CN114290081A - 悬挂式多工位组合加工机床、系统及其加工方法 - Google Patents

Abstract

为实现在一台机床上完成毛坯的不同方向部件的全部加工，本发明提供了一种悬挂式多工位组合加工机床，用于将毛坯加工成具有至少一个预定方向的加工结构的工件，其特征在于，包括：床身；工作台主轴，沿竖直方向延伸，可转动地安装在机架内；工作台，安装在主轴上；主轴驱动部件，用于驱动主轴转动；以及第一动力头组，包含多个设置在机架顶部的动力头，其中，工作台的周缘分布有多个用于对毛坯进行夹持的夹具，第一动力头组包含多个设置在床身顶部的动力头，用于从工作台的上方对被夹具夹持的毛坯进行加工。另外，本发明还提供了含有前述悬挂式多工位组合加工机床的加工系统，以及对应的加工方法。

Description

悬挂式多工位组合加工机床、系统及其加工方法

技术领域

本发明属于金属加工技术领域，涉及一种悬挂式多工位组合加工机床及使用该悬挂式多工位组合加工机床的加工方法。

背景技术

多方向形状的连接部件，包括连接管类、三通阀类如角阀、球阀、闸阀、截止阀等广泛应用在管道连接上。通常情况下，这种连接部件的材料可以为铜、铁、铝、锌合金、钢等金属。

由于材料为金属，因此，上述多方向形状的连接部件需加工方向多为两个、三个甚至四个预定方向，根据具体加工结构的不同，加工工序也十分复杂，可能包括钻孔、搪孔、螺纹加工以及拉槽等。

现有技术中常见的机床通常能够进行一个方向的加工，对于具有上述多方向形状的部件，无满足一次完成加工，因而需要通过两台或更多的机床，不仅加工效率较低，人工及设备成本也较高。并且，在加工过程中，更换机床需要再次进行装夹，这种情况下很容易产生加工误差，影响产品精度，严重的可能造成废品率增加。尤其是在不同方向上需要加工出多个不同结构时，往往需要通过不同的机床进行加工或者在同一台机床中设置可以转动/移动的夹具，而这样的机床之间的移动或机床内的移动/转动就导致产品上各个孔之间误差增大。另外，一旦需加工结构增多，则相应的加工功能部件数量也相应增多，导致机床难以实现合理布局。

发明内容

为解决上述问题，在一台机床上完成毛坯的不同方向部件的全部加工，本发明提出了一种悬挂式机床，具体采用了如下技术方案：

本发明提供了一种悬挂式多工位组合加工机床，用于将毛坯加工成具有至少一个预定方向的加工结构的工件，其特征在于，包括：床身；工作台主轴，沿竖直方向延伸，可转动地安装在床身内；工作台，安装在工作台主轴上；工作台主轴驱动部件，用于驱动工作台主轴转动；以及第一动力头组，包含多个设置在床身顶部的动力头，其中，工作台的周沿分布有多个用于对毛坯进行夹持的夹具，第一动力头组包含多个设置在床身顶部的动力头，用于从工作台的上方对被夹具夹持的毛坯进行加工。

进一步，本发明提供的上述悬挂式多工位组合加工机床，还可以包括：第二动力头组，包含多个设置在床身的侧部的第二动力头，用于从工作台的外侧方向对被夹具夹持的毛坯进行加工。

另外，本发明提供的上述悬挂式多工位组合加工机床，还可以包括：第三动力头组，包含多个设置在床身的底部的第三动力头，用于从工作台的下方对被夹具夹持的毛坯进行加工。

本发明提供的上述悬挂式多工位组合加工机床中，还可以具有这样的技术特征，第一动力头组中包含滑台动力头，滑台动力头用于从工作台的内侧对被夹具夹持的毛坯进行加工。

进一步，上述悬挂式多工位组合加工机床中还可以具有这样的技术特征，其中，滑台动力头为一字滑台动力头，包括：壳体；滑台，固定在壳体上；导轨，与滑台相滑动嵌合；以及滑台驱动电机，驱动滑台沿导轨移动，导轨固定安装在床身上。

另外，上述悬挂式多工位组合加工机床中还可以具有这样的技术特征，其中，滑台动力头为十字滑台动力头，包括：壳体；第一滑台，固定在壳体上；第一导轨，与第一滑台相滑动嵌合；第一滑台驱动电机，驱动第一滑台沿第一导轨移动；第二滑台，固定在第一导轨上；第二导轨，与第二滑台相滑动嵌合；第二滑台驱动电机，驱动第二滑台沿第二导轨移动，第二导轨固定安装在床身上。

更进一步，上述悬挂式多工位组合加工机床中还可以具有这样的技术特征，滑台动力头还包括：动力头主轴，穿设在壳体内；刀具安装部，设置在动力头主轴的一端，用于安装刀具；刀具驱动电机，驱动刀具安装部上的刀具对毛坯进行加工。

本发明提供的上述悬挂式多工位组合加工机床中，还可以具有这样的技术特征，其中，床身具有顶板，工作台主轴可转动地安装在顶板上，工作台安装在工作台主轴的下端且位于床身内。

本发明还提供了一种悬挂式多工位组合加工系统，用对毛坯进行加工形成工件，其特征在于，包括加工机床、上料装置、下料装置以及控制装置，其中，加工机床为如上任一项的悬挂式多工位组合加工机床。

另外，本发明还提供了一种悬挂式多工位组合加工方法，其特征在于，采用如上所述的多工位组合加工系统对毛坯进行加工形成工件。

发明作用与效果

根据本发明提供的加工系统及加工方法，由于将动力头主轴可转动地安装在床身的顶部，且工作台安装在工作台主轴的下端部、工作台的周沿设置有多个夹具，因此，本发明的工作台呈现悬挂式结构，使得工作台周沿的夹具上、下以及侧部均留空，形成较大的加工空间，方便各种功能部件的布置，也方便这些功能部件与夹具的运动相配合。同时，本发明采用了在工作台的上方床身上设置第一动力头组的方式，因此能够与前述悬挂式工作台形成配合，从夹具的上方对毛坯进行加工。

另外，当第一动力头组中包含滑台动力头时，就能够从一个侧方向对毛坯进行加工；在此基础上，配合其他方向的动力头，即可实现多方向的加工，且其过程中不需要更换机床，夹具也不需要转动方向，不仅使得加工效率提高，也能够大大减小因更换机床或夹具移动转向带来的加工误差。

附图说明

图1是本发明实施例的悬挂式多工位组合加工系统的结构框图。

图2是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的立体图。

图3是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的侧视图。

图4是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的俯视图。

图5是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的仰视图。

图6是图4的A-A剖视图。

图7是本发明实施例的工作台结构图。

图8是本发明实施例中的固定动力头的结构图。

图9是本发明实施例的一字滑台动力头的结构图。

图10是本发明实施例的十字滑台动力头的结构图。

图11是本发明实施例中的待加工毛坯的结构示意图。

图12是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工系统的加工方法流程图。

附图标记：

悬挂式多工位组合加工系统1000；悬挂式多工位组合加工机床100；床身10；顶板11；平面侧板12；进出料窗121；弧面侧板13；观察窗131；底板14；支撑脚15；工作台主轴20；主轴驱动部30；工作台40；夹具41；第一动力头51(包括51A、51B、51C、51D、51E、51F、51G)；第二动力头61(包括61A、61B、61C、61D、61E、61F、61G)；第三动力头71(包括71A、71B、71C、71D)；排屑机构80；收集斗81；输送装置82；输送罩体821；输送驱动机构822；输出装置83；固定动力头102；壳体1021；动力头主轴1022；进给驱动电机1023；刀具安装部1024；刀具驱动电机1025；一字滑台动力头103；壳体1031；动力头主轴1032；进给驱动电机1033；刀具安装部1034；转动驱动电机1035；滑台1036；导轨1037；滑台驱动电机1038；十字滑台动力头104；壳体1041；动力头主轴1042；进给驱动电机1043；刀具安装部1044；刀具驱动电机1045；第一滑台1046；第一导轨1047；第一滑台驱动电机1048；第二滑台1049；滑台1050；第二滑台驱动电机1051；上料装置200；下料装置300；控制装置400。

具体实施方式

以下结合附图以及实施例来说明本发明的具体实施方式。

<实施例>

本实施例提供了一种悬挂式多工位组合加工系统，用于将毛坯加工成具有预定加工结构的成品部件。

图1是本发明实施例的悬挂式多工位组合加工系统的结构框图。

如图1所示，本实施例提供了一种悬挂式多工位组合加工系统1000，其包括悬挂式多工位组合加工机床100、上料装置200、下料装置300以及控制装置400。

图2是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的立体图，图3是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的侧视图，图4是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的俯视图，图5是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工机床的仰视图，图6是图4的A-A剖视图。

如图1-6所示，本实施例提供的悬挂式多工位组合加工机床(以下简称机床)100具有床身10、工作台主轴20、主轴驱动部30、工作台40、第一动力头组、第二动力头组、第三动力头组以及排屑机构80。

如图2-6所示，床身10呈框架结构，具有顶板11、平面侧板12、弧面侧板13、底板14以及多个支撑脚15。

其中，顶板11以及底板14均近似圆形，且二者在竖直方向的同一位置处设有缺口；平面侧板12连接在顶板11以及底板14的缺口部位处，该平面侧板12上设有一个镂空窗形结构，即进出料窗121。弧面侧板13连接在顶板11以及底板14的非缺口部位处，该弧面侧板13上设有多个含有可开闭的透明玻璃门的观察窗131，操作人员可通过观察窗131观察内部工作情况，并在需要维修时打开相应位置的观察窗131玻璃门进行维修。顶板11、平面侧板12、弧面侧板13和底板14相配合，形成一个加工腔室。多个支撑脚15分布设置在底板14的边缘部位，对床身10整体形成支撑。

工作台主轴20的沿竖直方向穿设在顶板11中部，其能够相对于顶板11绕自身轴线转动。具体地，工作台主轴20的上端可以通过轴承等转动安装部件安装在顶板11中部，同时，工作台主轴20的下端向下延伸至床身10的加工腔室内。

主轴驱动部30为电机，安装在顶板11上，能够驱动工作台主轴20绕自身轴线转动。

工作台40安装在工作台主轴20的下端处，且位于能够随着工作台主轴20的转动而转动。

图7是本发明实施例的工作台结构图。

如图6-7所示，工作台40呈圆盘形状，工作台主轴20与工作台40的平面相垂直，下端连接在工作台40的圆心位置处，使得工作台主轴20转动时工作台40能够绕其中心在水平面旋转。由此，工作台40及工作台主轴20呈现由上方(即机床10的顶部)向下悬挂的状态，即，是一种悬挂式机床机构。

工作台40的周缘部位设置有多个夹具41，这些夹具41用于在加工过程中夹住毛坯。本实施例中，夹具41的数量为10个，该10个夹具41均匀分布在工作台40的周缘上，使得相邻两个夹具41与工作台主轴20的连线之间的夹角为36°。由于工作台40是呈悬挂状的，因此当工作台40在工作台主轴20以及主轴驱动部30的驱动下转动时，就让每个夹具40在水平面上绕工作台40的圆心发生位置移动，即，在加工腔室内的同一水平面上绕圈地运动。

本实施例中，在主轴驱动部30的驱动下，工作台主轴20带动工作台40间歇性地转动，每转动36°即静止一段时间，再继续转动。由此，各个夹具41均可分别停在10个不同的预定位置上，这些预定位置即为不同的工位。按照转动方向以及与进出料窗121的距离，以下将位于进出料窗121处用于进行进出料的工位记作第一工位，第一工位下游相邻的工位(即从第一工位经过一次工作台转动36°后夹具41到达的工位)记作第二工位，以此类推，剩余工位分别记作第三工位、第四工位、第五工位、第六工位、第七工位、第八工位、第九工位、第十工位。

如图2-6所示，机床100上安装有多个动力头，按照这些动力头的分布位置，可以分为第一动力头组、第二动力头组以及第三动力头组。

第一动力头组包括多个设置在床身10顶部(即顶板11上)的第一动力头51。本实施例的第一动力头51的数量为7个，分别设置在与第二工位、第三工位、第四工位、第六工位、第八工位、第九工位以及第十工位相对应的位置，依次记为第一动力头51A、第一动力头51B、第一动力头51C、第一动力头51D、第一动力头51E、第一动力头51F、第一动力头51G。

第二动力头组包括多个设置在床身10侧部(即平面侧板12或弧面侧板13上)的第二动力头61。本实施例中，第二动力头61的数量为7个，分别设置在与第三工位、第四工位、第五工位、第六工位、第七工位、第八工位、第九工位相对应的位置，依次记为第二动力头61A、第二动力头61B、第二动力头61C、第二动力头61D、第二动力头61E、第二动力头61F、第二动力头61G。

第三动力头组包括多个设置在床身10底部(即底板14上)的第三动力头71。本实施例中，第三动力头71的数量为4个，分别设置在与第五工位、第六工位、第七工位、第十工位相对应的位置，依次记为第三动力头71A、第三动力头71B、第三动力头71C、第三动力头71D。

如上所述，本实施例中，设置在床身10上的动力头包括七个第一动力头51、七个第二动力头61以及四个第三动力头71，总数量为18个，各个动力头的基本结构相同，都能够驱动其所安装的刀头转动从而实现相应的加工。同时，各动力头均与某一工位的位置相对应，相应地，用于在其对应的工位对毛坯件进行加工。另外，第一工位用于作为上下料工位，未设置有动力头，其他工位则均设有对应的至少一个动力头。

本实施例中，上述多个动力头按结构种类又可以分为两类，即固定动力头102和滑台动力头。其中，固定动力头102是相对床身10不产生运动，而滑台动力头通过滑台结构能够产生相对运动；滑台动力头中的滑台结构可以是一字滑台结构(以下称一字滑台动力头)，也可以是十字滑台结构(以下称十字滑台动力头)。

图8是本发明实施例中的固定动力头的结构图。

如图8所示，固定动力头102包括壳体1021、穿设在壳体内的动力头主轴1022、驱动动力头主轴1022前后移动的进给驱动电机1023、设置动力头主轴1022一端的刀具安装部1024以及驱动刀具安装部1024上的刀具(图中未示出)的刀具驱动电机1025。

其中，壳体1021上设有法兰，通过该法兰可以将固定动力头穿设在床身10的相应位置上(床身10的相应位置设孔部，将法兰安装在孔部即可)。安装状态下，刀具安装部1024位于床身内部10，进给驱动电机1023通过丝杠结构配合，驱动动力头主轴1022相对于壳体1021前后移动(即沿动力头主轴1022的长度方向移动)，从而让刀具安装部1024靠近或远离工作台40上的夹具41，刀具驱动电机1025可以在刀具安装部1024靠近夹具41时驱动刀具工作，对夹具41上的毛坯进行加工。

另外，固定动力头102还可以是展刀动力头，即，还可以再设置一个拉杆驱动电机，并在动力头主轴1022内穿设一根拉杆，该拉杆的一端安装在刀具安装部1024处，另一端与拉杆驱动电机的输出端连接，即构成一种展刀动力头。这种展刀动力头中，拉杆驱动电机能够驱动拉杆移动，使得刀具安装部1024上安装的刀具实现变径，其具体结构和工作原理与现有技术中的展刀动力头相同，在此不再赘述。

图9是本发明实施例的一字滑台动力头的结构图。

如图9所示，一字滑台动力头103的结构与固定动力头102类似，也具有壳体1031、穿设在壳体内的动力头主轴1032、驱动动力头主轴1032前后移动的进给驱动电机1033、设置动力头主轴1032一端的刀具安装部1034以及驱动刀具安装部1034上刀具的刀具驱动电机1035。除此之外，一字滑台动力头103还具有固定在壳体1031上的滑台1036、与滑台1036相滑动嵌合的导轨1037以及驱动滑台1036沿导轨1037移动的滑台驱动电机1038。导轨1037可以固定安装在床身10上，当滑台驱动电机1038驱动滑台1036移动时，即可实现壳体1031以及动力头主轴1032等结构沿着导轨1036长度方向整体移动，使得刀具安装部1034及其上的刀具也能够相对于床身10移动。

由于导轨1036的长度方向只有一个，因此一字滑台动力头103能够实现一个方向的相对运动，配合横铣头这类结构的刀具，即可实现从与动力头主轴1032的长度方向相垂直的方向靠近或远离夹具41，并对毛坯进行加工。

图10是本发明实施例的十字滑台动力头的结构图。

如图10所示，十字滑台动力头104的结构与一字滑台动力头103类似，也具有壳体1041、穿设在壳体内的动力头主轴1042、驱动动力头主轴1042前后移动的进给驱动电机1043、设置动力头主轴1042一端的刀具安装部1044、驱动刀具安装部1044上刀具的刀具驱动电机1045。与一字滑台动力头103类似，十字滑台动力头104还具有固定设置在壳体1031上的第一滑台1046、与滑台1046相滑动嵌合的第一导轨1047、驱动第一滑台1046沿第一导轨1047移动的第一滑台驱动电机1038，除此之外，十字滑台动力头104还具有与第一导轨1047相固定的第二滑台1049、与第二滑台1049相滑动嵌合的第二导轨1050以及驱动第二滑台1049沿着第二导轨1050移动的第二滑台驱动电机1051。

本实施例中，第二导轨1050固定在床身上，第一导轨1047与第二导轨1050的长度方向相垂直，通过第一滑台驱动电机1038以及第二滑台驱动电机1051分别驱动，即可实现壳体1041、动力头主轴1042以及刀具安装部1044等结构沿着两个方向相对于床身10移动，其移动的自由度比一字滑台动力头103更高。

下表1示出了各个工位以及对应的动力头的位置和实现的加工工序，该表1中，单元格内记为“-”的表示对应位置处无动力头。

表1.动力头分布对照表

本实施例中，第一动力头51A、第一动力头51C均为一字滑台动力头103，第一动力头51B为十字滑台动力头104，其他均为固定动力头102。另外，第二动力头61D具有展刀结构，其他动力头则均不具有展刀结构。

如上表所示，部分工位所对应的动力头不止一个，这种情况下，该工位处的毛坯将被设置在不同位置的动力头从不同方向实施相应的加工。以第六工位处为例，该处的床身10顶部设有第一动力头51D，用于从上方对毛坯进行精车外圆以及钻中心孔的加工，床身10的侧部设有第二动力头61D，用于从侧方向(工作台40的径向外侧)对毛坯进行内孔上拉槽以及下拉槽的加工，床身10的底部设有第三动力头71B，用于从下方对毛坯进行外圆套牙的加工。即，该第六工位处，毛坯被从三个方向同时进行了不同的加工。另外，在第二、第三以及第四工位中，第一动力头51A、第一动力头51B以及第一动力头51C为滑台动力头，且第一动力头51A、第一动力头51C为一字滑台动力头103，第一动力头51B为十字滑台动力头104，因此该三个动力头均能从另一侧方向(即与各个第二动力头61A～61G所不同的其他侧方向)对毛坯进行加工，由此，本实施例的机床100能够在实现上方、下方以及两个侧方向的加工，即四方向加工。

如图2-图6所示，排屑机构80设置在床身10下方的地面上，包括收集斗81、输送装置82以及输出装置83。

收集斗81呈漏斗状，用于收集毛坯加工时产生的金属碎屑。底板14上设有与收集斗81的上部开口相对应的开口，收集斗81固定连接在该开口处，使得各动力头加工时所产生的碎屑掉落底板14后落入收集斗81。本实施例中，底板14呈向收集斗81下倾的倾斜状态，便于碎屑落入。另外，收集斗81位于底板14未分布有动力头的位置处，本实施例中为第三工位以及第四工位下方的位置处。

本实施例中，输送装置82为带式输送装置，包含输送罩体821、输送带以及输送驱动机构822，用于将收集斗81所收集的碎屑向外输送。其中，输送罩体821设置在床身10下方的底面上，从收集斗81处向床身10外侧延伸；输送带(图中未示出)设置在输送罩体821内，输送驱动机构822用于驱动输送带滚动。输送带接收收集斗81落下的碎屑后，在输送驱动机构822下将这些碎屑进一步向外输送。

输出装置83用于接收输送装置82输出的碎屑，并将接收的碎屑输出。本实施例中，输送带的外侧端部向上倾斜，输出装置83为输送小车的形式，设置在输送带外侧端部的下方，能够接收输送带输送的碎屑，并通过人力或自动驱动的方式运出。

本实施例中，上料装置200以及下料装置300均设置在进出料窗121外侧，当某一夹具41上的毛坯经由第十工位被第一动力头51G、第三动力头71D加工后，即得到四个方向均形成了所需的加工结构的工件成品，该工件成品将随工作台40的下一次转动到达进出料窗121处，由下料装置取出工件成品后再由上料装置将一个新的毛坯上料至该处夹具41，从而能够随着工作台40的继续转动依次在第二工位至第十工位进行相应的加工。上料装置和下料装置可以采用现有技术中的工件上下料的装置结构，例如可以含有用于抓取工件并移动的机械臂等。

控制装置400与机床100、上料装置200、下料装置300电连接，用于对机床100的上述部件以及的上料装置200、下料装置300工作进行协调控制。本实施例中，控制装置400为记载有预定程序的工控机或计算机，能够控制各部件按照预定加工流程对毛坯进行加工。

图11是本发明实施例中的待加工毛坯的结构示意图。

如图11所示，本实施例中，待加工的毛坯整体形状类似于十字形，具有四个突出部分，即上、下、左、右四个部分(以下分别称为第一部分1、第二部分2、第三部分3、第四部分4)，该四个部分均设计有加工结构，需要进行相应的加工，而四个部分所对应的方向即为预定的加工方向。同时，该四个预定加工方向分别对应于夹具41的上方、下方、外侧方向(即远离工作台40的一侧方向)和内侧方向(即靠近工作台40的一侧方向)。另外，毛坯的中间部分(即前述四个部分相互连接而形成的部分)不具有加工结构，可以作为让夹具41夹持的夹持部分。夹持部位可以是第四部分4连接处下方的部分，以便将第四部分4上方和侧方的空间让出，方便位于上方的动力头从内侧进行加工。

图12是本发明实施例中悬挂式多工位组合加工系统的加工方法流程图。

如图12所示，以一个毛坯为例，本实施例中的机床100将该毛坯加工成为工件成品的过程如下：

步骤S1，上料装置200从进出料窗121处将毛坯上料至位于第一工位的夹具41(以下将该夹具41称为当前夹具41)，当前夹具41夹住毛坯的夹持部分，然后进入步骤S2。

步骤S2，主轴驱动部30驱动工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第二工位，然后进入步骤S3。

步骤S3，第一动力头51A驱动横铣头从当前夹具41的内侧方向对毛坯的第四部分4进行精铣法兰平面加工，然后进入步骤S4。

步骤S4，主轴驱动部30驱动工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第三工位，然后进入步骤S5。

步骤S5，第一动力头51B驱动横铣头从内侧方向对毛坯的第四部分4进行精钻二孔及倒角加工，同时第二动力头61A驱动刀具从外侧方向对毛坯的第三部分3进行粗钻孔及精车外圆的加工，然后进入步骤S6。

步骤S6，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第四工位，然后进入步骤S7。

步骤S7，第一动力头51C驱动横铣头从内侧方向对毛坯的第四部分4进行精钻搪孔及倒角加工，同时第二动力头61B驱动刀具从外侧方向对毛坯的第三部分3进行外圆套牙的加工，然后进入步骤S8。

步骤S8，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第五工位，然后进入步骤S9。

步骤S9，第二动力头61C驱动刀具从外侧方向对毛坯的第三部分3进行精搪孔、平面以及倒毛刺的加工，同时第三动力头71A驱动刀具从下侧方向对毛坯的第二部分2进行精车外圆以及钻中心孔的加工，然后进入步骤S10。

步骤S10，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第六工位，然后进入步骤S11。

步骤S11，第一动力头51D驱动刀具从上侧方向对毛坯的第一部分1进行精车外圆以及钻中心孔的加工，同时第二动力头61D驱动刀具从外侧方向对毛坯的第三部分3进行内孔上下拉槽的加工、第三动力头71B驱动刀具从下侧方向对毛坯的第二部分2进行外圆套牙的加工；该三个加工同步进行，三者均结束后进入步骤S12。

步骤S12，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第七工位，然后进入步骤S13。

步骤S13，第二动力头61E驱动刀具从外侧方向对毛坯的第三部分3进行内孔精旋光的加工，同时第三动力头71C驱动刀具从下侧方向对毛坯的第二部分2进行内孔攻牙的加工，然后进入步骤S14。

步骤S14，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第八工位，然后进入步骤S15。

步骤S15，第一动力头51E驱动刀具从上侧方向对毛坯的第一部分1进行粗钻孔的加工，同时第二动力头61F驱动刀具从外侧方向对毛坯的第三部分3进行二孔倒毛刺的加工，然后进入步骤S16。

步骤S16，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第九工位，然后进入步骤S17。

步骤S17，第一动力头51F驱动刀具从上侧方向对毛坯的第一部分1进行外圆套牙的加工，同时第二动力头61G驱动刀具从外侧方向对毛坯的第三部分3进行内孔攻牙的加工，然后进入步骤S18。

步骤S18，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41到达第十工位，然后进入步骤S19。

步骤S19，第一动力头51G驱动刀具从上侧方向对毛坯的第一部分1进行精搪孔以及倒毛刺的加工，同时第三动力头71D驱动刀具从下侧方向对毛坯的第二部分2进行精搪孔以及倒毛刺的加工，然后进入步骤S20。

步骤S20，主轴驱动部30驱动工作台主轴20以及工作台40转动，使得各夹具41均移动到当前工位的下一工位，此时当前夹具41回到第一工位，然后进入步骤S21。

步骤S21，下料装置300从当前夹具41处取出由毛坯加工完成后形成的成品，然后进入步骤S22。

步骤S22，控制装置400判断是否上料装置200处是否还存在未加工的毛坯，判断为存在时回到步骤S1继续进行新的毛坯的加工，判断为不存在时进入结束状态。

上述过程中，在步骤S2中当前夹具41到达第二工位时，该当前夹具41的一个相邻夹具41将到达第一工位，此时该相邻夹具41作为另一个当前夹具41，所实施的加工过程也与上述过程相同。由此，多个夹具41上将能够同时夹持毛坯，分别在不同的工位处进行相应的加工；在步骤S22中，多个夹具41上都具有毛坯的情况下，若控制装置400判断上料装置200中不存在未加工毛坯，则将在各夹具41上夹持的毛坯均完成全部加工(即均完成十个工位的加工并回到第一工位后被取出)之后，再控制设备整体进入结束状态。

另外，上述过程中，排屑机构80在控制装置400的控制下始终进行金属碎屑的排出动作。

如上所述，经过本实施例的机床100的加工，毛坯的第一部分1、第二部分2、第三部分3以及第四部分4分别依次进行了多个工序的加工。其中，第一部分1所经历的加工由上侧方向进行，依次包括：精车外圆以及钻中心孔(第一动力头51D)、粗钻孔(第一动力头51E)、外圆套牙(第一动力头51F)、精搪孔以及倒毛刺(第一动力头51G)；第二部分2所经历的加工由下侧方向进行，依次包括：精车外圆以及钻中心孔(第三动力头71A)、外圆套牙(第三动力头71B)、内孔攻牙(第三动力头71C)、精搪孔以及倒毛刺(第三动力头71D)；第三部分3所经历的加工由外侧方向进行，依次包括：粗钻孔及精车外圆(第二动力头61A)、外圆套牙(第二动力头61B)、精搪孔、平面以及倒毛刺(第二动力头61C)、内孔上下拉槽(第二动力头61D)、内孔精旋光(第二动力头61E)、二孔倒毛刺(第二动力头61F)、内孔攻牙(第二动力头61G)；第四部分4所经历的加工由内侧方向进行，依次包括：精铣法兰平面(第一动力头51A)、精钻二孔及倒角(第一动力头51B)、精钻搪孔及倒角(第一动力头51C)。由此，即可得到四个预定方向上都形成了相应加工结构的成品部件。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的加工系统及加工方法，由于将动力头主轴可转动地安装在床身的顶部，且工作台安装在工作台主轴的下端部、工作台的周沿设置有多个夹具，因此，本实施例的工作台呈现悬挂式结构使得工作台周沿的夹具周边具有较大空间，使得工作台周沿的夹具上、下以及侧部均留空，形成较大的加工空间，方便各种功能部件的布置，也方便这些功能部件与夹具的运动相配合。同时，本实施例采用了在工作台的上方床身上设置第一动力头组的方式，因此能够与前述悬挂式工作台形成配合，从夹具的上方对毛坯进行加工。

进一步，本实施例中，由于第一动力头组中既包含固定动力头，又包含滑台动力头，使得第一动力头组能从上侧方向及一个侧方向对毛坯进行加工，即、从一个安装方位实现两个不同方向部位的加工。这样的设计配合设置在床身侧部的第二动力头组以及设置在床身底部的第三动力头组，本实施例的加工系统就能够实现四个不同方向的加工，且其过程中不需要更换机床，夹具也不需要转动方向，不仅使得加工效率提高，也能够大大减小因更换机床或夹具移动转向带来的加工误差。

另外，若滑台动力头设置在床身侧部，则容易被夹具阻挡而难以实现从两个方向靠近并加工毛坯，且易受重力影响而让滑台移动精度降低；若设置在底部，则将导致底部动力头数量较多而占据较多空间，影响排屑机构的设置。由此，实施例中将这些动力头设置在顶部可以避免这些问题，达到布局的最合理化。

另外，实施例中，主轴以及主轴驱动部件均设置在床身顶部，因此，加工时产生的金属碎屑等将因重力而落入排屑机构被收集，而不会进入主轴安装部分或主轴驱动部件处造成损坏。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

例如，实施例中机床上设有第一动力头组、第二动力头组以及第三动力头组，通过多个动力头相互配合实现了四个方向的有序加工。但在本发明中，当对需要加工的预定方向较少的毛坯进行加工时，也可以只设置其中的一组或两组动力头组，或者不设置滑台动力头，从而实现三方向、两方向或者单方向的加工。类似地，当需要进行更为复杂的加工时，也可以在床身上增设动力头，以便实现相应加工工序。

实施例中，工作台上设置的夹具及工位的数量为10个，相应地相邻夹具之间的夹角为36°。在本发明中，夹具和工位的数量也可以是其他数量，只要相邻夹具之间的夹角保持一致，即可保证各个夹具在工作台以及工作台主轴的带动下，每间歇地转动一次均可到达相应的工位。

实施例中，一字滑台动力头、十字滑台动力头均不具有展刀结构。本发明中，也可以将一字滑台动力头、十字滑台动力头与展刀结构结合，即，在其中设置拉杆以及拉杆驱动电机，能够实现刀具的变径即可。

实施例中，输送装置是具有输送带的带式输送装置。作为替代方案，在其他实施例中，该输送装置也可以是包含螺旋输送杆的杆式输送装置，即，输送带替换为螺旋输送杆，输送驱动机构替换为相应的输送杆驱动机构。

实施例中，加工过程中排屑机构在控制装置的控制下始终进行金属碎屑的排出动作。但在本发明中，也可以让排屑机构间歇性地运转，其同样能够达到排出金属碎屑的目的。

Claims (10)

1.一种悬挂式多工位组合加工机床，用于将毛坯加工成具有至少一个预定方向的加工结构的工件，其特征在于，包括：

床身；

工作台主轴，沿竖直方向设置，可转动地穿设在所述床身顶部且下端位于所述床身内；

工作台，安装在所述工作台主轴的下端部；

主轴驱动部件，用于驱动所述工作台主轴转动；以及

第一动力头组，包含多个设置在所述床身顶部的动力头，

其中，所述工作台的周沿设置有多个用于对毛坯进行夹持的夹具，

所述第一动力头组包含多个设置在所述床身顶部的动力头，用于从所述工作台的上方对被所述夹具夹持的所述毛坯进行加工。

2.根据权利要求1所述的悬挂式多工位组合加工机床，其特征在于，还包括：

第二动力头组，包含多个设置在所述床身的侧部的第二动力头，用于从所述工作台的外侧方向对被所述夹具夹持的所述毛坯进行加工。

3.根据权利要求1所述的悬挂式多工位组合加工机床，其特征在于，还包括：

第三动力头组，包含多个设置在所述床身的底部的第三动力头，用于从所述工作台的下方对被所述夹具夹持的所述毛坯进行加工。

4.根据权利要求1所述的悬挂式多工位组合加工机床，其特征在于：

其中，所述第一动力头组中包含滑台动力头，所述滑台动力头用于从所述工作台的内侧对被所述夹具夹持的所述毛坯进行加工。

5.根据权利要求4所述的悬挂式多工位组合加工机床，其特征在于：

其中，所述滑台动力头为一字滑台动力头，包括：

壳体；

滑台，固定在所述壳体上；

导轨，与所述滑台相滑动嵌合；以及

滑台驱动电机，驱动所述滑台沿所述导轨移动，

所述导轨固定安装在所述床身上。

6.根据权利要求4所述的悬挂式多工位组合加工机床，其特征在于：

其中，所述滑台动力头为十字滑台动力头，包括：

壳体；

第一滑台，固定在所述壳体上；

第一导轨，与所述第一滑台相滑动嵌合；

第一滑台驱动电机，驱动所述第一滑台沿所述第一导轨移动；

第二滑台，固定在所述第一导轨上；

第二导轨，与所述第二滑台相滑动嵌合；

第二滑台驱动电机，驱动所述第二滑台沿所述第二导轨移动，

所述第二导轨固定安装在所述床身上。

7.根据权利要求5或6所述的悬挂式多工位组合加工机床，其特征在于：

其中，所述滑台动力头还包括：

动力头主轴，穿设在所述壳体内；

刀具安装部，设置在所述动力头主轴的一端，用于安装刀具；

刀具驱动电机，驱动所述刀具安装部上的所述刀具对所述毛坯进行加工。

8.根据权利要求1所述的悬挂式多工位组合加工机床，其特征在于：

其中，所述床身具有顶板，

所述主轴可转动地安装在所述顶板上，

所述工作台安装在所述主轴的下端且位于所述床身内。

9.一种悬挂式多工位组合加工系统，用对毛坯进行加工形成工件，其特征在于，包括加工机床、上料装置、下料装置以及控制装置，

其中，所述加工机床为如权利要求1-8中任一项所述的悬挂式多工位组合加工机床。

10.一种悬挂式多工位组合加工方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的多工位组合加工系统对毛坯进行加工形成工件。

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