凸轮轴vvt油孔加工专机的制作方法
【专利摘要】一种凸轮轴VVT油孔加工专机，解决现有技术存在的无法满足凸轮轴VVT油孔需要较高加工精度、大批量生产以及稳定的产品质量等工艺要求的问题。包括床身，X轴行走机构，Z轴行走机构，C轴回转机构，工件顶紧机构和电主轴，其技术要点是：所述X轴行走机构沿纵向布置在床身上，所述Z轴行走机构沿横向布置在X轴行走机构上，所述C轴回转机构和工件顶紧机构沿横向布置在Z轴行走机构上，所述床身上一侧并排设置有不少于两台轴向与C轴回转机构轴向平行的电主轴，并且在床身后侧设置有至少一台轴向与C轴回转机构轴向垂直的电主轴。其设计合理，结构紧凑，占用空间合理，使得该油孔加工专机能够实现一次装夹，完成凸轮轴VVT油孔的全部加工工作。
【专利说明】
凸轮轴VVT油孔加工专机
技术领域
[0001]本实用新型属于凸轮轴制造加工技术领域，具体涉及一种凸轮轴钻油孔的装置，特别是一种通过凸轮轴一次装夹完成全部油孔加工工作的凸轮轴VVT油孔加工专机。
【背景技术】
[0002]发动机可变气门正时技术(VVT)原理是根据发动机的运行情况，调整进气、排气量，以及气门的开合时间和角度，使进入的空气量达到最佳，从而提高燃烧效率。该技术通过配备的控制及执行系统，对发动机凸轮的相位进行调节，从而使得气门开启、关闭的时间随发动机转速的变化而变化，以提高充气效率，增加发动机功率，优点是省油，功升比大。在凸轮轴进气端面和前轴颈表面不规则地布置有若干组油孔，VVT技术就是通过这些油孔来调整控制气门的，所以这些油孔的加工精度要求较高。
[0003]目前，凸轮轴生产厂家一般使用钻床进行油孔的加工，一次只能钻一个油孔，由于凸轮轴上不但有轴颈表面的油孔，而且还有端面的油孔，并且油孔数量较多，因此，使用现有普通钻床进行凸轮轴VVT油孔的加工作业需要对工件在多台设备之间进行频繁的转序和装夹，操作人员劳动强度大，工作效率低，加工出来的产品质量不稳定，费工费时，不适合大批量生产，严重影响企业的经济效益。
[0004]现有技术对凸轮轴VVT油孔需要较高加工精度、大批量生产以及稳定的产品质量等工艺要求缺乏适应性，所以有必要对现有凸轮轴VVT油孔加工装置技术进行改进。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型就是针对上述问题，提供一种通过凸轮轴一次装夹完成全部油孔加工工作的凸轮轴VVT油孔加工专机。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:该凸轮轴VVT油孔加工专机包括床身，X轴行走机构，Z轴行走机构，C轴回转机构，工件顶紧机构和电主轴，其技术要点是:所述X轴行走机构沿纵向布置在床身上，所述Z轴行走机构沿横向布置在X轴行走机构上，所述C轴回转机构和工件顶紧机构沿横向布置在Z轴行走机构上;所述床身上与C轴回转机构相对的一侧，通过支座并排设置有不少于两台轴向与C轴回转机构轴向平行的电主轴，并且在床身后侧通过支座设置有至少一台轴向与C轴回转机构轴向垂直的电主轴，各电主轴上安装有刀具。
[0007]所述X轴行走机构由沿纵向设置在床身上的X轴直线导轨，设置在X轴直线导轨上的X轴滑板，设置在X轴直线导轨端部的X轴伺服电机以及一端与X轴伺服电机相连、另一端与X轴滑板底部的X轴丝杠螺母座相连的X轴传动丝杠组成，以带动X轴滑板及其上部连接的结构一起沿X轴直线导轨往复运动。
[0008]所述Z轴行走机构由沿横向设置在X轴滑板上的Z轴直线导轨，设置在Z轴直线导轨上的Z轴滑板，设置在Z轴直线导轨端部的Z轴伺服电机以及一端与Z轴伺服电机相连、另一端与Z轴滑板底部的Z轴丝杠螺母座相连的Z轴传动丝杠组成，以带动Z轴滑板及其上部连接的结构一起沿Z轴直线导轨往复运动。
[0009]所述C轴回转机构由沿横向设置在Z轴滑板一端的C轴伺服电机，以及与C轴伺服电机回转轴相连的卡盘组成，用来夹持待加工工件并使工件沿C轴回转机构的回转中心旋转任意角度。
[0010]所述工件顶紧机构由设置在Z轴滑板上与C轴伺服电机相对端的顶紧机构滑轨，设置在顶紧机构滑轨上的顶紧机构滑板，一端与Z轴滑板相连、另一端与顶紧机构滑板相连的顶紧气缸，以及设置在顶紧机构滑板上的支撑座和顶尖组成，以便顶紧待加工工件，确保加工过程中工件回转中心的稳定性。
[0011]所述通过支座并排设置在床身上与C轴回转机构相对侧的，轴向与C轴回转机构轴向平行的电主轴数量为3台；所述通过支座设置在床身后侧的，轴向与C轴回转机构轴向垂直的电主轴数量为I台。
[0012]本实用新型的有益效果:由于本实用新型采用沿纵向布置在床身上的X轴行走机构，沿横向布置在X轴行走机构上的Z轴行走机构，沿横向布置在Z轴行走机构上的C轴回转机构和工件顶紧机构，以及通过支座设置在床身上的电主轴和安装在电主轴上的刀具的结构形式，所以其设计合理，结构紧凑，占用空间合理，使得该油孔加工专机能够实现一次装夹，完成凸轮轴VVT油孔的全部加工工作，减少以往多道工序加工所需相关设备的采购成本，减少设备的占地面积，同时减轻操作人员的劳动强度，能够实现一人同时操作多台加工设备，达到机械制造生产线减人提效和自动化生产的目的。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的一种俯视结构不意图。
[0014]图2是图1的A向视图。
[0015]图3是图2中的工件顶紧机构的一种结构示意图。
[0016]图中序号说明:I床身、2X轴行走机构、3 Z轴行走机构、4 C轴回转机构、5 Z轴伺服电机、6 Z轴传动丝杠、7 C轴伺服电机、8 Z轴直线导轨、9 Z轴滑板、10 X轴直线导轨、11X轴滑板、12 X轴传动丝杠、13 X轴伺服电机、14电主轴IV、15电主轴ΙΠ、16电主轴Π、17电主轴1、18支座、19工件顶紧机构、20待加工工件、21卡盘、22 Z轴丝杠螺母座、23 X轴丝杠螺母座、24顶紧机构滑轨、25顶紧机构滑板、26支撑座、27顶尖、28顶紧气缸。
【具体实施方式】
[0017]根据图1?3详细说明本实用新型的具体结构。该凸轮轴VVT油孔加工专机包括底部的床身1，沿纵向布置在床身I上的X轴行走机构2，沿横向布置在X轴行走机构2上的、并可随X轴行走机构2移动的Z轴行走机构3，沿横向布置在Z轴行走机构3上、并可随Z轴行走机构3移动的C轴回转机构4和工件顶紧机构19，以及电主轴等，其中与C轴回转机构4相对一侧的床身I上，通过支座18并排设置有不少于两台其轴向与C轴回转机构4的轴向相平行的电主轴，并且在床身I后侧中部偏左的位置，通过支座18设置有至少一台其轴向与C轴回转机构4的轴向相垂直的电主轴，各个电主轴上分别安装有用来加工定位销孔、端面VVT油孔、轴颈VVT油孔等的专用刀具。
[0018]为了带动X轴滑板11及其上部连接的Z轴行走机构3在加工过程中一起沿X轴直线导轨10进行往复运动，X轴行走机构2由沿纵向设置在床身I上的两条平行布置的X轴直线导轨10，通过底部设置的与直线导轨配套的滑座设置在X轴直线导轨10上的X轴滑板11，设置在X轴直线导轨10端部、床体上的X轴伺服电机13以及一端与X轴伺服电机13主轴相连接，另一端与X轴滑板11底部中间设置的X轴丝杠螺母座23相连接的X轴传动丝杠12组成，通过X轴伺服电机13驱动X轴传动丝杠12旋转，进而驱动X轴丝杠螺母座23带动X轴滑板11 一起沿直线往复运动。
[0019]为了带动Z轴滑板9及其上部连接的C轴回转机构4和工件顶紧机构19在整个加工过程中一起沿Z轴直线导轨8进行往复运动，Z轴行走机构3由沿横向设置在X轴滑板11上的两条平行布置的Z轴直线导轨8，通过底部设置的与直线导轨配套的滑座设置在Z轴直线导轨8上的Z轴滑板9，设置在Z轴直线导轨8端部、X轴滑板11上的的Z轴伺服电机5以及一端与Z轴伺服电机5主轴相连接、另一端与Z轴滑板9底部中间设置的的Z轴丝杠螺母座22相连的Z轴传动丝杠6组成，通过Z轴伺服电机5驱动Z轴传动丝杠6旋转，进而驱动Z轴丝杠螺母座22带动Z轴滑板9 一起沿直线往复运动。
[0020]出于夹持待加工工件20，使工件能够沿机床的回转中心旋转任意角度的目的，C轴回转机构4由沿横向设置在Z轴滑板9端部的C轴伺服电机7，以及与C轴伺服电机7回转轴相连的卡盘21等组成，在加工过程中，通过C轴伺服电机7的旋转带动待加工工件20的旋转。
[0021]为便于待加工工件20的安装和顶紧，确保加工过程中待加工工件20回转中心的稳定性，并保证工件的加工质量，工件顶紧机构19由设置在Z轴滑板9上与C轴伺服电机7相对一侧的顶紧机构滑轨24，通过底部设置的与顶紧机构滑轨24相配套的滑座设置在顶紧机构滑轨24上的顶紧机构滑板25，一端与Z轴滑板9的中部相连、另一端与顶紧机构滑板25相连的顶紧气缸28，以及设置在顶紧机构滑板25上的用于固定顶尖27以及工件端部的支撑座26组成，通过顶紧气缸28的伸缩，来调整工件的夹紧程度，以满足加工过程中对工件的稳定性要求。
[0022]通过支座18并排设置在与C轴回转机构4相对一侧的床身I上的，轴向与C轴回转机构4的轴向相平行的电主轴的数量为3台；并且通过支座18设置在床身I后侧中部偏左位置的，轴向与C轴回转机构4的轴向相垂直的电主轴的数量为I台。
[0023]使用时，将凸轮轴(待加工工件20)的一端用卡接在与C轴伺服电机7相连卡盘21内的顶尖顶住，另一端通过顶紧机构滑板25上部的连接有顶尖27的支撑座26支撑，然后调整顶紧气缸28的伸缩，从而带动顶紧机构滑板25及其上的支撑座26结构沿顶紧机构滑轨24移动，达到顶紧凸轮轴的目的。在设置在床身I一侧的电主轴117前端的内锥孔和端面安装专用定心刀具，用来加工凸轮轴端面各孔的定位，以及定位销孔及其底孔，并控制各孔倒角的尺寸大小;在与电主轴117并排布置的电主轴Π 16的前端安装铰刀，用来完成凸轮轴端面定位销孔的铰孔;在与电主轴Π 16并排布置的电主轴ΙΠ15的前端安装专用钻头，加工凸轮轴端面的VVT油孔;设置在床身I后侧中部偏左位置的电主轴IV14的前端安装专用钻头，用来加工凸轮轴轴颈上的VVT油孔。
[0024]驱动X轴伺服电机13带动凸轮轴移动到电主轴117相应的加工工位，同时驱动C轴伺服电机7使凸轮轴开始转动，按照工艺要求旋转到端面的第一处VVT油孔加工位置，启动电主轴117，驱动Z轴伺服电机5带动Z轴滑板9及其上固定的凸轮轴向左侧移动，进而加工定位中心孔，中心孔加工完毕后驱动Z轴伺服电机5反转，使凸轮轴向右侧后退到初始位置;驱动C轴伺服电机7使凸轮轴旋转到端面的第二处VVT油孔加工位置，再次启动电主轴117，驱动Z轴伺服电机5带动Z轴滑板9及其上固定的凸轮轴向左侧移动，来加工第二个定位中心孔，加工完毕后驱动Z轴伺服电机5反转，使凸轮轴向右侧后退到初始位置;重复以上动作加工完全部的端面定位中心孔之后，加工定位销孔，同时加工销孔底孔，定位销孔加工完毕后驱动Z轴伺服电机5反转，使凸轮轴向右侧后退到初始位置。
[0025]然后，驱动X轴伺服电机13带动凸轮轴移动到电主轴Π16相应的加工工位，启动电主轴Π 16，驱动Z轴伺服电机5带动Z轴滑板9及其上固定的凸轮轴向左侧移动，进而完成定位销孔的铰孔工作，完成后驱动Z轴伺服电机5反转，使凸轮轴向右侧后退到初始位置。
[0026]驱动X轴伺服电机13带动凸轮轴移动到电主轴ΙΠ15相应的加工工位，通过驱动C轴伺服电机7使凸轮轴旋转到端面相应的VVT油孔定位孔处，启动电主轴ΙΠ15，驱动Z轴伺服电机5带动Z轴滑板9及其上固定的凸轮轴向左侧移动，来完成凸轮轴端面的VVT油孔的加工，并依靠Z轴伺服电机5的进给量来控制油孔深度。全部的端面VVT油孔加工完成后，Z轴伺服电机5反转，使凸轮轴向右侧后退到初始位置。
[0027]驱动Z轴伺服电机5带动凸轮轴移动到电主轴IV14相应的加工工位，然后驱动C轴伺服电机7使凸轮轴开始转动，按照工艺要求旋转到凸轮轴径向的第一处VVT油孔加工位置，启动电主轴IV14，驱动X轴伺服电机13带动X轴滑板11及其上固定的Z轴滑板9和凸轮轴向机床内侧移动，来进行凸轮轴径向的VVT油孔的加工，完成后驱动X轴伺服电机13反转，使凸轮轴向机床外侧后退到初始位置。重复这种驱动Z轴伺服电机5和C轴伺服电机7，带动凸轮轴左右移动、调整旋转角度，使电主轴IV14定位到待加工的凸轮轴各径向VVT油孔的位置，然后驱动X轴伺服电机13带动凸轮轴向机床内侧移动，来进行凸轮轴径向的VVT油孔加工的方式，依次完成凸轮轴各径向VVT油孔的加工。凸轮轴全部VVT油孔加工完成后，驱动X轴伺服电机13和Z轴伺服电机5，使工件回到原点位置，松开工件顶紧机构19的顶紧气缸28，卸下加工完成的凸轮轴。
[0028]重复上述夹紧工件，驱动X轴、Z轴、C轴伺服电机移动定位，加工定位中心孔，加工端面VVT油孔，加工径向VVT油孔等的步骤，循环进行下一个凸轮轴VVT油孔的加工。
【主权项】
1.一种凸轮轴VVT油孔加工专机，包括床身(I)，X轴行走机构(2)，Z轴行走机构(3)，C轴回转机构(4)，工件顶紧机构(19)和电主轴，其特征在于:所述X轴行走机构(2)沿纵向布置在床身(I)上，所述Z轴行走机构(3)沿横向布置在X轴行走机构(2)上，所述C轴回转机构(4)和工件顶紧机构(19)沿横向布置在Z轴行走机构(3)上;所述床身(I)上与C轴回转机构(4)相对的一侧，通过支座(18)并排设置有不少于两台轴向与C轴回转机构(4)轴向平行的电主轴，并且在床身(I)后侧通过支座(18)设置有至少一台轴向与C轴回转机构(4)轴向垂直的电主轴，各电主轴上安装有刀具。2.根据权利要求1所述的凸轮轴VVT油孔加工专机，其特征在于:所述X轴行走机构(2)由沿纵向设置在床身(I)上的X轴直线导轨(10)，设置在X轴直线导轨(10)上的X轴滑板(11)，设置在X轴直线导轨(10)端部的X轴伺服电机(13)以及一端与X轴伺服电机(13)相连、另一端与X轴滑板(11)底部的X轴丝杠螺母座(23)相连的X轴传动丝杠(12)组成。3.根据权利要求2所述的凸轮轴VVT油孔加工专机，其特征在于:所述Z轴行走机构(3)由沿横向设置在X轴滑板(11)上的Z轴直线导轨(8)，设置在Z轴直线导轨(8)上的Z轴滑板(9)，设置在Z轴直线导轨(8)端部的Z轴伺服电机(5)以及一端与Z轴伺服电机(5)相连、另一端与Z轴滑板(9)底部的Z轴丝杠螺母座(22)相连的Z轴传动丝杠(6)组成。4.根据权利要求3所述的凸轮轴VVT油孔加工专机，其特征在于:所述C轴回转机构(4)由沿横向设置在Z轴滑板(9)一端的C轴伺服电机(7)，以及与C轴伺服电机(7)回转轴相连的卡盘(21)组成。5.根据权利要求4所述的凸轮轴VVT油孔加工专机，其特征在于:所述工件顶紧机构(19)由设置在Z轴滑板(9)上与C轴伺服电机(7)相对端的顶紧机构滑轨(24)，设置在顶紧机构滑轨(24)上的顶紧机构滑板(25)，一端与Z轴滑板(9)相连、另一端与顶紧机构滑板(25)相连的顶紧气缸(28)，以及设置在顶紧机构滑板(25)上的支撑座(26)和顶尖(27)组成。6.根据权利要求1所述的凸轮轴VVT油孔加工专机，其特征在于:所述通过支座(18)并排设置在床身(I)上与C轴回转机构(4)相对侧的，轴向与C轴回转机构(4)轴向平行的电主轴数量为3台；所述通过支座(18)设置在床身(I)后侧的，轴向与C轴回转机构(4)轴向垂直的电主轴数量为I台。
【文档编号】B23P23/02GK205685007SQ201620529883
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月3日 公开号201620529883.X, CN 201620529883, CN 205685007 U, CN 205685007U, CN-U-205685007, CN201620529883, CN201620529883.X, CN205685007 U, CN205685007U
【发明人】韩小宁, 赵志国, 韩旭, 邓勇
【申请人】沈阳德文特动力机械制造有限公司