车铣钻组合加工装备的制作方法

本实用新型属于大型圆盘类机械零件加工技术领域，具体涉及一种车铣钻组合加工装备。

背景技术：

大型圆盘类零件，例如固体火箭发动机的连接裙等，不仅需要圆柱面和端面车削加工，往往还需要切槽的铣削加工以及圆柱面上的钻孔加工。通常，因为尺寸过大，这些加工方式无法在传统的车铣复合加工机床上实现。通常做法是：首先在立式车床进行圆柱面及端面的车削加工，然后转运至龙门铣床上进行铣削和钻孔。如果需要在圆柱面进行全圆周均匀分布的长槽孔的铣削加工，通常是在龙门铣床上增加分度盘，进行分度铣削。

近年来，复合材料的大型圆盘类零件也得到越来越多的应用，采用上述加工方式时，因复杂工艺流程而导致加工效率低下。因此，急需一种适应大型圆盘类零件的车铣钻组合加工装备，用以提高加工效率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种车铣钻组合加工装备，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种车铣钻组合加工装备，包括：底座(1)、车削加工单元(2)、钻孔加工单元(3)、铣削加工单元(4)和数控直驱转台单元(5)；其中，所述车削加工单元(2)、所述钻孔加工单元(3)和所述铣削加工单元(4)呈“品”字形安装于所述底座(1)之上；所述数控直驱转台单元(5)安装在所述底座(1)之上，且位于所述车削加工单元(2)、所述钻孔加工单元(3)和所述铣削加工单元(4)的中心位置。

优选的，所述车削加工单元(2)包括车削加工基本结构、车刀(13)和刀座(14)；

所述钻孔加工单元(3)包括钻孔加工基本结构、钻孔高速电主轴(18)和钻头(19)；

所述铣削加工单元(4)包括铣削加工基本结构、铣削高速电主轴和铣刀(20)；

其中，所述车削加工基本结构、所述钻孔加工基本结构和所述铣削加工基本结构相同，均包括：立柱(6)、Z向运动驱动单元和径向运动驱动单元；所述Z向运动驱动单元和所述径向运动驱动单元均装配于所述立柱(6)上，用于分别驱动车刀(13)、钻头(19)或铣刀(20)进行Z向运动或径向运动。

优选的，所述Z向运动驱动单元包括：Z向进给导轨副(7)、Z向移动板(8)、Z向进给伺服电机(15)、齿形带(16)和Z向进给丝杠副(17)；

所述径向运动驱动单元包括：径向进给箱(9)、径向进给丝杠副(10)、径向进给导轨副(11)和径向进给伺服电机(12)；

其中：所述Z向进给导轨副(7)共有4个，包括：左前Z向进给导轨副、右前Z向进给导轨副、左后Z向进给导轨副和右后Z向进给导轨副，分别分布于所述立柱(6)前面的左右两侧以及所述立柱(6)后面的左右两侧；每个所述Z向进给导轨副(7)均包括Z向导轨、第1Z向滑块和第2Z向滑块；

所述Z向移动板(8)共有两块，包括：前Z向移动板和后Z向移动板；所述前Z向移动板位于所述立柱(6)的前面，并且，所述前Z向移动板左侧的上下两端分别与所述左前Z向进给导轨副的第1Z向滑块和所述左前Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；所述前Z向移动板右侧的上下两端分别与所述右前Z向进给导轨副的第1Z向滑块和所述右前Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；因此，所述前Z向移动板的左右两侧可沿所述左前Z向进给导轨副和所述右前Z向进给导轨副进行Z向的滑动；

所述后Z向移动板位于所述立柱(6)的后面，并且，所述后Z向移动板左侧的上下两端分别与所述左后Z向进给导轨副的第1Z向滑块和所述左后Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；所述后Z向移动板右侧的上下两端分别与所述右后Z向进给导轨副的第1Z向滑块和所述右后Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；因此，所述后Z向移动板的左右两侧可沿所述左后Z向进给导轨副和所述右后Z向进给导轨副进行Z向的滑动；

所述径向进给箱(9)沿径向设置，并且，所述径向进给箱(9)的前后两端分别与所述前Z向移动板和所述后Z向移动板连接固定；

所述Z向进给丝杠副(17)共有两个，包括左Z向进给丝杠副和右Z向进给丝杠副；所述左Z向进给丝杠副的螺母和所述右Z向进给丝杠副的螺母分别与所述径向进给箱(9)的左右两端固定；

所述齿形带(16)共有两个，分别为左齿形带和右左齿形带；所述Z向进给伺服电机(15)固定在所述立柱(6)顶部，所述Z向进给伺服电机(15)输出轴的一侧通过所述左齿形带与所述左Z向进给丝杠副的丝杆联动；所述Z向进给伺服电机(15)输出轴的另一侧通过所述右齿形带与所述右Z向进给丝杠副的丝杆联动；

所述Z向进给伺服电机(15)同时带动所述左Z向进给丝杠副的丝杆和所述右Z向进给丝杠副的丝杆转动，将所述Z向进给伺服电机(15)输出轴的旋转运动同时转变为左Z向进给丝杠副螺母的直线运动和右Z向进给丝杠副螺母的直线运动；进而稳定的带动所述径向进给箱(9)沿左前Z向进给导轨、右前Z向进给导轨、左后Z向进给导轨和右后Z向进给导轨进行Z向的升降运动；

此外，所述径向进给导轨副(11)共2个，包括：左径向进给导轨副和右径向进给导轨副，分别安装于所述径向进给箱(9)上部的左右两侧；

所述径向进给丝杠副(10)通过轴承组安装在所述径向进给箱(9)内部；所述径向进给伺服电机(12)固定安装在径向进给箱(9)后部，并通过联轴器与所述径向进给丝杠副(10)的丝杆联动；

由此得到加工基本结构；

对于所述车削加工单元(2)，所述刀座(14)的左右两端分别与所述左径向进给导轨副的滑块和所述右径向进给导轨副的滑块固定，并同时与所述径向进给丝杠副(10)的螺母固定连接；所述车刀(13)固定在所述刀座(14)的前面；所述径向进给伺服电机(12)驱动所述径向进给丝杠副(10)的丝杆转动，从而将所述径向进给伺服电机(12)输出轴的旋转运动转化为所述径向进给丝杠副(10)螺母的直线运动，进而实现所述车刀(13)的径向直线运动；当所述Z向进给伺服电机(15)稳定的带动所述径向进给箱(9)进行Z向的升降运动时，带动所述车刀(13)进行Z向直线运动；

对于所述钻孔加工单元(3)，所述钻孔高速电主轴(18)具有自动换刀机构，所述钻头(19)通过所述自动换刀机构安装到所述钻孔高速电主轴(18)前端；而所述钻孔高速电主轴(18)与所述径向进给导轨副(11)的滑块固定连接；启动所述钻孔高速电主轴(18)，驱动所述钻头(19)进行径向直线运动；当所述Z向进给伺服电机(15)稳定的带动所述径向进给箱(9)进行Z向的升降运动时，带动所述钻头(19)进行Z向直线运动；

对于所述铣削加工单元(4)，所述铣削高速电主轴具有自动换刀机构，所述铣刀(20)通过自动换刀机构安装到所述铣削高速电主轴前端；而所述铣削高速电主轴与所述径向进给导轨副(11)的滑块固定连接；启动所述铣削高速电主轴，驱动所述钻头铣刀(20)进行径向直线运动；当所述Z向进给伺服电机(15)稳定的带动所述径向进给箱(9)进行Z向的升降运动时，带动所述铣刀(20)进行Z向直线运动。

优选的，所述立柱(6)采用龙门式结构。

优选的，所述数控直驱转台单元(5)包括转台过渡盘(21)、工装(22)和数控直驱转台(23)；所述转台过渡盘(21)固定安装于所述数控直驱转台(23)的T形槽上，所述工装(22)固定在所述转台过渡盘(21)上部；所述数控直驱转台(23)转动时，带动所述转台过渡盘(21)转动，进而带动通过所述工装(22)固定的零件转动。

本实用新型提供的车铣钻组合加工装备具有以下优点：

本实用新型将车铣、车削、钻孔三种加工工艺进行组合。有效提高了大型圆盘类零件加工效率。

附图说明

图1为本实用新型提供的车铣钻组合加工装备的立体结构示意图；

图2为图1的前视图；

图3为本实用新型提供的车削加工单元的立体结构示意图；

图4为图3的侧视图；

图5为图3的前视图；

图6为本实用新型提供的钻孔加工单元的立体结构示意图；

图7为本实用新型提供的铣削加工单元的立体结构示意图；

图8为本实用新型提供的数控直驱转台单元的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合图1和图2，本实用新型提供一种车铣钻组合加工装备，包括：底座1、车削加工单元2、钻孔加工单元3、铣削加工单元4和数控直驱转台单元5；其中，车削加工单元2、钻孔加工单元3和铣削加工单元4呈“品”字形安装于底座1之上；数控直驱转台单元5安装在底座1之上，且位于车削加工单元2、钻孔加工单元3和铣削加工单元4的中心位置。

车削加工单元2如图3-5所示，包括车削加工基本结构、车刀13和刀座14；

钻孔加工单元3如图6所示，包括钻孔加工基本结构、钻孔高速电主轴18和钻头19；

铣削加工单元4如图7所示，包括铣削加工基本结构、铣削高速电主轴和铣刀20；

其中，车削加工基本结构、钻孔加工基本结构和铣削加工基本结构相同，均包括：立柱6、Z向运动驱动单元和径向运动驱动单元；Z向运动驱动单元和径向运动驱动单元均装配于立柱6上，用于分别驱动车刀13、钻头19或铣刀20进行Z向运动或径向运动。

因此，首先介绍加工基本结构：

立柱6采用龙门式结构。Z向运动驱动单元包括：Z向进给导轨副7、Z向移动板8、Z向进给伺服电机15、齿形带16和Z向进给丝杠副17；

径向运动驱动单元包括：径向进给箱9、径向进给丝杠副10、径向进给导轨副11和径向进给伺服电机12；

其中：Z向进给导轨副7共有4个，包括：左前Z向进给导轨副、右前Z向进给导轨副、左后Z向进给导轨副和右后Z向进给导轨副，分别分布于立柱6前面的左右两侧以及立柱6后面的左右两侧；每个Z向进给导轨副7均包括Z向导轨、第1Z向滑块和第2Z向滑块；

Z向移动板8共有两块，包括：前Z向移动板和后Z向移动板；前Z向移动板位于立柱6的前面，并且，前Z向移动板左侧的上下两端分别与左前Z向进给导轨副的第1Z向滑块和左前Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；前Z向移动板右侧的上下两端分别与右前Z向进给导轨副的第1Z向滑块和右前Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；因此，前Z向移动板的左右两侧可沿左前Z向进给导轨副和右前Z向进给导轨副进行Z向的滑动；

后Z向移动板位于立柱6的后面，并且，后Z向移动板左侧的上下两端分别与左后Z向进给导轨副的第1Z向滑块和左后Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；后Z向移动板右侧的上下两端分别与右后Z向进给导轨副的第1Z向滑块和右后Z向进给导轨副的第2Z向滑块固定；因此，后Z向移动板的左右两侧可沿左后Z向进给导轨副和右后Z向进给导轨副进行Z向的滑动；

径向进给箱9沿径向设置，并且，径向进给箱9的前后两端分别与前Z向移动板和后Z向移动板连接固定；

Z向进给丝杠副17共有两个，包括左Z向进给丝杠副和右Z向进给丝杠副；左Z向进给丝杠副的螺母和右Z向进给丝杠副的螺母分别与径向进给箱9的左右两端固定；

齿形带16共有两个，分别为左齿形带和右左齿形带；Z向进给伺服电机15固定在立柱6顶部，Z向进给伺服电机15输出轴的一侧通过左齿形带与左Z向进给丝杠副的丝杆联动；Z向进给伺服电机15输出轴的另一侧通过右齿形带与右Z向进给丝杠副的丝杆联动；

Z向进给伺服电机15同时带动左Z向进给丝杠副的丝杆和右Z向进给丝杠副的丝杆转动，将Z向进给伺服电机15输出轴的旋转运动同时转变为左Z向进给丝杠副螺母的直线运动和右Z向进给丝杠副螺母的直线运动；进而稳定的带动径向进给箱9沿左前Z向进给导轨、右前Z向进给导轨、左后Z向进给导轨和右后Z向进给导轨进行Z向的升降运动；

此外，径向进给导轨副11共2个，包括：左径向进给导轨副和右径向进给导轨副，分别安装于径向进给箱9上部的左右两侧；

径向进给丝杠副10通过轴承组安装在径向进给箱9内部；径向进给伺服电机12固定安装在径向进给箱9后部，并通过联轴器与径向进给丝杠副10的丝杆联动；

由此得到加工基本结构；

对于车削加工单元2，刀座14的左右两端分别与左径向进给导轨副的滑块和右径向进给导轨副的滑块固定，并同时与径向进给丝杠副10的螺母固定连接；车刀13固定在刀座14的前面；径向进给伺服电机12驱动径向进给丝杠副10的丝杆转动，从而将径向进给伺服电机12输出轴的旋转运动转化为径向进给丝杠副10螺母的直线运动，进而实现车刀13的径向直线运动；

当Z向进给伺服电机15稳定的带动径向进给箱9进行Z向的升降运动时，带动车刀13进行Z向直线运动；

对于钻孔加工单元3，钻孔高速电主轴18具有自动换刀机构，钻头19通过自动换刀机构安装到钻孔高速电主轴18前端；而钻孔高速电主轴18与径向进给导轨副11的滑块固定连接；启动钻孔高速电主轴18，驱动钻头19进行径向直线运动；当Z向进给伺服电机15稳定的带动径向进给箱9进行Z向的升降运动时，带动钻头19进行Z向直线运动；

对于铣削加工单元4，铣削高速电主轴具有自动换刀机构，铣刀20通过自动换刀机构安装到铣削高速电主轴前端；而铣削高速电主轴与径向进给导轨副11的滑块固定连接；启动铣削高速电主轴，驱动钻头铣刀20进行径向直线运动；当Z向进给伺服电机15稳定的带动径向进给箱9进行Z向的升降运动时，带动铣刀20进行Z向直线运动。

数控直驱转台单元5的结构如图8所示，包括转台过渡盘21、工装22和数控直驱转台23；转台过渡盘21固定安装于数控直驱转台23的T形槽上，工装22固定在转台过渡盘21上部；数控直驱转台23转动时，带动转台过渡盘21转动，进而带动通过工装22固定的零件转动。

本实用新型还提供一种应用上述的车铣钻组合加工装备的车铣钻组合加工方法，包括以下步骤：

步骤1，将被加工零件通过工装22固定于转台过渡盘21上；

步骤2，控制器启动数控直驱转台23，数控直驱转台23转动时，带动转台过渡盘21转动，进而带动通过工装22固定的零件转动；在零件转动过程中，根据预设定的加工要求，控制车刀13进行Z向直线升降运动和/或控制车刀13进行径向直线运动和/或控制钻头19进行Z向直线升降运动和/或控制钻头19进行径向直线运动和/或控制铣刀20进行Z向直线升降运动和/或控制铣刀20进行径向直线运动，从而实现对零件的加工。

本实用新型提供的车铣钻组合加工装备以及车铣钻组合加工方法具有以下优点：

1.本实用新型将车铣、车削、钻孔三种加工工艺进行组合，有效解决了大型圆盘类零件加工效率低下的问题。

2.铣削单元采用高速电主轴，可有效解决复合材料的大型圆盘类零件的毛刺问题，可有效提高复合类零件的铣削加工质量。

3.转台采用数控直驱转台，不仅可实现车削加工时的高速转动，也可实现铣削、钻孔加工时的分度转动，具有转动速度高、分度精确度高的特点，可有效解决传统车铣组合加工设备转台不能同时具备高转速、精确分度的问题，从而使本实用新型可有效提高铣削和钻孔加工的精度。

4.本实用新型所有电机均采用伺服电机，导轨副采用滚动直线导轨副，丝杠副采用滚珠丝杠副，以上所述具有可控精度高、易于安装、维护性能优良的特点，使大型圆盘类零件加工的质量得到最大限度的保障。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。