CN201380301Y - 摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，在床身上设置有左进给工作台、后进给工作台和右进给工作台，左进给工作台、后进给工作台和右进给工作台分别与左伺服电机、后伺服电机和右伺服电机相连接，分别由左伺服电机、后伺服电机和右伺服电机带动产生移动；在左伺服电机、后伺服电机和右伺服电机上，分别设置有由左传动箱、左电机和左主轴箱组成的左刀具进给系统，由后传动箱、后主轴箱和后电机组成的后刀具进给系统，由右主轴箱、右传动箱和右电机组成的右刀具进给系统，在左主轴箱、后主轴箱和右主轴箱的输出主轴上都连接有加工刀具。加工精度高，孔系坐标精度0.02mm；加工效率高，达到1件/45秒；节能、环保，自动化程度高。

Description

摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床

技术领域

本实用新型涉及各类及各种规格的摩托车缸体零件孔系的精密加工，它包括缸体零件孔系的集成加工方法、复合刀具和机床，可用于摩托车、通用发动机等各类缸体零件的精密镗孔加工。

背景技术

对于汽车、摩托车零部件，国外均采用先进的数控专用机床进行生产加工，一次装夹多工位同时加工，加工效率高，产品品质好，互换性强，能源消耗低。数控专用机床是一种专门适用于特定零件和特定工序加工的机床，而且往往是组成自动生产线式生产制造系统中，不可缺的机床品种。专用机床具有高效自动化的优点，是大批量生产企业的理想装备。随着制造技术的进步，数控技术的普及，专用机床的数控化发展也很快，专用机床在生产实践中占有一定的比重。据有关资料介绍，日本专用机床产值占机床产值的比达到8.8％；我国台湾省这一数字达到6.9％；而我国仅为0.67％。所以，在摩托车零部件制造中，发展先进的数控专用机床是行业发展中的一个方向。

国内主要采用传统设备进行加工，其主要原因是针对产品加工的专机研发相对落后，没有形成自主的专机研发基地和专机制造规模。购买国外的专机又价格昂贵，如日本生产的摩托车立管加工专机价格约100万人民币，台湾省生产的汽车变速箱盖加工专机价格约80万人民币。

汽车、摩托车是我国的主要产业，摩托车占有巨大的市场份额，并出口美国、东南亚等国家和地区。但我国摩托车零部件制造加工技术相对落后，尤其是设备落后，大多数企业仍然采用传统的加工方法和落后的设备，生产效率低、产品质量差。其装备技术的落后不能满足现代制造业大批量、高品质零件加工的要求。因此，应用现代机械设计技术、气动技术、传感技术和控制技术等构成新的机电气集成的高效率、高精度专用机床，提升摩托车零部件加工的装备水平，对摩托车产业的发展和技术水平的提高有着重要的推动作用。

发明内容

本实用新型针对摩托车缸体零件，为摩托车缸体零件孔系加工提供一种高精度、高效率、安全可靠的加工方法和数控镗孔机床。

本实用新型提供的数控镗孔机床，在床身上设置有左进给工作台、后进给工作台和右进给工作台，左进给工作台、后进给工作台和右进给工作台分别与左伺服电机、后伺服电机和右伺服电机相连接，分别由左伺服电机、后伺服电机和右伺服电机带动产生移动；在左伺服电机、后伺服电机和右伺服电机上，分别设置有由左传动箱、左电机和左主轴箱组成的左刀具进给系统，由后传动箱、后主轴箱和后电机组成的后刀具进给系统，由右主轴箱、右传动箱和右电机组成的右刀具进给系统，在左主轴箱、后主轴箱和右主轴箱的输出主轴上都连接有加工刀具，加工刀具对工件进行切削加工；待加工的工件安放在气动夹具上。

机床总体布局为T形布局，进给系统采用滚动直线导轨工作台，伺服电机驱动；切削加工系统采用复合刀具，多轴输出，主电机驱动；工件装夹系统采用气动夹具，气源由气压站供给；冷却润滑采用自动定时润滑，大流量乳化液冷却及排屑；加工过程采用3轴数控系统对加工过程进行自动控制。

左电机5带动主动皮带轮35转动，经三角皮带36带动从动皮带轮37转动，连接在从动皮带轮37的轴上的一级齿轮38与设置在传动轴40上的二级齿轮39啮合，二级齿轮39带动传动轴40转动，传动轴40通过主动联轴器41、柔性减振块42和从动联轴器43组成的柔性减震联轴器带动输出主轴32转动；输出主轴32带动加工刀具27进行加工。

主动皮带轮35、三角皮带36和从动皮带轮37组成一级减振，主动联轴器41、柔性减振块42和从动联轴器43组成柔性减震联轴器的二级减振，消除了电机振动，使输出主轴32受纯扭矩传动。

输出主轴32前端采用组合轴承33支撑，后端采用主轴后轴承45支撑，主轴后轴承45在轴向可移动。

在气动夹具18上设置有夹具体51、自动定位压板52、主定位芯54、支承垫55和浮动定位销56和气缸59；气缸59提供夹紧动力，带动自动定位压板52，将加工工件26固定在夹具体51上。

在加工工件26与支承垫55的贴合部位，设置气密传感器60。

本实用新型提供的摩托车缸体零件孔系加工方法：在T形床身的三个方向上，三个工作台从三个方向进给，采用多轴、多刀具对工件三个表面上的孔同时进行加工，由机床轴系精度保证工件孔系的坐标尺寸精度(±0.02mm)，由主轴回转精度、刀具精度和加工工艺保证工件的孔径精度(±0.01mm)。

本实用新型主轴系统结构设计采用传动箱过渡，传动轴与主轴采用柔性减震联轴器连接，主轴部件采用特种组合轴承，提高主轴的回转精度，减小主轴的端面、径向跳动；采用自动热补偿机构消除主轴工作时热伸长对加工精度的影响，提高加工精度的稳定性；主轴系统采用气密封，确保主轴不进水、油和切屑。

本实用新型采用气动装夹系统。工件定位采用一面两销，为保证工件具有极高的互换性，定位销均采用特殊机构的自动找正机构，工件在装夹过程中，自动完成找正、定位和夹紧。导向机构采用活动模板双导柱导向，活动模板与固定模板具有极高的精度及其稳定性，导向长度可调，导向精度高，稳定性好。夹紧压板采用活动式自动回转压板，快速高效，易于装卸工件，其夹紧和松开时间均小于1秒。

本实用新型具有如下优点：

1.机床采用全封闭防护，在防护门未关闭前，不能进行加工，保证了工人在安全状态下进行加工操作。

2.加工精度高，孔系坐标精度0.02mm。

3.加工效率高，达到1件/45秒。

4.节能、环保，自动化程度高。

附图说明

图1是本实用新型机床结构主视图；

图2是本实用新型机床结构俯视图；

图3是本实用新型机床结构后进给工作台结构图；

图4是本实用新型主轴结构图；

图5是是本实用新型气动夹具(件18)结构图；

图6是图5的剖视图。

图1、2、3中：1-床身、2-左伺服电机、3-左进给工作台、4-左传动箱、5-左电机、6-左主轴箱、7-防护门、8-右主轴箱、9-右传动箱、10-右电机、11-控制面板、12-后伺服电机、13-后进给工作台、14-后传动箱、15-后主轴箱、16-后电机、17-气密传感器、18-气动夹具、19-气动夹具底座、20-侧底座、21-电气控制柜、22-右伺服电机、23-右进给工作台、24-定时润滑站、25-位移传感器、26-加工工件、27-加工刀具、28-冷却过滤网、29-冷却箱；

图4中：32-输出主轴、33-组合轴承、35-主动皮带轮、36-三角皮带、37-从动皮带轮、38-一级齿轮、39-二级齿轮、40-传动轴、41-主动联轴器、42-柔性减振块、43-从动联轴器、44-预紧螺母、45-主轴后轴承。

图5、6中：51-夹具体，52-自动定位压板、54-主定位芯、55-支承垫、56-浮动定位销、57-冷却管、58-冷却液分配器、59-气缸、60-气密传感器。

具体实施方式

本实用新型的摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床结构和工作原理如图1、2、3所示，所述机床总体布局为T形布局，在床身1的左面、右面和后面三个方向，设置有三个进给工作台，即左进给工作台3、后进给工作台13和右进给工作台23，左进给工作台3、后进给工作台13和右进给工作台23布置成T形；左进给工作台3、后进给工作台13和右进给工作台23分别与左伺服电机2、后伺服电机12和右伺服电机22相连接，分别由伺服电机2、12和22带动产生移动；在左进给工作台3、后进给工作台13和右进给工作台23上，分别设置有由左传动箱4、左电机5和左主轴箱6组成的左刀具进给系统，由后传动箱14、后主轴箱15和后电机16组成的后刀具进给系统，由右主轴箱8、右传动箱9和右电机10组成的右刀具进给系统，在左主轴箱6、后主轴箱15和右主轴箱8的输出主轴上都连接有加工刀具27，多把加工刀具27组成组合复合刀具，对工件26三个表面上的孔同时进行切削加工。左刀具进给系统的左电机5的输出轴输出动力，与左传动箱4的输入轴连接，经左传动箱4与左主轴箱6连接，将动力输送到左主轴箱6的输出主轴上，输出主轴带动加工刀具27转动，对工件26进行切削加工；后刀具进给系统和右刀具进给系统的结构与左刀具进给系统相同。待加工的工件26安放在气动夹具18上，气动夹具18设置在气动夹具底座19上，夹紧工件26以便加工刀具27对其三个表面上的孔同时进行切削加工，气动夹具18与待加工的工件26的结构和形状相配合和对应。防护门7起到安全防护左右，控制面板11是加工操作控制面板，侧底座20是床身1的侧面底座，电气控制柜21是常用的放置电气元件控制柜；定时润滑站24向需要润滑的部位提供润滑，位移传感器25将位置移动信号输送到控制柜内，以便自动控制加工；冷却箱29经冷却过滤网28向机床内提供冷却液。

加工时将工件26安放在气动夹具18上，按下控制面板11上的启动键，机床按程序进入自动工作状态，气动夹具18将工件26夹紧，左伺服电机2、右伺服电机22、后伺服电机12分别驱动左进给工作台3、右进给工作台23和后进给工作台13工进，同时，左电机5、右电机10分别驱动左传动箱4和右传动箱9，左传动箱4和右传动箱9又分别驱动左主轴箱6和右主轴箱8，后电机16驱动后主轴箱15，左主轴箱6、右主轴箱8和后主轴箱15分布驱动输出主轴，输出主轴带动加工刀具27进行加工，实现组合复合刀具对工件26的切削加工，当加工完成后，左伺服电机2、右伺服电机22、后伺服电机12分别驱动左进给工作台3、右进给工作台23和后进给工作台13快速后退，气动夹具18将工件26松开，防护门7打开，完成一个工作循环，整个工作循环是在程序控制下自动完成的。

图4是机床主轴箱系统的结构图，左主轴箱6、后主轴箱15和右主轴箱8的结构大致相同，以左主轴箱6为例说明。左电机5带动主动皮带轮35转动，经三角皮带36带动从动皮带轮37转动，连接在从动皮带轮37的轴上的一级齿轮38与和设置在传动轴40上的二级齿轮39啮合，一级齿轮38和二级齿轮39组成的齿轮传动副带动传动轴40转动，传动轴40再通过主动联轴器41、柔性减振块42和从动联轴器43组成的柔性减震联轴器带动输出主轴32转动。输出主轴32再带动加工刀具27进行加工。

通过主动皮带轮35、三角皮带36和从动皮带轮37组成一级减振，再通过主动联轴器41、柔性减振块42和从动联轴器43组成柔性减震联轴器的二级减振，消除了电机振动，使输出主轴32受纯扭矩传动，提高了输出主轴的回转精度。

输出主轴32前端采用组合轴承33支撑，后端采用主轴后轴承45支撑，主轴后轴承45在轴向可移动，当输出主轴32受热膨胀时，向后伸长，消除了热影响，保证输出主轴精度。

图5、6是机床的气动夹具18的一种具体结构图，在气动夹具18上设置有夹具体51、自动定位压板52、主定位芯54、支承垫55、浮动定位销56和气缸59，气缸59提供夹紧动力；待加工的工件26通过主定位芯54作主定位，再通过浮动定位销56自动找正工件位置，加工工件26安放在支承垫55上，气缸59带动自动定位压板52，将加工工件26固定在夹具体51上。

在加工工件26与支承垫55的贴合部位，设置气密传感器60；通过气密传感器60检测加工工件26与支承垫55的平面贴合度，当加工工件26的平面度较差，或加工工件26与支承垫55之间有杂质时，加工工件26与支承垫55的贴合布紧密，会产生泄漏；气密传感器60将检测到泄漏，并报警，从而消除了安装误差，保证加工工件26的加工精度。

Claims (7)

1、摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，包括床身(1)，其特征在于：在所述床身(1)上设置有左进给工作台(3)、后进给工作台(13)和右进给工作台(23)，左进给工作台(3)、后进给工作台(13)和右进给工作台(23)分别与左伺服电机(2)、后伺服电机(12)和右伺服电机(22)相连接，分别由左伺服电机(2)、后伺服电机(12)和右伺服电机(22)带动产生移动；在左进给工作台(3)、后进给工作台(13)和右进给工作台(23)上，分别设置有由左传动箱(4)、左电机(5)和左主轴箱(6)组成的左刀具进给系统，由后传动箱(14)、后主轴箱(15)和后电机(16)组成的后刀具进给系统，由右主轴箱(8)、右传动箱(9)和右电机(10)组成的右刀具进给系统，在左主轴箱(6)、后主轴箱(15)和右主轴箱(8)的输出主轴上都连接有加工刀具(27)，加工刀具(27)对待加工的工件(26)进行切削加工；待加工的工件(26)安放在气动夹具(18)上。

2、根据权利要求1所述的摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，其特征在于：左进给工作台(3)、后进给工作台(13)和右进给工作台(23)布置成T形。

3、根据权利要求1或2所述的摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，其特征在于：左电机(5)带动主动皮带轮(35)转动，经三角皮带(36)带动从动皮带轮(37)转动，连接在从动皮带轮(37)的轴上的一级齿轮(38)与设置在传动轴(40)上的二级齿轮(39)啮合，二级齿轮(39)带动传动轴(40)转动，传动轴(40)通过主动联轴器(41)、柔性减振块(42)和从动联轴器(43)组成的柔性减震联轴器带动输出主轴(32)转动；输出主轴(32)带动加工刀具(27)进行加工。

4、根据权利要求3所述的摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，其特征在于：主动皮带轮(35)、三角皮带(36)和从动皮带轮(37)组成一级减振，主动联轴器(41)、柔性减振块(42)和从动联轴器(43)组成柔性减震联轴器的二级减振，消除了电机振动，使输出主轴(32)受纯扭矩传动。

5、根据权利要求4所述的摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，其特征在于：输出主轴(32)前端采用组合轴承(33)支撑，后端采用主轴后轴承(45)支撑，主轴后轴承(45)在轴向可移动。

6、根据权利要求1或2所述的摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，其特征在于：在气动夹具(18)上设置有夹具体(51)、自动定位压板(52)、主定位芯(54)、支承垫(55)和浮动定位销(56)和气缸(59)；气缸(59)提供夹紧动力，带动自动定位压板(52)，将加工工件(26)固定在夹具体(51)上。

7、根据权利要求6所述的摩托车缸体三面精密多轴数控镗孔机床，其特征在于：在加工工件(26)与支承垫(55)的贴合部位，设置气密传感器(60)。

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