专利名称：数控车磨复合机床的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种数控机床，专门针对于大批量生产CVT (自动变速箱)主动带轮和被动带轮高精度轴套类(材质为20CrMnTiH)零件的车削和磨削加工。
背景技术：
针对于大批量生产CVT自动变速箱主动带轮和被动带轮高精度轴套类(材质为20CrMnTiH)零件，国内目前多数变速器企业，从国外进口设备来进行加工，制造成本高。为促进产业结构调整和升级，替代进口。设计开发了一种数控车磨复合加工机床，其设备可在一次装夹中实现零件的外锥面、端面、内阶梯圆及内滚道的高效、高精度连续车削、磨削的复合加工过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数控车磨复合加工机床，其设备可在一次装夹中实现零件的外锥面、端面、内阶梯孔及内滚道的连续车削、磨削的复合加工过程。以消除多次装夹造成的较大累积误差。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种数控车磨复合机床，所述机床床身分为前后两部分，床身前半部分设有工作台，所述工作台上从依次装有外锥面磨削装置、滚道磨削装置、检测装置、硬车削装置、内阶梯圆磨削装置；床身后半部分安装有十字溜板，十字溜板上方装有工件主轴和修整器装置；所述床身前后各部分均配有气液系统和电气系统。其中床身材料选用了人造矿物铸件镶嵌高性能铸铁件，是整个机床的载体。将管道、电缆、触发器等铸入矿物铸件，方便了切削液循环和电机走线。在铸铁加工面上安装直线滚动导轨、直线电机和工作台面，所述床身上表面为四周高、中间低的中凹面，下部设有回油口。其中十字溜板选用了 O级精度的满柱式滚柱导轨与阻尼块配合的方法，导轨基准面通过人工刮研的保证了高精度。驱动采用直线电机对称布局的结构实现大跨距溜板的驱动。最高速度要求能达到120m/min,同时实现O. I μ m的分辨率的进给能力。十字溜板包括Z溜板和X溜板；Z溜板为直线滚动导轨导向和滚珠丝杠驱动结构，X溜板为直线滚动导轨导向和直线电机驱动结构，两直线滚动导轨两块之间均装有阻尼块；Z溜板的滚珠丝杠为双支撑结构，丝杠两端支撑轴承采用了推力滚子轴承复合结构，即轴承与轴承盖一体式结构；滚珠丝杠为端盖循环式滚珠丝杠。端盖循环式滚珠具有运转时低噪声低振动的特性。Z轴采用了特殊的丝杠轴承组合的预拉伸结构和低噪声低振动的高精度滚珠丝杠，实现了进给系统的高刚度和系统的微量进给能力。其中工件主轴选用了德国FAG主轴轴承，固定在十字溜板上，主轴一端配有气动卡盘，其夹爪呈星形布局。主轴轴承安装面和主轴箱的轴承安装孔精密加工，通过精密装配实现主轴精度。
其中滚道磨削装置通过分度完成三个滚道磨削的定位方式。其中内阶梯圆磨削装置其主轴安装轴线与工件主轴呈3°角，以双翼形式安装在支座上，工作时采用CBN成型砂轮同时加工工件的两个孔及端面，主轴前端装有气封装置，可以避免灰尘、磨粒进入；夹具采用HSK短锥形，端面和轴向同时定位，满足了高速要求；后端电缆接头采用了90°弯头，避免了电缆的挠曲；其余冷却管接头及油气润滑接头均为直通式接头。其中外锥面磨削装置的主轴安装轴线与工件主轴呈16°角，以双翼形式安装在支座上，工作时，采用CBN电镀砂轮磨削工件的外锥面；在主轴前端中心内置了自动动平衡装置来提高系统的动平衡能力，并配置了 AE声发射系统协助磨削和砂轮修整，使主轴内部的不平衡量控制到最小，实现了防碰撞、随时监测加工状态等功能。尾部电缆接头为90°弯头，其余冷却管接头均为直通式接头。其中修整器装置包括轴式修整器和盘式修整器，全为电镀金刚滚轮；盘式修整器固定在工件主轴上，随主轴一起旋转；轴式修整器固定在工件主轴一侧，由修整器主轴、修整器安装座、气缸、气缸安装座、气缸运动座、缸体安装座、修整器调整座、修整轮等组成；其中修整器安装座固定在工件主轴上，气缸安装座与修整器安装座固定在一起，修整器安装座上装有直线滚动导轨，滑板与直线滚动导轨滑块连接，气缸安装座上装有气缸，气缸活塞前端与气缸运动座连接，气缸运动座与修整器调整座连接，气缸活塞带动滑板前行或后退，滑板前端装有修整器调整座，从而控制修整器前进或后退，修整器调整座微调修整器的 上下位置，修整器端部装有修整轮。砂轮修整能够确保磨削过程中砂轮能够实现较高的金属磨除率、较低的表面粗糙度以及避免磨削烧伤现，砂轮修整分为内阶梯圆砂轮的修整、外锥面砂轮的修整，滚道磨砂轮的修整。前两者在盘式修整器装置上修整，滚道磨砂轮在轴式修整器装置上修整。其中检测装置是工件定位的检测装置，由测头组件、测头座、导向杆气缸、底座、液压缓冲器、定位锥套、定位锥销、挡块等组成；导向杆气缸固定在底座上，前端与测头座连接，测头组件固定在测头座上，测头组件可随气缸前后伸缩，由挡块限制导向杆气缸的位置，挡块上安装定位锥套和液压缓冲器，对导向杆气缸起保护作用。测头座上安装定位锥销。可使测头组件精确定位。通过探头，检测出工件的滚道位置，从而使工件旋转到加工的初始位置。其中硬车削装置由底座、刀座、刀柄、调整垫、导向键、刀片等组成；调整垫用来调整刀座的高度；刀座和底座之间的导向键调整刀座的前后位置；直接安装高刚度刀体于工作台上，选用了高刚度的刀柄，刀片为CBN刀片，加工渗碳淬火后工件的外锥面。底座侧开设进油孔，冷却液由进油孔进入，从内部冷却刀具。刀座内部装有热敏电阻，刀片温度超过设定温度时，系统将报警，停止加工。其中所有导轨滑块都通过集中润滑方式润滑，滚动丝杠采用了自润滑装置。其中从机床整体结构布局中，采用整体形冷却结构，稳定了加工场的温度。机床采用了西门子840D控制系统。本发明的有益效果是具有较高的可靠性和较强环境适应能力，传动精度及加工精度更精确。既可以有效节约制造成本，又可以提高产率和产品的加工精密得到保证
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。图I为本发明机床主视图；图2为本发明机床俯视图；图3为本发明机床床身结构图；图4为本发明机床中滚动丝杠连接图；
图5为本发明机床内阶梯圆磨削轴图；图6为本发明机床外锥面磨削轴图；图7为本发明机床内阶梯圆磨削轴及外锥面磨削轴端面图；图8为本发明机床轴式修整器装置图；图9为本发明机床检测装置图；图10为本发明机床硬车削装置立体图；图11为本发明机床硬车削装置平面图；图12为本发明机床加工工件分度测量图；图13为本发明机床加工工件内阶梯圆磨削加工示意图；图14为本发明机床加工工件硬车削外锥面加工示意图；图15为本发明机床加工工件磨削外锥面加工示意图；其中1.床身；2. Z向溜板；3. X向溜板；4.直线滚动导轨；5.直线电机；6.工件主轴；7.轴式修整器装置；8.光栅；9.盘式修整器；10.工作台；11.内阶梯圆磨削装置；12.硬车削装置；13.检测装置；14.滚道磨削装置；15.外锥面磨削装置；16.排屑器；17.阻尼块；18. Z向伺服电机；19.联轴器；20. —体式轴承及压盖；21.轴承座；22.丝杠；23.轴承座；24. —体式轴承及压盖；25.气封装置；26.冷却水入口； 27.电缆接头；28.磨削轴底座；29. AE声发射系统；30.自动平衡装置；31.进水口及出水口； 32.电缆接头；33.修整器调整座；34.轴式修整器轴；35.滚动导轨；36.滑板；37.气缸运动座；38.气缸安装座；39.修整装置安装板；40.修整轮；41.测头组件；42.测头座；43.导向杆气缸；44.底座；45.定位锥销；46.液压缓冲器；47.定位锥套；48.挡块；49. CBN刀片；50.刀座；51.导向键；52.底座；53.进油孔；54.调整垫；55.刀杆；56.工件；57.内阶梯圆磨削砂轮；58.外锥面磨削砂轮；59.工作台安装面；60.导轨安装面；61.直线电机安装面；62.防护罩安装面；63.回油口 ；64.两翼。
具体实施例方式如图1-15所示，一种数控车磨复合加工机床，机床布局采用了高刚度的人造矿物铸件床身1，在床身上镶嵌和工作台安装基体，导轨安装基体上安装直线滚动导轨4，十字溜板在滚动导轨上滑动。十字溜板安装光栅8，作为反馈元件。X溜板3以直线电机驱动，Z向溜板2以伺服电机驱动。工件主轴6固定在十字溜板上，随十字溜板沿导轨运动，主轴端配套气动高精度卡盘，装夹工件。各装置安装在工作台上，包括内阶梯圆磨削装置11、硬车削装置12、检测装置13、滚道磨削装置14、外锥面磨削装置15等，各装置轴线与工件主轴轴线在同一水平面上，各装置的刀具可对工件进行加工。轴式修整器装置7固定在工件主轴6侧边，由气缸推动,可伸出缩回,修整滚道磨砂轮。盘式修整器9固定在工件主轴6上，随主轴一起旋转，修整内圆磨削砂轮和外圆磨削砂轮。气液系统置于机床右侧，完成机床整体冷却、切削冷却等功能。电气系统置于机床后部，由西门子840D控制。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本发明可以有各种各样的改进。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。·
权利要求
1.一种数控车磨复合机床，其特征在于所述机床床身分为前后两部分，床身前半部分设有工作台，所述工作台上依次装有外锥面磨削轴、滚道磨削装置、检测装置、硬车削装置、内阶梯圆磨削轴；床身后半部分安装有十字溜板，十字溜板上方装有工件主轴和修整器装置；所述床身前后各部分均配有气液系统和电气系统。
2.如权I所述数控车磨复合机床，其特征在于所述机床床身为镶嵌高性能铸铁件的人造矿物铸件，其铸铁件上安装有直线滚动导轨、直线电机和工作台。所述床身上表面呈四周高、中间低的中凹面，下部设有回油口。
3.如权I所述数控车磨复合机床，其特征在于所述十字溜板包括Z溜板和X溜板，Z溜板安装在X溜板上方，Z溜板为直线滚动导轨导向和滚珠丝杠驱动结构，X溜板为直线滚动导轨导向和直线电机驱动结构，所述直线滚动导轨之间均装有阻尼块；z溜板的滚珠丝杠为端盖循环式滚珠丝杠，丝杠两端支撑轴承为推力滚子轴承复合结构。
4.如权I所述数控车磨复合机床，其特征在于所述工件主轴固定于十字溜板上，主轴一端配有气动卡盘，其夹爪呈星形布局。
5.如权I所述数控车磨复合机床，其特征在于所述内阶梯圆磨削轴的主轴安装轴线与工件主轴呈3°角，以双翼形式安装在支座上，主轴前端装有气封装置，尾部装有电缆接头和冷却管接头；所述电缆接头为直角型，所述冷却管接头呈直通型。
6.如权I所述数控车磨复合机床，特征在于所述外锥面磨削轴的主轴安装轴线与工件主轴呈16°角，以双翼形式安装在支座上，主轴前端中心安装自动平衡装置和AE声发射系统传感器，尾部装有电缆接头和冷却管接头。
7.如权I所述数控车磨复合机床，其特征在于所述修整器装置包括小修整器和大修整器；所述大修整器固定在工件主轴上，随主轴一起旋转；所述小修整器固定在工件主轴一侧，由修整器主轴、修整器安装座、气缸、气缸安装座、气缸运动座、缸体安装座、修整器调整座、修整轮组成，其中修整器安装座固定在工件主轴上，气缸安装座与修整器安装座固定在一起，修整器安装座上装有直线滚动导轨，滑板与直线滚动导轨滑块连接，气缸安装座上装有气缸，气缸活塞前端与气缸运动座连接，气缸运动座与修整器调整座连接，气缸活塞带动滑板前行或后退，滑板前端装有用于微调修整器上下位置的修整器调整座，修整器端部装有修整轮。
8.如权I所述数控车磨复合机床，其特征在于所述检测装置由测头组件、测头座、导向杆气缸、底座、液压缓冲器、定位锥套、定位锥销、挡块组成，所述导向杆气缸固定在底座上，前端与测头座连接，测头组件固定在测头座上可随气缸前后伸缩，所述挡块上安装定位锥套和液压缓冲器，测头座上安装定位锥销。
9.如权I所述数控车磨复合机床，其特征在于所述硬车削装置由底座、刀座、刀柄、调整垫、导向键、刀片组成，所述调整垫用于调整刀座的高度；所述刀座和底座之间设有用于调整刀座的前后位置的导向键。
全文摘要
本发明公开了一种数控车磨复合机床，包括人造矿物床身、十字溜板、工件主轴、外锥面磨削装置、内阶梯圆磨削装置、硬车削装置、滚道磨削装置、检测装置、修整装置、气液系统、电气系统。本发明能在一次装夹中实现零件的外锥面、端面、内阶梯圆及内滚道的连续车削、磨削的复合加工过程，可以消除普通机床加工过程中多次装夹造成的较大累积误差，可用于大批量生产CVT(自动变速箱)主动带轮和被动带轮高精度、高硬度轴套类(材质为20CrMnTiH)零件的高速、高效加工。
文档编号B23P23/02GK102873544SQ20121039728
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者高红, 刘炳业, 李云飞, 李怡梅, 刘贺强, 王瑞, 张世珍, 王怀青, 马占铭, 魏宁, 孙娜, 王春光, 王成举, 宋庆瑞, 高峰, 穆永玲, 张金华 申请人:北京工研精机股份有限公司