一种轮毂的轮辋加工机床的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及一种轮毂的轮辋加工机床。

背景技术：

轮毂又叫轮圈、轱辘、胎铃，是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件。轮毂根据直径、宽度、成型方式、材料等不同，种类繁多。轮毂的制造方法一般有重力铸造、锻造、低压精密铸造等几种，铸造成型后的轮毂还需要进一步的车削和铣削等机械加工。目前轮毂的机械加工部分，一般在专用的轮毂加工机床上进行加工。

如中国专利【申请号：201520704164.2；授权公告号：CN 204912949U】公开了一种轮毂加工专用机床，包括床身，所述床身包括与床身纵向滑移连接的支撑板、放置轮毂的可旋转卡盘和切削装置，所述切削装置包括固定在支撑板上的第一刀架、横向滑移连接于支撑板的第二刀架，所述第一刀架上设有用于加工轮毂端面的第一切削刀和第二切削刀，所述第二刀架上设有用于加工轮毂轮辋的第三切削刀、用于加工轮缘倒角的第四切削刀和用于切断轮毂废料的第五切削刀，所述切削刀均由驱动部驱动其旋转，切削刀全方位加工轮毂。

轮毂需要加工的面主要有轮辋、轮毂端面、轮缘。其中，轮辋是与轮胎装配配合，为了提高轮辋表面的加工精度，一般会进行粗、精加工。上述现有技术中的机床是通过其上的第三切削刀对轮辋的外表面进行铣削加工，粗加工时，用较大的进给量由上至下进行初步切削，完成粗加工后，用较小的进给量进行由上至下一圈一圈的进行精加工，并重复多次上述动作，加工效率较低；并且由于轮辋外表面轮廓形状较为复杂，切削刀精加工时需要多次调整变动进给量，多次调整后会导致积累的加工误差较大，影响轮辋外表面的加工精度。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种轮毂的轮辋加工机床，本发明解决的技术问题是如何提高轮辋外表面加工效率的同时提高加工精度。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种轮毂的轮辋加工机床，包括床身、设置在床身上的托台、转动连接在托台上的三爪卡盘和驱动三爪卡盘转动的转动电机，所述三爪卡盘上夹持固定有用于夹持轮毂的夹持装置，其特征在于，所述床身上固定有立柱一和立柱二，所述立柱一上滑动连接有能够沿竖直方向移动的刀架，所述刀架上装夹有车刀，所述立柱二上滑动连接有能够沿竖直方向移动的安装座，所述安装座上设置有成型刀具，所述成型刀具的外表面上具有与轮辋外表面轮廓相同的成型部，所述托台通过移动装置能够在床身上横向移动和纵向移动使所述成型部能够与轮辋外表面相切或者使所述车刀能够与轮辋外表面相切。

本轮毂的轮辋加工机床用于加工轮辋的外表面，其工作原理如下：本加工机床通过设计两把用于加工轮辋外表面的刀具，一把为对轮辋外表面进行粗加工的车刀，另一把为对轮辋外表面进行精加工的成型刀具，即粗加工采用车刀对轮辋外表面进行加工，让轮辋外表面的加工余量比较均匀，然后再通过特定的成型刀具对其表面进行精加工；也就是说，本机床对轮辋外表面进行精加工时，不需要再利用车刀从上至下重复车削，只需利用成型刀具对整个轮辋外表面进行磨削就能实现精加工，从而提高了轮辋外表面的加工效率；同时，由于上述成型刀具具有与轮辋外表面轮廓相同的成型部，成型刀具对整个轮辋外表面进行精加工时为同步磨削，使得每次进给对轮辋外表面的磨削量都相同，从而避免了加工误差的积累，提高了轮辋表面的加工质量；因此，本机床通过以上设计，采用车、磨复合加工的方式对轮毂的轮辋外表面进行加工，在提高轮辋外表面加工效率的同时提高了轮辋外表面的加工精度。另外，其中车刀和成型刀具进行粗、精加工操作时的对刀均通过移动装置驱动拖台调整轮毂位置实现。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述成型刀具呈长条形且沿竖直方向设置，所述成型部位于所述成型刀具的外侧面上，所述安装座上具有若干与竖直方向垂直且沿竖直方向间隔设置的安装通槽，所述安装通槽靠近槽口的两侧槽壁上具有凸边，所述成型刀具上的两端分别具有U型凹孔，与U型凹孔位置对应的安装通槽内穿设有螺栓，所述成型刀具通过螺栓与安装座固连。成型刀具采用上述设计装刀方便，并且通过在安装座上设计安装通槽和在成型刀具上设计U型凹孔，使得成型刀具在安装座上的位置可以精确微调，有利于精确对刀，从而有利于提高轮毂外表面的加工精度。

作为另一种方案，在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述成型刀具呈圆柱状且沿竖直方向设置，所述成型部位于所述成型刀具的外周面上，所述安装座上固定有回转电机，所述成型刀具转动连接在安装座上并通过回转电机驱动，所述回转电机的转速大于转动电机的转速。通过采用上述设计的成型刀具，精加工时，成型刀具高速旋转，轮毂慢速旋转并在托台的带动下慢慢进给实现磨削精加工，由于两者都为转动运动，有利于保证磨削过程中轮辋表面磨削量的均匀，从而提高轮辋表面的加工精度。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述安装座上具有沿竖直方向设置的滑轨，所述滑轨上滑动连接有托架，所述安装座上还转动连接有与滑轨平行且与托架螺纹连接的装刀丝杆，所述安装座上还固定有能够驱动装刀丝杆转动的装刀电机，所述托架上转动连接有下夹套，所述安装座上转动连接有上夹套，所述上夹套的上端与回转电机的电机轴相连，所述成型刀具的上端插入上夹套的下端并与上夹套紧配合，所述成型刀具的下端插入下夹套并与下夹套紧配合。通过设置滑轨、托架、装刀丝杆和装刀电机，当成型刀具需要装刀时，现通过装刀电机驱动装刀丝杆使托架下降，再将成型刀具的下端插入到下夹套中，然后通过装刀电机驱动托架上升使成型刀具的上端插入上夹套中，从而完成成型刀具的装刀操作，整个装刀过程简单方便，自动化高。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述成型刀具的上下两端分别具有截面呈腰形的连接端，所述上夹套和下夹套内均具有与连接端形状相配合的连接孔。通过对上述连接端和连接孔的形状设计，使得成型刀具的装夹稳固，不容易松动，从而保证精加工时的磨削质量，提高加工精度。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述移动装置包括位于床身上且沿横向布置的X向导轨和滑动连接在X向导轨上且沿纵向布置的Y向导板，所述床身上转动连接有沿横向布置且与Y向导板螺纹连接的丝杆一，所述床身上还固定有能够驱动丝杆一转动的伺服电机一，所述Y向导板上滑动连接有固定板，所述托台固连在固定板上，所述Y向导板上转动连接有沿纵向布置且与固定板螺纹连接的丝杆二，所述Y向导板上还固定有能够驱动丝杆二转动的伺服电机二。通过上述设计，托台能够实现横向和纵向移动，其中，通过私服电机一驱动托台沿X向导轨横向移动；通过私服电机二驱动托台沿Y向导板纵向移动；从而使得轮毂能够完成X、Y坐标位置的精确调整，使得轮毂与车刀和成型刀具能够精确对刀以及精确进给，进而有利于提高轮辋外表面的加工精度；具体来说，粗加工时，托台带动其上的轮毂向车刀对应的加工位置移动，进行对刀和进给操作，从而实现车刀对轮辋的粗加工；精加工时，托台带动其上的轮毂向成型刀具对应的加工位置移动，进行对刀和进给操作，从而实现车刀对轮辋的精加工；作为替代方案，上述丝杆和伺服电机可以通过气缸或者液压缸替换形成新的移动装置，也就是说，上述Y向导板和固定板可以通过气缸或者液压缸驱动，使得托台能够沿X向导轨横向移动和沿Y向导板纵向移动。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述立柱一上具有沿竖直方向设置的Z向导轨一，所述刀架滑动连接在Z向导轨一上，所述立柱一上转动连接有与Z向导轨一平行且与刀架螺纹连接的丝杆三，所述立柱一上还固定有能够驱动丝杆三转动的伺服电机三。伺服电机三驱动车刀沿Z向导轨一上下滑动，实现车刀对轮辋外表面的粗加工。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述立柱二上具有沿竖直方向设置的Z向导轨二，所述安装座滑动连接在Z向导轨二上，所述立柱二上转动连接有与Z向导轨二平行且与安装座螺纹连接的丝杆四，所述立柱二上还固定有能够驱动丝杆四转动的伺服电机四。精加工时，伺服电机四驱动成型刀具沿Z向导轨二滑动，使成型刀具的成型部高度与轮辋高度一致，实现成型刀具对轮辋外表面的精加工。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述夹持装置包括固定卡板、固定盘和穿设在固定盘内的伸缩气缸，所述伸缩气缸的活塞杆的端部具有限位圆板，所述固定卡板呈圆盘状且具有呈U型的卡口，所述卡口的开口宽度小于限位圆板的直径且大于伸缩气缸的活塞杆的直径，所述固定盘的上表面具有定位凸台和定位销，所述定位凸台的外径小于固定卡板的外径，所述固定盘的下表面具有固定凸台，所述固定凸台夹持固定在三爪卡盘上，所述限位圆板位于定位凸台的上方，所述固定卡板能够将轮毂夹紧在限位圆板和定位凸台之间。轮毂的一侧具有安装端部，安装端部的中心具有安装孔，安装孔的周向上均布有若干定位孔，当需要装夹轮毂时，先取出固定卡板，通过安装孔将轮毂定位在固定盘的定位凸台上，并且是固定盘上的定位销插入轮毂安装端面的定位孔内，然后控制伸缩气缸向上伸出使限位圆板位于安装端部的上方，再将固定卡板对着活塞杆插入，最后控制活塞杆下降，使得限位圆板抵靠在固定卡板上使固定卡板与固定盘配合夹紧轮毂，从而完成轮毂的装夹；通过本夹持装置，轮毂的整个装夹过程简单、方便并且可靠。

作为另一种替代方案，在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述夹持装置包括固定盘，所述固定盘的上表面具有定位凸台、定位销和螺纹孔，所述螺纹孔内穿设有螺钉，轮毂通过螺钉固定在固定盘上，所述固定盘的下表面具有固定凸台，所述固定凸台夹持固定在三爪卡盘上。本方案中的夹持装置装夹时，通过、轮毂上的安装孔将轮毂定位在固定盘的定位凸台上，然后通过在轮毂的定位孔内穿设螺钉与固定盘上的螺纹孔螺纹连接实现轮毂的装夹。

在上述的轮毂的轮辋加工机床中，所述转动电机固定在托台的下侧，所述托台上具有轴承座，所述轴承座内穿设有转动轴，所述转动轴通过轴承与轴承座转动连接，所述转动轴的上端穿出轴承座与三爪卡盘固连，所述转动轴的下端通过皮带与转动电机的电机轴传动连接。通过设置轴承座和转动轴实现了三爪卡盘与托台的转动连接。

与现有技术相比，本轮毂的轮辋加工机床具有以下优点：本机床通过设置车刀和特定的成型刀具，采用车、磨复合加工的方式对轮毂的轮辋外表面进行粗、精加工，在提高轮辋外表面加工效率的同时提高了轮辋外表面的加工精度。

附图说明

图1是本实施例一中机床的整体结构示意图。

图2是本实施例一中立柱一处的局部结构示意图。

图3是本实施例一中成型刀具的装配结构爆炸示意图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是本实施例一中夹持装置的爆炸结构示意图。

图6是待加工轮毂的结构示意图。

图7是本实施例一中装夹有轮毂的结构示意图。

图8是本实施例二中机床的整体结构示意图。

图9是本实施例二中成型刀具的装配结构爆炸示意图。

图中，1、床身；2、托台；3、三爪卡盘；4、转动电机；5、立柱一；6、立柱二；7、刀架；8、车刀；9、安装座；91、安装通槽；911、凸边；10、成型刀具；11、成型部；12、U型凹孔；13、螺栓；14、回转电机；15、滑轨；16、托架；17、装刀丝杆；18、装刀电机；19、下夹套；20、上夹套；21、连接端；22、连接孔；23、X向导轨；24、Y向导板；25、丝杆一；26、伺服电机一；27、丝杆二；28、伺服电机二；29、Z向导轨一；30、丝杆三；31、伺服电机三；32、Z向导轨二；33、丝杆四；34、伺服电机四；35、固定卡板；351、卡口；36、固定盘；361、定位凸台；362、定位销；363、固定凸台；37、伸缩气缸；38、限位圆板；39、轴承座；40、转动轴；41、固定板；42、轮毂；421、安装端部；422、安装孔；423、定位孔。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一:

本轮毂的轮辋加工机床包括床身1、托台2、三爪卡盘3、转动电机4、立柱一5、立柱二6、刀架7、车刀8、安装座9、安装通槽91、凸边911、成型刀具10、成型部11、U型凹孔12、螺栓13、X向导轨23、Y向导板24、丝杆一25、伺服电机一26、丝杆二27、伺服电机二28、Z向导轨一29、丝杆三30、伺服电机三31、Z向导轨二32、丝杆四33、伺服电机四34、固定卡板35、卡口351、固定盘36、定位凸台361、定位销362、固定凸台363、伸缩气缸37、限位圆板38、轴承座39、转动轴40、固定板41。本机床用于加工如图6所示的轮毂42，轮毂42的一侧具有安装端部421，安装端部421的中心具有安装孔422，安装孔422的周向上均布有若干定位孔423。

具体来说，如图1和图7所示，本轮毂的轮辋加工机床包括床身1，床身1上固定有立柱一5和立柱二6。如图2所示，立柱一5上具有沿竖直方向设置的Z向导轨一29，刀架7滑动连接在Z向导轨一29上，立柱一5上转动连接有与Z向导轨一29平行且与刀架7螺纹连接的丝杆三30，立柱一5上还固定有能够驱动丝杆三30转动的伺服电机三31。刀架7上通过夹块装夹有车刀8。立柱二6上具有沿竖直方向设置的Z向导轨二32，安装座9滑动连接在Z向导轨二32上，立柱二6上转动连接有与Z向导轨二32平行且与安装座9螺纹连接的丝杆四33，立柱二6上还固定有能够驱动丝杆四33转动的伺服电机四34。安装座9上设置有呈长条形且沿竖直方向布置的成型刀具10，成型刀具10的外表面上具有与轮辋外表面轮廓相同的成型部11，成型部11位于成型刀具10的外侧面上。成型部11的外表面通过结合剂固结有由金刚石和立方氮化硼组成的超硬磨粒，耐磨损。

如图3所示，安装座9上具有若干与竖直方向垂直且沿竖直方向间隔设置的安装通槽91。如图4所示，安装通槽91靠近槽口的两侧槽壁上具有凸边911。成型刀具10上的两端分别具有U型凹孔12，与U型凹孔12位置对应的安装通槽91内穿设有螺栓13，成型刀具10通过螺栓13与安装座9固连。

如图1和图5所示，本机床还包括设置在床身1上的托台2、转动连接在托台2上的三爪卡盘3和驱动三爪卡盘3转动的转动电机4。转动电机4固定在托台2的下侧，托台2上具有轴承座39。轴承座39内穿设有转动轴40，转动轴40通过轴承与轴承座39转动连接。转动轴40的上端穿出轴承座39与三爪卡盘3固连，转动轴40的下端通过皮带与转动电机4的电机轴传动连接。

托台2通过移动装置能够在床身1上横向移动和纵向移动使成型部11能够与轮辋外表面相切或者使车刀8能够与轮辋外表面相切。其中，移动装置包括位于床身1上且沿横向布置的X向导轨23和滑动连接在X向导轨23上且沿纵向布置的Y向导板24。床身1上转动连接有沿横向布置且与Y向导板24螺纹连接的丝杆一25，床身1上还固定有能够驱动丝杆一25转动的伺服电机一26。Y向导板24上滑动连接有固定板41，托台2固连在固定板41上。Y向导板24上转动连接有沿纵向布置且与固定板41螺纹连接的丝杆二27，Y向导板24上还固定有能够驱动丝杆二27转动的伺服电机二28。

如图1、图5和图7所示，三爪卡盘3上夹持固定有用于夹持轮毂42的夹持装置，夹持装置包括固定卡板35、固定盘36和穿设在固定盘36内的伸缩气缸37。伸缩气缸37的活塞杆的端部具有限位圆板38，固定卡板35呈圆盘状且具有呈U型的卡口351，卡口351的开口宽度小于限位圆板38的直径且大于伸缩气缸37的活塞杆的直径。固定盘36的上表面具有定位凸台361和定位销362，定位凸台361的外径小于固定卡板35的外径，固定盘36的下表面具有固定凸台363，固定凸台363夹持固定在三爪卡盘3上。限位圆板38位于定位凸台361的上方，固定卡板35能够将轮毂42夹紧在限位圆板38和定位凸台361之间。

实施例二：

本实施例中的技术方案与实施例一中的技术方案基本相同，不同之处在于，如图8和图9所示，本实施例中，成型刀具10呈圆柱状且沿竖直方向设置，成型部11位于成型刀具10的外周面上。安装座9上固定有回转电机14，成型刀具10转动连接在安装座9上并通过回转电机14驱动，回转电机14的转速大于转动电机4的转速。具体来说，安装座9上具有沿竖直方向设置的滑轨15，滑轨15上滑动连接有托架16。安装座9上还转动连接有与滑轨15平行且与托架16螺纹连接的装刀丝杆17，安装座9上还固定有能够驱动装刀丝杆17转动的装刀电机18。托架16上转动连接有下夹套19，安装座9上转动连接有上夹套20。上夹套20的上端与回转电机14的电机轴相连，成型刀具10的上端插入上夹套20的下端并与上夹套20紧配合，成型刀具10的下端插入下夹套19并与下夹套19紧配合。成型刀具10的上下两端分别具有截面呈腰形的连接端21，上夹套20和下夹套19内均具有与连接端21形状相配合的连接孔22。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了床身1、托台2、三爪卡盘3、转动电机4、立柱一5、立柱二6、刀架7、车刀8、安装座9、安装通槽91、凸边911、成型刀具10、成型部11、U型凹孔12、螺栓13、回转电机14、滑轨15、托架16、装刀丝杆17、装刀电机18、下夹套19、上夹套20、连接端21、连接孔22、X向导轨23、Y向导板24、丝杆一25、伺服电机一26、丝杆二27、伺服电机二28、Z向导轨一29、丝杆三30、伺服电机三31、Z向导轨二32、丝杆四33、伺服电机四34、固定卡板35、卡口351、固定盘36、定位凸台361、定位销362、固定凸台363、伸缩气缸37、限位圆板38、轴承座39、转动轴40、固定板41、轮毂42、安装端部421、安装孔422、定位孔423等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。