CN107363310B - 一种用于火炮身管膛线加工的数控铣床 - Google Patents

Abstract

本发明属于铣床装置技术领域，具体涉及用于火炮身管膛线加工的数控铣床，包括用于支撑身管定位和夹紧的身管床身，连接有支撑身管铣削部件的机床主轴床身；所述的身管床身上设置的燕尾槽导轨连接前支架、后支架、前接油箱、后接油箱；所述机床主轴床身上设置的滚柱直线导轨连接有Z轴进给机构、C轴旋转进给机构，C轴旋转进给机构连接有铣刀系统，机床主轴床身上连接有操作台、固定导引架；通过操作台和电控柜组成的控制系统控制进给机构产生膛线轨迹和扭矩，控制铣刀系统输出切削力和扭矩，最终完成火炮身管膛线的铣削加工。本发明的铣床加工精度高，表面质量好，生产率高，安全性高，可靠性好，调整容易，维护成本低。

Description

一种用于火炮身管膛线加工的数控铣床

技术领域

本发明属于铣床装置技术领域，具体涉及一种用于火炮身管膛线加工的数控铣床。

背景技术

与滑膛武器相比，线膛武器远程精度高、弹丸稳定方便，适用于不同的外弹道要求。自发明以来一直被广泛应用。

膛线的规格包括膛线的结构、数目、阴阳膛线的宽度、阴膛线的深度、膛线的缠度等指标；膛线按截面形状分为矩形、梯形、圆弧形、多弧形、多边弧形和弓形膛线，按缠度变化分为等齐膛线和渐速膛线，按线膛前后直径有无变化分为圆柱形线膛和圆锥形线膛。圆柱形线膛分别有拉削、挤压、电解、锻造等四种方法，对于火炮身管来说，由于其尺寸、壁厚等较大，通常采用拉削方法。

刀具拉削法是用膛线拉刀在专用拉床上进行。膛线拉刀由刀杆、刀片和进刀量微调机件构成，刀片的数量、宽度、形状和斜度根据膛线的规定确定。拉刀按导程要求作径向旋转和轴向进给联动。一次拉削后微调进刀量再次进行，达到规定阴膛线深度为止。此工艺方法简单、成型准确，通过数控技术可以加工渐速缠度膛线。但生产效率低，阴膛线表面粗糙有刀痕，加工后的内弹道阻力大，拉刀形状复杂且制造难度大。

因此，拉削方法难以保证火炮身管膛线加工的准确性、高效性，存在生产率低、精度低、稳定性差等难题。

发明内容

本发明提供一种用于火炮身管膛线加工的数控铣床，具有高效、高精度等特点，经其加工出的火炮身管膛线具有内弹道阻力小，身管使用寿命长、命中精度高等优势。

为实现上述目的，本申请的技术方案是：一种用于火炮身管膛线加工的数控铣床，包括：机床主轴床身、身管床身、后接油箱、后支架、前支架、前接油箱、铣刀系统、柔性联轴器、固定导引架、操作台、刀杆、C轴旋转进给机构、Z轴进给机构；所述机床主轴床身与身管床身相连，所述身管床身上滑动连接有前支架、后支架、前接油箱、后接油箱，所述前支架、后支架置于前接油箱与后接油箱之间；所述机床主轴床身连接固定导引架、操作台；所述机床主轴床身通过滚柱直线导轨还连接有Z轴进给机构和C轴旋转进给机构；Z轴进给机构与滚柱直线导轨滑动连接，C轴旋转进给机构固定安装在Z轴进给机构上；所述C轴旋转进给机构固定连接刀杆，所述刀杆还通过柔性联轴器连接有铣刀系统。

进一步的，所述Z轴进给机构和C轴旋转进给机构均为闭环控制，采用单轴进给或者采用Z、C轴的两轴联动进给；

进一步的，所述前支架、后支架上分别固定连接有自定心卡盘，用于身管零件的定位和夹紧；固定导引架安装自定心卡盘，用于导向。

进一步的，所述前支架、后支架、固定导引架还分别设置有三爪卡盘，各个三爪卡盘的回转中心线同轴。

更进一步的，所述的铣刀系统，包括支撑筒、主轴电机、保持架、主齿轮、铣刀装置；所述支撑筒与刀杆通过柔性联轴器连接，支撑筒两端各固定连接一个保持架，保持架用于保持支撑筒与身管内壁接触并且两者回转中心线同轴，主轴电机的定子与支撑筒内壁固定连接，主齿轮与转子固定连接。

更进一步的，铣刀装置的数量与身管膛线数目相等，且均匀分布在支撑筒圆周面上。

更进一步的，所述铣刀装置，包括刀具齿轮、刀具主轴、刀具主轴支座、刀夹、铣刀；所述刀具主轴与刀具主轴支座滚动连接，刀具主轴支座与支撑筒固定连接，刀夹固定在刀具主轴上，铣刀安装在刀夹中，刀具齿轮与刀具主轴固定连接，主齿轮与刀具齿轮啮合连接，主轴电机通过主齿轮和刀具齿轮的啮合传动驱动铣刀旋转，实现切削加工。

作为更进一步的，所述操作台连接有电控柜，用于安装铣床数控模块、驱动模块，所述电控柜控制Z轴进给机构、C轴旋转进给机构和主轴电机的运动。

作为更进一步的，在调整操作台参数的基础上，改变铣刀装置的个数、夹角实现膛线数目的更换，调整铣刀形状实现膛线截面的变化；通过调整铣刀装夹长度可以实现膛线深度的改变以及多次逐层加工。

作为更进一步的，所述的机床主轴床身、身管床身均为平床身。

本发明的用于火炮身管膛线加工的数控铣床所具有的明显益处效果为：

1.通过铣刀保证身管膛线截面形状、尺寸的一致性，不会出现因刀杆受力变形引起膛线深度、形状的变化；

2.铣削加工表面质量高，铣削加工后表面粗糙度值小，没有鳞刺、刀痕等缺陷；

3.铣床的刀杆只承受轴向力，不产生挠度等变形，膛线的加工精度较高；

4.加工效率高，一次铣削加工出所有膛线，生产率高；

5.调整方便，柔性强，适用于不同型号、尺寸和材料的火炮身管膛线的加工。

本发明的用于火炮身管膛线加工的数控铣床具有加工精度高，表面质量好，生产率高，安全性高，可靠性好，调整容易，维护成本低等特点，加工出的火炮身管膛线内弹道阻力小，在身管使用寿命、命中精度等方面具有明显优势。

附图说明

本发明共有附图2幅：

图1是用于火炮身管膛线加工的数控铣床的结构示意图；

图2是用于火炮身管膛线加工的数控铣床的铣刀系统结构图。

图中：1.机床主轴床身，2.身管床身，3.后接油箱，4.后支架，5.前支架，6.前接油箱，7.铣刀系统，8.柔性联轴器，9.固定导引架，10.操作台，11.电控柜，12.刀杆，13.C轴旋转进给机构，14.Z轴进给机构；71.支撑筒，72.保持架，73.主轴电机，74.转子，75.定子，76.铣刀，77.刀夹，78.刀具主轴支座，79.刀具主轴，710.主齿轮，711.刀具齿轮。

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。

实施例1

本实施例提供一种用于火炮身管膛线加工的数控铣床，包括：

机床主轴床身1，用于工件铣削部件的支撑，床身上设置有滚柱直线导轨，在铣削过程中用于导向；

所述的机床主轴床身1连接有身管床身2，身管床身2用于身管定位和夹紧部件的支撑，设置燕尾槽导轨；

所述身管床身2滑动连接有前支架5、后支架4、前接油箱6、后接油箱3；其中：前支架5和后支架4上分别固定连接有自定心卡盘，用于身管零件的定位和夹紧，前接油箱6及后接油箱3用于冷却油的防溅、回收；

所述机床主轴床身1连接固定导引架9、操作台10，固定导引架9安装有自定心卡盘，用于导向，操作台10是铣床的人机接口、用于铣床的控制；

所述机床主轴床身1通过滚柱直线导轨连接有Z轴进给机构14和C轴旋转进给机构13。其连接关系是：Z轴进给机构14与滚柱直线导轨滑动连接，C轴旋转进给机构13固定安装在Z轴进给机构14上，进给机构均为闭环控制，采用单轴进给、也可采用Z、C轴的两轴联动进给；

所述C轴旋转进给机构13固定连接刀杆12，刀杆12在铣削过程中传递切削力及扭矩，实现工件的铣削；

所述刀杆12还通过柔性联轴器8连接有铣刀系统7；

所述的铣刀系统7，包括支撑筒71、主轴电机73、保持架72、主齿轮710、刀具齿轮711、刀具主轴79、刀具主轴支座78、刀夹77、铣刀76；其中支撑筒71与刀杆12通过柔性联轴器8连接，支撑筒71两端各固定连接一个保持架72，保持架72用于保持支撑筒71与身管内壁接触并两者中心线同轴，主轴电机73的定子75与支撑筒71内壁固定连接，主齿轮710与转子74固定连接，刀具主轴79与刀具主轴支座78滚动连接，刀具主轴支座78与支撑筒71固定连接，刀夹77固定在刀具主轴79上，铣刀76安装在刀夹77中，刀具齿轮711与刀具主轴79固定连接，主齿轮710与刀具齿轮711啮合连接，主轴电机73通过主齿轮710和刀具齿轮711的啮合传动驱动铣刀76旋转，从而实现切削加工。

所述操作台10连接有电控柜11，用于安装铣床数控模块、驱动模块及元器件，控制Z轴进给机构14、C轴旋转进给机构13和主轴电机73的运动。

本发明用于火炮身管膛线加工的数控铣床的工作过程如下：机床主轴床身1，用于身管铣削部件的支撑；身管床身2，用于身管零件定位和夹紧等部件的支撑；固定导引架9，用于刀杆12的导向；操作台10通过电控柜11控制Z轴进给机构14、C轴旋转进给机构13、主轴电机73提供合适的切削力、扭矩和运动轨迹，并最终通过铣刀76实现身管零件的铣削。

具体过程包含：根据火炮身管零件膛线技术要求调整铣刀系统、设置操作台参数；在身管床身2的前支架5、后支架4上的三爪卡盘内安装火炮身管零件，同时保证火炮身管零件在前接油箱5内和后接油箱6内；Z轴进给机构13和C轴进给机构14两轴联动，主轴电机73带动铣刀76高速旋转，完成身管膛线的加工。

本发明用于火炮身管膛线加工的数控铣床具有以下特点：铣床结构紧凑、精度高、维护性好等，机床的刀杆、前支架、后支架、固定导引架等回转轴线重合，安装调试简单；刀杆不承受径向力矩，具有足够的强度和刚性；工件定位及夹紧方便可靠，操作简单；Z轴进给机构和C轴回转进给机构为闭环系统，使精度进一步提高；铣刀系统结构紧凑、精度高、可靠性好；具有较强的通用性，通过调整系统参数，铣刀装置的个数、夹角、形状及装夹长度与保持架尺寸实现不同类型身管膛线的加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种用于火炮身管膛线加工的数控铣床，其特征在于，包括：机床主轴床身、身管床身、后接油箱、后支架、前支架、前接油箱、铣刀系统、柔性联轴器、固定导引架、操作台、刀杆、C轴旋转进给机构、Z轴进给机构；所述机床主轴床身与身管床身相连，所述身管床身上滑动连接有前支架、后支架、前接油箱、后接油箱，所述前支架、后支架置于前接油箱与后接油箱之间；所述机床主轴床身连接固定导引架、操作台；所述机床主轴床身通过滚柱直线导轨还连接有Z轴进给机构和C轴旋转进给机构；Z轴进给机构与滚柱直线导轨滑动连接，C轴旋转进给机构固定安装在Z轴进给机构上；所述C轴旋转进给机构固定连接刀杆，所述刀杆还通过柔性联轴器连接有铣刀系统；

所述的铣刀系统，包括支撑筒、主轴电机、保持架、主齿轮、铣刀装置；所述支撑筒与刀杆通过柔性联轴器连接，支撑筒两端各固定连接一个保持架，保持架用于保持支撑筒与身管内壁接触并且两者回转中心线同轴，主轴电机的定子与支撑筒内壁固定连接，主齿轮与转子固定连接；铣刀装置的数量与身管膛线数目相等，且均匀分布在支撑筒圆周面上；所述铣刀装置，包括刀具齿轮、刀具主轴、刀具主轴支座、刀夹、铣刀；所述刀具主轴与刀具主轴支座滚动连接，刀具主轴支座与支撑筒固定连接，刀夹固定在刀具主轴上，铣刀安装在刀夹中，刀具齿轮与刀具主轴固定连接，主齿轮与刀具齿轮啮合连接，主轴电机通过主齿轮和刀具齿轮的啮合传动驱动铣刀旋转，实现切削加工；

所述Z轴进给机构和C轴旋转进给机构均为闭环控制，采用单轴进给或者采用Z、C轴的两轴联动进给；

所述前支架、后支架上分别固定连接有自定心卡盘，用于身管零件的定位和夹紧；固定导引架安装自定心卡盘，用于导向；

所述前支架、后支架、固定导引架还分别设置有三爪卡盘，各个三爪卡盘的回转中心线同轴；

所述操作台连接有电控柜，电控柜用于安装铣床数控模块、驱动模块，所述电控柜控制Z轴进给机构、C轴旋转进给机构和主轴电机的运动；

调整操作台参数实现膛线轨迹变化，改变铣刀装置的个数、夹角实现膛线数目的更换，调整铣刀形状实现膛线截面的变化；通过调整铣刀装夹长度可以实现膛线深度的改变以及多次逐层加工；

所述的机床主轴床身、身管床身均为平床身。