CN110480108A - 一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床及加工方法 - Google Patents

一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床及加工方法，包括机床床身，所述的机床床身上安装有大拖板，大拖板上安装有换刀机构，所述的换刀机构包括电机，所述电机的输出轴上安装有双出轴减速分割器，所述的双出轴减速分割器与左夹刀组件和右夹刀组件连接，所述的左夹刀组件和右夹刀组件上分别设置有至少三种类型的刀具，每种类型的刀具两两对应并位于同一轴线上。本发明的自动化程度较高，解决了螺杆加工过程中多工序、多次装夹下完成粗、半精、精铣加工的问题，可提高生产效率与加工质量，提高了产品质量的稳定性，降低人工劳动强度，更进一步的促进自动化进程，具有良好的应用前景。

Description

一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床及加工方法
技术领域
本发明涉及一种数控机床及加工方法，尤其涉及一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床及加工方法。
背景技术
螺杆由于其结构特点和运动特性，目前已广泛应用于化工、轨道交通、食品加工、机械设备制造等领域。但螺杆由于螺旋型面复杂、精度较高，特别是双头螺杆的加工，需要在不同机床上多次对刀、多次装夹实现不同的加工工序，因而不仅效率低而且精度也得不到保证。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床及加工方法，自动化程度较高，解决了加工双导程异形螺杆多工序、多次装夹的生产质量与效率问题。
技术方案：本发明包括机床床身，所述的机床床身上安装有大拖板，大拖板上安装有换刀机构，所述的换刀机构包括电机，所述电机的输出轴上安装有双出轴减速分割器，所述的双出轴减速分割器与左夹刀组件和右夹刀组件连接，所述的左夹刀组件和右夹刀组件上分别设置有至少三种类型的刀具，每种类型的刀具两两对应并位于同一轴线上。
所述换刀机构的底部通过换刀机构支撑架与支架连接，所述的支架安装在大拖板上。
所述的刀具包括粗铣刀、半精铣刀和精铣刀。
所述大拖板上方的两侧分别安装有左切削主轴支座和右切削主轴支座，所述的左切削主轴支座上安装有左切削单元，右切削主轴支座上安装有右切削单元。
所述的左切削单元和右切削单元均包括拉刀缸、主轴伺服电机、伺服电机传动组件和伺服主轴。
所述左切削主轴支座和右切削主轴支座的顶部分别安装有左伺服主轴和右伺服主轴，所述右伺服主轴和左伺服主轴的端面以加工工件轴线对称。
所述的大拖板底部安装有X轴伺服电机，所述的X轴伺服电机通过X轴传动组件带动X轴左右旋丝杆旋转。
基于权利要求1～7任一项所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床的加工方法，包括以下步骤：
(1)设备复位，各伺服电机回原点，在线下安装好刀具，将所有刀具较零并分别安装在左夹刀组件和右夹刀组件上，分别定义成粗铣刀T3、半精铣刀T2、精铣刀T1，左右两两成对；
(2)旋转微调丝杆，使右伺服主轴端面与左伺服主轴端面以加工工件轴线对称；
(3)安装左铣削单元与右铣削单元，通过X轴传动组件带动X轴左右旋丝杆实现左铣削单元与右铣削单元相向或相背运动，从而沿X轴方向退刀至X轴最大位置；
(4)待X轴到达最大位置后，将左夹刀组件和右夹刀组件逆时针旋转60°，从而使两组相对的T3粗铣刀轴心处于右伺服主轴与左伺服主轴的轴线上；
(5)左铣削单元与右铣削单元相向运动至授刀坐标；
(6)将左夹刀组件和右夹刀组件顺时针旋转60°，使其处于待加工位置；
(7)机床完成授刀后，对异形双导程螺杆进行粗加工；
(8)粗加工结束后，将左夹刀组件和右夹刀组件逆时针旋转60°，完成扣刀；
(9)将刀具松开，X轴退到最大位置，完成还刀动作；
(10)将左夹刀组件和右夹刀组件逆时针旋转或顺时针旋转120°，选择精铣刀T1或半精铣刀T2，换刀动作与工艺与粗铣刀T3类似，直至精铣完成。
有益效果：本发明的自动化程度较高，解决了螺杆加工过程中多工序、多次装夹下完成粗、半精、精铣加工的问题，通过自动换刀完成多道工序，可通用双头异形螺杆的加工生产，提高生产效率与加工质量，降低人工劳动强度，更进一步的促进自动化进程，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明的换刀机构结构示意图；
图4是本发明的换刀机构侧视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明包括机床床身8，机床床身8上安装有大拖板10，大拖板10可通过Z轴伺服电机28旋转Z轴丝杆组件27，使其沿机床Z方向移动。机床通过Z轴伺服电机28旋转Z轴丝杆组件27带动大拖板10、主轴箱组件29带动气动卡盘 30及X轴左右旋丝杆11的三轴联动或两两联动，对各种等导程、变导程、渐变导程、等槽深、变槽深的双头异形螺杆，以及自行设计的新型螺杆进行螺旋槽加工。大拖板10 底部安装有X轴伺服电机7，通过X轴传动组件6带动X轴左右旋丝杆11旋转，进而带动右伺服主轴1和左伺服主轴17相向或相背沿着X轴移动。
大拖板10上方的左右两侧分别安装有左切削主轴支座13和右切削主轴支座5，左切削主轴支座13上安装有左切削单元，左切削单元由左拉刀缸14、左主轴伺服电机15、左伺服电机传动组件16和左伺服主轴17组成；右切削主轴支座上安装有右切削单元，右切削单元由右拉刀缸4、右主轴伺服电机3、右伺服电机传动组件2和右伺服主轴1 组成。左切削主轴支座13和右切削主轴支座5的顶部分别安装有左伺服主轴17和右伺服主轴1，右伺服主轴1和左伺服主轴17的端面以加工工件轴线对称。左主轴伺服电机 15通过左伺服电机传动组件16带动左伺服主轴17上的刀具高速旋转进行切割，主轴上的刀具通过左拉刀缸14实现自动拉刀与松刀。
大拖板10上安装有换刀机构，如图3和图4所示，换刀机构位于左切削主轴支座 13和右切削主轴支座5之间，换刀机构包括伺服电机23，伺服电机23的输出轴上安装有双出轴减速分割器22，双出轴减速分割器22与左夹刀组件19和右夹刀组件21连接，左夹刀组件19和右夹刀组件21上分别设置有三种类型的刀具，包括粗铣刀T3、半精铣刀T2、精铣刀T1，每种类型的刀具两两对应并位于同一轴线上。换刀机构的底部通过换刀机构支撑架24与支架25连接，支架25安装在大拖板10上。伺服电机23通过双出轴减速分割器22带动左夹刀组件19和右夹刀组件21旋转，实现粗铣刀T3、半精铣刀T2、精铣刀T1之间的切换，实现更换不同的刀具，过机床换刀机构可实现加工双导程异形螺杆，将多工序、多次装夹、多台机床生产优化成一次装夹下完成多道工序，提升产品的生产质量与效率问题。
本发明的数控机床的加工方法包括以下步骤：
(1)设备复位，各伺服电机回原点，在线下安装好刀具，将左铣刀18、右铣刀20 各三把刀具较零，将左铣刀18、右铣刀20各三把刀具分别安装在左夹刀组件19和右夹刀组件21上，分别定义成粗铣刀T3、半精铣刀T2、精铣刀T1，左右刀具两两成对；
(2)通过手轮旋转微调丝杆12，实现右伺服主轴1端面与左伺服主轴17端面以加工工件轴线对称；
(3)将由左拉刀缸14、左主轴伺服电机15、左伺服电机传动组件16、左伺服主轴 17组成的左铣削单元安装在左切削主轴支座13上；由右拉刀缸4、右主轴伺服电机3、右伺服电机传动组件2、右伺服主轴1组成的右铣削单元安装在左切削主轴支座5上；X 轴伺服电机7通过X轴传动组件6带动X轴左右旋丝杆11实现左铣削单元与右铣削单元相向或相背运动，从而进行X轴方向的退刀至X轴最大位置；
(4)待X轴到达最大位置后，安装在支架25和换刀机构支撑架24上的换刀机构通过伺服电机23连接双出轴减速分割器22，使得左夹刀组件19和右夹刀组件21逆时针旋转60°，从而将两组相对的T3粗铣刀轴心处于右伺服主轴1与左伺服主轴17轴线上；
(5)右拉刀缸4和左拉刀缸14动作，处于授刀状态，X轴伺服电机7通过X轴传动组件6旋转X轴左右旋丝杆11带动左铣削单元与右铣削单元相向运动至授刀坐标，右拉刀缸4和左拉刀缸14动作完成授刀；
(6)安装在支架25和换刀机构支撑架24上的换刀机构通过伺服电机23连接双出轴减速分割器22，使得左夹刀组件19和右夹刀组件21顺时针旋转60°，左夹刀组件 19和右夹刀组件21处于待加工位置；
(7)机床完成授刀动作，主轴开始启动，机床通过Z轴伺服电机28旋转Z轴丝杆组件27带动大拖板10、主轴箱组件29带动气动卡盘30及X轴左右旋丝杆11进行三轴联动或两两联动，开始对异形双导程螺杆进行粗加工；
(8)粗加工结束后，X轴退到还刀位置后，安装在支架25和换刀机构支撑架24 上的换刀机构通过伺服电机23连接双出轴减速分割器22，使得左夹刀组件19和右夹刀组件21逆时针旋转60°，从而完成扣刀；
(9)右拉刀缸4和左拉刀缸14动作，松开刀具，X轴退到最大位置，完成还刀动作；
(10)安装在支架25和换刀机构支撑架24上的换刀机构通过伺服电机23连接双出轴减速分割器22，使得左夹刀组件19和右夹刀组件21逆时针旋转或顺时针120°，可选择精铣刀T1或半精铣刀T2，换刀动作与流程与粗铣刀T3类似，直至完成精加工。

Claims (8)

1.一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床，包括机床床身，所述的机床床身上安装有大拖板，大拖板上安装有换刀机构，其特征在于，所述的换刀机构包括电机，所述电机的输出轴上安装有双出轴减速分割器，所述的双出轴减速分割器与左夹刀组件和右夹刀组件连接，所述的左夹刀组件和右夹刀组件上分别设置有至少三种类型的刀具，每种类型的刀具两两对应并位于同一轴线上。
2.根据权利要求1所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床，其特征在于，所述换刀机构的底部通过换刀机构支撑架与支架连接，所述的支架安装在大拖板上。
3.根据权利要求1所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床，其特征在于，所述的刀具包括粗铣刀、半精铣刀和精铣刀。
4.根据权利要求1所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床，其特征在于，所述大拖板上方的两侧分别安装有左切削主轴支座和右切削主轴支座，所述的左切削主轴支座上安装有左切削单元，右切削主轴支座上安装有右切削单元。
5.根据权利要求4所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床，其特征在于，所述的左切削单元和右切削单元均包括拉刀缸、主轴伺服电机、伺服电机传动组件和伺服主轴。
6.根据权利要求4所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床，其特征在于，所述左切削主轴支座和右切削主轴支座的顶部分别安装有左伺服主轴和右伺服主轴，所述右伺服主轴和左伺服主轴的端面以加工工件轴线对称。
7.根据权利要求1所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床，其特征在于，所述的大拖板底部安装有X轴伺服电机，所述的X轴伺服电机通过X轴传动组件带动X轴左右旋丝杆旋转。
8.基于权利要求1～7任一项所述的一种加工双导程异形螺杆自动换刀的数控机床的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)设备复位，各伺服电机回原点，在线下安装好刀具，将所有刀具较零并分别安装在左夹刀组件和右夹刀组件上，分别定义成粗铣刀T3、半精铣刀T2、精铣刀T1，左右两两成对；
(2)旋转微调丝杆，使右伺服主轴端面与左伺服主轴端面以加工工件轴线对称；
(3)安装左铣削单元与右铣削单元，通过X轴传动组件带动X轴左右旋丝杆实现左铣削单元与右铣削单元相向或相背运动，从而沿X轴方向退刀至X轴最大位置；
(4)待X轴到达最大位置后，将左夹刀组件和右夹刀组件逆时针旋转60°，从而使两组相对的T3粗铣刀轴心处于右伺服主轴与左伺服主轴的轴线上；
(5)左铣削单元与右铣削单元相向运动至授刀坐标；
(6)将左夹刀组件和右夹刀组件顺时针旋转60°，使其处于待加工位置；
(7)机床完成授刀后，对异形双导程螺杆进行粗加工；
(8)粗加工结束后，将左夹刀组件和右夹刀组件逆时针旋转60°，完成扣刀；
(9)将刀具松开，X轴退到最大位置，完成还刀动作；
(10)将左夹刀组件和右夹刀组件逆时针旋转或顺时针旋转120°，选择精铣刀T1或半精铣刀T2，换刀动作与工艺与粗铣刀T3类似，直至精铣完成。
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