专利名称：非圆截面零件加工数控车床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控加工车床，特别是一种非圆截面零件加工数控车床。
背景技术：
许多产品都有非圆截面轮廓，例如内燃机活塞、凸轮、凸轮轴、冲模、非圆轴承的内轮廓等；而目前这些非圆截面轮廓零件大多通过液压仿形加工、磨削加工等工艺方法来制作，这种方法加工出来的非圆截面零件的精度不高，效率低。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种非圆截面零件加工数控车床，其只须一次装夹就可完成非圆截面工件的多道工序的高速精密加工。 本实用新型的技术方案是一种非圆截面零件加工数控车床，其包括床架、床身、床头箱机构、进给机构、数控系统和尾座，床身安装在床架上，其上设有罩壳；床头箱机构和数控系统安装在床架和床身上；进给机构安装在床身上；床头箱机构包括床头箱、主轴、变频电机、光电脉冲编码器和工件拉紧机构；主轴安装在床头箱上，变频电机安装在床架，其还通过圆弧齿同步带和圆弧齿同步带轮与主轴一端连接，主轴另一端设有靠模安装法兰；工件拉紧机构包括气缸活塞组件、拨叉和拉杆，拉杆活动套装在主轴的拉杆孔内，工件拉紧机构可以将待加工工件同芯拉紧在主轴的一端。 本实用新型进一步的技术方案是所述的主轴前端由三套一组的三联精密角接触球轴承支承在床头箱上，主轴后端由一组双列圆柱滚子轴承支承在床头箱上；拉杆的一端套装在拨叉的拉杆孔中，拉杆的另一端设有拉环孔，拨叉的一端通过支架与床头箱铰接，拨叉的另一端与气缸活塞组件的活塞连接。 本实用新型更进一步的技术方案是所述的进给机构包括大拖板、中拖板和电动刀架机构，大拖板活动安装在床身上，床身与大拖板上设有驱动大拖板的Z轴伺服电机及滾珠丝杆组，中拖板通过其上的燕尾槽安装在大拖板上的X轴燕尾形道轨上，大拖板与中拖板上设有驱动中拖板的X轴伺服电机及滾珠丝杆组，电动刀架机构包括四工位刀架座、仿形刀盒、数控车刀、数控切槽车刀、数控尖头倒角车刀、电动刀架转位电机和电动刀架底座；仿形刀盒、数控车刀、数控切槽车刀和数控尖头倒角车刀分别安装在四工位刀架座的四个工位上。 本实用新型再进一步的技术方案是所述的仿形刀盒包括滑动板、滑板座、仿形跟踪轴承和仿形车刀；滑动板与滑板座通过燕尾槽和燕尾形轨道活动配合，滑动板与滑板座之间还设有调整燕尾槽和燕尾形轨道的配合间隙的镶条和紧定螺钉，滑动板与滑板座之间设有挤压弹簧，仿形跟踪轴承安装在滑动板上，滑动板上还设有腰形槽，滑板座上安装有导向销，导向销的一端伸入腰形槽内，滑动板还设有锥头紧定螺钉，仿形车刀安装在滑动板的方槽内，仿形车刀上设有与锥头紧定螺钉相配合的锥形孔。 本实用新型述进一步的技术方案是光电脉冲编码器固定安装在床头箱上，其通过圆弧齿同步带和圆弧齿同步带轮与主轴相连接。 仿形车刀为聚晶金刚石数控车刀，数控车刀、数控切槽车刀、数控尖头倒角车刀为金刚石车刀。 本实用新型与现有技术相比具有如下特点 1、本实用新型除了可以加工常规的圆截面工件外，特别适合对非圆截面零件加工； 2、由于主轴、仿形靠模和待加工工件系同轴安装，这种床头箱机构的主轴结构减少了传动链，避免了振源的产生，使主轴高速运行时平稳、噪声小，有效保证了加工活塞在高速车削状态下的加工精度； 3、本实用新型提供的数控车床加工工件时只须一次装夹，通过四工位刀架座的自动转位，即可完成多道工序的高速精密加工，实现了一台数控车床取代几台普通车床的加工功能，大幅度提高了加工质量和生产效率。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的详细结构作进一步描述。
图1为本实用新型的结构示意图；[0016] 图2为本实用新型的去掉罩壳后的结构示意图；[0017] 图3为本实用新型的床头箱机构的结构示意图；[0018] 图4为图3的俯视图； 图5为本实用新型的进给机构的结构示意图；[0020] 图6为本实用新型的仿形刀盒的结构示意图；[0021] 图7为图6的左视图；[0022] 图8为图6的A-A剖视图；[0023] 图9为图6的俯视图。
具体实施方式
[0024] 实施例 如圈1-2所示一种非圆截面零件加工数控车床，其包括床架1、床身2、床头箱机构、进给机构、数控系统和尾座6，床身2安装在床架1上，其上设有罩壳21 ;床头箱机构和数控系统安装在床架1和床身2上；进给机构安装在床身2上； 如图2-4所示床头箱机构包括床头箱31、主轴32、变频电机33、光电脉冲编码器34和工件拉紧机构；主轴32前端由三套一组的三联精密角接触球轴承321支承在床头箱31上，轴承321使主轴32在高速运转时，能够承受径向和轴向载荷，主轴32后端由一组双列圆柱滚子轴承322支承在床头箱31上，主轴32的这种轴承配置使其具有较高的刚度，变频电机33安装在床架l，其述通过圆弧齿同步带331和圆弧齿同步带轮332与主轴32 —端连接，即动力由变频电机33经圆弧齿同步带轮331和圆弧齿同步带轮332传递至主轴32，主轴32另一端设有靠模安装法兰323，光电脉冲编码器34固定安装在床头箱31上，其通过圆弧齿同步带341和圆弧齿同步带轮与主轴32相连接，光电脉冲编码器34作为主轴32的脉冲发生器，其将主轴32转速信号送给数控系统处理后，数控系统通过调节变频电机33的速度，从而实现主轴32的旋转与进给机构的轴向进给能保证同步；工件拉紧机构包括气缸活塞组件351、拨叉352和拉杆353 ;拉杆353活动套装在主轴32的拉杆孔内，拉杆353可以在主轴32的拉杆孔内轴向移动，拉杆353的一端套装在拨叉352的拉杆孔中，拉杆353的另一端设有拉环孔，拨叉352的一端通过支架与床头箱31铰接，拨叉352的另一端与气缸活塞组件351的活塞连接；使用时，仿形靠模354安装在主轴32的靠模安装法兰323上，待加工活塞355裙部(裙部为非圆截面的活塞，待加工活塞355也可以为其它非圆截面的工件，工件要加工成的截面形状由仿形靠模354的截面形状决定)内孔止口与仿形靠模相联接，待加工活塞355通过活塞销和拉杆353上拉环孔栓在拉杆353上，气缸活塞组件351的活塞杆推动拨叉352，拨叉352带动拉杆353左移，活塞销拉紧待加工活塞355，由于主轴32、仿形靠模354和待加工活塞355系同轴安装，这种床头箱机构的主轴结构减少了传动链，避免了振源的产生，使主轴32高速运行时平稳、噪声小，有效保证了加工活塞355在高速车削状态下的加工精度。 如图2、5所示进给机构包括大拖板41、中拖板42和电动刀架机构43，大拖板41通过Z轴道轨活动安装在床身2上，床身2与大拖板41上设有驱动大拖板41的Z轴伺服电机及滾珠丝杆组411 ，中拖板42通过其上的燕尾槽安装在大拖板41上的X轴燕尾形道轨上，大拖板41与中拖板42上设有驱动中拖板42的X轴伺服电机及滾珠丝杆组421，电动刀架机构43包括四工位刀架座431、仿形刀盒432、数控车刀433、数控切槽车刀434、数控尖头倒角车刀435、电动刀架转位电机436和电动刀架底座437 ;仿形刀盒432、数控车刀433、数控切槽车刀434和数控尖头倒角车刀435分别安装在四工位刀架座431的四个工位上，数控车刀433、数控切槽车刀434和数控尖头倒角车刀435均为金刚石车刀。[0028] 如图6-9所示仿形刀盒432包括滑动板4321、滑板座4322、仿形跟踪轴承4323和仿形车刀4324 ;滑动板4321与滑板座4322通过燕尾槽4325和燕尾形轨道4326活动配合，滑动板4321与滑板座4322之间述设有调整燕尾槽4325和燕尾形轨道4326的配合间隙的镶条43211和紧定螺钉43212，滑动板4321与滑板座4322之间设有挤压弹簧4327，仿形跟踪轴承4323安装在滑动板4321上，滑动板4321上还设有腰形槽4328，滑板座4322上安装有导向销4329，导向销4329的一端伸入腰形槽4328内，滑动板4321还设有锥头紧定螺钉43213，仿形车刀4324安装在滑动板4322的方槽内，仿形车刀4324上设有与锥头紧定螺钉43213相配合的锥形孔43214，可通过锥头紧定螺钉43213对仿形车刀4324进行微量进退调整；在挤压弹簧4327的挤压下，滑动板4321沿滑板座4322的燕尾形轨道4326滑动，滑动距离限制在由导向销4329导向的腰形槽4328里，镶条43211与紧定螺钉43212可以调整燕尾槽4325和燕尾形轨道4326的配合间隙。 仿形车刀4324采用聚晶金刚石(PCD)数控车刀，其主要用于加工活塞355的椭圆裙部；数控车刀433主要用于加工活塞355顶面及外圆，数控切槽车刀43和数控尖头倒角车刀435用于加工活塞各环槽，四工位刀架座431的转位由电动刀架转位电机436驱动。[0030] 数控系统包括数控电器控制柜51和数控台52 ;数控台52安装在车床主轴箱正前方的罩壳21上，数控电器控制柜51安装在主轴箱6的后端。 工作原理仿形车刀4324通过数控系统控制Z轴伺服电机及滾珠丝杆组411驱动大拖板41和X轴伺服电机及滾珠丝杆组421驱动中拖板42实现插补进给，加工待加工活塞355上的椭圆裙部；加工完椭圆裙部后，数控系统发出转位指令，电动刀架转位电机436带动四工位刀架座431自动转位，数控车刀433进给车削待加工活塞355顶部端面及外圆； 此道工序结束后，四工位刀架座431转位至数控切槽车刀434刀位，自动切出各环槽；最后， 四工位刀架座431转至数控尖头倒角车刀435刀位，自动对加工活塞355上的各环槽进行 倒角加工，至此完成活塞四道工序的车削加工；本实用新型提供的数控车床加工活塞时只 须一次装夹，通过四工位刀架座431的自动转位，即可完成多道工序的高速精密加工，实现 了一台数控车床取代几台普通车床的加工功能，大幅度提高了加工质量和生产效率。 本实用新型不局限子上述的具体结构，只要是具有与本实用新型相同或者等同的 床头箱机构或进给机构的数控车床就落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求一种非圆截面零件加工数控车床，其包括床架(1)、床身(2)、床头箱机构、进给机构和数控系统，床身(2)安装在床架(1)上；床头箱机构和数控系统安装在床架(1)和床身(2)上；进给机构安装在床身(2)上；其特征是床头箱机构包括床头箱(31)、主轴(32)、变频电机(33)和工件拉紧机构；主轴(32)安装在床头箱(31)上，变频电机(33)安装在床架(1)，其还通过圆弧齿同步带(331)和圆弧齿同步带轮(332)与主轴(32)一端连接，主轴(32)另一端设有靠模安装法兰(323)；工件拉紧机构包括气缸活塞组件(351)、拨叉(352)和拉杆(353)，拉杆(353)活动套装在主轴(32)的拉杆孔内，拉杆(353)可以将待加工工件(355)同芯拉紧在主轴(32)的一端。
2. 根据权利要求l所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的主轴(32)前端由三套一组的三联精密角接触球轴承(321)支承在床头箱(31)上，主轴(32)后端由一组双列圆柱滚子轴承(322)支承在床头箱(31)上；拉杆(353)的一端套装在拨叉(352)的拉杆孔中，拉杆(353)的另一端设有拉环孔，拨叉(352)的一端通过支架与床头箱(31)铰接，拨叉(352)的另一端与气缸活塞组件(351)的活塞连接。
3. 根据权利要求1或2所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的进给机构包括大拖板(41)、中拖板(42)和电动刀架机构(43)，大拖板(41)活动安装在床身(2)上，床身(2)与大拖板(41)上设有驱动大拖板(41)的Z轴伺服电机及滚珠丝杆组(411)，大拖板(41)与中拖板(42)上设有驱动中拖板(42)的X轴伺服电机及滚珠丝杆组(421)，电动刀架机构(43)包括四工位刀架座(431)、仿形刀盒(432)、数控车刀(433)、数控切槽车刀(434)、数控尖头倒角车刀(435)、电动刀架转位电机(436)和电动刀架底座(437);仿形刀盒(432)、数控车刀(433)、数控切槽车刀(434)和数控尖头倒角车刀(435)分别安装在四工位刀架座(431)的四个工位上。
4. 根据权利要求3所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的仿形刀盒(432)包括滑动板(4321)、滑板座(4322)、仿形跟踪轴承(4323)和仿形车刀(4324);滑动板(4321)与滑板座(4322)通过燕尾槽(4325)和燕尾形轨道(4326)活动配合，滑动板(4321)与滑板座(4322)之间还设有调整燕尾槽(4325)和燕尾形轨道(4326)的配合间隙的镶条(43211)和紧定螺钉(43212)，滑动板(4321)与滑板座(4322)之间设有挤压弹簧(4327)，仿形跟踪轴承(4323)安装在滑动板(4321)上，滑动板(4321)上还设有腰形槽(4328)，滑板座(4322)上安装有导向销(4329)，导向销(4329)的一端伸入腰形槽(4328)内，滑动板(4321)还设有锥头紧定螺钉(43213)，仿形车刀(4324)安装在滑动板(4322)的方槽内，仿形车刀(4324)上设有与锥头紧定螺钉(43213)相配合的锥形孔(43214)。
5. 根据权利要求1或2所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的床头箱机构还包括光电脉冲编码器(34)，光电脉冲编码器(34)固定安装在床头箱(31)上，其通过圆弧齿同步带(341)和圆弧齿同步带轮与主轴(32)相连接。
6. 根据权利要求3所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的床头箱机构还包括光电脉冲编码器(34)，光电脉冲编码器(34)固定安装在床头箱(31)上，其通过圆弧齿同步带(341)和圆弧齿同步带轮与主轴(32)相连接。
7. 根据权利要求4所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的床头箱机构还包括光电脉冲编码器(34)，光电脉冲编码器(34)固定安装在床头箱(31)上，其通过圆弧齿同步带(341)和圆弧齿同步带轮与主轴(32)相连接。
8. 根据权利要求4所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的仿形车刀(4324)为聚晶金刚石数控车刀，数控车刀(433)、数控切槽车刀(434)和数控尖头倒角车刀(435)均为金刚石车刀。
9. 根据权利要求7所述的非圆截面零件加工数控车床，其特征是所述的仿形车刀(4324)为聚晶金刚石数控车刀，数控车刀(433)、数控切槽车刀(434)和数控尖头倒角车刀(435)均为金刚石车刀。
专利摘要一种非圆截面零件加工数控车床，其包括床架(1)、床身(2)、床头箱机构、进给机构、数控系统和尾座(6)；床头箱机构包括床头箱(31)、主轴(32)、变频电机(33)和工件拉紧机构；主轴(32)安装在床头箱(31)上，变频电机(33)安装在床架(1)，其还通过圆弧齿同步带(331)和圆弧齿同步带轮(332)与主轴(32)一端连接，主轴(32)另一端设有靠模安装法兰(323)；拉杆(353)可以将待加工工件(355)同芯拉紧在主轴(32)的一端。其只须一次装夹就可完成非圆截面零件的多道工序的高速精密加工；其特别适用于对非圆截面零件加工。
文档编号B23B5/00GK201500780SQ20092006629
公开日2010年6月9日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年10月19日
发明者薛广培 申请人:衡阳格利数控工具有限责任公司