专利名称：陀螺仪框架孔系加工工艺及专用设备的制作方法
技术领域：
本发明属于精密加工领域，尤其是一种陀螺仪框架孔系加工工艺 及专用设备。
技术背景陀螺仪框架是陀螺仪的重要部件，其结构较为复杂，加工精度的 要求较高，尤其是对陀螺仪框架的孔系加工的精度要求更高，因此以 目前的技术水平加工陀螺仪框架的难度较大，加工效率较低。目前加 工陀螺仪框架基本采用调头镗加工方式，即采用坐标镗和光学转台实 现调头镗加工。具体加工步骤为(l)安装将工件安装安装在卡具 上。(2)人工定位由技术工人对加工孔进行定位。(3)镗孔主轴驱 动刀具加工一个孔。(4)镗完一个孔后，将镗床工作台旋转九十度， 技术工人再次进行定位，再镗另一个孔。重复第(4)步过程，加工好 工件上的另两个孔。采用这种调头镗加工方式存在着如下缺点1.每次只能加工完成 一个孔，加工下一个孔时需要将镗床工作台旋转九十度，不但不能实 现多孔同时加工，降低了生产效率，也极大地延长了力tf工时间；2. 调整比较麻烦和费时，且普通镗床回转平台精度较低，不能保证陀螺 仪框架的加工精度。3.陀螺仪框架的加工定位是靠技术工人凭个人经 验手工完成，人为因素影响较大，定位效果较差；4.在加工陀螺仪框 架时，为了保证两个孔系达到规定的精度要求，对其同轴度、平面度 及垂直度有很高的精度要求，而手工定位则很难保证，极易出现因定 位不准确而导致的废品率高等现象，也不适宜工业化大批量的生产。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种工艺流程简 单、能同时加工陀螺仪框架上四个孔、自动化程度高且加工精度高的 陀螺仪框架孔系加工工艺；本发明的另一个目的是提供一种结构设计科学合理、加工精度 高、生产效率高的加工陀螺仪框架孔系的专用设备。本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的一种陀螺仪框架孔系加工工艺，其特征在于
加工工艺步骤为(1) .完成陀螺仪框架从毛坯到框架的加工，加工出框架工件定位基准；(2) .将工装卡具安装在专用设备工作台上并找正，将待加工的陀螺仪框架工件定位安装在工装卡具上，按工艺要求的装卡力装夹工件；(3) .工j牛装卡以两梁底平面和外圆定位装夹工件；(4) .专用设备的四个主轴上通过换刀装置安装刀具，该四个主轴在其所安装的直线驱动设备的驱动下，可轴向进给同时/或分 别加工框架孔系；(5) .在步骤(4)中，专用设备的四个主轴旁安装的换刀装置可根据框架孔系所需刀具的种类进行换刀；(6) .加工完成后四个主轴在直线驱动设备驱动下同时/或分别复位，加工完成；(7) .后序以该工件两端中心孔为基准完成外圆及端面精车。 而且，所述的工装卡具的结构是在其基板上固装有可精确保证工件垂直方向定位的四个定位柱，在基板上还对称制有两个可精确保 证工件水平方向定位的定位凸起，在该基板的侧边中部固装有一安装 架保证工件的轴向定位。 v一种陀螺仪框架孔系加工工艺的专用设备，由基台、主轴、直线 驱动装置构成，其特征在于四个主轴轴线共面、同轴、垂直并分别 安装在基台上各自的进给导轨上，每个主轴均安装有直线驱动装置， 该四个主轴的轴线交点处为工件装卡工作台。而且，在所述的每个主轴旁的基台上均设置有一换刀装置。而且，所述的换刀装置由其上安装有刀具的刀具转盘架、电机和 气缸构成，该电机及气缸均安装在刀具转盘架上，且刀具转盘架上安 装的刀具与所对应的主轴上安装的刀具同向设置。而且，所述的主轴上安装的直线驱动装置由直线滚动导轨、驱动 电机和丝杠构成，该直线滚动导轨安装在主轴的底部并在进给导轨上 导向运行，该主轴后端通过其固装的丝杠连接驱动电机。而且，所述的主轴为电主轴，该电主轴为可自动换刀的高精度电 主轴。本发明的优点和有益效果为1. 本陀螺仪框架孔系加工工艺是通过将被加工陀螺仪框架工件 (以下简称工件)通过一工装卡具安装在装卡工作台上，替代了传统的技术工人手工定位的方式，提高了定位的准确性，降低了产品的废品率；而且加工工件时只需进行一次定位，不必反复进行多次定位， 提高了定位精度，减少了调整工件的时间，有效地提高了劳动效率。2. 工装卡具的基板上制有四个定位柱，该四个定位柱可以保证工 件的垂直向定位的准确性。此外，该工装卡具上还对称制有两个定位 凸起，该定位凸起实现了工件的水平向定位，该基板的侧边中部固装 有一安装架保证工件的轴向定位。3. 工件的专用设备上安装有四个主轴，该四个主轴可以从四个方 向同时对工件进行孔系加工， 一次装卡，加工四个孔，提高了孔系加 工精度，极大的降低了加工时间，提高了生产效率。4. 专用设备的主轴中通有压縮空气，保护主轴轴承及刀具安装锥 面，防止异物进入轴承及刀具安装锥面而损坏主轴；此外，主轴单元 还具有刀具装卡检测功能，防止机床刀具装卡的误操作。5. 专用设备的每一个主轴加工单元均连接有一套直线驱动装置， 用于驱动电主轴单元实现工件的加工进给及换刀操作。该直线驱动装 置采用高精度滚珠丝杠、精密级直线滚动导轨和高质量的驱动电机， 实现了直线驱动装置的运动高精度。6. 专用设备的基台上安装有换刀装置，该换刀装置采用高精度的 带缓冲的气缸和直线滚动导轨驱动的方式。这种驱动方式经济方便、 动作快速、安装维护都比较方便。该换刀装置通过数控系统可实现电 主轴的自动换刀，简化了工艺流程，提高了生产的自动化水平。7. 专用设备的刀具转盘架上可安装多把刀具，在刀具转盘架上始 终保留一个空刀位，用于换刀时抓取刀具，刀具转盘架由电机和减速 装置驱动回转，实现换刀装置的快速准确定位，刀具转盘架的主体采 用优质的铸铁铸造，具备高刚性高强度的特点。8. 本发明加工工艺简单，定位精度高，加工效率高，其专用设备 结构简单，设计科学合理，所配置的直线驱动装置以及换刀装置可保 证工件的高精度加工，生产效率高，自动化程度高，并有效地降低了 废品率，是目前最科学的陀螺仪框架加工工艺及最先进的加工专用设 备。
图1为本发明的结构示意图2为图1的电主轴与换刀装置相配合的结构示意图； 图3为陀螺仪框架图片；图4为陀螺仪安装在工装卡具内的图片； 图5为工装卡具的立体结fe示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描 述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。为了清楚地叙述本发明的工艺方法，首先对加工陀螺仪框架孔系 的专用设备进行结构描述。该陀螺仪框架孔系专用设备，由机床14、基台1、其前端安装有 刀具6的主轴5构成。主轴采用电主轴，该主轴可直接驱动刀具旋转； 基台安装在机床上。本发明的创新点在于四个主轴轴线共面、同轴、 垂直并分别安装在基台上各自的进给导轨13上，g卩该四个主轴均 间隔九十度设置安装在基台上，且每相邻的两个主轴上安装的刀具均 相互垂直，这种结构可以有效的保证工件加工时的同轴度、平面度和 垂直度。该四个主轴均安装有直线驱动装置，直线驱动装置由直线滚 动导轨12、驱动电机3和丝杠4构成，该直线滚动导轨安装在主轴 的底部并在进给导轨上导向运行，其具体结构是主轴均安装在主轴 套2内，直线滚动导轨安装在主轴套的底部；该电主轴后端通过其固 装的丝杠连接驱动电机，驱动电机通过丝杠驱动直线滚动^导轨在进给 导轨内导向运行，实现主轴的轴向直线运动。当然，直线驱动装置不 仅仅局限于这种结构，可以根据实际生产中的需要，采用其他的直线 驱动装置来实现主轴的直线运动。四个主轴可以同时进给，同时完成 工件两个孔系的加工；也可以单个进给，逐一对工件的四个孔进行加 工。该四个主轴的中轴线交点处为工件装卡工作台11，该工件装卡 工作台用来卡装被加工的工件，以保证工件的定位准确性。为了减少人工换刀的时间，实现自动化生产，在主轴旁的基台上 均设置有-个换刀装置。该换刀装置由其上安装有刀具10的刀具转 盘架9、电机7和气缸8构成，且刀具转盘架上安装的刀具与电主轴 上安装的刀具同向设置。该电机及气缸均安装在刀具转盘架上，电机 安装在刀具转盘架上，并驱动该刀具转盘架旋转；气缸的活塞杆前端 安装在刀具转盘架下部，并驱动刀具转盘架直线运动。该刀具转盘架
上有多个刀具安装位，且其上始终有一个空位，以便于通过数控系统 在换刀时抓取电主轴上的刀具。该刀具转盘架的底部安装有导轮(图 中未标号)，该导轮可在气缸的驱动下在基座上导向运动，实现换刀 装置的直线进给。本发明的工件定位安装在一工装卡具上，工装卡具的结构是在 其基板18上固装有可精确保证工件垂直方向定位的竖直的四个定位 柱17，在基板上还对称制有两个可精确保证工件水平方向定位的定位凸起16，在该基板的侧边中部固装有一安装架15，保证工件轴向 定位；在基板的下底面还固装有一与工件装卡工作台相安装的定位柱 (图中未示出)。本发明的陀螺仪框架孔系加工工艺步骤为(1) .完成陀螺仪框架从毛坯到框架的加工，加工出框架工件定位基准；(2) .将工装卡具安装在专用设备工作台上并找正，将待加工的陀螺仪框架工件定位安装在工装卡具上，按工艺要求的装卡力 装夹工件；(3) .工f牛装卡以两梁底平面和外圆定位装夹工件；(4) .专用设备的四个主轴上通过换刀装置安装刀具，该四个主轴在其所安装的直线驱动设备的驱动下，可轴向进给同时/或分 别加工框架孔系； "(5) .在步骤(4)中，专用设备的四个主轴旁安装的换刀装置可根据框架孔系所需刀具的种类进行换刀；(6) .加工完成后四个主轴在直线驱动设备驱动下同时/或分别复位，加工完成；(7) .后序以该工件两端中心孔为基准完成外圆及端面精车。
权利要求
1.一种陀螺仪框架孔系加工工艺，其特征在于加工工艺步骤为(1).完成陀螺仪框架从毛坯到框架的加工，加工出框架工件定位基准；(2).将工装卡具安装在专用设备工作台上并找正，将待加工的陀螺仪框架工件定位安装在工装卡具上，按工艺要求的装卡力装夹工件；(3).工件装卡以两梁底平面和外圆定位装夹工件；(4).专用设备的四个主轴上通过换刀装置安装刀具，该四个主轴在其所安装的直线驱动设备的驱动下，可轴向进给同时/或分别加工框架孔系；(5).在步骤(4)中，专用设备的四个主轴旁安装的换刀装置可根据框架孔系所需刀具的种类进行换刀；(6).加工完成后四个主轴在直线驱动设备驱动下同时/或分别复位，加工完成；(7).后序以该工件两端中心孔为基准完成外圆及端面精车。
2. 权利要求书所述的陀螺仪框架孔系加工工艺，其特梦在于所述 的工装卡具的结构是:在其基板上固装有可精确保证工件垂i方向定位的 四个定位柱，在基板上还对称制有两个可精确保证工件水平方向定位的定 位凸起，'在该基板的侧边中部固装有一安装架保证工件的轴向定位。
3. —种如权利要求1所述的陀螺仪框架孔系加工工艺的专用设备，由 床身、主轴及直线驱动装置构成，其特征在于四个主轴轴线共面、同轴、 垂直并分别安装在基台上各自的进给导轨上，每个主轴均安装有直线驱动 装置，该四个主轴的轴线交点处为工件装卡工作台。
4. 根据权利要求3所述的陀螺仪框架孔系加工工艺的专用设备，其特 征在于在所述的每个主轴旁的床身上均设置有一换刀装置。
5. 根据权利要求4所述的陀螺仪框架孔系加工工艺的专用设备，其特 征在于所述的换刀装置由其上安装有刀具的刀具转盘架、电机和气缸构 成，该电机及气缸均安装在刀具转盘架上，且刀具转盘架上安装的刀具与 所对应的主轴上安装的刀具同向设置。
6. 根据权利要求1所述的陀螺仪框架孔系加工工艺的专用设备，其特 征在于所述的主轴上安装的直线驱动装置由直线滚动导轨、驱动电机和 丝杠构成，该直线滚动导轨安装在主轴的底部并在进给导轨上导向运行， 该主轴后端通过其固装的丝杠连接驱动电机。
7.根据权利要求3或4或5或6所述的陀螺仪框架孔系加工工艺的专用设备，其特征在于所述的主轴为电主轴，该电主轴为可自动换刀的高精度电主轴。
全文摘要
本发明属于精密加工领域的一种陀螺仪框架孔系加工工艺及专用设备。本陀螺仪框架孔系加工工艺是通过一工装卡具将陀螺仪框架工件安装在四主轴专用机床工作台上，一次装卡找正，通过专用机床四个主轴完成孔系的加工，零件加工精度靠专用机床四个主轴的位置精度保证。本发明加工工艺简单，定位精度高，加工效率高，其专用设备结构简单，设计科学合理，所配置的直线驱动装置以及换刀装置可保证工件的高精度加工，生产效率高，自动化程度高，并有效地降低了废品率，是目前最科学的陀螺仪框架加工工艺及最先进的加工专用设备。
文档编号B23B39/16GK101152673SQ200610016090
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者孟宇澄, 张俊峰, 张国钰, 杨功流, 杨纪东, 王文千, 马明山, 高宏伟, 高焕明 申请人:中国船舶重工集团公司第七○七研究所