CN114473588B - 一种曲柄轴钻孔方法及专用钻孔机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲柄轴钻孔方法及专用钻孔机床，通过夹具部件实现工件预定位、定位、夹紧过程，更换品种时，通过调整夹具定位板上下位置实现销孔的中心与曲柄轴心中心距更改，通过定位板中定位套内径实现不同尺寸轴径定位，通过角向定位板，完成曲柄周向不同角度定位；本发明可完成同类型多品种零件不同孔径钻孔。通过更换夹具定位板的定位套孔径尺寸，调整定位板与动力头的中心距及更换角向定位板角度，控制零件X旋转自由度，完成多品种零件加工；将机床四个夹具和动力头分为两组，一次装料2件，一组装料时，另一组加工，无等待时间，加工效率高。

Description

一种曲柄轴钻孔方法及专用钻孔机床

技术领域

本发明涉及曲柄轴加工技术领域，具体涉及一种曲柄轴钻孔方法及专用钻孔机床。

背景技术

曲柄轴是汽油发动机中重要的零件之一，该零件质量的好坏直接影响到汽油机的性能。现有钻销孔工艺为普通钻孔，常规的对于曲柄轴的夹持方式在钻孔过程中会因受力而使夹持位置发生变化，影响钻孔效果和质量，并且不具备调节功能，对于不同直径或者不同中心距钻孔无法满足需求；由于在加工过程中需要进行曲柄轴的装卸，在进行装卸时，无法进行下一曲柄轴的加工，导致加工效率低。

发明内容

技术目的：针对现有曲柄轴加工机床对于曲柄轴定位不精确，影响钻孔质量的不足，本发明公开了一种产品兼容性好，夹持定位精确，加工效率高的曲柄轴钻孔方法及专用钻孔机床。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种曲柄轴钻孔方法，包括步骤：

S01、首先进行曲柄轴的预定位，按照曲柄轴的销孔中心与曲柄轴轴心的距离，调整定位板的高度，将曲柄轴一端装入夹具竖向设置的定位板的衬套内，启动驱动端位于曲柄轴另一端的液压压紧装置将曲柄轴的端部进行预压紧，通过衬套限制曲柄轴Y、Z移动自由度以及Y、Z旋转自由度，以定位板的板面限制X移动自由度；

S02、然后进行曲柄轴的周向的压紧定位，使用位于曲柄轴上方的角向定位板的支脚将曲柄轴的左右两侧压紧，限曲柄轴X转动自由度；

S03、最后进行曲柄轴端部的压紧定位，液压压紧装置加大压紧力，进行曲柄轴的压紧，启动钻孔机构进行钻孔。

优选地，本发明在步骤S01中使用液压压紧装置进行预压紧的过程包括：电磁阀接通液压压紧装置的低压油路，液压油缸推动端部铰接的大压板移动，大压板绕与中部铰接的摆杆转动，大压板的上端向曲柄轴的端部移动，通过设置在端部的活动压板将曲柄轴的端部压住进行预定位，曲柄轴可沿X向进行转动；在步骤S03中使用压紧装置进行曲柄轴端部压紧定位的过程包括：电磁阀关闭液压压紧装置的低压油路，并接通高压油路，大压板在原有状态下继续向曲柄轴的端部移动，将曲柄轴的端部压紧。

优选地，本发明在步骤S02中，进行曲柄轴的周向压紧定位过程包括：油缸部件的活塞推动下滑轨下移，螺钉连接在下滑轨上的角向定位板同步下移，角向定位板的支脚与曲柄轴结构周向上的两个台阶面配合，限制曲柄轴的X转动。

优选地，本发明在步骤S03中，对曲柄轴进行加工钻孔的过程包括：在机床的工作台上设置四台夹具进行曲柄轴的夹紧定位，夹具两个为一组，在工作台上相背设置，其中一组夹具夹持曲柄轴进行钻孔时，进行另一组夹具上曲柄轴的装卸，使用两组夹具交替进行曲柄轴的固定。

优选地，本发明在步骤S01中，对定位板的竖向位置进行调整的过程包括，同时旋动位于定位板下方的第一调整螺钉以及位于定位板上方的第二调整螺钉，调整两个调整螺钉的螺距进行定位板高度的微调。

本发明还公开一种适用于上述钻孔方法的专用钻孔机床，包括床身，在床身中部设有夹具部件，在床身上沿夹具部件的两侧对称设有液压滑台，在液压滑台上设有用于曲柄轴钻孔的钻孔机构，曲柄轴由夹具部件夹紧后，由钻孔机构进行钻孔；夹具部件包括夹具体，在夹具体的竖直面上设置定位板，在定位板中心固定有衬套，通过衬套对曲柄轴除X向转动自由度之外的其余五个自由度进行限位，夹具体在定位板的上方设有用于进行曲柄轴X向转动进行限位的转动限位组件，转动限位组件与夹具体沿竖直方向滑动连接，在转动限位组件与夹具体的竖直面之间设有用于使转动限位组件滑动时与定位板错开的压板；夹具体在定位板的下方设有用于曲柄轴端部进行压紧固定的液压压紧装置。

优选地，本发明的液压压紧装置包括液压油缸，液压油缸沿平行于曲柄轴的轴线方向设置在定位板下方，液压油缸的驱动端穿过夹具体的竖直面，液压油缸上方平行设置有摆杆，在液压油缸的驱动端铰接有大压板，大压板的中部与摆杆的端部铰接，在液压油缸的推动下大压板绕与摆杆的铰接处转动，大压板的上端部向曲柄轴端部靠近；在大压板上端螺钉连接有活动压板，螺钉上套接有浮动垫圈，活动压板在靠近曲柄轴一侧的板面上设有压头。

优选地，本发明的液压压紧装置还包括向液压油缸供油的液压油路，液压油路包括低压油路和高压油路，低压油路和高压油路通过电磁阀与液压油缸连通，通过电磁阀根据曲柄轴的夹紧过程进行液压油路的切换。

优选地，本发明的转动限位组件包括固定在夹具体上方的油缸部件，油缸部件的驱动端竖直向下，在驱动端连接有上滑轨，在夹具体上设有与上滑轨相配合的下滑轨，压板设置在下滑轨的外侧，位于上滑轨与夹具体之间，限制上滑轨与夹具体竖直面之间的距离；在上滑轨上固定有角向定位板，角向定位板设有与曲柄轴圆周方向上台阶面相匹配的支脚。

优选地，本发明的定位板沿竖直方向与夹具体滑动连接，在夹具体上设有用于辅助定位板滑动的导轨，沿垂直与定位板的板面对称贯穿设有固定螺钉，定位板在固定螺钉处沿竖直方向开设有腰型孔；在定位板的下端设有第一调整螺钉，夹具体设有用于支撑第一调整螺钉下端的挡块；在定位板上方设有第二调整螺钉，第二调整螺钉设置在下导轨的底部，通过旋动第一调整螺钉和第二调整螺钉进行定位板在竖直高度上的调整，改变曲柄轴上销孔钻孔位置与曲柄轴中心的距离。

有益效果：本发明所提供的一种曲柄轴钻孔方法及专用钻孔机床具有如下有益效果：

1、本发明在曲柄轴夹紧的固定过程中，先通过衬套进行5个自由度的限位，使用液压压紧装置低压进行曲柄轴的端部压紧，然后利用角向定位板限制曲柄轴的X向转动自由度，最后高压将曲柄轴端部压紧，通过夹具部件时效内曲柄轴的预定位、定位、夹紧的过程，定位精度高，并且能够从全方位限制曲柄轴的移动与转动，可以有效避免在钻孔过程中引起曲柄轴方位发生变化，进而影响到销孔的加工质量。

2、本发明在使用角向定位板对曲柄轴的X向转动自由度进行限位，角向定位板的支脚可以随曲柄轴的外形形状进行调整，实现对不同曲柄轴的X向限位。

3、本发明定位板可沿竖直方向上下进行调整，当销孔与曲柄轴中心的距离发生变化时，可以通过定位板进行调整，进而使得夹具能够适用不同钻孔中心距曲柄轴的夹紧定位需求。

4、本发明将四台夹具分成两组，相背设置，并且在其中一组夹具夹持曲柄轴进行钻孔时，进行另一组夹具上曲柄轴的装卸，使用两组夹具交替进行曲柄轴的固定，减少工序的等待时间，提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。

图1为本发明机床主视图；

图2为本发明机床俯视图；

图3为本发明夹具部件主视图；

图4为本发明夹具部件沿图3中A-A的剖视图；

图5为本发明夹具部件立体图；

其中，1-床身、2-夹具部件、3-液压滑台、4-钻孔机构、5-夹具体、6-定位板、7-衬套、8-压板、9-液压压紧装置、10-液压油缸、11-摆杆、12-大压板、13-活动压板、14-压头、15-油缸部件、16-上滑轨、17-下滑轨、18-角向定位板、19-第一调整螺钉、20-挡块、21-第二调整螺钉、22-防护部件、23-冷却部件、24-润滑系统、25-控制系统、26-液压部件。

具体实施方式

下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明提供一种曲柄轴钻孔方法，包括步骤：

S01、首先进行曲柄轴的预定位，按照曲柄轴的销孔中心与曲柄轴轴心的距离，调整定位板的高度，将曲柄轴一端装入夹具竖向设置的定位板的衬套内，启动驱动端位于曲柄轴另一端的液压压紧装置将曲柄轴的端部进行预压紧，通过衬套限制曲柄轴Y、Z移动自由度以及Y、Z旋转自由度，以定位板的板面限制X移动自由度；

S02、然后进行曲柄轴的周向的压紧定位，使用位于曲柄轴上方的角向定位板的支脚将曲柄轴的左右两侧压紧，限曲柄轴X转动自由度；

S03、最后进行曲柄轴端部的压紧定位，液压压紧装置加大压紧力，进行曲柄轴的压紧，启动钻孔机构进行钻孔。

在本发明的步骤S01中，对定位板的竖向位置进行调整的过程包括，同时旋动位于定位板下方的第一调整螺钉以及位于定位板上方的第二调整螺钉，调整两个调整螺钉的螺距进行定位板高度的微调；使用液压压紧装置进行预压紧的过程包括：电磁阀接通液压压紧装置的低压油路，液压油缸推动端部铰接的大压板移动，大压板绕与中部铰接的摆杆转动，大压板的上端向曲柄轴的端部移动，通过设置在端部的活动压板将曲柄轴的端部压住进行预定位，曲柄轴可沿X向进行转动；在步骤S03中使用压紧装置进行曲柄轴端部压紧定位的过程包括：电磁阀关闭液压压紧装置的低压油路，并接通高压油路，大压板在原有状态下继续向曲柄轴的端部移动，将曲柄轴的端部压紧；利用两段压力的液压油缸自动进行压紧，可以在夹具上设置用于对角向定位板位置进行检测的感应器，在角向定位板完成角向定位后，液压油缸再进行高压夹紧。

在步骤S02中，进行曲柄轴的周向压紧定位过程包括：油缸部件的活塞推动下滑轨下移，螺钉连接在下滑轨上的角向定位板同步下移，角向定位板的支脚与曲柄轴结构周向上的两个台阶面配合，限制曲柄轴的转动，实现对曲柄轴的精确固定。

在本发明的步骤S03中，对曲柄轴进行加工钻孔的过程包括：在机床的工作台上设置四台夹具进行曲柄轴的夹紧定位，夹具两个为一组，在工作台上相背设置，其中一组夹具夹持曲柄轴进行钻孔时，进行另一组夹具上曲柄轴的装卸，使用两组夹具交替进行曲柄轴的固定。此方式占用空间小，人员在一个位置即可实现四台夹具上的曲柄轴的装卸；交替进行加工，可以节省工序的等待时间，提高加工效率，适用于大批量的生产情形，同时降低人力成本。

如图1和图2所示为本发明所提供的一种曲柄轴专用钻孔机床，包括床身1，在床身1中部设有夹具部件2，在床身1上沿夹具部件2的两侧对称设有液压滑台3，在液压滑台3上设有用于曲柄轴钻孔的钻孔机构4，夹具部件2的数量为4个，每两个夹具部件2作为一组，钻孔机构4采用双动力头，每台钻孔机构4可以同时对两个曲柄轴进行钻孔；曲柄轴由夹具部件2夹紧后，由钻孔机构4进行钻孔；如图3-图5所示，本发明的夹具部件2包括夹具体5，在夹具体5的竖直面上设置定位板6，在定位板6中心固定有衬套7，通过衬套7对曲柄轴除X向转动自由度之外的其余五个自由度进行限位，夹具体5在定位板6的上方设有用于进行曲柄轴X向转动进行限位的转动限位组件，转动限位组件与夹具体5沿竖直方向滑动连接，在转动限位组件与夹具体5的竖直面之间设有用于使转动限位组件滑动时与定位板6错开的压板8；夹具体5在定位板6的下方设有用于曲柄轴端部进行压紧固定的液压压紧装置9。

液压压紧装置9包括液压油缸10，液压油缸10沿平行于曲柄轴的轴线方向设置在定位板6下方，液压油缸10的驱动端穿过夹具体5的竖直面，液压油缸10上方平行设置有摆杆11，在液压油缸10的驱动端铰接有大压板12，大压板12的中部与摆杆11的端部铰接，在液压油缸10的推动下大压板12绕与摆杆11的铰接处转动，大压板12的上端部向曲柄轴端部靠近；在大压板12上端螺钉连接有活动压板13，螺钉上套接有浮动垫圈，活动压板13在靠近曲柄轴一侧的板面上设有压头14；在进行曲柄轴压紧时，压头14与曲柄轴的端部接触，沿轴向进行压紧固定，由于曲柄轴的端面并非是完全的平面，亦存在两侧不对称的情形，在此情况下，活动压板13可沿浮动垫圈进行微调，以保证压头14与曲柄轴的端面完全贴合，夹持更加牢靠精确，保证后续的销孔钻孔质量。

为满足钻孔过程中预压紧与最终压紧过程对压紧力的需求，本发明的液压压紧装置9还包括向液压油缸供油的液压油路，液压油路包括低压油路和高压油路，低压油路和高压油路通过电磁阀与液压油缸连通，通过电磁阀根据曲柄轴的夹紧过程进行液压油路的切换，可以在夹具体5设置感应器，利用感应器检测角向定位板18的移动位置，在完成角向定位后，将信号传递至电磁阀，由电磁阀自动进行压力的切换，将曲柄轴固定夹紧。

本发明的转动限位组件包括固定在夹具体上方的油缸部件15，油缸部件15的驱动端竖直向下，在驱动端连接有上滑轨16，在夹具体5上设有与上滑轨16相配合的下滑轨17，压板8设置在下滑轨17的外侧，位于上滑轨16与夹具体5之间，限制上滑轨16与夹具体5竖直面之间的距离；在上滑轨16上固定有角向定位板18，角向定位板18设有与曲柄轴圆周方向上台阶面相匹配的支脚，为保证能够对曲柄轴进行准确定位，并且提高设备的使用寿命，本申请的上滑轨17与油缸部件15驱动端之间通过活动支柱和连接座连接，活动支柱上端与油缸部件15的驱动端铰接，下端通过连接座与上滑轨16连接，油缸部件15推动上滑轨16滑动时，带动角向定位板18进行曲柄轴圆周方向的压紧固定，在曲柄轴的两个凸台不平齐或者存在偏差时，活动支柱可绕铰接处进行小幅摆动，使角向定位板18的支脚与曲柄轴外周保持贴合，并且能够避免对油缸部件15造成刚性冲击，影响设备的使用寿命。

为满足针对不同钻孔中心距的曲柄轴钻孔需求，本发明的定位板6沿竖直方向与夹具体5滑动连接，在夹具体5上设有用于辅助定位板滑动的导轨，沿垂直与定位板的板面对称贯穿设有固定螺钉，定位板6在固定螺钉处沿竖直方向开设有腰型孔；在定位板6的下端设有第一调整螺钉19，夹具体5设有用于支撑第一调整螺钉19下端的挡块20；在定位板6上方设有第二调整螺钉21，第二调整螺钉21设置在下导轨17的底部，通过旋动第一调整螺钉19和第二调整螺钉21进行定位板6在竖直高度上的调整，改变曲柄轴上销孔钻孔位置与曲柄轴中心的距离；本发明还在处于同一侧两个夹具部件的定位板与导轨之间设有垫片，通过修磨垫片是两个定位板的定位面处于同一平面上，这样在同时进行两个曲柄轴加工时，可以保持钻孔的一致性。

本发明的机床还配有防护部件22、冷却部件23、液压部件26以及气动部件，防护部件22采用全封闭防护，在进行钻孔加工时，外罩在机床外部；冷却部件23由水箱，多级水泵，过滤网，磁性排屑器，积屑小车等组成，加工时冷却液供给刀具，装料时冲屑，自动排屑，机床的控制系统25采用日本三菱PLC进行钻孔进程中机床的所有动作控制，机床的润滑系统24采用贝奇尔品牌，为集中式独立润滑系统，液压滑台3、液压油缸10、油缸部件15的动作均由液压部件26进行控制；气动部件为机床的用气部件提供气源，气源用于主轴气密封以及气枪吹屑供气。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种曲柄轴钻孔方法，其特征在于，包括步骤：

S01、首先进行曲柄轴的预定位，按照曲柄轴的销孔中心与曲柄轴轴心的距离，调整定位板的高度，将曲柄轴一端装入夹具竖向设置的定位板的衬套内，启动驱动端位于曲柄轴另一端的液压压紧装置将曲柄轴的端部进行预压紧，通过衬套限制曲柄轴Y、Z移动自由度以及Y、Z旋转自由度，以定位板的板面限制X移动自由度；

S02、然后进行曲柄轴的周向的压紧定位，使用位于曲柄轴上方的角向定位板的支脚将曲柄轴的左右两侧压紧，限曲柄轴X转动自由度；

S03、最后进行曲柄轴端部的压紧定位，液压压紧装置加大压紧力，进行曲柄轴的压紧，启动钻孔机构进行钻孔。

2.根据权利要求1所述的一种曲柄轴钻孔方法，其特征在于，在步骤S01中使用液压压紧装置进行预压紧的过程包括：电磁阀接通液压压紧装置的低压油路，液压油缸推动端部铰接的大压板移动，大压板绕与中部铰接的摆杆转动，大压板的上端向曲柄轴的端部移动，通过设置在端部的活动压板将曲柄轴的端部压住进行预定位，曲柄轴可沿X向进行转动；在步骤S03中使用压紧装置进行曲柄轴端部压紧定位的过程包括：电磁阀关闭液压压紧装置的低压油路，并接通高压油路，大压板在原有状态下继续向曲柄轴的端部移动，将曲柄轴的端部压紧。

3.根据权利要求1所述的一种曲柄轴钻孔方法，其特征在于，在步骤S02中，进行曲柄轴的周向压紧定位过程包括：油缸部件的活塞推动下滑轨下移，螺钉连接在下滑轨上的角向定位板同步下移，角向定位板的支脚与曲柄轴结构周向上的两个台阶面配合，限制曲柄轴的X转动。

4.根据权利要求1所述的一种曲柄轴钻孔方法，其特征在于，在步骤S03中，对曲柄轴进行加工钻孔的过程包括：在机床的工作台上设置四台夹具进行曲柄轴的夹紧定位，夹具两个为一组，在工作台上相背设置，其中一组夹具夹持曲柄轴进行钻孔时，进行另一组夹具上曲柄轴的装卸，使用两组夹具交替进行曲柄轴的固定。

5.根据权利要求1所述的一种曲柄轴钻孔方法，其特征在于，在步骤S01中，对定位板的竖向位置进行调整的过程包括，同时旋动位于定位板下方的第一调整螺钉以及位于定位板上方的第二调整螺钉，调整两个调整螺钉的螺距进行定位板高度的微调。

6.一种曲柄轴专用钻孔机床，其特征在于，包括床身（1），在床身（1）中部设有夹具部件（2），在床身（1）上沿夹具部件（2）的两侧对称设有液压滑台（3），在液压滑台（3）上设有用于曲柄轴钻孔的钻孔机构（4），曲柄轴由夹具部件（2）夹紧后，由钻孔机构（4）进行钻孔；夹具部件（2）包括夹具体（5），在夹具体（5）的竖直面上设置定位板（6），在定位板（6）中心固定有衬套（7），通过衬套（7）对曲柄轴除X向转动自由度之外的其余五个自由度进行限位，夹具体（5）在定位板（6）的上方设有用于进行曲柄轴X向转动进行限位的转动限位组件，转动限位组件与夹具体（5）沿竖直方向滑动连接，在转动限位组件与夹具体（5）的竖直面之间设有用于使转动限位组件滑动时与定位板（6）错开的压板（8）；夹具体（5）在定位板（6）的下方设有用于曲柄轴端部进行压紧固定的液压压紧装置（9）。

7.根据权利要求6所述的一种曲柄轴专用钻孔机床，其特征在于，所述液压压紧装置（9）包括液压油缸（10），液压油缸（10）沿平行于曲柄轴的轴线方向设置在定位板（6）下方，液压油缸（10）的驱动端穿过夹具体（5）的竖直面，液压油缸（10）上方平行设置有摆杆（11），在液压油缸（10）的驱动端铰接有大压板（12），大压板（12）的中部与摆杆（11）的端部铰接，在液压油缸（10）的推动下大压板（12）绕与摆杆（11）的铰接处转动，大压板（12）的上端部向曲柄轴端部靠近；在大压板（12）上端螺钉连接有活动压板（13），螺钉上套接有浮动垫圈，活动压板（13）在靠近曲柄轴一侧的板面上设有压头（14）。

8.根据权利要求7所述的一种曲柄轴专用钻孔机床，其特征在于，所述液压压紧装置（9）还包括向液压油缸供油的液压油路，液压油路包括低压油路和高压油路，低压油路和高压油路通过电磁阀与液压油缸连通，通过电磁阀根据曲柄轴的夹紧过程进行液压油路的切换。

9.根据权利要求6所述的一种曲柄轴专用钻孔机床，其特征在于，所述转动限位组件包括固定在夹具体上方的油缸部件（15），油缸部件（15）的驱动端竖直向下，在驱动端连接有上滑轨（16），在夹具体（5）上设有与上滑轨（16）相配合的下滑轨（17），压板（8）设置在下滑轨（17）的外侧，位于上滑轨（16）与夹具体（5）之间，限制上滑轨（16）与夹具体（5）竖直面之间的距离；在上滑轨（16）上固定有角向定位板（18），角向定位板（18）设有与曲柄轴圆周方向上台阶面相匹配的支脚。

10.根据权利要求6所述的一种曲柄轴专用钻孔机床，其特征在于，所述定位板（6）沿竖直方向与夹具体（5）滑动连接，在夹具体（5）上设有用于辅助定位板滑动的导轨，沿垂直与定位板的板面对称贯穿设有固定螺钉，定位板（6）在固定螺钉处沿竖直方向开设有腰型孔；在定位板（6）的下端设有第一调整螺钉（19），夹具体（5）设有用于支撑第一调整螺钉（19）下端的挡块（20）；在定位板（6）上方设有第二调整螺钉（21），第二调整螺钉（21）设置在下导轨（17）的底部，通过旋动第一调整螺钉（19）和第二调整螺钉（21）进行定位板（6）在竖直高度上的调整，改变曲柄轴上销孔钻孔位置与曲柄轴中心的距离。

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