CN110744087A - 一种柔性加工机床及加工船用柴油机气缸盖径向孔的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性加工机床及加工船用柴油机气缸盖径向孔的方法，所述机床包括平台底座、两自由度加工装置、三自由度加工装置、装夹定位装置与驱动装置，在平台底座中心处自下而上依次固定连接有承载台、快速装夹定位机构；在承载台的圆周方向对称分布着两台加工装置。本发明采用两台加工装置并对称式布局，对气缸盖的对称径向孔以及类对称径向孔采用立式加工的方法，两台加工装置可同时加工，极大的提高加工效率。

Description

一种柔性加工机床及加工船用柴油机气缸盖径向孔的方法

技术领域

本发明涉及一种孔加工装置，尤其涉及一种对柴油机零件进行径向孔加工的机床，还涉及径向孔的加工方法，属于金属零件切削加工技术领域。

背景技术

气缸盖是船用低速柴油机的重要固定部件之一，通过弹性螺栓将气缸盖连同气缸

套一起固定在船用低速柴油机的气缸体上。气缸盖上设有多个分别用于安装排气阀、起动阀、喷油器、安全阀和示功阀的阀孔，还分布着许多冷却水孔，有直孔亦有斜孔，各孔的孔道长、加工精度高，气缸盖各孔道的钻削加工安排在带有卧式回转台的卧式镗铣加工中心对单个孔进行单独加工。

存在的问题是：1)现有加工方式工件装夹不方便，由于采用了卧式回转平台需要设计专门夹具来确保装夹的位置和精度且吊装比较繁琐。2)现有加工方式加工效率较低，由于只能进行单个孔的加工，造成较多的时间浪费。3)现有加工方式的通用性被气缸盖的外形所限制，如果气缸盖的型号改变则需要重新设计夹具，不能很好适应多种型号的气缸盖加工，其通用性具有局限性。

发明内容

本发明的目的在于：将提供气缸盖径向孔加工装置及高效加工方法，克服传统加工方法的弊端，采用专用结构和方法，从而实现工件的快速装夹精确定位、对一系列工件的加工具有较好的通用性、气缸盖径向孔的高效率加工的功能。

为了实现上述目的，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种柔性加工机床，包括承载台、旋转平台、三自由度加工装置与两自由度加工装置，所述旋转平台置于所述承载台上，所述三自由度加工装置与两自由度加工装置分别对称设置于承载台两侧，其特征在于，

所述三自由度加工装置包括沿X轴设置的导轨，X轴移动装置设置在X轴导轨上，X轴移动装置上布置由Y轴导轨，所述Y轴导轨连接Z轴移动装置，所述Z轴移动装置包括方滑枕主立柱，所述主立柱垂直设置在Y轴移动装置上所述方滑枕可在垂直方向上移动，方滑枕连接万向角度头，所述万向角度头用于孔加工；

所述两自由度加工装置包括，包括沿X轴设置的导轨，X轴移动装置设置在X轴导轨上，X轴移动装置连接Z轴移动装置，所述Z轴移动装置包括方滑枕主立柱，所述主立柱垂直设置在Y轴移动装置上所述方滑枕可在垂直方向上移动，方滑枕连接万向角度头，所述万向角度头用于孔加工；

所述三自由度加工装置以及两自由度加工装置从两侧同时加工气缸盖端面上的径向通孔以及斜孔。

进一步的，所述万向角度头可以绕X轴、Y轴转动从而调节加工位置。

进一步的，还包括激光发射接收装置，该激光发射接收装置固定在气缸盖的上表面，而激光发射装置通过螺栓固定连接在主立柱顶部的中心位置，激光反射板定位支撑机构固定在气缸端盖的顶端。

进一步的，所述激光反射板定位支撑机构包括主体板，主体板竖直的置于气缸盖的顶面；所述主体板下端的销柱嵌进气缸盖端面的定位孔，主体板的下端面与气缸盖表面贴合；副板的下端两侧延伸板与气缸盖侧面同时接触实现定位；反射板直接放置在激光发射板定位支撑机构主体板上端的定位坑里。

进一步的，所述激光反射板定位支撑机构还包括副板，副板通过导杆于主体板相连，丝杠穿过中间孔，转动手轮能够使副板在导杆上滑动。

进一步的，还包括气缸盖固定装置，包括中心轴，该中心轴的下端固定于旋转平台中心位置；旋转平台通过连接板支柱连接板，从而完成中心轴的定位。

进一步的，中心支柱上端设有中心压板，中心压板压在气缸盖的顶端，球铰螺母拧入中心轴的顶端，通过球铰螺母推动中心压板压紧气缸盖中心沉孔。

进一步的，所述方滑枕内设有传动轴，所述传动轴套入至传动轴外壳内，传动轴套的上端套接大端轴承，其下端套接小端轴承，传动轴通过传动键连接至电机，通过该电机驱动所述万向角度头上的钻头转动。

一种加工船用柴油机气缸盖径向孔的方法，包括以下步骤，

S1，在初始位置时，安装并夹紧气缸盖；旋转平台和激光发射器开始工作，激光发射器发出的光经过发射板的反射被接收端接收到产生电信号则旋转平台停止转动，从而快速精确的确定气缸盖的起始加工位置；

S2，三自由度加工装置在X、Y与Z轴方向运转，当钻头与气缸盖端面和对刀块同时接触时，、伺服电机停转，完成加工装置的对刀工序；

S3，两自由度加工装置与三自由度加工装置开始工作，两个加工装置同时在X方向实现进给运动，当一对孔加工完成后，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置，旋转平台开始工作，平台中的伺服电机带动气缸盖10在B轴方向旋转两个孔之间的夹角值；

S4，重复S3，直至所有对称孔全部加工完成，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置；

S5，对次底层孔进行加，重复S3-S4，直至次底层孔全部加工完成，旋转平台复位；

S6，对中间类对称斜孔进行加工；

S7，对气缸盖中间斜孔上部的螺纹孔进行加工，两自由度加工装置开始工作，钻头的中心轴线与孔的中心轴线重合；三自由度加工装置开始工作，两个加工装置中方滑枕中的伺服电机开始转动；两自由度加工装置与三自由度加工装置可以实现对气缸盖中间斜孔上部的螺纹孔的加工，旋转平台复位，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置；

S8,对气缸盖最上端孔进行加工，两自由度加工装置开始工作，钻头的中心轴线与孔的中心轴线重合角度头沿X方向的移动，进而可以实现对气缸盖最上端孔的加工；在一个孔加工完成后，旋转平台开始工作，伺服电机转动带动工件旋转，使得待加工孔的中心轴线与X轴重合，加工装置中方滑枕中的伺服电机开始转动，带动角度头末端的钻头开始工作，钻头沿X方向的移动，实现待加工孔的加工，直至最上端所有孔加工完成。

进一步的，，其中加工斜孔的方法包括以下步骤，

S61，主立柱内伺服电机转动，带动方滑枕在Z轴方向上升次底层孔和中间斜孔的高度差距离后，伺服电机停转；

S62，旋转平台开始工作，伺服电机带动气缸盖顺时针转过夹角位α的角度值，三自由度加工装置上的万向角度头上端绕C轴向上转动斜孔与气缸盖中心轴线的夹角；

S63，万向角度头7-3下端绕B轴转动两个类对称孔的角度差值β-α，使钻头中心轴线A1与夹角为β的斜孔中心轴线相平行；

S64，三自由度加工装置的钻头中心在Y方向运动距离D(需标出具体数值)，当钻头中心轴线与斜孔中心轴线重合，伺服电机停止工作；

S65，三自由度加工装置通过实现角度头沿X、Y、Z三个方向的移动，确保钻头的中心轴线A1始终与一端斜孔的中心轴线重合；两自由度加工装置同时开始工作，实现角度头沿X、Z两个个方向的移动，确保钻头的中心轴线A2始终与斜孔的中心轴线重合，进而可以实现对一对类对称斜孔的同时加工；

S66,当一对类对称斜孔加工完成，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置；

S67,旋转平台开始工作，伺服电机带动工件转过夹角位α的角度值。角度头下端在原先的基础上再绕B轴转动下一对类对称孔的角度差值β-α，进行下一对类对称孔的加工，直至所有斜孔加工完成，旋转平台复位，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)两台机床对称布局，采用立式加工的方法，能够实现对气缸盖上对称孔以及类对称孔的同时加工，极大的提高了加工效率；

(2)通过三爪卡盘、压板、激光发射接收装置的组合，能够实现对气缸盖快速装夹，精确定位的功能，加工装置通过一次对刀便可对气缸盖进行加工，减小定位误差，保证了加工精度，提高加工质量；

(3)机床整体通过加工装置多方向导轨的运动和万向角度头的自由度结合提高了机床柔性，使得机床对于一系列的气缸盖以及类似产品具有良好的通用性。

附图说明

图1是本发明柴油机气缸盖径向孔柔性加工机床结构示意图

图2是图1中气缸盖10的示意图

图3是图1中两自由度加工装置8的机构示意图

图4是图1中三自由度加工装置7的机构示意图

图5a是图1中激光发射接收装置5的机构示意图\

图5b是图1中激光发射接收装置5在气缸盖上的安装位置示意图

图6a是图2中方滑枕7-2的机构示意图

图6b是图2中方滑枕7-2的机构示意图

图7是图中整体方向的示意图

图8是图1中中心立柱13与旋转平台3连接示意图

图9是气缸盖10中的斜孔10-3分布的示意图

图10a是斜孔加工初始位置时加工装置的刀轴位置与斜孔中心轴线在XY平面投影的相对位置关系示意图

图10b是斜孔加工旋转平台转过α角后加工装置的刀轴位置与斜孔中心轴线在XY平面投影的相对位置关系示意图

图10c是斜孔加工三自由度加工装置上角度头下端自由度绕B轴转过β-α角后加工装置的刀轴位置与斜孔中心轴线在XY平面投影的相对位置关系示意图

图10d是斜孔加工三自由度加工装置在Y轴方向移动距离D后加工装置的刀轴位置与斜孔中心轴线在XY平面投影的相对位置关系示意图

图11是斜孔加工时根据已知速度V进行三轴矢量分解得到的各个方向的分速度的示意图

图中：1平台底座、2承载台、3旋转平台、4三爪卡盘、5激光发射接收装置、6机床基座、7三自由度加工装置、8两自由度加工装置、9楔形脚钉、10气缸盖、11中心压板、12球铰螺母、13中心支柱。

3旋转平台：3-1平台连接板。

5激光发射接收装置：5-1定位销柱、5-2主体板、5-3导杆、5-4副板、5-5丝杠、5-6手轮、5-7反射板、5-8激光发射装置。

7三自由度加工装置：7-1主立柱、7-2方滑枕、7-3万向角度头、7-4方滑枕盖板、7-5三角形-燕尾导轨、7-6三角形-矩形导轨。

8两自由度加工装置：8-1主立柱、8-2方滑枕、8-3方滑枕盖板、8-4万向角度头、8-5无滑动导轨、8-6三角形-矩形导轨。

8-2方滑枕：8-2-1电机、8-2-2减速箱、8-2-3减速箱固定法兰、8-2-4传动轴外壳、8-2-5大端轴承、8-2-6小端轴承、8-2-7传动轴、8-2-8传动键。

10气缸盖：10-1最底层孔、10-2次底层孔、10-3类对称斜孔、10-4中间斜孔上部的螺纹孔、10-5气缸盖最上端孔、10-6顶层定位销孔。

10-3斜孔：10-3-1夹角为α的一组斜孔在XY平面的中心轴线投影、10-3-2夹角为β的一组斜孔在XY平面的中心轴线投影、γ为斜孔中心轴线与Z轴的夹角。

13中心支柱：13-1支柱连接板。

A1：两自由度加工装置加工刀轴A2：三自由度加工装置加工刀轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7本发明提供如下技术方案：一种柴油机气缸盖径向孔柔性加工机床，包括平台底座1在所述的平台底座1心处自下而上依次固定连接有承载台2快速装夹定位机构；在所述的承载台的圆周方向对称分布着两台加工装置，如图1中，左侧是三自由度加工装置7，右侧是两自由度加工装置8。

参见图1，所述快速装夹定位机构由旋转平台3、三爪卡盘4、中心压板11、中心轴13、球铰螺母12、激光发射机构5-8、激光反射机构5构成；其中所述旋转平台3固定连接在承载台2的表面中心处，三爪卡盘4与旋转平台上3表面同心固定连接；中心轴13下端径向延伸出的安装板固定在旋转平台3中心位置上；参见图8所示，支柱连接板13-1与旋转平台连接板3-1相连接，完成中心轴的定位；中心压板11穿过中心支柱13上端，球铰螺母12拧入中心轴13的顶端，通过球铰螺母12推动中心压板11压紧气缸盖10中心沉孔；参见图5b，激光反射板定位支撑机构主体板下端的销柱5-1嵌进气缸盖10端面的定位孔，主体板5-2的下端面与气缸盖10上表面贴合，副板5-4的下端两侧延伸板与气缸盖10侧面同时接触实现定位；反射板5-7直接放置在激光发射板定位支撑机构主体板上端的定位坑里。

参见图5a和图5b，上述激光反射板定位支撑机构由5-1定位销柱、5-2主体板、5-3导杆、5-4副板、5-5丝杠、5-6手轮、5-7反射板组成，主体板5-2上分布有三个通孔，其中两端的孔为螺纹孔，导杆5-3有螺纹的一端拧入螺纹孔中，中间的为光孔，轴承安装在中间孔里，丝杠5-5末端嵌进轴承内圈，手轮5-6穿过丝杠5-5上端，螺钉拧入丝杠5-5的顶端压紧手轮5-6，副板5-4上同样分布有三个通孔，两端的为光孔，中间的为梯形螺纹孔，导杆5-3的前端穿过副板5-4两端的孔，起到导向作用，丝杠5-5穿过中间孔，转动手轮5-6能够使副板5-4在导杆5-3上滑动。

参见图3，上述加工机构按导轨的自由度数量分为两自由度加工装置8和三自由度装置7；两个加工装置分别放置在两个方形机床基座6，每个方形底座下面有四个楔形底座9，通过螺栓与底座连接，基座通过长螺栓与平台底座连接；两自由度加工装置基座6的上部布置有矩形—三角形导轨8-6，矩形—三角形导轨8-6的上部布置有主立柱8-1，定义向气缸盖中心运动方向为X方向。通过伺服电机驱动所述矩形—三角形8-6沿X轴方向做往复直线运动。

参见图3，所述主立柱8-1的中间布置有方滑枕8-2，主立柱8-1与方滑枕8-2并通过燕尾槽相连接，定义与X方向和Y方向组成平面相垂直的为Z方向，通过伺服电机驱动方滑枕8-2沿Z轴方向做往复直线运动；万向角度头8-4通过法兰盘与方滑枕8-2上表面和传动轴外壳8-2-4的法兰盘相连接，连接传动件通过销孔与方滑枕8-2实现中心轴线的定位，万向角度头8-4通过末端的锥形与传动轴8-2-7实现定位。钻头通过刀柄安装在万向角度头8-4的前段，用于对气缸盖10的径向孔进行加工；定义绕Z轴旋转方向为B方向，绕Y轴旋转方向为C方向，万向角度头的两个自由度可以在B、C方向转动。

参见图6a、图6b方滑枕8-2内部布置有8-2-1电机、8-2-2减速箱、8-2-3减速箱固定法兰、8-2-4传动轴外壳、8-2-5大端轴承、8-2-6小端轴承、8-2-7传动轴、8-2-8传动键；由电机8-2-1通过减速箱8-2-2传递出高扭矩、低速的动力，通过传动轴8-2-7的传动键8-2-8带动传动轴8-2-7和大端轴承8-2-5、小端轴承8-2-6的配合在传动轴外壳8-2-4内转动，进而带动万向角度头8-4上的钻头转动。

参见图4，三自由度加工装置基座6的上部布置有矩形—三角形导轨7-6，矩形—三角形导轨7-6的上部布置有三角形-燕尾7-5导轨，三角形-燕尾7-5导轨的上部布置有主立柱7-1，通过伺服电机驱动所述矩形-三角形7-6和三角形-燕尾7-5导轨沿X、Y轴方向同时做往复直线运动，激光发射装5-8置通过螺栓固定连接在主立柱7-1顶部的中心位置。

参见图4，所述主立柱7-1的中间布置有方滑枕7-2，主立柱7-1与方滑枕7-2并通过燕尾槽相连接，定义与X方向和Y方向组成平面相垂直的为Z方向，通过伺服电机驱动方滑枕7-2沿Z轴方向做往复直线运动；万向角度头7-4的连接定位方式以及方滑枕7-2内部与两自由度加工装置8一样。

参见图1-11，一种通过船用气缸盖加工专用机床加工径向孔的方法，具体步骤是：

第一步，在初始位置时，将气缸盖10吊装放置在三爪卡盘4上，转动三爪卡盘4上的拧紧螺丝进行气缸盖10的定心和径向夹紧，放上压板11，拧上球铰螺母12压紧压板11进行气缸盖的轴向夹紧，防止气缸盖10的轴向和径向窜动，将激光快速定位装置下端的销轴5-1插入气缸盖10上端面靠近侧平面的定位孔10-6中，转动手轮5-6使该装置中副板5-4的两延伸板与侧面同时接触，并适当拧紧，旋转平台3和激光发射器5-8开始工作，旋转平台3以较慢的速度进行运动，当气缸盖旋转至侧面与Y轴方向平行时，激光发射器5-8发出的光经过发射板5-7的反射被接收端接5-8收到产生电信号则旋转平台3停止转动，从而快速精确的确定气缸盖10的起始加工位置。

第二步，三自由度加工装置三角形-燕尾导轨7-5上布置的伺服电机开始转动，带动主立柱7-1在Y方向运动以便自动回复到中心的位置，到达位置后电机停止转动；万向角度头7-3绕B、C轴转动，当钻头轴线方向同时与X轴方向平行和Y轴方向垂直时停止转动并锁紧自由度，三自由度和两自由度加工装置矩形-三角形导轨7-6、8-6上布置的伺服电机开始转动，带动加工装置在X方向运动，同时主立柱7-1、8-1中的伺服电机开始转动，带动主立柱在Z方向运动，当钻头与气缸盖10端面和对刀块同时接触时，四个伺服电机停转，完成加工装置的对刀工序。

第三步，两自由度加工装置8、三自由度加工装置7开始工作，方滑枕7-1、8-1内电机开始正转，带动万向角度头7-3、8-3上的钻头转动，在加工过程中通过数控系统控制矩形—三角形导轨上7-6、8-6布置的伺服电机转动，带动两个加工装置同时在X方向实现进给运动，当一对孔加工完成后，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置，旋转平台3开始工作，平台中的伺服电机带动气缸盖10在B轴方向旋转两个孔之间的夹角值。

第四步，重复第三步，直至所有对称孔全部加工完成，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置。

第五步，对次底层孔10-2进行加工，主立柱7-1、8-1中的伺服电机正转，带动方滑枕7-4、8-4在Z轴方向上升底部两排孔之间高度差的距离后，伺服电机停转；旋转平台在B轴方向转过底部两排孔之间的角度差后，伺服电机停转，重复S3-S4，直至次底层孔全部加工完成，旋转平台3复位。

第六步，参见图10，对中间类对称斜孔10-3进行加工，三自由度加工装置7开始工作，主立柱7-1内伺服电机转动，带动方滑枕7-2在Z轴方向上升次底层孔和中间斜孔的高度差距离后，伺服电机停转，加工装置的刀轴位置和斜孔中心轴线的相对位置参见图10a；旋转平台3开始工作，伺服电机带动工件转过夹角位α的角度值，三自由度加工装置7上的万向角度头7-3上端绕C轴向上转动斜孔与气缸盖中心轴线的夹角，加工装置的刀轴位置和斜孔中心轴线的相对位置参见图10b；万向角度头7-3下端绕B轴转动两个类对称孔的角度差值β-α，使钻头中心轴线A1与夹角为β的斜孔中心轴线相平行，加工装置的刀轴位置和斜孔中心轴线的相对位置参见图10c；三自由度加工装置三角形-燕尾导轨7-5上布置的伺服电机开始工作，主立柱7-1在Y方向运动距离D＝角度头中心到气缸盖中心距离*tan(β-α)，当钻头中心轴线A1与斜孔中心轴线重合，伺服电机停止工作；加工装置的刀轴位置和斜孔中心轴线的相对位置参见图10d；方滑枕中的电机7-2-1开始转动，带动角度头上的钻头转动，在加工过程中通过数控系统控制三角形-燕尾导轨7-5和矩形-三角形7-6导轨上布置的伺服电机和主立柱7-1中的伺服电机转动，参见图11，根据已知的加工速度V通过三轴矢量分解原理算出在X、Y、Z三个方向的分速度从而实现角度头沿X、Y、Z三个方向的移动，确保钻头的中心轴线A1始终与斜孔的中心轴线重合；两自由度加工装置8同时开始工作，主立柱8-1内伺服电机转动，带动方滑枕8-2在Z轴方向上升次底层孔和中间斜孔的高度差距离后，伺服电机停转，两自由度加工装置8上的万向角度头8-4上端绕C轴向上转动斜孔与气缸盖中心轴线的夹角，当钻头中心轴线A1与斜孔中心轴线重合，锁紧万向角度头的自由度，方滑枕中的电机8-2-1开始转动，带动角度头上的钻头转动，在加工过程中通过数控系统控制矩形-三角形导轨8-6上布置的伺服电机和主立柱8-1中的伺服电机转动，参见图11，根据已知的加工速度V通过三轴矢量分解原理算出在,、Z两个方向的分速度从而实现角度头沿X、Z两个个方向的移动，确保钻头的中心轴线A2始终与斜孔的中心轴线重合；进而可以实现对一对类对称斜孔的同时加工，当一对类对称斜孔加工完成，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置。旋转平台3开始工作，伺服电机带动工件转过夹角位α的角度值。角度头下端在原先的基础上再绕B轴转动下一对类对称孔的角度差值β-α，进行下一对类对称孔的加工，直至所有斜孔加工完成，旋转平台3复位，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置。

第七步，对气缸盖中间斜孔上部的螺纹孔10-4进行加工，两自由度加工装置8开始工作，主立柱8-1内的伺服电机开始工作，带动方滑枕8-2上升螺纹孔与中间斜孔的高度差后，伺服电机停止工作，万向角度头8-4上端绕C轴转动，下端绕B轴转动使得钻头的中心轴线与孔的中心轴线重合，三自由度加工装置7开始工作，主立柱内7-1的伺服电机开始工作，带动方滑枕7-2上升螺纹孔与中间斜孔的高度差后，伺服电机停止工作，万向角度头上端绕C轴转动，下端绕B轴转动使得钻头的中心轴线与孔的中心轴线重合，两个加工装置中方滑枕中的伺服电机开始转动，带动角度头末端的钻头开始工作，在加工过程中通过数控系统控制矩形-三角形导轨7-6、8-6上布置的伺服电机转动，实现钻头沿X方向的移动，进而可以实现对气缸盖中间斜孔上部的螺纹孔的加工，旋转平台3复位，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置。

第八步，对气缸盖最上端孔10-5进行加工，两自由度加工装置8开始工作，主立柱8-1内的伺服电机开始工作，带动方滑枕8-2上升上端孔与螺纹孔的高度差后，伺服电机停止工作，万向角度头8-4上端绕C轴转动，下端绕B轴转动使得钻头的中心轴线与孔的中心轴线重合，加工装置中方滑枕中的伺服电机8-2-1开始转动，带动角度头末端的钻头开始工作，在加工过程中通过数控系统控制矩形-三角形导轨8-6上布置的伺服电机转动，实现角度头沿X方向的移动，进而可以实现对气缸盖最上端孔的加工；在一个孔加工完成后，旋转平台3开始工作，伺服电机转动带动工件旋转，使得待加工孔的中心轴线与X轴重合，加工装置中方滑枕中的伺服电机8-2-1开始转动，带动角度头末端的钻头开始工作，在加工过程中通过数控系统控制矩形-三角形导轨8-6上布置的伺服电机转动，实现钻头沿X方向的移动，实现待加工孔的加工，直至最上端所有孔加工完成。

Claims (10)

1.一种柔性加工机床，包括承载台、旋转平台、三自由度加工装置与两自由度加工装置，所述旋转平台置于所述承载台上，所述三自由度加工装置与两自由度加工装置分别对称设置于承载台两侧，其特征在于，

所述三自由度加工装置包括沿X轴设置的导轨，X轴移动装置设置在X轴导轨上，X轴移动装置上布置由Y轴导轨，所述Y轴导轨连接Z轴移动装置，所述Z轴移动装置包括方滑枕主立柱，所述主立柱垂直设置在Y轴移动装置上所述方滑枕可在垂直方向上移动，方滑枕连接万向角度头，所述万向角度头用于孔加工；

所述两自由度加工装置包括，包括沿X轴设置的导轨，X轴移动装置设置在X轴导轨上，X轴移动装置连接Z轴移动装置，所述Z轴移动装置包括方滑枕主立柱，所述主立柱垂直设置在Y轴移动装置上所述方滑枕可在垂直方向上移动，方滑枕连接万向角度头，所述万向角度头用于孔加工；

所述三自由度加工装置以及两自由度加工装置从两侧同时加工气缸盖端面上的径向通孔以及斜孔。

2.根据权利要求1所述的一种柔性加工机床，其特征在于，所述万向角度头可以绕X轴、Y轴转动从而调节加工位置。

3.根据权利要求1所述的一种柔性加工机床，其特征在于，还包括激光发射接收装置，该激光发射接收装置固定在气缸盖的上表面，而激光发射装置通过螺栓固定连接在主立柱顶部的中心位置，激光反射板定位支撑机构固定在气缸端盖的顶端。

4.根据权利要求3所述的一种柔性加工机床，其特征在于，所述激光反射板定位支撑机构包括主体板，主体板竖直的置于气缸盖的顶面；所述主体板下端的销柱嵌进气缸盖端面的定位孔，主体板的下端面与气缸盖表面贴合；副板的下端两侧延伸板与气缸盖侧面同时接触实现定位；反射板直接放置在激光发射板定位支撑机构主体板上端的定位坑里。

5.根据权利要求4所述的一种柔性加工机床，其特征在于，所述激光反射板定位支撑机构还包括副板，副板通过导杆于主体板相连，丝杠穿过中间孔，转动手轮能够使副板在导杆上滑动。

6.根据权利要求1所述的一种柔性加工机床，其特征在于，还包括气缸盖固定装置，包括中心轴，该中心轴的下端固定于旋转平台中心位置；旋转平台通过连接板支柱连接板，从而完成中心轴的定位。

7.根据权利要求5所述的一种柔性加工机床，其特征在于，中心支柱上端设有中心压板，中心压板压在气缸盖的顶端，球铰螺母拧入中心轴的顶端，通过球铰螺母推动中心压板压紧气缸盖中心沉孔。

8.根据权利要求1所述的一种柔性加工机床，其特征在于，所述方滑枕内设有传动轴，所述传动轴套入至传动轴外壳内，传动轴套的上端套接大端轴承，其下端套接小端轴承，传动轴通过传动键连接至电机，通过该电机驱动所述万向角度头上的钻头转动。

9.一种通过权利要求1-8所述的加工机床来加工船用柴油机气缸盖径向孔的方法，其特征在于，包括以下步骤，

Sl，在初始位置时，安装并夹紧气缸盖；旋转平台和激光发射器开始工作，激光发射器发出的光经过发射板的反射被接收端接收到产生电信号则旋转平台停止转动，从而快速精确的确定气缸盖的起始加工位置；

S2，三自由度加工装置在X、Y与Z轴方向运转，当钻头与气缸盖端面和对刀块同时接触时，、伺服电机停转，完成加工装置的对刀工序；

S3，两自由度加工装置与三自由度加工装置开始工作，两个加工装置同时在X方向实现进给运动，当一对孔加工完成后，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置，旋转平台开始工作，平台中的伺服电机带动气缸盖10在B轴方向旋转两个孔之间的夹角值；

S4，重复S3，直至所有对称孔全部加工完成，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置；

S5，对次底层孔进行加，重复S3-S4，直至次底层孔全部加工完成，旋转平台复位；

S6，对中间类对称斜孔进行加工；

S7，对气缸盖中间斜孔上部的螺纹孔进行加工，两自由度加工装置开始工作，钻头的中心轴线与孔的中心轴线重合；三自由度加工装置开始工作，两个加工装置中方滑枕中的伺服电机开始转动；两自由度加工装置与三自由度加工装置可以实现对气缸盖中间斜孔上部的螺纹孔的加工，旋转平台复位，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置；

S8，对气缸盖最上端孔进行加工，两自由度加工装置开始工作，钻头的中心轴线与孔的中心轴线重合角度头沿X方向的移动，进而可以实现对气缸盖最上端孔的加工；在一个孔加工完成后，旋转平台开始工作，伺服电机转动带动工件旋转，使得待加工孔的中心轴线与X轴重合，加工装置中方滑枕中的伺服电机开始转动，带动角度头末端的钻头开始工作，钻头沿X方向的移动，实现待加工孔的加工，直至最上端所有孔加工完成。

10.根据权利要求9所述的一种加工气缸盖径向孔的方法，其特征在于，其中加工斜孔的方法包括以下步骤，

S61，主立柱内伺服电机转动，带动方滑枕在Z轴方向上升次底层孔和中间斜孔的高度差距离后，伺服电机停转；

S62，旋转平台开始工作，伺服电机带动气缸盖顺时针转过夹角位α的角度值，三自由度加工装置上的万向角度头上端绕C轴向上转动斜孔与气缸盖中心轴线的夹角；

S63，万向角度头7-3下端绕B轴转动两个类对称孔的角度差值β-α，使钻头中心轴线A1与夹角为β的斜孔中心轴线相平行；

S64，三自由度加工装置的钻头中心在Y方向运动距离D(需标出具体数值)，当钻头中心轴线与斜孔中心轴线重合，伺服电机停止工作；

S65，三自由度加工装置通过实现角度头沿X、Y、Z三个方向的移动，确保钻头的中心轴线A1始终与一端斜孔的中心轴线重合；两自由度加工装置同时开始工作，实现角度头沿X、Z两个个方向的移动，确保钻头的中心轴线A2始终与斜孔的中心轴线重合，进而可以实现对一对类对称斜孔的同时加工；

S66，当一对类对称斜孔加工完成，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置；

S67，旋转平台开始工作，伺服电机带动工件转过夹角位α的角度值，角度头下端在原先的基础上再绕B轴转动下一对类对称孔的角度差值β-α，进行下一对类对称孔的加工，直至所有斜孔加工完成，旋转平台复位，两个加工装置停止工作并返回与当前加工孔相同高度的初始位置。

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