CN109249217A - 一种小型车铣组合车间 - Google Patents

Abstract

一种小型车铣组合车间，解决了现有技术中测力仪信号采集困难，在切削试验中，成本较高的问题。该车间包括：安装架和安装在安装架上表面的车削单元与铣削单元；本发明车铣组合车间，车削单元与铣削单元的主轴安装区别于传统通用机床，主轴安装台采用三轴伺服机械手式设计，主轴在高速旋转的过程中，伺服电机与精密丝杠配合，控制主轴夹具在空间的定位，提高了主轴运动精度，进一步提高了加工质量与效率，提高了操作的灵活性，安全性。本发明车铣组合车间体积小、能耗低、成本低，操作灵活，降低了设备的占地费用、环境设置费用以及维护费用，降低了操作人员的劳动强度。

Description

一种小型车铣组合车间

技术领域

本发明属于机床设计领域，具体涉及一种小型车铣组合车间。

背景技术

随着精密微小零件在高新技术产品中的广泛应用，其加工技术成为制造领域研究的重点内容。机床作为零件加工的核心要素之一，是加工技术发展的前提。由于缺乏微小型切削机床，微细切削加工一般是利用传统的机加设备完成，但由于其体积大、能耗高、效率低、成本高，导致整个加工过程出现一系列问题。而微小化机床具有体积小、能耗低、成本低、精度高，效率高等优点。因此，微细切削加工技术及其小型化机床的研究已成为现代制造领域研究的热点。

由于切削力对整个加工过程的影响较大，因此在利用小型机床进行切削技术研究的过程中，对切削力的测量是十分关键的。传统测力仪一般会设置在机床工作台的台面上，虽然获得的力信号比较直接，但是工作台底部的丝杠、导轨等会降低测力系统的刚性。由于微切削时切削力信号较弱，测试系统内部的低刚性连接会降低力信号强度，增加信号采集难度，因此需要对现有的微切削机床测力装置进行改进。在切削实验过程中，为了使切削试验更加完整，往往需要针对不同的切削方式进行研究，而购置、租赁不同类型的加工机床不仅增加了试验成本和工作时间，还难以保证实验环境的统一性，而组合式机床恰好能解决这一系列问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种小型高速微切削车铣车间，解决了现有技术中测力仪信号采集困难，在切削试验中，成本较高的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种小型车铣组合车间，该车间包括：安装架和安装在安装架上表面的车削单元与铣削单元；

所述车削单元包括：第一X滑台、第一Y滑台、第一气浮主轴、石墨中心架、车刀和第一测力仪；所述第一Y滑台安装在安装架的上表面，所述第一X滑台和石墨中心架安装在第一Y滑台上，实现第一X滑台和石墨中心架Y方向的运动，并且在Y方向上第一X滑台和石墨中心架无相对位移；所述第一X滑台上安装第一气浮主轴，实现第一气浮主轴X方向的运动；所述第一气浮主轴的一侧对应设置石墨中心架的一面，所述石墨中心架的另一面，位于安装架的上表面安装第一测力仪，所述第一测力仪的上表面固定车刀，第一气浮主轴内固定第一工件的一端并带动第一工件旋转，通过石墨中心架支撑，由车刀进行加工；

所述铣削单元包括：第二X滑台、第二Y滑台、Z滑台、第二气浮主轴、直角安装架、铣刀和第二测力仪；所述第二X滑台安装在安装架的上表面，所述第二Y滑台安装在第二X滑台上，实现第二Y滑台X方向的运动；所述第二Y滑台上安装Z滑台，实现Z滑台Y方向的运动；所述铣刀与第二气浮主轴同轴设置并安装在第二气浮主轴的一端；所述第二测力仪通过直角安装架与所述铣刀相对设置，第二工件安装在第二测力仪内。

本发明的有益效果是：本发明中设置的测力仪与被测工件或刀具之间为刚性连接，车削单元中，测力仪通过螺钉直接与刀架连接，二者之间无其他安装工件；铣削单元的测力仪通过螺钉直接与工件连接，二者之间也无其他安装工件。这样的设计方式极大提高了安装刚度，加宽了用于测量的频带，且测力系统与切削系统的结构分开设置，降低了系统内部振动对测力仪信号的干扰，保证了测量结果的准确度；本发明将车削与铣削方式相组合，车削单元与铣削单元安装在同一台面，提高了试验设置的灵活性，节省试验时间与成本，保证了试验环境的一致性；本发明车铣组合车间，车削单元与铣削单元的主轴安装区别于传统通用机床，主轴安装台采用三轴伺服机械手式设计，主轴在高速旋转的过程中，伺服电机与精密丝杠配合，控制主轴夹具在空间的定位，提高了主轴运动精度，进一步提高了加工质量与效率，提高了操作的灵活性，安全性。本发明车铣组合车间体积小、能耗低、成本低，操作灵活，降低了设备的占地费用、环境设置费用以及维护费用，降低了操作人员的劳动强度。

附图说明

图1本发明一种小型车铣组合车间整体结构示意图。

图2本发明一种小型车铣组合车间俯视图。

图3本发明一种小型车铣组合车间整体示意图。

图4本发明一种小型车铣组合车间车削单元部分示意图。

图5本发明一种小型车铣组合车间铣削单元部分示意图。

图6本发明一种小型车铣组合车间直角安装架示意图。

图7本发明一种小型车铣组合车间石墨中心架示意图。

图8本发明一种小型车铣组合车间主轴座示意图。

图9本发明一种小型车铣组合车间铸铁直角板示意图。

图10本发明一种小型车铣组合车间铜套示意图。

图中：1、减震橡胶垫，2、第一X滑台，3、第一气浮主轴，4、第一主轴座，5、石墨中心架，6、中心架安装座，7、车刀，8、第一测力仪，9、Z滑台，10、直角安装架，11、第二测力仪，12、铣刀，13、支撑板，14、第二气浮主轴，15、第二主轴座，16、大理石台面，17、外框安装架，18、支腿，19、地脚，20、连接杆，21、底座，22、第一测力仪安装座，23、切削液入孔，24、第二X滑台底座，25、第二测力仪安装座，26、第二X滑台，27、第二Y滑台，28、切削液出孔，29、第一Y滑台，30、第一Y滑台底座，31、第一工件，32、第一X滑台底座，33、铸铁直角板，34、防护架，35、第一铜套，36、压圈，37、刀架，38、第二铜套，39、第二工件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1-图5所示，所示一种小型车铣组合车间其包括：减震橡胶垫1、第一X滑台2、第一气浮主轴3、第一主轴座4、石墨中心架5、中心架安装座6、车刀7、第一测力仪8、Z滑台9、直角安装架10、第二测力仪11、铣刀12、支撑板13、第二气浮主轴14、第二主轴座15、大理石台面16、外框安装架17、支腿18、地脚19、连接杆20、底座21、第一测力仪安装座22、切削液入孔23、第二X滑台底座24、第二测力仪安装座25、第二X滑台26、第二Y滑台27、切削液出孔28、第一Y滑台29、第一Y滑台底座30、第一工件31、第一X滑台底座32、铸铁直角板33、防护架34、第一铜套35、压圈36、刀架37、第二铜套38和第二工件39。

小型车铣组合车间包括安装架、车削单元和铣削单元。其中车削单元和铣削单元安装在所述安装架上。安装架包括：外框安装架17、承载所述外框安装架17的大理石台面16、支撑所述大理石台面16的支腿18、用于连接支腿18的连接杆20、安装在支腿18底部的地脚19和支腿18与大理石台面16之间的减震橡胶垫1。所述车削单元和铣削单元都设置在外框安装架17；大理石台面16表面平整，具有很好的支撑作用；所述支腿18和连接杆20都是由方钢制成，使整体框架更加牢固；减震橡胶垫1吸收车削单元和铣削单元产生的部分振动，降低外界干扰对切削过程以及信号采集的影响。

车削单元的底部为底座21，底座21通过四角布置的螺钉与埋入大理石台面16的铜柱内的螺纹孔相连，第一Y滑台底座30从下至上依次设置第一Y滑台29，第一X滑台底座32，第一X滑台2以及第一气浮主轴3和第一主轴座4。第一Y滑台29底部布置的螺钉与第一Y滑台底座30的螺纹孔相连，第一X滑台底座32通过布置的螺钉与第一Y滑台29平台上的螺纹孔相连，第一X滑台2和中心架安装座6通过底部布置的螺钉与第一X滑台底座32上的螺纹孔相连，第一主轴座4通过底部布置的螺钉与第一X滑台2平台上的螺纹孔相连。第一气浮主轴3的夹持部位与第一主轴座4上的第一铜套35内壁同轴配合，第一铜套35外壁与第一主轴座4内孔壁同轴配合。为了保证重复装配精度的一致性，第一铜套35外侧利用线切割机床加工缺口，并在第一主轴座4外侧设置均布螺钉对第一铜套35施力将第一气浮主轴3抱死。为了保证同轴精度，第一主轴座4由慢走丝切割而成，第一铜套35内、外环精车以满足公差要求。第一工件31通过第一气浮主轴3前端的夹头固定在第一气浮主轴3轴端，第一工件31的结构为细长工件；车削单元的测力部分的底座为底座21，底座21通过螺钉与埋入大理石台面16的铜柱的螺纹孔相连，底座21上依次为第一测力仪安装座22，第一测力仪8，刀架37，车刀7。第一测力仪安装座22底部均布螺钉与底座21上的螺纹孔相连，第一测力仪8通过下端布置的螺钉与第一测力仪安装座22相连，刀架37通过四周的螺钉与第一测力仪8上端设置的螺纹孔相连，车刀7通过特制的螺钉与刀架37固联。由于车削方式为纵车，第一测力仪8与第一气浮主轴3之间设置有耐磨的石墨中心架5，如图7所示，石墨中心架5通过两端的压圈36固定在中心架安装座6上，压圈36通过圆周均布的螺钉与沿中心架安装座6内孔均布的螺纹孔相连第一工件直径与石墨中心架5的中心孔直径一致。在车削过程中，第一工件31一端装夹在第一气浮主轴3上，同时另一端穿过石墨中心架5中心孔。通过第一X滑台2和第一Y滑台29调整第一工件31的位置后，车刀7在另一端端部进行加工，第一工件31通过第一气浮主轴4的驱动在石墨中心架5中心孔内转动，同时第一测力仪8采集加工过程中的力信号。石墨中心架5主要起定心、支撑作用，为消耗品。

铣削单元整体安装在第二X滑台底座24上，第二X滑台底座24通过四角布置的螺钉与埋入大理石台面16的铜柱内的螺纹孔相连。第二X滑台底座24由下到上依次设置为第二X滑台26，第二Y滑台27，Z滑台9；所述第二气浮主轴14通过第二主轴座15安装在Z滑台9上。第二X滑台26通过底部布置的螺钉与第二X滑台底座24上的螺纹孔相连，而第二Y滑台27通过底部布置的螺钉与第二X滑台26安装面上的螺纹孔相连，同时铸铁直角板33通过底部螺钉与第二Y滑台27台面上的螺纹孔相连，Z滑台9背面有阵列的安装孔，与铸铁直角板33安装面上对应的螺纹孔连接，如图9所示，第二主轴座15通过底部布置的螺钉与Z滑台9平台上的螺纹孔相连。如图8所示，第一主轴座4和第二主轴座15的结构完全相同。所述第二铜套38安装在第二主轴座15上，所述第二气浮主轴14、第二主轴座15的内壁、第二铜套38同轴设置；第二气浮主轴14的夹持部位与第二铜套38内壁同轴配合，第二铜套38外壁与第二主轴座15内孔壁同轴配合，为了保证重复装配精度的一致性，第二铜套38外侧采用与第一铜套35相同的设置，同时也在第二主轴座15外侧设置均布螺钉对第二铜套38施力将第二气浮主轴14抱死。为了保证同轴精度，第二主轴座15也由慢走丝切割而成，第二铜套38内、外环精车以满足公差要求，如图10所示，第一铜套35和第二铜套38的结构完全相同。铣刀12通过第二气浮主轴14前端的夹头固定在第二气浮主轴14轴端。铣削单元的测力部分的底座为直角安装架10，如图6所示，直角安装架10通过螺钉与埋入大理石台面16的铜柱的螺纹孔相连，直角安装架10上面向第二气浮主轴14方向依次设置为支撑板13，第二测力仪安装座25，第二测力仪11，铣刀12，支撑板13通过螺钉与直角安装架10侧面连接，第二测力仪安装座25底部均布螺钉与支撑板13上的螺纹孔相连，第二测力仪11通过下端布置的螺钉与第二测力仪安装座25相连，第二工件39通过螺钉直接固联在第二测力仪11安装面上。

在铣削过程中，第二工件39装配在第二测力仪11的装配面上。通过第二X滑台26、第一Y滑台29和Z滑台9调整好铣刀12的位置后，对第二工件39进行加工，铣刀12通过第二气浮主轴14的驱动在第二工件39内转动，同时第二测力仪11采集加工过程中的力信号。

大理石台面16设置切削液出口28和切削液入孔23，加工过程中的废料废液可由切削液入孔23排出。在四周利用螺钉设置有外框安装架17，防护架34直接装在外框安装架17上，所述防护架罩在所述安装架、车削单元和铣削单元外部。

Claims (10)

1.一种小型车铣组合车间，其特征在于，该车间包括：安装架和安装在安装架上表面的车削单元与铣削单元；

所述车削单元包括：第一X滑台、第一Y滑台、第一气浮主轴、石墨中心架、车刀和第一测力仪；所述第一Y滑台安装在安装架的上表面，所述第一X滑台和石墨中心架安装在第一Y滑台上，实现第一X滑台和石墨中心架Y方向的运动，并且在Y方向上第一X滑台和石墨中心架无相对位移；所述第一X滑台上安装第一气浮主轴，实现第一气浮主轴X方向的运动；所述第一气浮主轴的一侧对应设置石墨中心架的一面，所述石墨中心架的另一面，位于安装架的上表面安装第一测力仪，所述第一测力仪的上表面固定车刀，第一气浮主轴内固定第一工件的一端并带动第一工件旋转，通过石墨中心架支撑，由车刀进行加工；

所述铣削单元包括：第二X滑台、第二Y滑台、Z滑台、第二气浮主轴、直角安装架、铣刀和第二测力仪；所述第二X滑台安装在安装架的上表面，所述第二Y滑台安装在第二X滑台上，实现第二Y滑台X方向的运动；所述第二Y滑台上安装Z滑台，实现Z滑台Y方向的运动；所述铣刀与第二气浮主轴同轴设置并安装在第二气浮主轴的一端；所述第二测力仪通过直角安装架与所述铣刀相对设置，第二工件安装在第二测力仪内。

2.根据权利要求1所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述安装架的上表面开切削液入孔和切削液出孔。

3.根据权利要求1或2所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述安装架包括：外框安装架、承载所述外框安装架的大理石台面、支撑所述大理石台面的支腿、用于连接支腿的连接杆、安装在支腿底部的地脚和支腿与大理石台面之间的减震橡胶垫。

4.根据权利要求1所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述第一气浮主轴通过第一主轴座与第一X滑台配合运动；所述第二气浮主轴通过第二主轴座与Z滑台配合运动。

5.根据权利要求3所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述第二X滑台和直角安装架通过第二X滑台底座安装在所述外框安装架上；所述第二Y滑台通过第二Y滑台底座安装在所述第二X滑台上；所述Z滑台通过Z滑台底座安装在所述第二Y滑台上。

6.根据权利要求3所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述第一Y滑台通过第一Y滑台底座安装在所述外框安装架上；所述第一X滑台通过第一X滑台底座安装在所述第一Y滑台上。

7.根据权利要求3所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述第一测力仪通过第一测力仪安装座和底座安装在所述外框安装架上；所述第二测力仪通过第二测力仪安装座和支撑板安装在所述直角安装架上。

8.根据权利要求3所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述支腿和连接杆由方钢制成。

9.根据权利要求1所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，所述第一气浮主轴通过第一主轴架安装在第一X轴滑台上；所述第二气浮主轴通过第二主轴架安装在Z轴滑台上。

10.根据权利要求1所述的一种小型车铣组合车间，其特征在于，还包括防护架，所述防护架罩在所述安装架、车削单元和铣削单元外部。