一种用于龙门式加工中心机的立体加工方法与流程

本发明涉及一种机床工件加工方法，尤其是一种多角度回转加工方法。

背景技术：

目前，现有的龙门式机床都是只能进行直线维度的加工，在遇到需要回转多角度加工时，就会难以胜任了，所以常常需要在现有机床的工作台上安装相应的多角度回转装置，以间接地完成回转立体加工。但是现有的回转加工台常常出现不稳定的问题，导致机床加工的工件精度难以得到保障。而且现有的加工台还不具备多角度加工功能，所以难以进行特殊角度工件的加工。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是现有的加工方法难以实现多角度加工功能，所以难以进行特殊角度工件的加工。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于龙门式加工中心机的立体加工方法，包括如下步骤：

步骤1，在龙门式加工中心机的工作台上安装回转加工台，并使回转加工台的回转轴心与工作台中心基准位置相一致；

步骤2，在回转加工台上安装倾斜加工台，并使倾斜加工台的台面中心与回转加工台的回转轴心位置相一致；

步骤3，在倾斜加工台的台面上安装待加工工件，启动回转加工台和倾斜加工台，利用回转加工台的回转控制和倾斜加工台的倾斜摆动控制实现待加工工件的多角度回转加工；

上述步骤中，回转加工台包括工件安装台、回转安装底座、锁紧舵机、回转步进电机以及至少两根T型螺栓；工件安装台通过转轴水平安装在回转安装底座上；在工件安装台的上侧面上设有T形槽；在工件安装台的下侧面上围绕转轴设有一圈环形凹槽；在回转安装底座的上侧面上围绕转轴设有一个环形基座，在环形基座上等间隔设置有圆柱形的齿柱；锁紧舵机安装在回转安装底座的上侧面上，并在锁紧舵机的输出轴上设有嵌于环形凹槽内的梭形锁紧头；回转步进电机安装在工件安装台的下方，并在回转步进电机的输出轴上对接安装有与齿柱相啮合的蜗杆；T型螺栓穿过回转安装底座用于将回转安装底座安装在机床工作台上；

倾斜加工台包括支撑底座、半球形平台、工件固定座以及倾斜步进电机；在支撑底座的上侧设有球面凹陷；在球面凹陷下方设有截面为矩形的圆弧滑道；圆弧滑道的圆心与球面凹陷的球心为同心，且圆弧滑道的圆弧半径大于球面凹陷的球半径；在圆弧滑道内设有截面为矩形的圆弧滑块，并在圆弧滑块的下侧面上设有齿牙；倾斜步进电机设置在圆弧滑道下方，并在倾斜步进电机的输出轴上设有与齿牙相啮合的主动齿轮；在圆弧滑道与球面凹陷之间设有连通槽；半球形平台的下侧球面嵌于球面凹陷上，并在下侧球面上设有连接块；连接块穿过连通槽固定在圆弧滑块的上侧面上；工件固定座安装在半球形平台的上侧平台上；在支撑底座的上侧边缘处设有两个支座；在半球形平台的侧面对称设有两个分别转动式安装在两个支座上的倾斜摆动轴；两个倾斜摆动轴的轴心线共线，且经过半球形平台的球心；圆弧滑块围绕倾斜摆动轴的轴心线在圆弧滑道内来回滑动；

支撑底座安装在工件安装台上，且转轴的轴心线经过半球形平台的球心。

采用梭形锁紧头嵌于环形凹槽内，能够在进行工件加工时通过锁紧舵机驱动旋转，从而与环形凹槽的槽壁卡死进行锁紧，防止出现工件安装台转动，同时梭形锁紧头与中心处的转轴形成一个多点的稳定支撑结构，也能防止工件加工过程中出现晃动，有效确保工件加工的精度；采用齿柱与蜗杆相啮合的结构，既能够实现工件安装台回转驱动，又能够在未驱动情况下限制工件安装台回转；采用球面凹陷和半球形平台的配合实现球面整体支撑，比平面支撑更加稳定，确保工件在倾斜支撑时具有较好的稳定性，进一步确保工件的加工精度；采用圆弧滑块沿圆弧滑道来回滑动，从而带动半球形平台的晃动，且在球面凹陷的作用下确保稳定性。

作为本发明的进一步限定方案，在环形凹槽的槽底部设有弧形槽；在梭形锁紧头的顶部嵌有沿弧形槽滚动的滚珠。采用滚珠能够在工件安装台转动时避免梭形锁紧头顶部与环形凹槽直接摩擦，延长梭形锁紧头的使用寿命。

作为本发明的进一步限定方案，在蜗杆的两端均设有一个毛刷盘。采用两端安装的毛刷盘能够在回转步进电机驱动正反转过程中清扫齿柱附近的钢屑，从而避免蜗杆被钢屑塞住，确保回转步进电机正常使用。

作为本发明的进一步限定方案，还包括一个喇叭形挡屑板；围绕工件安装台的侧面边缘设有一圈限位凸起；喇叭形挡屑板的小口径上端扣在限位凸起上，大口径下端的罩在回转安装底座上方。采用喇叭形挡屑板能够有效防止钢屑落到回转安装底座，确保回转驱动和梭形锁紧头锁紧均能够连续正常工作。

作为本发明的进一步限定方案，在梭形锁紧头的侧面设有防滑棱。采用防滑棱能够进一步增强梭形锁紧头的锁紧稳定性。

作为本发明的进一步限定方案，在两个倾斜摆动轴上均设有一个抱闸装置。采用抱闸装置能够对倾斜摆动轴进行实时固定，进一步防止在工件加工过程中出现晃动。

作为本发明的进一步限定方案，在工件固定座的上侧面上设有工件固定槽。采用工件固定槽能够方便安装待加工工件。

本发明的有益效果在于：(1)采用梭形锁紧头嵌于环形凹槽内，能够在进行工件加工时通过锁紧舵机驱动旋转，从而与环形凹槽的槽壁卡死进行锁紧，防止出现工件安装台转动，同时梭形锁紧头与中心处的转轴形成一个多点的稳定支撑结构，也能防止工件加工过程中出现晃动，有效确保工件加工的精度；(2)采用齿柱与蜗杆相啮合的结构，既能够实现工件安装台回转驱动，又能够在未驱动情况下限制工件安装台回转；(3)采用球面凹陷和半球形平台的配合实现球面整体支撑，比平面支撑更加稳定，确保工件在倾斜支撑时具有较好的稳定性，进一步确保工件的加工精度；(4)采用圆弧滑块沿圆弧滑道来回滑动，从而带动半球形平台的晃动，且在球面凹陷的作用下确保稳定性。

附图说明

图1为本发明的方法流程图；

图2为本发明的回转加工台侧面结构示意图；

图3为本发明的工件安装台底部结构示意图；

图4为本发明的回转安装底座顶部结构示意图；

图5为本发明的锁紧机构结构示意图；

图6为本发明的倾斜加工台侧面结构示意图；

图7为图6中A-A处剖视图。

图中：1、工件安装台，2、回转安装底座，3、T型螺栓，4、喇叭形挡屑板，5、T形槽，6、转轴，7、锁紧舵机，8、环形基座，9、回转步进电机，10、毛刷盘，11、蜗杆，12、环形凹槽，13、弧形槽，14、梭形锁紧头，15、限位凸起，16、滚珠，17、防滑棱，18、齿柱，19、支撑底座，20、半球形平台，21、支座，22、倾斜摆动轴，23、工件固定座，24、工件固定槽，25、圆弧滑道，26、圆弧滑块，27、连接块，28、倾斜步进电机，29、主动齿轮，30、球面凹陷，31、抱闸装置，32、连通槽。

具体实施方式

如图1-7所示，本发明公开的一种用于龙门式加工中心机的立体加工方法，包括如下步骤：

步骤1，在龙门式加工中心机的工作台上安装回转加工台，并使回转加工台的回转轴心与工作台中心基准位置相一致；

步骤2，在回转加工台上安装倾斜加工台，并使倾斜加工台的台面中心与回转加工台的回转轴心位置相一致；

步骤3，在倾斜加工台的台面上安装待加工工件，启动回转加工台和倾斜加工台，利用回转加工台的回转控制和倾斜加工台的倾斜摆动控制实现待加工工件的多角度回转加工；

上述步骤中，回转加工台包括工件安装台1、回转安装底座2、锁紧舵机7、回转步进电机9以及四根T型螺栓3；工件安装台1通过转轴6水平安装在回转安装底座2上；在工件安装台1的上侧面上设有T形槽5；在工件安装台1的下侧面上围绕转轴6设有一圈环形凹槽12；在回转安装底座2的上侧面上围绕转轴6设有一个环形基座8，在环形基座8上等间隔设置有圆柱形的齿柱18；锁紧舵机7安装在回转安装底座2的上侧面上，并在锁紧舵机7的输出轴上设有嵌于环形凹槽12内的梭形锁紧头14；回转步进电机9安装在工件安装台1的下方，并在回转步进电机9的输出轴上对接安装有与齿柱18相啮合的蜗杆11；T型螺栓3穿过回转安装底座2用于将回转安装底座2安装在机床工作台上；

倾斜加工台包括支撑底座19、半球形平台20、工件固定座23以及倾斜步进电机28；在支撑底座19的上侧设有球面凹陷30；在球面凹陷30下方设有截面为矩形的圆弧滑道25；圆弧滑道25的圆心与球面凹陷30的球心为同心，且圆弧滑道25的圆弧半径大于球面凹陷30的球半径；在圆弧滑道25内设有截面为矩形的圆弧滑块26，并在圆弧滑块26的下侧面上设有齿牙；倾斜步进电机28设置在圆弧滑道25下方，并在倾斜步进电机28的输出轴上设有与齿牙相啮合的主动齿轮29；在圆弧滑道25与球面凹陷30之间设有连通槽32；半球形平台20的下侧球面嵌于球面凹陷30上，并在下侧球面上设有连接块27；连接块27穿过连通槽32固定在圆弧滑块26的上侧面上；工件固定座23安装在半球形平台20的上侧平台上；在支撑底座19的上侧边缘处设有两个支座21；在半球形平台20的侧面对称设有两个分别转动式安装在两个支座21上的倾斜摆动轴22；两个倾斜摆动轴22的轴心线共线，且经过半球形平台20的球心；圆弧滑块26围绕倾斜摆动轴22的轴心线在圆弧滑道25内来回滑动；

支撑底座19安装在工件安装台1上，且转轴6的轴心线经过半球形平台20的球心。

为了避免梭形锁紧头14顶部与环形凹槽12直接摩擦，本发明在环形凹槽12的槽底部设有弧形槽13；在梭形锁紧头14的顶部嵌有沿弧形槽13滚动的滚珠16，从而将滑动摩擦转变为固定摩擦，大大降低了摩擦阻力，也避免了梭形锁紧头14磨损。

为了能够实时清理齿柱18附件的钢屑，本发明在蜗杆11的两端均设有一个毛刷盘10，从而实时清理掉附件的钢屑，确保保回转步进电机9不被堵转。

为了阻挡钢屑飞入回转安装底座2上，本发明还包括一个喇叭形挡屑板4；围绕工件安装台1的侧面边缘设有一圈限位凸起15；喇叭形挡屑板4的小口径上端扣在限位凸起15上，大口径下端的罩在回转安装底座2上方，从而阻挡大部分钢屑飞入，确保回转驱动和梭形锁紧头14锁紧均能够连续正常工作。

为了进一步增强梭形锁紧头14的锁紧稳定性，本发明在梭形锁紧头14的侧面设有防滑棱17。

为了能够对倾斜摆动轴22进行实时固定，进一步防止在工件加工过程中出现晃动，本发明在两个倾斜摆动轴22上均设有一个抱闸装置31。

为了能够方便在工件固定座23上安装待加工工件，本发明在工件固定座23的上侧面上设有工件固定槽24。

本发明的用于龙门式加工中心机的回转加工台在安装工作时，需要进行如下操作：

首先需要将回转加工台安装在龙门式加工中心机的工作台上，通过T型螺栓3将回转安装底座2安装在机床工作台上，并使得回转安装底座2上的转轴6的中心线经过机床加工台的中心基准点；在进行回转加工时，控制回转步进电机9驱动蜗杆18转动，从而在齿柱18的反作用下带动工件安装台1旋转，实现工件的回转加工；在工件回转至相应位置时，控制锁紧舵机7转动，使梭形锁紧头14侧面的防滑棱17与环形凹槽12槽侧面上的摩擦面贴紧摩擦，从而实现定位锁紧，由于梭形锁紧头14为梭形结构，所以在梭形锁紧头14旋转锁紧时对环形凹槽12内外槽侧面的作用力也是相等的，所以不会出现受力不均而出现工件安装台1晃动的问题，而且梭形锁紧头14和锁紧舵机7共为四组，两两呈中心对称，所以对称的两组作用力也是会抵消的，进一步确保不会出现受力不均而出现工件安装台1晃动的问题；

再将倾斜加工台安装在回转加工台上，将支撑底座19固定安装在工件安装台1上；通过控制倾斜步进电机28带动圆弧滑块26围绕倾斜摆动轴22的轴心线在圆弧滑道25内来回滑动，从而实现半球形平台20上的工件角度摆动；在工件摆动至加工角度时，再控制抱闸装置31锁住两个倾斜摆动轴22，确保工件加工时的稳定性，这里的抱闸装置31采用现有的电机抱闸装置即可；倾斜步进电机28本身也是自带抱闸锁紧功能的；由于连通槽32的作用使得圆弧滑块26被限制在圆弧滑道25内，从而使半球形平台20也被限制在球面凹陷30上，而不会掉落脱离。