CN112719374B - 转向节多主轴复合加工装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车转向节技术领域，尤其涉及一种转向节多主轴复合加工装置及使用方法，包括机架，所述机架设置有主轴箱、工作台、主轴、夹紧单元，所述夹紧单元包括杆部内轴颈夹具、杆部外轴颈夹具、耳部支撑销、驱动转向节绕杆部转动的角度调整装置，其定位准确，可以对杆部内轴颈自动定心，避免杆部偏移，避免了多个转向节同时夹持时定位不准的问题；并且夹持牢固，限制了转向节在加工时发生移动；加工时不会发生共振，提高加工精度、较高效率。

Description

转向节多主轴复合加工装置及使用方法

技术领域

本发明涉及汽车转向节技术领域，特别是涉及一种转向节多主轴复合加工装置及使用方法。

背景技术

转向节是汽车上的关键零件，由于其结构复杂以及对机械性能的高要求，增加了其加工成型的难度。在现有技术中，先通过锻造加工成毛坯，再通过金加工进行后续的车、铣、钻孔等操作。由于加工工序繁琐，现有的加工设备可以分为两种类型，一种是采用传统的车床、钻床、铣床等多种设备组成生产线依照工序分别进行加工，该方式零件转运较多，且由于反复装夹定位导致加工的基准发生变化，产品的一致性较差；另一种是采用数控加工中心在一台设备上进行加工，该方式提高了产品的加工精度，但是设备成本较高、加工效率较低。例如，数控加工中心加工时装夹一个工件，然后进行铣、钻、攻丝等复合加工，或者有些加工中心工作台比较大，可以同时装夹2件工件，加工中心可以依次对该2件工件进行加工，但加工时间是装夹1件工件加工时间的将近2倍，即装夹2件工件一次加工只是省略了加工工中心换刀的时间，对提升转向节复合加工的加工效率作用不大。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种转向节多主轴复合加工装置及使用方法，其可以对三个转向节进行精确定位，夹持牢固，并同步加工，从而成倍数地提高了转向节的加工效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转向节多主轴复合加工装置，包括机架，所述机架设置有主轴箱、工作台，所述主轴箱下方沿竖直方向设置有三个主轴，所述三个主轴沿水平方向平行布置，所述工作台设置有三个分别与主轴对应的夹紧单元，所述夹紧单元包括杆部内轴颈夹具、杆部外轴颈夹具、耳部支撑销、驱动转向节绕杆部转动的角度调整装置；

所述工作台设置有用于转向节杆部穿过的通孔，所述杆部内轴颈夹具设置于所述通孔的上部，所述杆部外轴颈夹具设置于所述通孔的下部；

所述杆部外轴颈夹具包括用于从侧面抵触外轴颈的三根同步伸缩的液压顶杆，所述三根液压顶杆在水平面上沿圆周等角度分布；

所述角度调整装置包括用于抵触转向节耳部一个侧面的限位块、用于抵触转向节耳部另一个侧面的伸缩杆。

优选的，所述杆部内轴颈夹具包括外锥套、抱紧套、油缸缸体、油缸拉杆，所述抱紧套包括沿圆周方向拼接成环形的若干个抱紧块，相邻抱紧块之间设置有弹性垫，所述抱紧套的中部为夹紧内轴颈的夹紧面，所述抱紧套的外侧上部设置有上大下小的锥形滑动面，所述抱紧套的外侧下部设置有环形槽，所述外锥套设置有与所述锥形滑动面对应的锥形导向面，所述油缸拉杆的上端设置有沿上下方向推拉所述抱紧套的驱动块，所述驱动块位于所述环形槽内且与其滑动连接，所述油缸拉杆的下端与所述油缸缸体连接。

优选的，所述锥形滑动面与竖直方向的夹角为65°～78°。

优选的，所述外锥套与所述工作台固定连接，所述外锥套的上方固定设置有用于抵触转向节盘部端面的垫板。

优选的，所述抱紧块为三个或四个。

优选的，所述耳部支撑销可伸缩地与所述工作台弹性连接。

优选的，所述主轴可更换地安装有钻头、丝锥、或镗刀。

优选的，所述主轴的转速范围为50-7500R/Min。

所述的转向节多主轴复合加工装置的使用方法：将三个转向节的杆部分别穿过工作台的通孔放置在工作台上，耳部支撑销支撑在转向节的耳部下方，启动角度调整装置驱动转向节盘部绕杆部转动，启动杆部内轴颈夹具夹紧杆部，启动杆部外轴颈夹具对杆部辅助定位；使用单刀片刀具加工时，三个主轴转速相同，三个刀具的刀片相位角相差120°；

优选的，使用多刀片的刀具加工时，三个主轴分别以不同的转速、相同的进给量进行加工或分两刀进行加工。

本发明的有益效果是：首先，本发明给出一种新的转向节定位装夹机构，该机构通过杆部、盘部对转向节进行粗定位，然后将转向节绕杆部旋转后限制其转动，再通过可以自定心的杆部内轴颈夹具夹紧杆部内轴颈，最后夹紧杆部外轴颈，首先，该机构定位精确，杆部内轴颈夹具可以自动定心，避免杆部偏移，使得被加工的多个工件之间的距离是固定的，而多个主轴之间的距离也是固定的，从而可以进行同步加工。而现有技术中使用定位套对杆部进行定位，由于定位套与杆部之间必须留有间隙，即使加工精度较高，定位套内径的误差为0.03mm至0.04mm，转向节杆部的外径误差为-0.03mm，该间隙为0.03mm至0.07mm，因此转向节可能发生偏移，而主轴之间的距离是固定的，导致无法对多个工件同步加工。可见，本发明避免了多个转向节同时夹持时定位不准的问题。

其次，该机构夹持牢固，且不占用工件上方加工区域，便于刀具进行加工。本申请通过杆部内轴颈夹具抱紧杆部的内轴颈，将其向下拉压在工作台上，而现有技术一般需要从耳部方向将转向节压紧在工件上，占用了工件上方的加工区域。杆部外轴颈夹具、角度调整装置进一步限制了转向节在加工时发生移动。

第三，本发明可以同时对三个工件进行加工，该加工的实现首先依赖于上述的定位精确和夹持牢固，其次，还需要避免因为多个工件同步加工而带来的共振而导致降低加工精度。本申请对使用刀具、使用方法进行了优化，使其不会发生共振。

第四，本发明通过上述方案实现了同时加工三个转向节，从而提高了加工效率，不仅工件装夹迅速，而且在原来加工一个产品的时间可以同时加工三个产品，提升效率非常显著。

附图说明

图1是本发明的转向节多主轴复合加工装置使用状态的结构示意图。

图2是本发明的工作台放置一个转向节时的结构示意图。

图3是本发明的工作台底部的结构示意图。

图4是本发明的杆部内轴颈夹具装夹状态的剖面示意图。

图5是本发明的杆部内轴颈夹具内部的结构示意图。

图6是本发明的角度调整装置的结构示意图。

图7是本发明的转向节多主轴复合加工装置使用锪刀加工时刀具的相位示意图。

附图标记说明：

1——主轴箱 2——工作台

3——主轴 4——杆部内轴颈夹具

41——外锥套 42——抱紧套

421——抱紧块 422——弹性垫

423——环形槽 43——油缸缸体

44——油缸拉杆 441——驱动块

45——垫板 5——杆部外轴颈夹具

51——液压顶杆 6——耳部支撑销

7——角度调整装置 71——限位块

72——伸缩杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围限制于此。

如图1至图6所示，本实施例的转向节多主轴复合加工装置，其包括机架、主轴箱1、工作台2、用于固定转向节的夹紧单元以及配套的电气、液压系统。其中，如图1所示，主轴箱1设置于工作台2的上方，主轴箱1下方沿竖直方向设置有三个主轴3，所述三个主轴3位于同一个竖直面上并沿水平方向平行布置，三个主轴3之间的相对位置固定不变，主轴3相对工作台2可以上下、左右、前后移动。

转向节固定时，首先是对将转向节放在工作台上进行粗定位，然后通过夹紧单元对其进行精定位并夹紧固定。所述夹紧单元为三个，分别与三个主轴3对应。本实施例选择其数量为三个主要是考虑到设备的占地、驱动力、成本与效率的统一，也可以为两个或四个。

所述夹紧单元包括杆部内轴颈夹具4、杆部外轴颈夹具5、耳部支撑销6、驱动转向节绕杆部转动的角度调整装置7。

所述工作台2设置有用于转向节杆部穿过的通孔，所述杆部内轴颈夹具4设置于所述通孔的上部，所述杆部外轴颈夹具5设置于所述通孔的下部。

如图3所示，所述杆部外轴颈夹具5包括一个环形座，该环形座设置有三个液压顶杆51，液压顶杆51可以同步伸缩从侧面抵触转向节的外轴颈，所述三根液压顶杆51在水平面上沿圆周等角度分布，环形座设置有与液压顶杆51对应的导向槽，液压顶杆51在该导向槽内伸缩。

所述角度调整装置7包括用于抵触转向节耳部一个侧面的限位块71、用于抵触转向节耳部另一个侧面的伸缩杆72，伸缩杆72通过液压系统控制其伸缩。

所述杆部内轴颈夹具4包括外锥套41、抱紧套42、油缸缸体43、油缸拉杆44，所述抱紧套42包括沿圆周方向拼接成环形的若干个抱紧块421，相邻抱紧块421之间设置有弹性垫422，所述抱紧套42的中部为夹紧内轴颈的夹紧面，所述抱紧套42的外侧上部设置有上大下小的锥形滑动面，所述抱紧套42的外侧下部设置有环形槽423，所述外锥套41设置有与所述锥形滑动面对应的锥形导向面，所述油缸拉杆44的上端设置有沿上下方向推拉所述抱紧套42的驱动块441，所述驱动块441位于所述环形槽423内且与其滑动连接，所述油缸拉杆44的下端与所述油缸缸体43连接。

在工作台2内部、杆部内轴颈夹具4的侧面设置有用于检测转向节放入的传感器。转向节放入前，抱紧套42没有被油缸拉杆44向下拉，其中部孔径较大，角度调整装置7的伸缩杆72处于缩回位置，杆部外轴颈夹具5的三个液压顶杆51也位于缩回位置。将转向节放入，利用抱紧套42的中部孔径、四个耳部支撑销6、以及图2中角度调整装置7侧面较高的两个销子对转向节进行粗定位。传感器检测到转向节放入后，角度调整装置7的伸缩杆72伸长使得转向节转动，然后抱紧套42在油缸拉杆44的作用下下行从而中部的孔径变小，抱紧杆部内轴颈，然后杆部外轴颈夹具5的三个液压顶杆51伸长限制外轴颈的移动。从而实现对转向节的完全定位，可以进行后续加工。

进一步的，所述锥形滑动面与竖直方向的夹角为65°～78°，通过该锥形滑动面和锥形导向面，抱紧套42和外锥套41可以相对滑动，滑动的同时使得抱紧套42的内径变大或变小。并且由于锥形导向面的导向作用、锥形滑动面的三个抱紧块421同步上下移动，使得抱紧套42的圆心轴线始终与外锥套41的圆心轴线重合，从而使得转向节杆部的轴线不发生偏移，实现了对杆部的自动定心。另外，油缸缸体43、油缸拉杆44均为圆环形，转向节的杆部可以从其中部穿过。

所述外锥套41与所述工作台2固定连接，所述外锥套41的上方固定设置有用于抵触转向节盘部端面的垫板45。垫板45上侧可以设置三个突出的抵触面，该抵触面用于抵触支撑转向节的盘部，从而减小垫板45与转向节的接触面积。

所述抱紧块421为三个或四个。

进一步的，所述耳部支撑销6可伸缩地与所述工作台2弹性连接，缓冲转向节落下时对设备的冲击，避免损坏工件或设备。

进一步的，该转向节多主轴复合加工装置可以完全对盘部沿竖直方向的所有加工，其主轴3可更换地安装有钻头、丝锥、或镗刀。更进一步的，还可以在工作台的侧面沿水平方向布置主轴从而可以沿水平方向对转向节进行加工，从而在一台设备上完成对转向节盘部的所有机加工。

进一步的，所述主轴3的转速范围为50-7500R/Min。

本发明的转向节多主轴复合加工装置使用时，将三个转向节的杆部分别穿过工作台2的通孔放置在工作台2上，耳部支撑销6支撑在转向节的耳部下方，启动角度调整装置7驱动转向节盘部绕杆部转动，启动杆部内轴颈夹具4夹紧杆部，启动杆部外轴颈夹具5对杆部辅助定位。为了避免三个主轴同时加工带来的共振，本发明通过对不同刀具使用不同的加工方式从而解决该问题。

具体的，使用单刀片刀具加工时，如使用锪刀加工孔时，如图7所示，三个主轴3转速相同，三个刀具的刀片相位角相差120°。

使用多刀片的刀具加工时，三个主轴3分别以不同的转速、相同的进给量进行加工。如果刀片位于刀具的侧面，如丝锥、镗刀、立铣刀，使用立铣刀时三个主轴3的转速分别为770、800、830R/Min。如果刀片位于刀具的底面，如端面铣刀铣削2mm的加工余量时，分两步进行铣削，第一步采用低速（650 R/Min）、低进给量（700mm/Min）切削大部分（即1.8mm），仅留一次的切削量，第二步采用高速（1280 R/Min）、高进给量（1000mm/Min）切削剩下部分（0.2mm）。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.转向节多主轴复合加工装置，其特征在于：包括机架，所述机架设置有主轴箱（1）、工作台（2），所述主轴箱（1）下方沿竖直方向设置有三个主轴（3），所述三个主轴（3）沿水平方向平行布置，所述工作台（2）设置有三个分别与主轴（3）对应的夹紧单元，所述夹紧单元包括杆部内轴颈夹具（4）、杆部外轴颈夹具（5）、耳部支撑销（6）、驱动转向节绕杆部转动的角度调整装置（7）；

所述工作台（2）设置有用于转向节杆部穿过的通孔，所述杆部内轴颈夹具（4）设置于所述通孔的上部，所述杆部外轴颈夹具（5）设置于所述通孔的下部；

所述杆部外轴颈夹具（5）包括用于从侧面抵触外轴颈的三根同步伸缩的液压顶杆（51），所述三根液压顶杆（51）在水平面上沿圆周等角度分布；

所述角度调整装置（7）包括用于抵触转向节耳部一个侧面的限位块（71）、用于抵触转向节耳部另一个侧面的伸缩杆（72）；

所述杆部内轴颈夹具（4）包括外锥套（41）、抱紧套（42）、油缸缸体（43）、油缸拉杆（44），所述抱紧套（42）包括沿圆周方向拼接成环形的若干个抱紧块（421），相邻抱紧块（421）之间设置有弹性垫（422），所述抱紧套（42）的中部为夹紧内轴颈的夹紧面，所述抱紧套（42）的外侧上部设置有上大下小的锥形滑动面，所述抱紧套（42）的外侧下部设置有环形槽（423），所述外锥套（41）设置有与所述锥形滑动面对应的锥形导向面，所述油缸拉杆（44）的上端设置有沿上下方向推拉所述抱紧套（42）的驱动块（441），所述驱动块（441）位于所述环形槽（423）内且与其滑动连接，所述油缸拉杆（44）的下端与所述油缸缸体（43）连接。

2.根据权利要求1所述的转向节多主轴复合加工装置，其特征在于：所述锥形滑动面与竖直方向的夹角为65°～78°。

3.根据权利要求1所述的转向节多主轴复合加工装置，其特征在于：所述外锥套（41）与所述工作台（2）固定连接，所述外锥套（41）的上方固定设置有用于抵触转向节盘部端面的垫板（45）。

4.根据权利要求1所述的转向节多主轴复合加工装置，其特征在于：所述抱紧块（421）为三个或四个。

5.根据权利要求1所述的转向节多主轴复合加工装置，其特征在于：所述耳部支撑销（6）可伸缩地与所述工作台（2）弹性连接。

6.根据权利要求1所述的转向节多主轴复合加工装置，其特征在于：所述主轴（3）可更换地安装有钻头、丝锥、或镗刀。

7.根据权利要求1所述的转向节多主轴复合加工装置，其特征在于：所述主轴（3）的转速范围为50-7500R/Min。

8.权利要求1至7任意一项所述的转向节多主轴复合加工装置的使用方法，其特征在于：将三个转向节的杆部分别穿过工作台（2）的通孔放置在工作台（2）上，耳部支撑销（6）支撑在转向节的耳部下方，启动角度调整装置（7）驱动转向节盘部绕杆部转动，启动杆部内轴颈夹具（4）夹紧杆部，启动杆部外轴颈夹具（5）对杆部辅助定位；

使用单刀片刀具加工时，三个主轴（3）转速相同，三个刀具的刀片相位角相差120°；

使用多刀片的刀具加工时，三个主轴（3）分别以不同的转速、相同的进给量进行加工。

Images