑缸29)、第一旋转夹紧缸(即大孔旋转夹紧缸24、大孔旋转夹紧缸31)以及多个第二辅助支撑缸(即小孔辅助支撑缸16、小孔辅助支撑缸18、小孔辅助支撑缸33)和第二旋转夹紧缸(即小孔旋转夹紧缸20)，大孔辅助支撑缸22、大孔辅助支撑缸26、大孔辅助支撑缸29和大孔旋转夹紧缸31将连杆大头孔处夹紧，小孔辅助支撑缸16、小孔辅助支撑缸18、小孔辅助支撑缸33和小孔旋转夹紧缸20将连杆小头孔处夹紧。

连杆夹具上设定位置设有第一自定心涨销(即大孔自定心涨销23)和第二自定心涨销(即小孔自定心涨销34)，大孔自定心涨销23对应于连杆大头孔的位置，小孔自定心涨销34对应于连杆小头孔的位置，大孔自定心涨销23和小孔自定心涨销34均与抽芯油缸27相连接。

连杆夹具8上设置多处定位点，对应于大孔的大孔定位点25、大孔定位点30大孔定位点32，对应于小头孔的小孔定位点19。

小孔辅助支撑缸16、小孔辅助支撑缸18、小孔辅助支撑缸33和小孔旋转夹紧缸20可设置于可调节子板17上，可调节子板17与夹具体28滑动连接。可以调整小孔夹紧的位置，以适应不同尺寸的连杆夹紧。

连杆夹具的动作顺序：抽芯油缸27缩回，带动大孔自定心涨销23、小孔自定心涨销34推出。将连杆21大、小孔相应的安装到大孔自定心涨销23、小孔自定心涨销34的初定位圆盘上。连杆21大、小孔端面相应的放置到大孔定位点25、大孔定位点30、大孔定位点32，小孔定位点19上。大孔自定心涨销23、小孔自定心涨销34的触点伸出，定位连杆大、小孔轴线。连杆定位完成，大孔旋转夹紧缸24、大孔旋转夹紧缸31，小孔旋转夹紧缸20同时夹紧连杆。然后，大孔辅助支撑缸22、大孔辅助支撑缸26、大孔辅助支撑缸29的触点，小孔辅助支撑缸16、小孔辅助支撑缸18、小孔辅助支撑缸33的触点同时伸出。而后，大孔自定心涨销23、小孔自定心涨销34定位触点缩回。然后，抽芯油缸27伸出，带动大孔自定心涨销23、小孔自定心涨销34同时缩回，让开连杆镗削的空间。通过这一连续的动作，完成连杆21的定位夹紧。

椭圆调整机构13的主动部可以为齿轮，从动部可以为分度齿轮，分度齿轮与手柄相连接。

或者，主动部可以为蜗杆，从动部可以为分度涡轮，分度涡轮与手柄相连接。

或者，主动部可以为齿条，从动部可以为分度齿轮，分度齿轮与手柄相连接。

本实施例中以齿轮和分度齿轮为例进行描述，如图5-图7所示，镗小孔主轴头14通过椭圆调整垫板40设置于过桥4上，过桥4固定于床身3上。椭圆调整垫板40上固定分度齿轮41，分度齿轮41与齿轮配合，齿轮轴39固定于过桥4上，齿轮轴39与旋转手柄42连接，小头孔主轴头14底部与过桥4之间设置旋转轴36，旋转轴36处设置深沟球轴承35。小头孔主轴头14下部设置有角度标尺37，过桥4上设置指针38，指针38与角度标尺37相配合，指示当前小头孔主轴头14的偏移角度。

椭圆调整垫板40上设置滑道54，滑道54与滑杆55相配合，滑杆55与过桥4连接。

连杆镗床椭圆的调整是通过旋转主轴轴线来完成的，椭圆度的大小决定了图7所示夹角a的大小。主轴旋转动作是通过如下完成的：根据椭圆度的大小计算出夹角a的大小，具体计算公式如下：

举例说明：某一连杆短轴尺寸为中差尺寸为椭圆度为0.06mm，则长轴尺寸为由椭圆角度计算公式a＝arccos54.0485/54.1085＝2.6985°，根据此度数，旋转主轴轴线。通过角度标尺37和指针38，调出此度数。

连杆21水平放置，椭圆方向如图7所示。根据椭圆夹角计算公式，调整出角度a。具体调整方式如下：通过旋转手柄42，带动齿轮轴39，与分度齿轮41通过齿轮啮合，使小头孔主轴头14，绕着旋转轴36转动，小头孔主轴头14偏转后进行椭圆孔的加工。转动的角度大小通过角度标尺37和指针38，来读出数值。

如图8所示，液压比例微进给机构包括变形体44，变形体44外部套设外套45，变形体44一端与小孔镗杆11相连接，变形体44另一端与外套45通过定位销52相固定连接，变形体44内部设有弹性铰链，弹性铰链整体呈U型，弹性铰链实际为一孔槽。

外套45与变形体44的接触位置处设置活塞47，活塞47与变形体44之间嵌有钢珠48，钢珠48与变形体44靠近小孔镗杆11的外侧部点接触。活塞47处配合设置星型密封圈46，外套45与变形体44的端部设置防尘圈50。

活塞47通过液压介质通路与液压介质供给装置连接，液压介质通路上设置比例阀。

液压比例微进给机构，其核心部件为变形体44，包括弹性铰链43、弹性铰链49、弹性铰链51、弹性铰链53，整体形状为U型。液压油从图8中所示位置进入该机构，通过内部油路，进入到活塞47位置。液压油的压强，通过比例阀精确控制。液压油的压强与活塞47的面积的乘积，得到作于在活塞上的压力。此压力通过镶在活塞47的钢珠48，传递到变形体44上，从而变形体44得到了能够精确控制的压力。此压力，使变形体44在弹性铰链43、弹性铰链49、弹性铰链51、弹性铰链53作用下，沿着图中箭头方向进行位移，从而使小孔镗杆11，产生径向位移即上下平动。变形体44的回弹通过变形体44弹性变形完成，即比例阀输出压力减小，变形体44在弹性力的作用下回弹。此径向位移过程，性能优良，完全满足F＝kX的比例关系，即虎克定律。也就是说，变形体44的弹性变形量与液压系统压力成线性关系，因此需要控制位移量时，只需要对变形体44施加的压力进行控制即可。这对变形体44位移控制带来了很大的方便。

控制过程：系统通过控制器的控制信号来控制比例阀输出压力，此压力控制变形体44的位移量，即小孔镗杆11的位移量，从而系统控制小孔镗杆11的径向位移量。镗杆11径向位移与Z轴滑台进行差补，完成连杆小头孔为喇叭口、二次曲线孔的加工。与椭圆调整机构配合，完成椭圆孔+喇叭口、椭圆孔+二次曲线孔的加工。

该机床已经批量生产，满足连杆异形孔的加工要求。其加工精度，超过立式加工中心的加工精度。

本发明的连杆异形孔镗床，主要用于加工连杆小头孔为喇叭口、二次曲线孔、椭圆孔、椭圆孔+喇叭口、椭圆孔+二次曲线孔形式的加工。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.连杆异形孔镗床，其特征是，包括第一镗削机构和第二镗削机构，所述第一镗削机构和第二镗削机构并列设置在床身，所述床身上设置连杆夹具，所述第二镗削机构与椭圆调整机构相互配合设置，所述椭圆调整机构包括主动部和从动部，所述从动部与第二镗削机构相固定连接，所述主动部运作带动从动部转动进而使第二镗削机构轴线偏移，连杆夹具带动连杆进给完成异形孔的加工。

2.如权利要求1所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述主动部为齿轮，所述从动部为分度齿轮，所述分度齿轮与手柄相连接；

或者，所述主动部为蜗杆，所述从动部为分度涡轮，所述分度涡轮与手柄相连接；

或者，所述主动部为齿条，所述从动部为分度齿轮，所述分度齿轮与手柄相连接。

3.如权利要求1所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述第二镗削机构包括第二镗孔主轴头，所述第二镗孔主轴头与第二镗杆相连接，所述第二镗孔主轴头与第二镗杆之间设置液压比例微进给机构。

4.如权利要求3所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述液压比例微进给机构包括变形体，所述变形体外部套设外套，所述变形体一端与第二镗杆相连接，变形体另一端与外套相固定连接，所述变形体内部设有弹性铰链；所述弹性铰链呈U型。

5.如权利要求4所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述外套与变形体的接触位置处设置活塞，所述活塞与变形体之间嵌有钢珠，所述钢珠与变形体靠近第二镗杆的外侧部点接触；所述活塞通过液压介质通路与液压介质供给装置连接，所述液压介质通路上设置比例阀。

6.如权利要求1所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述第二镗削机构下部设置有角度标尺，所述床身上设置指针，指针与角度标尺相配合，指示当前第二镗削机构的偏移角度；所述第二镗削机构下部设置调整垫板，所述调整垫板上设置滑道，所述滑道与滑杆相配合，所述滑杆与床身连接。

7.如权利要求1所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述第一镗削机构包括第一镗孔主轴头，所述第一镗孔主轴头与第一镗杆相连接，所述第一镗孔主轴头通过传动机构与动力装置连接。

8.如权利要求1所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述连杆夹具包括夹具体，所述夹具体上设置多个第一辅助支撑缸、第一旋转夹紧缸以及多个第二辅助支撑缸和第二旋转夹紧缸，多个第一辅助支撑缸和第一旋转夹紧缸将连杆大头孔处夹紧，多个第二辅助支撑缸和第二旋转夹紧缸将连杆小头孔处夹紧。

9.如权利要求8所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述连杆夹具上设定位置设有第一自定心涨销和第二自定心涨销，所述第一自定心涨销对应于连杆大头孔的位置，第二自定心涨销对应于连杆小头孔的位置，所述第一自定心涨销和第二自定心涨销均与抽芯油缸相连接；所述连杆夹具上设置多处定位点。

10.如权利要求8所述的连杆异形孔镗床，其特征是，所述连杆夹具底部配合设置于X轴滑台和Z轴滑台上，连杆夹具可在二维空间调整位置；所述第二辅助支撑缸和第二旋转夹紧缸可设置于调节子板上，调节子板与夹具体滑动连接。