CN110253417A - 珩磨加工中心 - Google Patents
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Abstract
本发明的珩磨加工中心有两种，一种是内置进给机构，另一种是外置进给机构。在使用前，刀具及珩磨头位于刀库中，需要进行珩磨作业时，珩磨头由换刀装置从刀库换到主轴部件上。如此，加工中心既能够自动更换安装普通的刀具，又能够自动更换安装珩磨头，使加工中心具备精镗完成后直接更换珩磨头的功能，无需对工件重复定位，减少被加工零件的重复定位与装夹的过程，提高了被加工零件的几何精度及内孔表面粗糙度，提高了生产效率；同时，该加工中心可以在刀库中选择不同型号的珩磨头，能够完成对不同直径的内孔的粗珩和精珩的加工。此外，珩磨头上设置塞规测头，使得工件的尺寸精度达到≤0.01的范围，零件的粗糙度值达到≤Ra0.1的范围。
Description
技术领域
本发明涉及精密内孔机械加工技术领域，尤其涉及一种珩磨加工中心。
背景技术
工业机器人RV减速器滚针轴承孔、高精度液压阀体孔等精密孔系零件对尺寸精度、几何精度、位置度、垂直度、表面粗糙度有很高要求，甚至还需要加工出网纹沟槽，以进行储油润滑。现有技术是采用加工中心完成对精密内孔零件的钻、扩、镗、铰孔等操作，然后在珩磨机床上进行精密内孔的珩磨加工。现有技术的加工中心的结构包括底座、工作台、立柱、主轴箱、主轴部件、刀库、刀柄、刀具换刀装置、数控系统、电控系统等，传统的珩磨机的结构包括底座、工作台、立柱、主轴箱、主轴部件、珩磨头、液压系统和电气系统等。加工中心的主轴部件的结构与珩磨机的主轴部件的结构完全不同，珩磨头无法安装到加工中心主轴部件上。因此，常规的加工中心只能够对零件进行钻、扩、镗、铰孔作业，然后再将零件转移到珩磨机上进行珩磨加工。加工中心转移到珩磨机上需要对工件进行二次装夹定位，工序间重复装夹会形成累计误差，直接影响精密零件内孔相关加工精度指标的控制，同时重新定位也影响加工效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够在一台机床上对工件进行一次装夹，完成精密零件内孔钻孔、扩孔、半精镗孔、精镗孔、铰孔、和珩磨加工，及自动换刀的“内置”进给控制的珩磨加工中心。
还有必要提供一种能够在一台机床上对工件进行一次装夹，完成精密零件内孔钻孔、扩孔、半精镗孔、精镗孔、铰孔、和珩磨加工，及自动换刀的“外置”进给控制的珩磨加工中心。
一种“内置”进给控制的珩磨加工中心包括底座、工作台、立柱、主轴箱、主轴部件、可更换刀柄、珩磨头、卡套、内置进给机构，所述工作台、立柱设置在底座上，主轴箱设置在立柱上，主轴箱沿立柱的导轨方向往复运动，主轴部件的第一端设置在主轴箱上，安装在主轴箱上的电机带动主轴转动，主轴部件的第二端设有与可更换刀柄的第一端相配合的锥形孔，以使主轴部件与可更换刀柄套设连接，可更换刀柄的第一端设有拉钉，拉钉与与主轴部件可拆卸连接，所述珩磨头的第一端位于可更换刀柄的下端的安装孔中，珩磨头的第一端为直筒状，所述卡套与珩磨头的第一端套设连接，卡套卡在可更换刀柄和珩磨头之间，以使可更换刀柄夹紧珩磨头；所述主轴部件和拉钉上分别设有一个通孔，珩磨头内的推进杆穿过可更换刀柄和拉钉的通孔并与内置进给机构的驱动杆接触，内置进给机构的驱动杆的一端位于主轴部件的通孔中，驱动杆轴向往复运动时，带动珩磨头径向涨缩。
优选的，所述珩磨头的第一端设有环状的挡边，卡套的一端与珩磨头的挡边接触，以防止卡套滑动。
优选的，所述内置进给机构包括气缸，气缸的活塞杆为内置进给机构的驱动杆，气缸的活塞杆的一端位于主轴部件的通孔中。
优选的，所述内置进给机构包括液压油缸，液压油缸的活塞杆为内置进给机构的驱动杆，液压油缸的一端位于主轴部件的通孔中。
优选的，所述内置进给机构为直联移动机构，所述直联移动机构包括驱动电机、丝杆、丝母座、驱动杆，所述驱动电机的转轴与丝杆固定连接，丝杆的两端通过轴承固定，丝母座设有内丝杠孔并与丝杆连接，丝母座还与驱动杆连接，以通过丝母座带动驱动杆轴向往复运动。
优选的，所述内置进给机构为侧联移动机构，所述侧联移动机构包括驱动电机、主动齿轮、从动齿轮、丝杆、丝母座、驱动杆，所述驱动电机的转轴与主动齿轮套设连接，主动齿轮与从动齿轮啮合连接，从动齿轮设有通孔并与丝杠套设连接，丝杆的一端与驱动杆连接，以通过丝杆带动驱动杆轴向往复运动。
一种“外置”进给控制的珩磨加工中心包括底座、工作台、立柱、主轴箱、主轴部件、可更换刀柄、珩磨头、卡套、外置进给机构，所述工作台、立柱设置在底座上，主轴箱设置在立柱上，主轴箱沿立柱的导轨方向往复运动，主轴部件的第一端设置在主轴箱上，安装在主轴箱上的电机带动主轴转动，主轴部件的第二端设有与可更换刀柄的第一端相配合的锥形孔，以使主轴部件与可更换刀柄套设连接，可更换刀柄的第一端还设有拉钉，拉钉与主轴部件可拆卸连接，所述珩磨头的第一端位于可更换刀柄的下端的安装孔中，珩磨头的第一端为直筒状，珩磨头的第一端与卡套套设连接，卡套卡在可更换刀柄和珩磨头之间，以使可更换刀柄夹紧珩磨头，珩磨头的中端与外置进给机构的一端套设连接，珩磨头的中端的侧壁上还设有导流孔，以使外置进给机构中的流体进入珩磨头并控制驱动珩磨头的推进杆轴向往复运动。
优选的，所述外置进给机构包括支撑架、气管接头、固定支座，所述支撑架的第一端与主轴部件固定连接，支撑架的第二端与气管接头固定连接，气管接头与固定支座的第一端固定连接，固定支座的第二端与珩磨头套设连接，固定支座设有两条导流通道，导流通道的第一端与气管接头插拔连接，导流通道的第二端与珩磨头的导流孔连通，所述珩磨头的内部设有密封腔体，导流孔位于密封腔体的侧壁上，密封腔体内设有活塞杆，活塞杆的一端与珩磨头的推进杆固定连接，以通过气流驱动推进杆运动。
优选的，“外置”进给控制的珩磨加工中心还包括横销轴，在固定支座和珩磨头相对应的位置上设有定位孔，横销轴位于定位孔中，以使固定支座与珩磨头通过横销轴定位，从而使导流孔与固定支座的导流通道正对，同时使导流通道与气管接头相正对。
优选的，所述珩磨加工中心还包括塞规测头，以控制内孔珩磨尺寸精度，所述塞规测头套设在珩磨头上。
有益效果：本发明的珩磨加工中心有两种，一种是内置进给机构，另一种是外置进给机构。在使用前，刀具及珩磨头位于刀库中，需要进行珩磨作业时，珩磨头由换刀装置从刀库换到主轴部件上。如此，加工中心既能够自动更换安装普通的刀具，又能够自动更换安装珩磨头，使加工中心具备精镗完成后直接更换珩磨头的功能，无需对工件重复定位，减少被加工零件的重复定位与装夹的过程，提高了被加工零件的几何精度及内孔表面粗糙度，提高了生产效率；同时，该加工中心可以在刀库中选择不同型号的珩磨头，能够完成对不同直径的内孔的粗珩和精珩的加工。此外，珩磨头上设置塞规测头，使得工件的尺寸精度达到≤0.01的范围，零件的粗糙度值达到≤Ra0.1的范围。
附图说明
图1为立式珩磨加工中心的结构示意图。
图2为卧式珩磨加工中心的结构示意图。
图3为本发明的内置进给控制的珩磨加工中心的气缸或油缸的活塞杆作为驱动杆的控制方式的结构示意图。
图4为本发明的内置进给控制的珩磨加工中心的直联移动机构的螺杆作为驱动杆的控制方式的结构示意图。
图5为本发明的内置进给控制的珩磨加工中心的侧联移动机构的螺杆作为驱动杆的控制方式的结构示意图。
图6为本发明的外置进给控制的2M2*珩磨加工中心的结构示意图。
图中：底座01、工作台02、立柱03、主轴箱04、主轴部件10、可更换刀柄20、拉钉201、卡套30、珩磨头40、推进杆401、密封腔体402、活塞杆403、挡边404、塞规测头50、内置进给机构60、驱动杆601、外置进给机构70、支撑架701、固定支座702、导流通道7021、气管接头703、横销轴80。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
请参看图1至图5，一种“内置”进给控制的珩磨加工中心包括底座01、工作台02、立柱03、主轴箱04、主轴部件10、可更换刀柄20、珩磨头40、卡套30、内置进给机构60，所述工作台02、立柱03设置在底座01上，主轴箱04设置在立柱03上，主轴箱04沿立柱03的导轨方向往复运动，主轴部件10的第一端设置在主轴箱04上，安装在主轴箱04上的电机带动主轴转动，主轴部件10的第二端设有与可更换刀柄20的第一端相配合的锥形孔，以使主轴部件10与可更换刀柄20套设连接，可更换刀柄20的第一端设有拉钉201，拉钉201与与主轴部件10可拆卸连接，所述珩磨头40的第一端位于可更换刀柄20的下端的安装孔中，珩磨头40的第一端为直筒状，所述卡套30与珩磨头40的第一端套设连接，卡套30卡在可更换刀柄20和珩磨头40之间，以使可更换刀柄20夹紧珩磨头40；所述主轴部件10和拉钉201上分别设有一个通孔，珩磨头40内的推进杆401穿过可更换刀柄20和拉钉201的通孔并与内置进给机构60的驱动杆601接触，内置进给机构60的驱动杆601的一端位于主轴部件10的通孔中，驱动杆601轴向往复运动时，带动珩磨头40径向涨缩。
在一较佳实施方式中，推进杆401的端面与拉钉201的端面齐平，以便于换刀。
进一步的，所述珩磨头40的第一端设有环状的挡边404，卡套30的一端与珩磨头40的挡边404接触，以防止卡套滑动。
进一步的，所述内置进给机构60包括气缸，气缸的活塞杆403为内置进给机构60的驱动杆601，气缸的活塞杆403的一端位于主轴部件10的通孔中。
进一步的，所述内置进给机构60包括液压油缸，液压油缸的活塞杆403为内置进给机构60的驱动杆601，液压油缸的一端位于主轴部件10的通孔中。
进一步的，所述内置进给机构60为直联移动机构，所述直联移动机构包括驱动电机、丝杆、丝母座、驱动杆601，所述驱动电机的转轴与丝杆固定连接，丝杆的两端通过轴承固定，丝母座设有内丝杠孔并与丝杆连接，丝母座还与驱动杆601连接，以通过丝母座带动驱动杆601轴向往复运动。
进一步的，所述内置进给机构60为侧联移动机构，所述侧联移动机构包括驱动电机、主动齿轮、从动齿轮、丝杆、丝母座、驱动杆601，所述驱动电机的转轴与主动齿轮套设连接，主动齿轮与从动齿轮啮合连接，从动齿轮设有通孔并与丝杠套设连接，丝杆的一端与驱动杆601连接，以通过丝杆带动驱动杆601轴向往复运动。
在一较佳实施方式中，所述驱动电机为直联步进电机或伺服电机。
本发明的“内置”进给控制的珩磨加工中心在工作时，主轴部件10进行旋转和轴向运动，带动珩磨头40对工件的内孔进行加工。内置进给机构60通过驱动杆601带动珩磨头40内的珩磨头40轴向往复运动，进而使珩磨头40带动油石径向运动。具体的，以立式珩磨加工中心为例，当驱动杆601向下运动时，珩磨头40被驱动杆601推动，同时珩磨头40挤压珩磨头40的内部的弹簧，使弹簧压缩，同时珩磨头40下端的锥形结构还推动油石组件沿径向扩涨，并使油石组件上的弹簧处于拉伸状态；当驱动杆601向上运动时，珩磨头40受到珩磨头40内的弹簧的弹力作用而向上运动，同时油石组件上的弹簧收缩使油石组件沿径向收缩。
请参看图6，一种“外置”进给控制的珩磨加工中心包括底座01、工作台02、立柱03、主轴箱04、主轴部件10、可更换刀柄20、珩磨头40、卡套30、外置进给机构70，所述工作台02、立柱03设置在底座01上，主轴箱04设置在立柱03上，主轴箱04沿立柱03的导轨方向往复运动，主轴部件10的第一端设置在主轴箱04上，安装在主轴箱04上的电机带动主轴转动，主轴部件10的第二端设有与可更换刀柄20的第一端相配合的锥形孔，以使主轴部件10与可更换刀柄20套设连接，可更换刀柄20的第一端还设有拉钉201，拉钉201与主轴部件10可拆卸连接，所述珩磨头40的第一端位于可更换刀柄20的下端的安装孔中，珩磨头40的第一端为直筒状，珩磨头40的第一端与卡套30套设连接，卡套30卡在可更换刀柄20和珩磨头40之间，以使可更换刀柄20夹紧珩磨头40，珩磨头40的中端与外置进给机构70的一端套设连接，珩磨头40的中端的侧壁上还设有导流孔，以使外置进给机构70中的流体进入珩磨头40并控制驱动珩磨头40的推进杆401轴向往复运动。
进一步的，所述外置进给机构70包括支撑架701、气管接头703、固定支座702，所述支撑架701的第一端与主轴部件10固定连接，支撑架701的第二端与气管接头703固定连接，气管接头703与固定支座702的第一端固定连接，固定支座702的第二端与珩磨头40套设连接，固定支座702设有两条导流通道7021，导流通道7021的第一端与气管接头703插拔连接，导流通道7021的第二端与珩磨头40的导流孔连通，所述珩磨头40的内部设有密封腔体402，导流孔位于密封腔体402的侧壁上，密封腔体402内设有活塞杆403，活塞杆403的一端与珩磨头40的推进杆401固定连接，以通过气流驱动推进杆401运动。
进一步的，“外置”进给控制的珩磨加工中心还包括横销轴80，在固定支座702和珩磨头40相对应的位置上设有定位孔，横销轴80位于定位孔中，以使固定支座702与珩磨头40通过横销轴80定位，从而使导流孔与固定支座702的导流通道7021正对，同时使导流通道7021与气管接头703相正对。
进一步的，所述珩磨加工中心还包括塞规测头50，以控制内孔珩磨尺寸精度，所述塞规测头50套设在珩磨头40上。
所述可更换刀柄20可以为BT、SK、CAPTO、BBT、HSK刀柄。所述主轴部件10的锥形孔根据可更换刀柄20的形状不同而相适应，从而使可更换刀柄20与主轴部件10相套设。例如，可更换刀柄20为BT刀柄，那么主轴部件10的锥形孔就为锥度与BT刀柄的锥度相匹配的锥形孔。同时，当可更换刀柄20为BT刀柄时，由于BT刀柄的下端的安装孔为锥形，因此，卡套30的外壁形状也为锥形，BT刀柄的螺母锁紧后，BT刀柄的内壁与卡套30的外壁紧贴，卡套30与珩磨头40过盈配合，从而能够使BT刀柄夹紧珩磨头40，使珩磨头40不发生移动。
珩磨头40以及可更换刀柄20安装到加工中心上后，需要将固定支座702套设在珩磨头40上。由于导流孔和导流通道7021都在装置的内部，并不能看清楚位置。通过在固定支座702和珩磨头40上设置定位孔，当定位孔相正对时，意味着珩磨头40上的导流孔与固定支座702上的导流通道7021也相正对，从而起到定位作用。横销轴80插入定位孔中，能够保证珩磨头40与固定支座702不发生相对运动，同时保证气流能够进入密封腔体402。
具体的，以立式珩磨加工中心为例，本发明的“外置”进给控制的2M2*珩磨加工中心在工作时，外置进给机构70高压气体带动珩磨头40内部的活塞杆403轴向运动，进而使活塞杆403带动珩磨头40运动，使珩磨头40带动珩磨油石座扩涨与缩回的运动。
外置进给机构的珩磨头在不使用时，珩磨头被放置在刀库上，同时固定支座套设在珩磨头上。安装珩磨头时，珩磨头上的可更换刀柄插入到主轴部件的锥形孔中，同时气管接头插入到导流通道中。
“内置”进给控制的珩磨加工中心可以进行双进给控制，可以进行粗珩和精珩作业。“外置”进给控制的珩磨加工中心则只能够进行单进给控制。
所述珩磨加工中心包括立式珩磨加工中心、卧式珩磨加工中心设备，因此，无论是在立式、卧式珩磨机床、立式加工中心还是卧式加工中心产品上，只要结构与本发明方案描述的结构相同，都在本发明所保护的范围内。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.珩磨加工中心，其特征在于：包括底座、工作台、立柱、主轴箱、主轴部件、可更换刀柄、珩磨头、卡套、内置进给机构，所述工作台、立柱设置在底座上，主轴箱设置在立柱上，主轴箱沿立柱的导轨方向往复运动，主轴部件的第一端设置在主轴箱上，安装在主轴箱上的电机带动主轴转动，主轴部件的第二端设有与可更换刀柄的第一端相配合的锥形孔，以使主轴部件与可更换刀柄套设连接，可更换刀柄的第一端设有拉钉，拉钉与与主轴部件可拆卸连接，所述珩磨头的第一端位于可更换刀柄的下端的安装孔中，珩磨头的第一端为直筒状，所述卡套与珩磨头的第一端套设连接，卡套卡在可更换刀柄和珩磨头之间，以使可更换刀柄夹紧珩磨头；所述主轴部件和拉钉上分别设有一个通孔，珩磨头内的推进杆穿过可更换刀柄和拉钉的通孔并与内置进给机构的驱动杆接触，内置进给机构的驱动杆的一端位于主轴部件的通孔中，驱动杆轴向往复运动时，带动珩磨头径向涨缩。
2.如权利要求1所述的珩磨加工中心，其特征在于：所述珩磨头的第一端设有环状的挡边，卡套的一端与珩磨头的挡边接触，以防止卡套滑动。
3.如权利要求1或2所述的珩磨加工中心，其特征在于：所述内置进给机构包括气缸，气缸的活塞杆为内置进给机构的驱动杆，气缸的活塞杆的一端位于主轴部件的通孔中。
4.如权利要求1或2所述的珩磨加工中心，其特征在于：所述内置进给机构包括液压油缸，液压油缸的活塞杆为内置进给机构的驱动杆，液压油缸的一端位于主轴部件的通孔中。
5.如权利要求1或2所述的珩磨加工中心，其特征在于：所述内置进给机构为直联移动机构，所述直联移动机构包括驱动电机、丝杆、丝母座、驱动杆，所述驱动电机的转轴与丝杆固定连接，丝杆的两端通过轴承固定，丝母座设有内丝杠孔并与丝杆连接，丝母座还与驱动杆连接，以通过丝母座带动驱动杆轴向往复运动。
6.如权利要求1或2所述的珩磨加工中心，其特征在于：所述内置进给机构为侧联移动机构，所述侧联移动机构包括驱动电机、主动齿轮、从动齿轮、丝杆、丝母座、驱动杆，所述驱动电机的转轴与主动齿轮套设连接，主动齿轮与从动齿轮啮合连接，从动齿轮设有通孔并与丝杠套设连接，丝杆的一端与驱动杆连接，以通过丝杆带动驱动杆轴向往复运动。
7.珩磨加工中心，其特征在于：包括底座、工作台、立柱、主轴箱、主轴部件、可更换刀柄、珩磨头、卡套、外置进给机构，所述工作台、立柱设置在底座上，主轴箱设置在立柱上，主轴箱沿立柱的导轨方向往复运动，主轴部件的第一端设置在主轴箱上，安装在主轴箱上的电机带动主轴转动，主轴部件的第二端设有与可更换刀柄的第一端相配合的锥形孔，以使主轴部件与可更换刀柄套设连接，可更换刀柄的第一端还设有拉钉，拉钉与主轴部件可拆卸连接，所述珩磨头的第一端位于可更换刀柄的下端的安装孔中，珩磨头的第一端为直筒状，珩磨头的第一端与卡套套设连接，卡套卡在可更换刀柄和珩磨头之间，以使可更换刀柄夹紧珩磨头，珩磨头的中端与外置进给机构的一端套设连接，珩磨头的中端的侧壁上还设有导流孔，以使外置进给机构中的流体进入珩磨头并控制驱动珩磨头的推进杆轴向往复运动。
8.如权利要求7所述的珩磨加工中心，其特征在于：所述外置进给机构包括支撑架、气管接头、固定支座，所述支撑架的第一端与主轴部件固定连接，支撑架的第二端与气管接头固定连接，气管接头与固定支座的第一端固定连接，固定支座的第二端与珩磨头套设连接，固定支座设有两条导流通道，导流通道的第一端与气管接头插拔连接，导流通道的第二端与珩磨头的导流孔连通，所述珩磨头的内部设有密封腔体，导流孔位于密封腔体的侧壁上，密封腔体内设有活塞杆，活塞杆的一端与珩磨头的推进杆固定连接，以通过气流驱动推进杆运动。
9.如权利要求7所述的珩磨加工中心，其特征在于：还包括横销轴，在固定支座和珩磨头相对应的位置上设有定位孔，横销轴位于定位孔中。
10.如权利要求1或7所述的珩磨加工中心，其特征在于：还包括塞规测头，以控制内孔珩磨尺寸精度，所述塞规测头套设在珩磨头上。
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