CN202556060U - 农用微耕机行走箱数控生产线 - Google Patents

Abstract

农用微耕机行走箱数控生产线，其由两部分依次排布共同构成所述生产线：三坐标垂直双主轴数控车床、转台式组合机床；①前者的构成如下：第一主轴(101)、第二主轴(102)、主轴锁紧装置(103)、，专用液压卡具(104)、转塔刀架(105)、配油系统(106)、二坐标联动轴(107)、机床体；②转台式组合机具体为六工位转台式组合机的构成如下：组合机床床体(201)、定位座(202)、钻孔动力头(203)、攻丝动力头(204)、液压翻转夹具(205)。本实用新型明显缩短了工艺路线，实现了多序合一，一次装夹加各基准精度极高，整线比原有生产线缩短60％以上，节拍时间缩短50％以上，产品合格率提高20％以上。

Description

农用微耕机行走箱数控生产线

技术领域

本实用新型涉及农业机械结构设计和制造技术领域，特别提供了一种农用微耕机行走箱数控生产线。

背景技术

现有技术中，农用微耕机是适合国情的一种发展潜力巨大的机械装置。属于政府和相关部门重点支持发展的一种新型农业机械。由于价格便宜，使用灵活方便，特制适合山区农业的耕作，解决了山区农民机械化作业的一个难题。所以，该产业刚兴起(近几年内)即发展成全球产量最大的产业。

但是，随着农用微耕机的应用越趋广泛，一些突出的问题更加凸显出来：1)该类产品使用现有工艺，生产手段陈旧，由于多工序加工，产品质量不易保证，且废品率在25％左右居高不下。严重影响产品质量。2)该类产品采用通用设备加工，投资巨大，企业生产成本过高，影响企业发展速度。3)该类产品老线设备用量大，能耗大，企业运行成本过高，效益提不上去。

其现行的生产工艺比较复杂，生产线布置也很相对复杂，对应的工艺处理过程也不尽完善。多使用镗床等机床进行加工。人们期望获得一种集成化的、技术效果明显好于现有技术的农用微耕机行走箱数控生产线。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种集成化的、技术效果明显好于现有技术的农用微耕机行走箱数控生产线。

本实用新型提供了一种农用微耕机行走箱数控生产线，其特征在于：其由下述两大部分构成：三坐标垂直双主轴数控车床、转台式组合机床；两部分依次排布共同构成所述农用微耕机行走箱数控生产线；

①所述三坐标垂直双主轴数控车床包含有下述组成部分：第一主轴101、第二主轴102、主轴锁紧装置103、，专用液压卡具104、转塔刀架105、配油系统106、二坐标联动轴107、机床体；其中：

其他各部分都直接或间接布置安装在机床体上；

第一主轴101和第二主轴102相互垂直布置；所述第一主轴101垂直地面布置，用于夹紧工件并进行旋转加工的专用液压卡具104安装在第一主轴101上；所述专用液压卡具104能够实现分度锁紧；

所述第二主轴102布置在水平方向，其主轴端部安装有专用套车刀具；主轴锁紧装置103连接着第一主轴101或/和第二主轴102；配油系统106连接其他各部分；转塔刀架105布置在二坐标联动轴107上，二坐标联动轴107布置安装在机床体上；

②所述转台式组合机具体为六工位转台式组合机，其具体包含有下述组成部分：组合机床床体201、定位座202、钻孔动力头203、攻丝动力头204、液压翻转夹具205；其中：

其他各部分都直接或间接安装布置在组合机床床体201上；钻孔动力头203和攻丝动力头204共计有2～6个，全部水平布置在固定在组合机床床体201上的共用的圆形轨道上，用于对工件3进行夹紧和翻转操作的液压翻转夹具205布置在钻孔动力头203和攻丝动力头204的水平内侧；所述液压翻转夹具205通过定位座202连接在组合机床床体201上，所述液压翻转夹具205为能实现竖直方向的原位和水平方向的翻转位变换的夹具。

本实用新型所述农用微耕机行走箱数控生产线，其还包含下述内容要求：所述三坐标垂直双主轴数控车床中，专用液压卡具104包含有下述几部分：夹具体1041、夹紧油缸1042、油路1043；其中：夹紧油缸1042和油路1043布置在夹具体1041上，夹紧油缸1042连接着油路1043。

所述转台式组合机中，所述的钻孔动力头203和攻丝动力头204具体是下述各部分的组合：I工位为卧头钻M6深25mm孔用钻孔动力头203、II工位为卧头攻M8深20孔用攻丝动力头204、III工位为立头攻M12螺纹用攻丝动力头204、IV工位为卧头钻φ12透孔用钻孔动力头203或者立头钻M12底孔用钻孔动力头203、V工位为卧头钻φ12孔用钻孔动力头203、VI工位为上下料工位。

所述农用微耕机行走箱数控生产线满足下述要求：

①所述农用微耕机行走箱为异形零件，所述农用微耕机行走箱数控生产线能实现对所述农用微耕机行走箱进行一次性装夹，所述专用数控车床可以复合加工两个相互正交的旋成体要素基准，从而以车削加工方式取代镗削加工方式，为后序加工奠定安装基准及精度基础。

②所述农用微耕机行走箱数控生产线在一次性装夹定位的基础上，通过使用专用液压卡具(104)实现翻转变位操作，配套多工位数控转台式组合机能够完成大量的钻、铰、攻、锪的加工。

所述农用微耕机行走箱数控生产线满足下述要求：

三坐标垂直双主轴数控车床的精度要求是：两孔系加工轴线垂直度1/100mm，主轴准停定位精度0.08度，平面位置度0.03mm；，

转台式组合机床的主要指标要求是：重复定位精度±0.02mm，翻转夹具定位精度±0.02mm，加工孔组中Φ150孔的位置度要求是0.1mm。

本实用新型主要创新点：1)三坐标垂直双主轴数控车床属于数控立车，其采用异形零件专用液压夹具；2)转台式组合机床采用自动翻转液压夹具。3)该生产线是在新的工艺条件下多工序合一，一次装夹完成两个孔系加工。

本实用新型关键技术内容：1)数控立车异形零件专用液压夹具，且可分度定位锁紧，一次安装完成多基准复合加工。2)立卧复合的三坐标垂直双主轴数控车床，用于加工相互垂直的孔系及平面。目前国内尚无先列，相互垂直的两主轴安装精度技术难度极大，而且相互垂直的导轨要求精度高需精密装配才可实现。3)转台自动翻转液压夹具国内首创，使零件一次安装底面加工成为可能。

本实用新型中，专用数控车床液压夹具及配油系统的研制为技术关键，采用内置通道，直缸夹紧。三座标双主轴数控车床为该项技术的核心，采用多通道NC控制，提高主传动系统的分度及定位精度。转台式组合机的翻转夹具采用自制的回转液压缸，零件一次装夹底面也可加工，结构紧凑定位精度高，目前在国内尚属首创。

本实用新型解决现有技术问题的重要技术思路在于：异形零件的一次性装夹工具(即专用液压夹具)的设计，只有一次安装定位并夹紧工件，才能解决；同时，本实用新型采用了多工序合一及一次装夹多基准的优化加工方案。为此，采用三座标垂直双主轴专用数控立式车床，且具备主轴的分度、准停、锁紧一系列技术条件，才能发挥专用夹具的作用，以车代镗。同时，主机必须增设第二主轴系统，第三轴数控滑台，突破夹具准停定位后的零件第二次套车，形成垂直且相交的两组孔系，四个定位要素同时加工完成，靠数控技术精准的加工到位。

本实用新型所述生产线，设备投资相对于传统的技术手段而言可减少60％以上，生产效率可提高40％以上，设备明显减少了占地面积、降低了能耗，其必将成为微耕机产业制造技术应用实践中的首选装备。

三坐标垂直双主轴数控车床的技术特点如下：

1、研制异形零件的专用液压夹具及配油系统，该夹具装卸工件方便，定位夹紧可靠，具备两个孔系的加工条件，使用此夹具成品率由原来的76％提高至99％(参见图1)。

2、三坐标垂直双主轴数控车床安装专用液压卡具104夹具后，可实现主轴孔系的立车加工，在数控分度、准停及第二主轴功能的支持下可完成第二主轴垂直孔多的套车，进而实现了两相互垂直孔系，平面的一次性加工，无多次夹压变形现象。精度主要指标提高20％(见图2、图3)。

3、转台式自动翻转夹具的研制成功，使钻孔、攻丝转台式组合机取代了人海战术的台钻、立钻、攻丝生产线，由原来的4-6人两班生产，改变成1人1台组合机床1班即可完成产能，且产品质量大幅度提高。(见附图6、图7)

本实用新型所述生产线其技术起点高，先进装备一次性到位，产业的生命力强，且由于投资较传统工艺少2/3，更加促进了产业发展。由于采用了先进的夹具，避免了人工夹压缺点，不但减轻了劳动强度，而且提高了装夹的可靠性。使用了先进的数控制造技术，使得该生产线自动化水平提高整个加工过程，通过数控编程自动完成提高了可靠性、精准性。

本实用新型所述生产线，缩短了生产路线，只有原生产线的1/3长。一条线即节省600米²的占地面积。设备数量由原来的30～40台左右，减少至4台数控设备，节省投资50％(约800万元)，节省能耗(用电量减少40万度/年)，其社会效益可观。

针对我国这一农业大国的现状，微耕机的使用和推广必将有着重要的经济价值和社会价值。

在实际工程应用中，本实用新型实施可能采取的具体技术路线：总体结构设计-→异形件专用液压夹具设计-→分度定位机构-→复合加工第三座标的设计-→专用复合套车刀具研制-→转台自动翻转液压夹具研制-→中试-→验收。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为三坐标垂直双主轴数控车床结构示意简图；

图2为专用液压卡具104结构示意图主视图；

图3为专用液压卡具104结构示意图俯视图；

图4为转台式组合机结构示意简图主视图；

图5为转台式组合机结构示意简图俯视图；

图6为专用液压卡具104使用状态结构原理示意图之一，原位工作状态图；

图7为专用液压卡具104使用状态结构原理示意图之二，翻转位工作状态图。

具体实施方式

实施例1

一种农用微耕机行走箱数控生产线，参见附图1-7，其由下述两大部分构成：三坐标垂直双主轴数控车床、转台式组合机床；两部分依次排布共同构成所述农用微耕机行走箱数控生产线；

①所述三坐标垂直双主轴数控车床包含有下述组成部分：第一主轴101、第二主轴102、主轴锁紧装置103、，专用液压卡具104、转塔刀架105、配油系统106、二坐标联动轴107、机床体；其中：

其他各部分都直接或间接布置安装在机床体上；

第一主轴101和第二主轴102相互垂直布置；所述第一主轴101垂直地面布置，用于夹紧工件并进行旋转加工的专用液压卡具104安装在第一主轴101上；所述专用液压卡具104能够实现分度锁紧；

所述第二主轴102布置在水平方向，其主轴端部安装有专用套车刀具；主轴锁紧装置103连接着第一主轴101或/和第二主轴102；配油系统106连接其他各部分；转塔刀架105布置在二坐标联动轴107上，二坐标联动轴107布置安装在机床体上；

②所述转台式组合机具体为六工位转台式组合机，其具体包含有下述组成部分：组合机床床体201、定位座202、钻孔动力头203、攻丝动力头204、液压翻转夹具205；其中：

其他各部分都直接或间接安装布置在组合机床床体201上；钻孔动力头203和攻丝动力头204共计有2～6个，全部水平布置在固定在组合机床床体201上的共用的圆形轨道上，用于对工件3进行夹紧和翻转操作的液压翻转夹具205布置在钻孔动力头203和攻丝动力头204的水平内侧；所述液压翻转夹具205通过定位座202连接在组合机床床体201上，所述液压翻转夹具205为能实现竖直方向的原位和水平方向的翻转位变换的夹具。

本实施例所述农用微耕机行走箱数控生产线，其还包含下述内容要求：所述三坐标垂直双主轴数控车床中，专用液压卡具104包含有下述几部分：夹具体1041、夹紧油缸1042、油路1043；其中：夹紧油缸1042和油路1043布置在夹具体1041上，夹紧油缸1042连接着油路1043。

所述转台式组合机中，所述的钻孔动力头203和攻丝动力头204具体是下述各部分的组合：I工位为卧头钻M6深25mm孔用钻孔动力头203、II工位为卧头攻M8深20孔用攻丝动力头204、III工位为立头攻M12螺纹用攻丝动力头204、IV工位为卧头钻φ12透孔用钻孔动力头203或者立头钻M12底孔用钻孔动力头203、V工位为卧头钻φ12孔用钻孔动力头203、VI工位为上下料工位。

所述农用微耕机行走箱数控生产线满足下述要求：

①所述农用微耕机行走箱为异形零件，所述农用微耕机行走箱数控生产线能实现对所述农用微耕机行走箱进行一次性装夹，所述专用数控车床可以复合加工两个相互正交的旋成体要素基准，从而以车削加工方式取代镗削加工方式，为后序加工奠定安装基准及精度基础。

②所述农用微耕机行走箱数控生产线在一次性装夹定位的基础上，通过使用专用液压卡具(104)实现翻转变位操作，配套多工位数控转台式组合机能够完成大量的钻、铰、攻、锪的加工。

所述农用微耕机行走箱数控生产线满足下述要求：

三坐标垂直双主轴数控车床的精度要求是：两孔系加工轴线垂直度1/100mm，主轴准停定位精度0.08度，平面位置度0.03mm；，

转台式组合机床的主要指标要求是：重复定位精度±0.02mm，翻转夹具定位精度±0.02mm，加工孔组中Φ150孔的位置度要求是0.1mm。

本实施例主要创新点：1)三坐标垂直双主轴数控车床属于数控立车，其采用异形零件专用液压夹具；2)转台式组合机床采用自动翻转液压夹具。3)该生产线是在新的工艺条件下多工序合一，一次装夹完成两个孔系加工。

本实施例关键技术内容：1)数控立车异形零件专用液压夹具，且可分度定位锁紧，一次安装完成多基准复合加工。2)立卧复合的三坐标垂直双主轴数控车床，用于加工相互垂直的孔系及平面。目前国内尚无先列，相互垂直的两主轴安装精度技术难度极大，而且相互垂直的导轨要求精度高需精密装配才可实现。3)转台自动翻转液压夹具国内首创，使零件一次安装底面加工成为可能。

本实施例中，专用数控车床液压夹具及配油系统的研制为技术关键，采用内置通道，直缸夹紧。三座标双主轴数控车床为该项技术的核心，采用多通道NC控制，提高主传动系统的分度及定位精度。转台式组合机的翻转夹具采用自制的回转液压缸，零件一次装夹底面也可加工，结构紧凑定位精度高，目前在国内尚属首创。

本实施例解决现有技术问题的重要技术思路在于：异形零件的一次性装夹工具(即专用液压夹具)的设计，只有一次安装定位并夹紧工件，才能解决；同时，本实施例采用了多工序合一及一次装夹多基准的优化加工方案。为此，采用三座标垂直双主轴专用数控立式车床，且具备主轴的分度、准停、锁紧一系列技术条件，才能发挥专用夹具的作用，以车代镗。同时，主机必须增设第二主轴系统，第三轴数控滑台，突破夹具准停定位后的零件第二次套车，形成垂直且相交的两组孔系，四个定位要素同时加工完成，靠数控技术精准的加工到位。

本实施例所述生产线，设备投资相对于传统的技术手段而言可减少60％以上，生产效率可提高40％以上，设备明显减少了占地面积、降低了能耗，其必将成为微耕机产业制造技术应用实践中的首选装备。

三坐标垂直双主轴数控车床的技术特点如下：

1、研制异形零件的专用液压夹具及配油系统，该夹具装卸工件方便，定位夹紧可靠，具备两个孔系的加工条件，使用此夹具成品率由原来的76％提高至99％(参见图1)。

2、三坐标垂直双主轴数控车床安装专用液压卡具104夹具后，可实现主轴孔系的立车加工，在数控分度、准停及第二主轴功能的支持下可完成第二主轴垂直孔多的套车，进而实现了两相互垂直孔系，平面的一次性加工，无多次夹压变形现象。精度主要指标提高20％(见图2、图3)。

3、转台式自动翻转夹具的研制成功，使钻孔、攻丝转台式组合机取代了人海战术的台钻、立钻、攻丝生产线，由原来的4-6人两班生产，改变成1人1台组合机床1班即可完成产能，且产品质量大幅度提高。(见附图6、图7)

本实施例所述生产线其技术起点高，先进装备一次性到位，产业的生命力强，且由于投资较传统工艺少2/3，更加促进了产业发展。由于采用了先进的夹具，避免了人工夹压缺点，不但减轻了劳动强度，而且提高了装夹的可靠性。使用了先进的数控制造技术，使得该生产线自动化水平提高整个加工过程，通过数控编程自动完成提高了可靠性、精准性。

本实施例所述生产线，缩短了生产路线，只有原生产线的1/3长。一条线即节省600米²的占地面积。设备数量由原来的30～40台左右，减少至4台数控设备，节省投资50％(约800万元)，节省能耗(用电量减少40万度/年)，其社会效益可观。

针对我国这一农业大国的现状，微耕机的使用和推广必将有着重要的经济价值和社会价值。

在实际工程应用中，本实施例实施过程中可能采取的具体技术领域，总体结构设计-→异形件专用液压夹具设计-→分度定位机构-→复合加工第三座标的设计-→专用复合套车刀具研制-→转台自动翻转液压夹具研制-→中试-→验收。

实施例2

一种农用微耕机数控生产系统，参见附图1～5，其由下述两大部分构成：三坐标垂直双主轴数控车床、转台式组合机床；

所述三坐标垂直双主轴数控车床包含有下述组成部分：相互垂直布置的第一主轴101和第二主轴102，主轴锁紧装置103，专用液压卡具104、转塔刀架105、配油系统106、二坐标联动轴107、机床体、三坐标数控伺服轴(X+Y+Z)；其中：其他各部分都直接或间接布置安装在机床体上；所述第一主轴101垂直地面布置，用于夹紧工件并进行旋转加工的专用液压卡具104安装在第一主轴101上，所述专用液压卡具104能够实现分度锁紧；所述第二主轴102布置在水平方向，其主轴端部安装有专用套车刀具；主轴锁紧装置103连接着第一主轴101或/和第二主轴102；配油系统106连接其他各部分；转塔刀架105布置在二坐标联动轴107上，二坐标联动轴107布置安装在机床体上；在垂直主轴加工完一组孔系后准停夹紧，由第二主轴对零件进行套车完成第二孔系加工，至此完成两组孔系一次安装加工完成；

所述三坐标垂直双主轴数控车床中，专用液压卡具104包含有下述几部分：夹具体1041、夹紧油缸1042、油路1043；其中，夹紧油缸1042和油路1043布置在夹具体1041上，夹紧油缸1042连接着油路1043。

所述转台式组合机具体为六工位转台式组合机，其具体包含有下述组成部分：组合机床床体201、定位座202、钻孔动力头203、攻丝动力头204、液压翻转夹具205；其中，其他各部分都直接或间接安装布置在组合机床床体201上；钻孔动力头203和攻丝动力头204共计有2～6个，全部水平布置在固定在组合机床床体201上的共用的圆形轨道上，用于对工件3进行夹紧和翻转操作的液压翻转夹具205布置在钻孔动力头203和攻丝动力头204的水平内侧；所述液压翻转夹具205通过定位座202连接在组合机床床体201上。

所述转台式组合机中，所述的钻孔动力头203和攻丝动力头204具体是下述各部分的组合：I工位为卧头钻M6深25mm孔用钻孔动力头203、II工位为卧头攻M8深20孔用攻丝动力头204、III工位为立头攻M12螺纹用攻丝动力头204、IV工位为卧头钻φ12透孔用钻孔动力头203或者立头钻M12底孔用钻孔动力头203、V工位为卧头钻φ12孔用钻孔动力头203、VI工位为上下料工位。

所述转台式组合机中的液压翻转夹具205为能实现竖直方向的原位和水平方向的翻转位变换的夹具。

所述液压翻转夹具205构成见图6、7，液压翻转夹具205可在V工位上自动翻转加工零件底部四孔，该方法系属国内首次使用，使零件底面得以加工，扩大加工范围。

本实施例所述农用微耕机数控生产系统的操作/使用方法简介如下：

所述三坐标垂直双主轴数控车床可以使用FANUC三坐标数控系统，先由专用液压卡具104自动夹紧工件3垂直于第一主轴101旋转，按程序加工第一孔系及平面，加工完毕后，主轴准停、锁紧；再由第二主轴102在水平方向上套车零件第二孔系，即一次装夹完成二个孔系及平面加工。

所述转台式组合机为六工位加工一个上下料工位，加工过程为转一个工位各工位动力头对零件加工一次，即转一个工位完成一个零件的加工，效率极高。

转台式组合机所使用的液压翻转夹具205，使得零件底面也可加工，这是前所未有的方法。

本实施例所述农用微耕机数控生产系统，相对与现有技术而言，明显缩短了工艺路线，实现了多序合一，一次装夹加各基准精度极高，整线比原有生产线缩短60％，节拍时间缩短50％，产品合格率提高20％。

特别是两套相关的专用夹具，解决了异形零件一次装夹及扩大加工范围的特点，使得该项技术得以实施。

Claims (4)

1.农用微耕机行走箱数控生产线，其特征在于：其由下述两大部分构成：三坐标垂直双主轴数控车床、转台式组合机床；两部分依次排布共同构成所述农用微耕机行走箱数控生产线；

①所述三坐标垂直双主轴数控车床包含有下述组成部分：第一主轴(101)、第二主轴(102)、主轴锁紧装置(103)、，专用液压卡具(104)、转塔刀架(105)、配油系统(106)、二坐标联动轴(107)、机床体；其中：

其他各部分都直接或间接布置安装在机床体上；

第一主轴(101)和第二主轴(102)相互垂直布置；所述第一主轴(101)垂直地面布置，用于夹紧工件并进行旋转加工的专用液压卡具(104)安装在第一主轴(101)上；所述专用液压卡具(104)能够实现分度锁紧；

所述第二主轴(102)布置在水平方向，其主轴端部安装有专用套车刀具；主轴锁紧装置(103)连接着第一主轴(101)或/和第二主轴(102)；配油系统(106)连接其他各部分；转塔刀架(105)布置在二坐标联动轴(107)上，二坐标联动轴(107)布置安装在机床体上；

②所述转台式组合机具体为六工位转台式组合机，其具体包含有下述组成部分：组合机床床体(201)、定位座(202)、钻孔动力头(203)、攻丝动力头(204)、液压翻转夹具(205)；其中：

其他各部分都直接或间接安装布置在组合机床床体(201)上；钻孔动力头(203)和攻丝动力头(204)共计有2～6个，全部水平布置在固定在组合机床床体(201)上的共用的圆形轨道上，用于对工件(3)进行夹紧和翻转操作的液压翻转夹具(205)布置在钻孔动力头(203)和攻丝动力头(204)的水平内侧；所述液压翻转夹具(205)通过定位座(202)连接在组合机床床体(201)上，所述液压翻转夹具(205)为能实现竖直方向的原位和水平方向的翻转位变换的夹具。

2.按照权利要求1所述农用微耕机行走箱数控生产线，其特征在于：所述三坐标垂直双主轴数控车床中，专用液压卡具(104)包含有下述几部分：夹具体(1041)、夹紧油缸(1042)、油路(1043)；其中：夹紧油缸(1042)和油路(1043)布置在夹具体(1041)上，夹紧油缸(1042)连接着油路(1043)。

3.按照权利要求1或2所述农用微耕机行走箱数控生产线，其特征在于：所述转台式组合机中，所述的钻孔动力头(203)和攻丝动力头(204)具体是下述各部分的组合：I工位为卧头钻M6深25mm孔用钻孔动力头(203)、II工位为卧头攻M8深20孔用攻丝动力头(204)、III工位为立头攻M12螺纹用攻丝动力头(204)、IV工位为卧头钻φ12透孔用钻孔动力头(203)或者立头钻M12底孔用钻孔动力头(203)、V工位为卧头钻φ12孔用钻孔动力头(203)、VI工位为上下料工位。

4.按照权利要求3所述农用微耕机行走箱数控生产线，其特征在于：所述农用微耕机行走箱数控生产线满足下述要求：

三坐标垂直双主轴数控车床的精度要求是：两孔系加工轴线垂直度1/100mm，主轴准停定位精度0.08度，平面位置度0.03mm；

转台式组合机床的主要指标要求是：重复定位精度±0.02mm，翻转夹具定位精度±0.02mm，加工孔组中Φ150孔的位置度要求是0.1mm。

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