专利名称：数控双拖板双刀架异型外圆车床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控活塞异型外圆车床，特别涉及一种数控双拖板双刀架异型外圆车床。
背景技术：
由于社会环保意识的增强，国内外的汽车尾气排放标准日趋严格，对发动机的性能要求日益提高，活塞是发动机中的关键零件，工作在周期变化的高温高压的环境中，活塞各部位受力、受热所产生变形是不同的，导致工况变差、尾气污染，因此活塞的品质除影响到发动机性能外，更直接影响到汽车尾气排放质量。为拟合发动机工作时活塞的变形，应当在常温状态下将活塞制成某种特殊的形 状。现代新型发动机活塞的纵截面为中凸形、横截面为椭圆或变椭圆，而且活塞不同高度上的椭圆参数是变化的，这种复杂空间曲线，统称为中凸变椭圆形线。由于这种形线的活塞具有多种优点，现已被广泛采用，但是要保证其外圆形线的轮廓精度和环槽形状的位置精度，其加工难度相对传统活塞要大得多。在20世纪80年代，该种活塞的加工方法通常采用硬靠模技术，这种方法主要存在硬靠模制造难度大，制造成本高，且生产效率极低，产品换型不便等缺点而逐步被淘汰。到20世纪90年代末，随着数控及直线伺服技术的成熟和广泛应用，数控仿形(俗称“软靠模”)已广泛取代硬靠模应用至今，数控活塞异型外圆车床成为目前中凸变椭圆活塞的主要加工设备。而目前数控活塞异型外圆车床普遍存在单一性，活塞外圆、端面、环槽很难实现组合加工，即使实现组合加工，通常受到空间装夹位置的限制而使生产效率变低，难以满足现代生产企业的要求。
实用新型内容针对现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种能在一次装夹的基础上，实现活塞异性外圆、端面、环槽组合联动加工，且装夹定位准、加工精度高、生产效率高的数控双拖板双刀架异型外圆车床。本实用新型提供的一种数控双拖板双刀架异型外圆车床，用于加工变椭圆型面活塞，包括床身、安置于主轴箱体内的主轴、用于带动所述主轴的伺服主轴电机、托板、位于所述床身右侧的尾架、夹具、高频响音圈式直线伺服电机及刀架，其中所述托板包括Zl轴拖板与Z2轴拖板，所述Zl轴拖板与Z2轴拖板上分别布置高频响直线伺服电机进给及多工位伺服刀塔，分别用于加工活塞变椭圆及活塞顶面与环槽。其中，所述Zl轴拖板与所述Z2轴拖板独立设置。所述床身为卧式倾斜结构，采用树脂砂整体铸件。所述主轴由伺服主轴电机通过同步带进行传动，主轴的旋转角度信号由装在主轴上的第二编码器提供给音圈式直线电机伺服控制板卡。[0011]所述数控双拖板双刀架异型外圆车床还包括Xl轴与X2轴9，所述Xl轴与X2轴9平行布置于所述Zl轴与所述Z2轴上，所述Xl轴用来调整活塞加工的大径尺寸，配有高频响音圈式直线伺服电机用于加工活塞外圆变椭圆；所述X2轴9配置多工位伺服刀塔，用于加工活塞环槽及活塞顶面。所述Zl轴、Z2轴、 Xl轴、X2轴9均由伺服电机驱动控制，且所述Xl轴配置精密光栅尺实现全闭环控制。所述尾架与所述Zl轴连接为一体，且通过所述Zl轴伺服电机驱动沿主轴轴向左右方向移动。所述数控双拖板双刀架异型外圆车床还包括为配合所述夹具而在所述主轴的尾部装设的回转液压油缸，可实现对活塞的拉紧，且对所述活塞采用拉紧与尾架套筒顶紧相结合的方式以保证活塞定位和夹紧的可靠性。所述高频响音圈式直线伺服电机与刀架采用一体化设计，构成直线伺服刀架系统，包括支撑膜片、永磁体、磁路及冷却入口 ；其中所述线圈绕组与推杆刚性的联结在一起，并由平行的弹性支撑膜片支撑与导向，车刀固定在刀架头部随着可动部分推杆一起运动，以实现异形外圆加工。切所述线圈绕组位于所述永磁体的环形磁场中，当在线圈绕组中通入电流时，线圈绕组便受到洛仑滋力作用，通过推杆、弹性支撑膜片作用就转化为刀架的位移量，从而完成切削加工。所述数控双拖板双刀架异型外圆车床还包括数控系统，且所述数控系统中植入有变椭圆型面活塞数控加工的数学模型及软件模块。本实用新型提供的所述数控双拖板双刀架异型外圆车床其床身采用卧式倾斜结构且采用树脂砂整体铸件，受力好、精度保持性高、装夹方便；其尾架与Zl轴连接为一体且通过Zl轴伺服电机驱动沿主轴轴向左右移动，可满足不同活塞长度加工；其对活塞采用拉紧与尾架套筒顶紧相结合的方式，可保证活塞定位和夹紧的可靠性；其两刀架分别置于独立的上下拖板上，各进给轴除可单独控制外，还可实现联动加工，在设备制造成本相当的条件下，其生产效率比现有活塞异型外圆车床可提高2-4倍；且由于其在一次装夹定位中可完成活塞外圆、顶面与环槽的加工，消除其它加工工序对活塞异形截面加工精度的影响，有利于保证各加工要素间的相互位置关系，使活塞的品质得到显著的提升。
图I为本实用新型提出的一种数控双拖板双刀架异型外圆车床的整体结构示意图；图2为图I中直线伺服刀架系统的结构示意图。附图标号说明I床身2主轴3多工位刀架4尾架5Z1轴拖板6Z2轴拖板7直线伺服刀架 8X1轴9X2轴971第一支撑膜片 72第二支撑膜片 73第三支撑膜片74永磁体75磁路76冷却入口具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案请参照图I及图2，为本实用新型提供的一种数控双拖板双刀架异型外圆车床，用于加工变椭圆型面活塞，包括床身I、安置于主轴2箱体内的主轴2、用于带动所述主轴2的伺服主轴电机、托板、位于所述床身I右侧的尾架4、夹具、高频响音圈式直线伺服电机及刀架，其中所述托板包括Zl轴拖板5与Z2轴拖板6，所述Zl轴拖板5与Z2轴拖板6上分别布置高频响直线伺服电机进给及多工位刀架3，分别用于加工活塞变椭圆及活塞顶面与环槽。其中，所述Zl轴拖板5与所述Z2轴拖板6独立设置。所述床身I为卧式倾斜结构,采用树脂砂整体铸件。所述主轴2由伺服主轴电机通过同步带进行传动，主轴2的旋转角度信号由装在主轴2上的第二编码器提供给音圈式直线电机伺服控制板卡。所述数控双拖板双刀架异型外圆车床还包括Xl轴8与X2轴，所述Xl轴8与X2轴平行布置于所述Zl轴与所述Z2轴上，所述Xl轴8用来调整活塞加工的大径尺寸，配有高频响音圈式直线伺服电机用于加工活塞外圆变椭圆；所述X2轴配置多工位刀架3，用于加工活塞环槽及活塞顶面。所述Zl轴、Z2轴、Xl轴8、X2轴均由伺服电机驱动控制，且所述Xl轴8配置精密光栅尺实现全闭环控制。所述尾架4与所述Zl轴连接为一体，且通过所述Zl轴伺服电机驱动沿主轴2轴向左右方向移动。所述数控双拖板双刀架异型外圆车床还包括为配合所述夹具而在所述主轴2的尾部装设的回转液压油缸，可实现对活塞的拉紧，且对所述活塞采用拉紧与尾架4套筒顶紧相结合的方式以保证活塞定位和夹紧的可靠性。所述高频响音圈式直线伺服电机与刀架采用一体化设计，构成直线伺服刀架7系统，包括支撑膜片、永磁体74、磁路75及冷却入口 76，且所述支撑膜片具体为三个，分别为第一支撑膜片71、第二支撑膜片72及第三支撑膜片73 ;其中所述线圈绕组与推杆刚性的联结在一起，并由平行的弹性支撑膜片支撑与导向，车刀固定在刀架头部随着可动部分推杆一起运动，以实现异形外圆加工。切所述线圈绕组位于所述永磁体的环形磁场中，当在线圈绕组中通入电流时，线圈绕组便受到洛仑滋力作用，通过推杆、弹性支撑膜片作用就转化为刀架的位移量，从而完成切削加工。所述数控双拖板双刀架异型外圆车床还包括数控系统，且所述数控系统中植入有变椭圆型面活塞数控加工的数学模型及软件模块。本实用新型提供的所述数控双拖板双刀架异型外圆车床其床身I采用卧式倾斜结构且采用树脂砂整体铸件，受力好、精度保持性高、装夹方便；其尾架4与Zl轴连接为一体且通过Zl轴伺服电机驱动沿主轴2轴向左右移动，可满足不同活塞长度加工；其对活塞采用拉紧与尾架4套筒顶紧相结合的方式，可保证活塞定位和夹紧的可靠性；其两刀架分别置于独立的上下拖板上，各进给轴除可单独控制外，还可实现联动加工，在设备制造成本相当的条件下，其生产效率比现有活塞异型外圆车床可提高2-4倍；且由于其在一次装夹定位中可完成活塞外圆、顶面与环槽的加工，消除其它加工工序对活塞异形截面加工精度的影响，有利于保证各加工要素间的相互位置关系，使活塞的品质得到显著的提升。上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。·
权利要求1.一种数控双拖板双刀架异型外圆车床，用于加工变椭圆型面活塞，其特征在于，包括床身、安置于主轴箱体内的主轴、用于带动所述主轴的伺服主轴电机、托板、位于所述床身右侧的尾架、夹具、高频响音圈式直线伺服电机及刀架，其中所述托板包括Zl轴拖板与Z2轴拖板，所述Zl轴拖板与Z2轴拖板上分别布置高频响直线伺服电机进给及多工位伺服刀塔，分别用于加工活塞变椭圆及活塞顶面与环槽。
2.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，其特征在于，所述Zl轴拖板与所述Z2轴拖板独立设置。
3.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，其特征在于，所述床身为卧式倾斜结构，采用树脂砂整体铸件。
4.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，其特征在于，所述主轴由伺服主轴电机通过同步带进行传动，主轴的旋转角度信号由装在主轴上的第二编码器提供给音圈式直线电机伺服控制板卡。
5.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，其特征在于，还包括Xl轴与X2轴，所述Xl轴与X2轴平行布置于所述Zl轴与所述Z2轴上，所述Xl轴用来调整活塞加工的大径尺寸，配有高频响音圈式直线伺服电机用于加工活塞外圆变椭圆；所述X2轴配置多工位伺服刀塔，用于加工活塞环槽及活塞顶面。
6.根据权利要求5所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，其特征在于，所述Zl轴、Z2轴、Xl轴、X2轴均由伺服电机驱动控制，且所述Xl轴配置精密光栅尺实现全闭环控制。
7.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，所述尾架与所述Zl轴连接为一体，且通过所述Zl轴伺服电机驱动沿主轴轴向左右方向移动。
8.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，还包括为配合所述夹具而在所述主轴的尾部装设的回转液压油缸，可实现对活塞的拉紧，且对所述活塞采用拉紧与尾架套筒顶紧相结合的方式以保证活塞定位和夹紧的可靠性。
9.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，所述高频响音圈式直线伺服电机与刀架采用一体化设计，构成直线伺服刀架系统，包括支撑膜片、永磁体、磁路及冷却入口 ；其中所述线圈绕组与推杆刚性的联结在一起，并由平行的弹性支撑膜片支撑与导向，车刀固定在刀架头部随着可动部分推杆一起运动，以实现异形外圆加工。切所述线圈绕组位于所述永磁体的环形磁场中，当在线圈绕组中通入电流时，线圈绕组便受到洛仑滋力作用，通过推杆、弹性支撑膜片作用就转化为刀架的位移量，从而完成切削加工。
10.根据权利要求I所述的数控双拖板双刀架异型外圆车床，还包括数控系统，且所述数控系统中植入有变椭圆型面活塞数控加工的数学模型及软件模块。
专利摘要本实用新型公开了一种数控双拖板双刀架异型外圆车床，用于加工变椭圆型面活塞，包括床身、主轴、伺服主轴电机、托板、位于所述床身右侧的尾架、夹具、高频响音圈式直线伺服电机及刀架，其中所述托板包括Z1轴拖板与Z2轴拖板，所述Z1轴拖板与Z2轴拖板上分别布置高频响直线伺服电机进给及多工位伺服刀塔。其床身采用卧式倾斜结构且采用树脂砂整体铸件，受力好、精度保持性高、装夹方便；尾架与Z1轴连接为一体可满足不同活塞长度加工；两刀架分别置于独立的上下拖板上，可实现联动加工，生产效率高；且由于其在一次装夹定位中可完成活塞外圆、顶面与环槽的加工，有利于保证各加工要素间的相互位置关系，活塞品质可得到显著的提升。
文档编号B23B5/24GK202763054SQ201220335288
公开日2013年3月6日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者伍超, 涂阳虎, 杨金刚 申请人:长沙金博数控机床有限公司