CN108115544A - 高精度卧式铰珩机床 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高精度卧式铰珩机床，包括外壳、装夹组件、加工工具、主轴旋转组件、涨刀进给组件、往复冲程组件，加工工具包括杆部、头部、涨刀部；主轴旋转组件包括主轴箱、主轴旋转电机、主轴，杆部连接在主轴上；涨刀进给组件包括进给伺服电机、进给滚珠丝杆，涨刀部与进给滚珠丝杆连接；往复冲程组件包括往复伺服电机、往复滚珠丝杆、滚珠直线导轨，主轴箱与往复滚珠丝杆连接并与滚珠直线导轨配合。本发明采用进给、往复伺服电机、进给、往复滚珠丝杆以及滚珠直线导轨的精密控制整机的往复冲程运动，使得机床整体的加工精准可靠，可满足被加工零件的高精度高可靠性的批量化生产。

Description

高精度卧式铰珩机床
技术领域
本发明涉及机械制造加工设备技术领域，尤其是涉及一种高精度卧式铰珩机床。
背景技术
曲轴是汽车发动机中最重要的部件之一，它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。
发动机缸体上安装曲轴的曲轴孔的加工则是缸体生产的关键，直接影响发动机的工作性能和品质。目前，国内的加工方法和设备落后，不能满足高精度、高效率、大批量的生产。
现有技术中，国产设备对缸体曲轴孔的加工技术精度相对较低，如对于直线进给的方面，通常采用圆柱光轴、导柱导套、链条往复的结构，基座或底座采用框式焊接结构等，而加工发现，该结构所加工的曲轴孔精度较低，不能满足现代高精度高可靠性的大批量加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种高精度卧式铰珩机床，主要适用于汽车发动机缸体曲轴孔的精密铰珩加工；也可以适用于模具导套、阻尼筒、液压缸等管状类、盘状类零件的高精度、高可靠性珩磨加工及铰珩加工；还可以适用于对通孔、盲孔、断续孔等多种孔形的零件进行加工。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高精度卧式铰珩机床，包括：
外壳及设置在所述的外壳内的：
装夹组件：用于装夹工件；
加工工具：用于加工工件，包括杆部、套设在所述的杆部上能够向径向扩张的头部、设置在所述的杆部内能够沿轴向进给而带动所述的头部径向扩张的涨刀部；
主轴旋转组件，用于驱动所述的加工工具旋转，包括主轴箱、设置在所述的主轴箱内/上的主轴旋转电机、设置在所述的主轴箱内并与所述的主轴旋转电机相传动连接的主轴，所述的杆部连接在所述的主轴上；
涨刀进给组件，用于驱动所述的涨刀部沿轴向进给，包括进给伺服电机、与所述的进给伺服电机相传动连接的进给滚珠丝杆，所述的涨刀部与所述的进给滚珠丝杆相连接；
往复冲程组件，用于驱动所述的加工工具往复移动，包括往复伺服电机、与所述的往复伺服电机相传动连接的往复滚珠丝杆以及滚珠直线导轨，所述的主轴箱与所述的往复滚珠丝杆相连接并与所述的滚珠直线导轨相配合。
优选地，所述的主轴旋转组件、涨刀进给组件位于所述的加工工具的一侧，所述的装夹组件位于所述的加工工具的另一侧，所述的往复冲程组件位于所述的加工工具的下方。
优选地，所述的外壳包括底座、罩设在所述的底座上的外部防护罩，所述的底座、外部防护罩形成封闭的防护空间，所述的装夹组件、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件设置在所述的底座上、位于该防护空间内。
机床采用全防护外壳，改变了以往卧式珩磨机半防护或无防护的状况，使得操作机床更加安全。
进一步优选地，所述的底座上设置有工作台，所述的装夹组件设置在所述的工作台上。
所述的主轴箱、底座、工作台等基础件均采用整体铸造件，改变以往使用框式焊接件或钢板焊接件的结构，机床的抗震吸震性能、热处理性能、加工性能、精度保持性、稳定性等方面都能获得很大的提升。
优选地，所述的主轴沿水平方向设置，所述的主轴旋转电机与所述的主轴上下平行的设置，所述的涨刀进给组件位于在所述的主轴的后侧、所述的主轴旋转电机的下方。所述的主轴旋转电机与所述的主轴通过同步带传动组件相传动连接，所述的同步带传动组件包括齿形同步带和同步轮。
所述的主轴旋转电机与所述的主轴上下平行设置，并通过所述的齿形同步带和同步轮连接传动，不但能获得平稳且准确的主轴旋转，而且还让出空间以安装所述的胀刀进给组件。
优选地，所述的往复冲程组件还包括罩设在所述的往复滚珠丝杆、滚珠直线导轨上部的折叠防护罩，所述的折叠防护罩包括多个前后依次相连接的伸缩片体，当所述的往复冲程组件带动所述的主轴箱向靠近所述的装夹组件一侧移动时，位于后侧所述的伸缩片体重叠在位于前侧所述的伸缩片体上；当所述的往复冲程组件带动所述的主轴箱向远离所述的装夹组件一侧移动时，多个所述的伸缩片体展开将所述的往复滚珠丝杆、滚珠直线导轨覆盖，改变了以往卧式珩磨机不可安装往复防护罩的缺陷。
优选地，所述的机床还包括用于支撑所述的加工工具的托架组件，所述的托架组件包括能够上下调节的托架本体、设置在所述的托架本体上的滚轮，所述的加工工具支撑在所述的滚轮上。设置所述的托架组件支撑加工工具，且托架本体上下可调便于支撑不同外径的加工工具、主轴及工件孔同轴。
优选地，所述的机床还包括用于为所述的装夹组件、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件进行供电的电气系统、用于向所述的装夹组件、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件发出动作指令的操作系统。
优选地，所述的外壳内设置有油雾收集器。机床加工工件时产生的油雾可以封闭在外壳内部，所述的油雾收集器能有效收集油雾，解决环保问题。
优选地，所述的加工工具包括采用柔性浮动结构的铰削工具、珩磨工具、铰珩工具。采用柔性浮动结构的铰削工具、珩磨工具、铰珩工具，用于不同工件、不同加工要求的加工，不但具有铰削加工功能，也具有珩磨加工功能，可达优良铰珩效果。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的胀刀进给组件采用进给伺服电机减速机、进给滚珠丝杆实现伺服精确进给胀刀；往复冲程组件采用往复伺服电机、往复滚珠丝杆及滚珠直线导轨的精密控制整机的往复冲程运动，机床各基础件均可以采用整体铸造件结构，使得机床整体的加工精准可靠，可满足被加工零件的高精度高可靠性的批量化生产。
附图说明
附图1为本实施例的结构示意图。
其中：10、底座；11、外部防护罩；12、工作台；2、装夹组件；30、杆部；31、头部；40、主轴箱；41、主轴旋转电机；42、主轴；43、同步带传动组件；50、进给伺服电机；51、进给滚珠丝杆；60、往复伺服电机；61、往复滚珠丝杆；62、滚珠直线导轨；63、伸缩片体；7、电气系统；8、控制系统；90、托架本体；91、滚轮。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
如图1所示的一种高精度卧式铰珩机床，主要包括外壳、设置在外壳内的装夹组件2、加工组件、主轴旋转组件、涨刀进给组件、往复冲程组件；还包括电气系统7和控制系统8。
其中：各组件的位置分布关系如下：主轴旋转组件、涨刀进给组件位于加工工具的后侧，装夹组件2位于加工工具的前侧，往复冲程组件则位于加工工具的下方。
外壳包括底座10、罩设在底座10上的外部防护罩11，底座10、外部防护罩11形成封闭的防护空间，装夹组件2、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件均设置在底座10上、位于该防护空间内。底座10上还设置有工作台12，装夹组件2设置在工作台12上。外壳内还可以设置有油雾收集器，机床加工工件时产生的油雾可以封闭在防护空间内，通过油雾收集器能有效收集油雾，避免污染。
装夹组件2用于装夹工件，如装夹汽车发动机缸体。
加工工具用于加工工件，加工工具包括采用柔性浮动结构的铰削工具、珩磨工具、铰珩工具等，可以根据加工需要进行更换。加工工具包括杆部30、套设在杆部30上能够向径向扩张的头部31、设置在杆部30内能够沿轴向进给而带动头部31径向扩张的涨刀部（图中未示出），如采用珩磨工具时，杆部30为珩磨杆，头部31为珩磨头；如采用铰珩工具时，杆部30为铰珩杆，头部31为铰珩头，对不同材料、不同要求的工件配以相应的铰珩头、铰珩砂条。此外，机床还包括用于支撑加工工具的托架组件，托架组件包括能够上下调节的托架本体90、设置在托架本体90上的滚轮91，加工工具支撑在滚轮91上。
主轴旋转组件用于驱动加工工具旋转，包括主轴箱40、设置在主轴箱40内或连接在主轴箱40上的主轴旋转电机41、设置在主轴箱40内并与主轴旋转电机41相传动连接的主轴42以及主轴轴承等零部件，加工工具的杆部30连接在主轴42上，相当于加工工具连接在主轴42上。卧式铰珩机床的主轴42沿水平方向设置，并且主轴旋转电机41与主轴42上下平行的设置，让出空间以安装胀刀进给组件。在本实施例中：主轴旋转电机41与主轴42通过同步带传动组件43相传动连接，同步带传动组件具体包括齿形同步带和同步轮。
涨刀进给组件用于驱动涨刀部沿轴向进给，包括进给伺服电机50、与进给伺服电机50相传动连接的进给滚珠丝杆51以及进给滑套、轴承、进给顶杆等零部件，涨刀部与进给滚珠丝杆51相连接，涨刀进给组件具体位于在主轴42的后侧、主轴旋转电机41的下方。
往复冲程组件用于驱动加工工具往复移动，包括往复伺服电机60、与往复伺服电机60相传动连接的往复滚珠丝杆61、滚珠直线导轨62以及往复伺服电机座、轴承、轴承座等零部件，主轴箱40与往复滚珠丝杆61相连接并与滚珠直线导轨62相配合。在本实施例中：往复冲程组件还包括罩设在往复滚珠丝杆61、滚珠直线导轨62上部的折叠防护罩，折叠防护罩包括多个前后依次相连接的伸缩片体63，伸缩片体63的截面呈如“M”形，折叠防护罩的一端连接在往复冲程组件的前侧，另一端连接在主轴箱40上，这样当往复冲程组件带动主轴箱40向靠近装夹组件2一侧移动时，位于后侧伸缩片体63重叠在位于前侧伸缩片体63上；当往复冲程组件带动主轴箱40向远离装夹组件2一侧移动时，多个伸缩片体63展开将往复滚珠丝杆61、滚珠直线导轨62覆盖。
电气系统7用于为装夹组件2、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件进行供电；操作系统用于向装夹组件2、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件发出动作指令，电气系统7和控制系统8可以位于外壳的外部。
以下具体阐述下本实施例的工作原理：
将汽车发动机缸体装夹在装夹组件2上，主轴旋转电机41启动带动主轴42旋转，使得安装在主轴42上的加工工具旋转；同时往复伺服电机60启动带动往复滚珠丝杆61进给，使得主轴箱40沿滚珠直线导轨62向发动机缸体曲轴孔移动，直至加工工具的头部31进入汽车发动机缸体曲轴孔中并做往复冲程运动；进给伺服电机50启动带动进给滚珠丝杆51进给推动涨刀部进给使头部31径向扩张，从而对汽车发动机缸体曲轴孔进行加工，加工完成后，进给伺服电机50带动进给滚珠丝杆51反向进给拉动涨刀部使头部31径向缩回，主轴旋转电机41、主轴42及加工工具停转，同时往复伺服电机60带动往复滚珠丝杆61、主轴箱40等沿滚珠直线导轨62复位到初始位置。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度卧式铰珩机床，其特征在于：包括：
外壳及设置在所述的外壳内的：
装夹组件：用于装夹工件；
加工工具：用于加工工件，包括杆部、套设在所述的杆部上能够向径向扩张的头部、设置在所述的杆部内能够沿轴向进给而带动所述的头部径向扩张的涨刀部；
主轴旋转组件，用于驱动所述的加工工具旋转，包括主轴箱、设置在所述的主轴箱内/上的主轴旋转电机、设置在所述的主轴箱内并与所述的主轴旋转电机相传动连接的主轴，所述的杆部连接在所述的主轴上；
涨刀进给组件，用于驱动所述的涨刀部沿轴向进给，包括进给伺服电机、与所述的进给伺服电机相传动连接的进给滚珠丝杆，所述的涨刀部与所述的进给滚珠丝杆相连接；
往复冲程组件，用于驱动所述的加工工具往复移动，包括往复伺服电机、与所述的往复伺服电机相传动连接的往复滚珠丝杆以及滚珠直线导轨，所述的主轴箱与所述的往复滚珠丝杆相连接并与所述的滚珠直线导轨相配合。
2.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的主轴旋转组件、涨刀进给组件位于所述的加工工具的后侧，所述的装夹组件位于所述的加工工具的前侧，所述的往复冲程组件位于所述的加工工具的下方。
3.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的外壳包括底座、罩设在所述的底座上的外部防护罩，所述的底座、外部防护罩形成封闭的防护空间，所述的装夹组件、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件设置在所述的底座上、位于该防护空间内。
4.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的主轴沿水平方向设置，所述的主轴旋转电机与所述的主轴上下平行的设置，所述的涨刀进给组件位于在所述的主轴的后侧、所述的主轴旋转电机的下方。
5.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的主轴旋转电机与所述的主轴通过同步带传动组件相传动连接，所述的同步带传动组件包括齿形同步带和同步轮。
6.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的往复冲程组件还包括罩设在所述的往复滚珠丝杆、滚珠直线导轨上部的折叠防护罩，所述的折叠防护罩包括多个前后依次相连接的伸缩片体，当所述的往复冲程组件带动所述的主轴箱向靠近所述的装夹组件一侧移动时，位于后侧所述的伸缩片体重叠在位于前侧所述的伸缩片体上；当所述的往复冲程组件带动所述的主轴箱向远离所述的装夹组件一侧移动时，多个所述的伸缩片体展开将所述的往复滚珠丝杆、滚珠直线导轨覆盖。
7.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的机床还包括用于支撑所述的加工工具的托架组件，所述的托架组件包括能够上下调节的托架本体、设置在所述的托架本体上的滚轮，所述的加工工具支撑在所述的滚轮上。
8.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的机床还包括用于为所述的装夹组件、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件进行供电的电气系统、用于向所述的装夹组件、主轴旋转组件、涨刀进给组件以及往复冲程组件发出动作指令的操作系统。
9.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的外壳内设置有油雾收集器。
10.根据权利要求1所述的高精度卧式铰珩机床，其特征在于：所述的加工工具包括采用柔性浮动结构的铰削工具、珩磨工具、铰珩工具。
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