双头加工车磨一体式机床及其加工方法与流程

本发明涉及一种轴类零件机加工技术，特别涉及一种双头加工车磨一体式机床及其加工方法。

背景技术：

现有的机加工设备中，数控机床因其优异的加工效率和加工精度而受到欢迎，数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工，把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床自动加工零件。

但对于精密化要求越来越高的今天，数控机床的单一加工模式也需要进行优化设计，如轴类零件加工时需要对其两端都进行加工，而现有的机床只能将其一端夹住、另一端进行加工，然后再反过来夹持和加工，这样的加工方式不仅效率低，而且在装拆工件时造成的误差也不得不重点考虑，特别是长轴类工件、且同轴度要求较高的状况。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有机床在面对两头都需加工的轴类零件时，只能采用一端夹持另一端加工的方式，在加工另外一端时需要拆装工件，影响加工效率和加工精度，不适应于长轴类同轴度要求较高的工件加工的技术问题，提供一种双头加工车磨一体式机床及其加工方法，该机床设置双头夹持机构来安装轴类零件，并利用驱动主轴驱动工件旋转，配合车磨加工系统对轴类零件两端同时加工，且能在一次安装定位后进行车削和磨削加工，大大提高加工效率和加工精度，适应于长轴类同轴度要求较高的工件加工。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

双头加工车磨一体式机床，包括底座，在底座上设有双头夹持机构，所述双头夹持机构的两端均设有夹头，且在双头夹持机构上设有与夹头相同轴心线的安装通道孔，所述双头夹持机构上还设有用于驱动工件旋转的驱动主轴，在双头夹持机构的两侧均设有车磨加工系统，所述车磨加工系统包括车削机构和磨削机构。

该双头加工车磨一体式机床设置双头夹持机构来安装轴类零件，利用其两端的夹头实现工件的稳定安装，所述车削机构和磨削机构与双头夹持机构对应设置，所述安装通道孔供轴类零件穿过，并利用驱动主轴驱动工件旋转，配合双头夹持机构两侧的车磨加工系统对轴类零件两端同时加工，且能在一次安装定位后进行车削和磨削加工，大大提高加工效率和加工精度，适应于长轴类同轴度要求较高的工件加工。

作为优选，所述驱动主轴包括筒状的主轴箱，在主轴箱内设有拉管，所述拉管延伸至两端的夹头、并与夹头相连，所述主轴箱的内腔形成安装通孔，且主轴箱的内壁与拉管对应设置限位圈，所述限位圈与拉管对应设有凹凸配合的限位结构。驱动主轴包括筒状结构的主轴箱，在主轴箱内腔设置拉管连接两端的夹头，并设置限位圈将拉管和主轴箱内壁位置固定，在主轴箱外设置旋转驱动装置后，就能带动工件旋转运动，便于进行工件加工操作。

作为优选，在底座上分别设有用于两个车磨加工系统安装的横向运动导轨板，在横向运动导轨板上设有多条安置设备的导轨槽，所述磨削机构和车削机构相互独立地安装在横向运动导轨上。相互独立安装的磨削机构和车削机构，避免运动和加工的相互干扰，保证各自的加工质量，而在底座上分别对应两个车磨加工系统设置的横向运动导轨板，方便两个车磨加工系统单独进行调节，既能适应于工件两端同步加工，也能适应于工件两端异步加工，满足不同的加工需求。

作为优选，所述车削机构连有车削驱动机构，所述磨削机构连有磨削驱动机构，且与车磨加工系统对应设有纵向驱动机构。车削机构和磨削机构分别设置驱动机构，便于高效加工操作，而与车磨加工系统对应设有纵向驱动机构实现其纵向运动，使得工件位置可固定，移动相应的车削机构或磨削机构进行操作即可，减少工件拆装次数，保证加工精度。

作为优选，所述磨削驱动机构直驱式主轴组件，包括主轴，所述主轴上设有电机，所述电机包括套于主轴外的转子和套于转子外的定子，在定子外还套有主轴体，所述转子、定子与主轴体同轴设置，所述主轴体的两端还分别设有前端盖和后端盖，前端盖和后端盖上均设有轴承室，轴承室内设有套于主轴上的若干轴承。该直驱式主轴组件将电机和主轴同轴设计，结构简单、提高同步效率，保证传动效果，减少齿轮或带轮传动带来的传动和定位问题，保证加工精度。

作为优选，所述前端盖上设有用于固定轴承的前压盖，后端盖上设有用于预紧轴承的轴承隔套和用于密封轴承的防尘盖。

作为优选，在主轴上还套有置于防尘盖外侧的编码器和制动系统，制动系统包括套于主轴上的刹车盘和用于控制刹车盘制动的刹车钳。设于主轴上的刹车盘和刹车钳，起到快速停止主轴转动的作用。

作为优选，所述主轴体的外侧还设有散热装置，所述散热装置包括罩于主轴体外侧的外罩壳，外罩壳的底部设有通风孔，外罩壳的顶部设有散热口，散热口内设有风扇，主轴体的外壁上设有若干散热片，两相邻散热片之间形成散热流道，通风孔与散热口之间通过散热流道连通。

一种双头加工车磨一体式机床的加工方法，将上述的双头加工车磨一体式机床用于加工轴类工件时，包括以下步骤：

首先，将工件安置在双头夹持机构上，并利用两个夹头分别将工件的两个位置夹紧；其次，将车削机构或磨削机构移动到合适的加工位置，车磨加工系统通过横向运动导轨实现横向运动，车磨加工系统通过纵向驱动机构实现纵向运动；然后，利用双头夹持机构的驱动主轴驱动工件旋转，在工件的两端同时进行车削或磨削操作，并配合车削驱动机构和磨削驱动机构进行加工；最后，完成加工，取下工件。

该加工方法利用双头夹持机构和车磨加工系统进行长轴类工件的加工，不仅减少了工件装拆次数，而且在一次装好后，就能进行工件两端的同步加工，且车削和磨削加工都能在工件的同个工位完成，提高生产效率，最大可能地保证了长轴类工件的同轴精度，具有较好的经济价值和质量。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该机床设置双头夹持机构来安装轴类零件，并利用驱动主轴驱动工件旋转，配合车磨加工系统对轴类零件两端同时加工，且能在一次安装定位后进行车削和磨削加工，大大提高加工效率和加工精度，适应于长轴类同轴度要求较高的工件加工；

2、驱动主轴包括筒状结构的主轴箱，在主轴箱内腔设置拉管连接两端的夹头，并设置限位圈将拉管和主轴箱内壁位置固定，在主轴箱外设置旋转驱动装置后，就能带动工件旋转运动，便于进行工件加工操作；

3、相互独立安装的磨削机构和车削机构，避免运动和加工的相互干扰，保证各自的加工质量，而在底座上分别对应两个车磨加工系统设置的横向运动导轨板，方便两个车磨加工系统单独进行调节，既能适应于工件两端同步加工，也能适应于工件两端异步加工，满足不同的加工需求；

4、直驱式主轴组件将电机和主轴同轴设计，结构简单、提高同步效率，保证传动效果，减少齿轮或带轮传动带来的传动和定位问题，保证加工精度；

5、设于主轴上的刹车盘和刹车钳，起到快速停止主轴转动的作用；

6、使用双头加工车磨一体式机床加工轴类工件时，利用双头夹持机构和车磨加工系统进行长轴类工件的加工，不仅减少了工件装拆次数，而且在一次装好后，就能进行工件两端的同步加工，且车削和磨削加工都能在工件的同个工位完成，提高生产效率，最大可能地保证了长轴类工件的同轴精度，具有较好的经济价值和质量。

附图说明：

图1是本发明双头加工车磨一体式机床的结构示意图。

图2为图1中磨削驱动机构的结构示意图。

图3为图2中磨削驱动机构的剖视图。

图中标记：1-底座，2-车削机构，3-车削驱动机构，4-磨削机构，401-磨头，5-磨削驱动机构，501-刹车盘，502-安装座，503-散热流道，504-散热片，505-制动钳，506-固定座孔，507-主轴，508-防水槽，509-前压盖，510-前端盖，511-主轴体，512-定子，513-转子，514-编码器，515-固定螺母，516-轴承隔套，517-防尘盖，518-后端盖，519-锁紧螺母，520-转子隔套，521-缩套，6-横向运动导轨板，7-双头直驱式主轴，8-第一夹头，9-第二夹头。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例的双头加工车磨一体式机床，包括底座1，在底座1上设有双头夹持机构，所述双头夹持机构的两端均设有夹头，分别为第一夹头8和第二夹头9，且在双头夹持机构上设有与夹头相同轴心线的安装通道孔，所述双头夹持机构上还设有用于驱动工件旋转的驱动主轴，在双头夹持机构的两侧均设有车磨加工系统，所述车磨加工系统包括车削机构2和磨削机构4。

本实施例双头加工车磨一体式机床设置的双头夹持机构，特别适应于安装长轴类零件，尤其是长轴类零件要求加工后的同轴度精度较高的状况时，利用双头夹持机构的安装通道孔和两端的夹头，实现工件的稳定安装，并利用驱动主轴驱动工件旋转，配合双头夹持机构两侧的车磨加工系统对轴类零件两端同时加工，保证同轴度，且能在一次安装定位后进行车削和磨削两周加工操作，大大提高加工效率和加工精度，为保证加工质量提供保障。

进一步地，所述驱动主轴包括筒状的主轴箱，在主轴箱内设有拉管，所述拉管延伸至两端的夹头、并与夹头相连，所述主轴箱的内腔形成安装通孔，且主轴箱的内壁与拉管对应设置限位圈，所述限位圈与拉管对应设有凹凸配合的限位结构。驱动主轴包括筒状结构的主轴箱，在主轴箱内腔设置拉管连接两端的夹头，并设置限位圈将拉管和主轴箱内壁位置固定，在主轴箱外设置旋转驱动装置后，就能带动工件旋转运动，便于进行工件加工操作。

本实施例中，所述驱动主轴为双头直驱式主轴7。通过直驱式主轴的驱动，实现第一夹头8和第二夹头9的旋转驱动，并能调整两个夹头的相对距离，适应于不同长度的轴类工件加工。

进一步地，在底座1上分别设有用于两个车磨加工系统安装的横向运动导轨板6，在横向运动导轨板6上设有多条安置设备的导轨槽，所述磨削机构4和车削机构2相互独立地安装在横向运动导轨6上。相互独立安装的磨削机构和车削机构，避免运动和加工的相互干扰，保证各自的加工质量，而在底座上分别对应两个车磨加工系统设置的横向运动导轨板，方便两个车磨加工系统单独进行调节，既能适应于工件两端同步加工，也能适应于工件两端异步加工，满足不同的加工需求。

更进一步地，所述车削机构2连有车削驱动机构3，所述磨削机构4连有磨削驱动机构5，且与车磨加工系统对应设有纵向驱动机构。车削机构和磨削机构分别设置驱动机构，便于高效加工操作，而与车磨加工系统对应设有纵向驱动机构实现其纵向运动，使得工件位置可固定，移动相应的车削机构或磨削机构进行操作即可，减少工件拆装次数，保证零件加工精度。

实施例2

本实施例中，所述磨削驱动机构5为直驱式主轴组件，包括主轴507，所述主轴507上设有电机，所述电机包括套于主轴外的转子513和套于转子513外的定子512，在定子512外还套有主轴体511，所述转子513、定子512与主轴体511同轴设置，所述主轴体511的两端还分别设有前端盖510和后端盖518，前端盖510和后端盖518上均设有轴承室，轴承室内设有套于主轴507上的若干轴承。该直驱式主轴组件将电机和主轴同轴设计，结构简单、提高同步效率，保证传动效果，减少齿轮或带轮传动带来的传动和定位问题，保证加工精度。

进一步地，所述前端盖510上设有用于固定轴承的前压盖509，后端盖518上设有用于预紧轴承的轴承隔套516和用于密封轴承的防尘盖517。

如图3所示，所述主轴507上套设有两个缩套521，两个缩套521分别置于转子513的两端，主轴507上还设有用于固定缩套521的锁紧螺母519，锁紧螺母519与缩套521之间设有转子隔套520，其中一个缩套521与主轴507上的台阶槽抵触，另一个缩套521通过锁紧螺母519锁紧，且缩套521与转子513的抵触面为锥面，锁紧时，可以增加转子513与主轴507之间的连接稳定性，且也有增加传动稳定性。

更进一步地，在主轴507上还套有置于防尘盖517外侧的编码器514和制动系统，制动系统包括套于主轴507上的刹车盘501和用于控制刹车盘501制动的制动钳505。设于主轴上的刹车盘和制动钳，起到快速停止主轴转动的作用。

进一步地，主轴507外端还设有固定螺母515，用于固定刹车盘501、制动钳505、轴承隔套516和防尘盖517，主轴507靠近前端盖510的一端用于安装磨削机构4，主轴507由定子512和转子513组成的电机直接驱动，并直接驱动气动卡盘转动，结构大大简化，且增加了传动稳定性，避免了传统齿轮传动或带轮传动造成的中间能量损耗、传动精度差、传动不稳定等问题。

本实施例中，在主轴体511的外侧还设有散热装置，所述散热装置包括罩于主轴体511外侧的外罩壳，外罩壳的底部设有通风孔，外罩壳的顶部设有散热口，散热口内设有风扇，主轴体511的外壁上设有若干散热片504，两相邻散热片504之间形成散热流道503，通风孔与散热口之间通过散热流道连通。

如图3所示，所述前压盖510的外侧与主轴507之间设有防水槽508，避免外部冷却液等液体进入主轴体511内。

实施例3

将实施例1或实施例2所述的双头加工车磨一体式机床用于加工轴类工件时，包括以下步骤：

首先，将工件安置在双头夹持机构上，并利用两个夹头分别将工件的两个位置夹紧；其次，将车削机构或磨削机构移动到合适的加工位置，车磨加工系统通过横向运动导轨实现横向运动，车磨加工系统通过纵向驱动机构实现纵向运动；然后，利用双头夹持机构的驱动主轴驱动工件旋转，在工件的两端同时进行车削或磨削操作，并配合车削驱动机构和磨削驱动机构进行加工；最后，完成加工，取下工件。

本实施例的加工方法利用双头夹持机构和车磨加工系统进行长轴类工件的加工，不仅减少了工件装拆次数，而且在一次装好后，就能进行工件两端的同步加工，且车削和磨削加工都能在工件的同个工位完成，提高生产效率，最大可能地保证了长轴类工件的同轴精度，具有较好的经济价值和质量。