质量中心孔加工专机的制作方法
【专利摘要】一种质量中心孔加工专机，解决现有技术存在的工作原理和结构复杂，制造成本高，工作效率低，不适合大批量生产，对产品质量的稳定性等要求缺乏适应性的问题。包括床身，设置在床身左侧的Z1轴行走机构及其上的Z1主轴，设置在床身右侧的Z2轴行走机构及其上的Z2主轴，自定心夹具，托料架，其技术要点是：所述自定心夹具成对布置在两主轴中部，两个自定心夹具后部连接有夹具双向移动机构。其结构紧凑，动作灵活，调整方便，生产自动化程度高，质量中心孔定心效果好，极大程度地降低了废品率，制造成本低廉，适合中、小型曲轴专业生产厂的曲轴加工。
【专利说明】
质量中心孔加工专机
技术领域
[0001]本实用新型属于轴类零件两端质量中心孔加工技术领域，具体涉及一种质量中心孔加工装置，特别是一种能够有效提高轴类零件的加工成品率和加工质量，降低加工工艺对加工设备依赖性的质量中心孔加工专机。
【背景技术】
[0002]曲轴是活塞式发动机中的一个重要零件，曲轴和连杆、活塞等一起组成曲柄连杆机构。发动机工作时，活塞向下的推力，经连杆传递到曲轴，再由曲轴将活塞的往复运到变为曲轴绕其本身轴线的旋转运动，并向外输出功率，经汽车的传动系统驱动汽车行走。
[0003]在曲轴的加工过程中，首先要在曲轴的两端加工出质量中心孔，以作为后续加工工序的定位基准。目前，曲轴质量定心的核心技术掌握在德国、美国等少数机床制造企业手中，并且加工设备结构复杂，价格极为昂贵，所以国内曲轴生产厂家一般采用对正曲轴几何中心的方式加工中心孔，基本不采用质量定心机加工曲轴质量中心孔。如果曲轴的毛坯加工质量控制的很好，那么曲轴的几何中心将与其质量中心接近或重合，但由于国内曲轴毛坯的加工质量参差不齐，致使曲轴的几何中心与质量中心存在一定的偏心量，如果以几何中心定位的中心孔为加工基准，在后续的加工中则势必会有相当数量的曲轴因动平衡检测超差而报废，给企业带来巨大的经济损失;并且现有的质量定心加工设备工作原理和结构复杂，不仅制造成本高，而且工作效率低，不适合大批量生产。
[0004]现有技术对质量中心孔加工质量、大批量加工的生产效率以及产品质量的稳定性等要求缺乏适应性，所以有必要对现有质量中心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，提供一种能够有效提高轴类零件的加工成品率和加工质量，降低加工工艺对加工设备依赖性的质量中心孔加工专机。
[0006]本实用新型所采用的技术方案是:该质量中心孔加工专机包括床身，设置在床身左侧的Zl轴行走机构及其上的Zl主轴，设置在床身右侧的Z2轴行走机构及其上的Z2主轴，托料架，自定心夹具和夹具双向移动机构，其技术要点是:所述自定心夹具成对布置在两主轴中部，两个自定心夹具后部通过夹具双向移动机构与床身相连，所述夹具双向移动机构分别由设置在床身中部左侧的Xl轴行走机构和竖直布置在其上的Yl轴行走机构，以及设置在床身中部右侧的X2轴行走机构和竖直布置在其上的Y2轴行走机构组成，两个自定心夹具分别连接在YI轴行走机构和Y2轴行走机构上。
[0007]所述Zl轴行走机构和Z2轴行走机构对称布置且结构相同，均由沿横向设置在床身上的Z轴滑台和其上设置的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轴滑台端部的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主轴一起沿Z轴直线导轨往复运动。
[0008]所述设置在Zl轴行走机构上的Zl主轴和设置在Z2轴行走机构上的Z2主轴对称布置且结构相同，均由设置在Z轴滑板上的主轴箱，以及与主轴箱相配合连接的主驱动电机组成，以实现主轴箱输出端安装的定心刀具的旋转。
[0009]所述Xl轴行走机构和竖直布置在其上的Yl轴行走机构，以及X2轴行走机构和竖直布置在其上的Y2轴行走机构对称布置且结构相同，均由沿纵向设置在床身上的X轴滑台以及其上设置的X轴直线导轨和光栅尺，设置在X轴直线导轨上的X轴滑板，设置在X轴滑台后端部的X轴伺服电机，一端与X轴伺服电机相连、另一端与X轴滑板底部的丝杠螺母座相连的X轴传动丝杠，以及沿竖向垂直连接在X轴滑板上的Y轴立柱，Y轴立柱前端设置的Y轴直线导轨和光栅尺，设置在Y轴直线导轨上的Y轴滑板，设置在Y轴立柱上端的Y轴伺服电机，一端与Y轴伺服电机相连、另一端与Y轴滑板后部的丝杠螺母座相连的Y轴传动丝杠组成，以带动分别连接在Yl轴行走机构和Y2轴行走机构上的两个自定心夹具沿X轴和Y轴移动，为待加工工件质量中心孔定心。
[0010]所述分别连接在Yl轴行走机构和Y2轴行走机构上的两个自定心夹具结构相同，均由与Y轴滑板相连接的夹具主体，分别连接在夹具主体上侧和下侧的两个夹紧块底座，以及设置在夹紧块底座上的V型夹紧块组成，以夹紧待加工工件的两端，便于质量中心孔的定心和加工。
[0011]所述Y2轴行走机构的Y轴滑板右侧设置有轴向定位，左侧设置有辅助夹紧气缸，通过辅助夹紧气缸的伸缩，使待加工工件紧密靠接在轴向定位上。
[0012]所述托料架上设置有摆放方向定位和角向定位，以避免待加工工件的大小端方向颠倒错误，并保证工件摆放角度的位置准确性。
[0013]本实用新型的有益效果:由于本实用新型采用设置在床身左侧的Zl轴行走机构及其上的Zl主轴，设置在床身右侧的Z2轴行走机构及其上的Z2主轴，成对布置在两主轴中部的自定心夹具，以及连接在自定心夹具后部的夹具双向移动机构的结构形式，所以其结构紧凑，动作灵活，调整方便，生产自动化程度高，质量中心孔定心效果好，加工效率高，极大程度地降低了废品率，制造成本低廉，尤其适用于中、小型曲轴专业生产厂的曲轴加工。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的一种结构示意图。
[0015]图2是图1的俯视图。
[0016]图3是图1的侧视图。
[0017]图4是图1中的自定心夹具的一种结构示意图。
[0018]图中序号说明:1床身、2Zl轴行走机构、3 Zl主轴、4 Xl轴行走机构、5 X轴滑台、6X轴直线导轨、7 X轴传动丝杠、8 X轴滑板、9自定心夹具、10 Yl轴行走机构、11待加工工件、12托料架、13 X2轴行走机构、14 Y2轴行走机构、15 Z2主轴、16 Z2轴行走机构、17 Z轴滑台、18 Z轴伺服电机、19 Z轴传动丝杠、20 Z轴直线导轨、21 Z轴滑板、22丝杠螺母座、23主轴箱、24主驱动电机、25轴向定位、26辅助夹紧气缸、27 Y轴立柱、28 Y轴伺服电机、29 Y轴传动丝杠、30 Y轴直线导轨、31 Y轴滑板、32 X轴伺服电机、33光栅尺、34夹具主体、35夹紧块底座、36 V型夹紧块。
【具体实施方式】
[0019]根据图1?4详细说明本实用新型的具体结构。该质量中心孔加工专机包括底部的床身I，布置在床身I上部左侧的Zl轴行走机构2以及设置在Zl轴行走机构2上的Zl主轴3，布置在床身I上部右侧的Z2轴行走机构16以及设置在Z2轴行走机构16上的Z2主轴15，设置在床身I中部前端、待加工工件11下部的托料架12，后部通过夹具双向移动机构与床身I相连的自定心夹具9，其中自定心夹具9成对布置在两主轴中部，两个自定心夹具9后部连接的夹具双向移动机构分为两部分，这两部分分别由设置在床身I中部左侧的Xl轴行走机构4和竖直布置在Xl轴行走机构4上的Yl轴行走机构10，以及设置在床身I中部右侧的X2轴行走机构13和竖直布置在X2轴行走机构13上的Y2轴行走机构14组成，并且两个自定心夹具9分别与Yl轴行走机构10和Y2轴行走机构14相连接。
[0020]为了带动对称布置且结构相同的Zl轴行走机构2和Z2轴行走机构16的Z轴滑板21及其上部连接的Zl主轴3和Z2主轴15，在整个加工过程中一起沿Z轴直线导轨20进行往复运动，Zl轴行走机构2和Z2轴行走机构16均由沿横向设置在床身I上部的Z轴滑台17和Z轴滑台17上设置的Z轴直线导轨20，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20上的Z轴滑板21，设置在Z轴滑台17端部的Z轴伺服电机18以及一端与Z轴伺服电机18相连接、另一端与Z轴滑板21底部的丝杠螺母座22相连接的Z轴传动丝杠19组成，通过Z轴伺服电机18驱动Z轴传动丝杠19旋转，进而驱动丝杠螺母座22带动Z轴滑板21—起运动。
[0021]为了实现对称布置且结构相同的Zl主轴3和Z2主轴15的主轴箱23输出端安装的定心刀具的旋转，设置在Zl轴行走机构2上的Zl主轴3和设置在Z2轴行走机构16上的Z2主轴15均由设置在Z轴滑板21上的主轴箱23，以及与主轴箱23相配合连接的主驱动电机24组成，主驱动电机24通过皮带驱动主轴箱23内的主轴以及其端部连接的定心刀具一起旋转。
[0022]出于带动分别连接在对称布置且结构相同的Yl轴行走机构10和Y2轴行走机构14上的两个自定心夹具9沿X轴和Y轴前后、上下的移动，为待加工工件11质量中心孔定心的目的，Xl轴行走机构4和竖直布置在Xl轴行走机构4上的Yl轴行走机构10，以及X2轴行走机构13和竖直布置在X2轴行走机构13上的Y2轴行走机构14，均由沿纵向设置在床身I上的X轴滑台5和其上设置的X轴直线导轨6，设置在X轴滑台5上的光栅尺33，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6上的X轴滑板8，设置在X轴滑台5后端部的X轴伺服电机32，一端与X轴伺服电机32相连接、另一端与X轴滑板8底部的丝杠螺母座22相连接的X轴传动丝杠7，以及沿竖向垂直连接在X轴滑板8上的Y轴立柱27，Y轴立柱27前端设置的Y轴直线导轨30和光栅尺33，设置在Y轴直线导轨30上的Y轴滑板31，设置在Y轴立柱27上端的Y轴伺服电机28，一端与Y轴伺服电机28相连接、另一端与Y轴滑板31后部的丝杠螺母座22相连接的Y轴传动丝杠29组成，分别驱动X轴伺服电机32和Y轴伺服电机28带动自定心夹具9沿X轴前后、沿Y轴上下移动，并通过设置在Xl轴、Yl轴以及X2轴、Y2轴行走机构上的光栅尺33来检测直线位移并补偿运动的误差，确保质量中心孔的定位精准程度。
[0023]为了夹紧待加工工件11的两端，方便质量中心孔的定心和加工，分别与Yl轴行走机构10和Y2轴行走机构14的Y轴滑板31连接的两个结构相同的自定心夹具9，均由连接在Y轴滑板31上的夹具主体34，分别连接在夹具主体34上侧和下侧、可相对滑动的两个夹紧块底座35，以及分别连接在两个夹紧块底座35上的V型夹紧块36组成，通过两个V型夹紧块36V型缺口的配合，夹紧待加工工件11。
[0024]出于使待加工工件11轴向定位25准确、高效的目的，在Y2轴行走机构14的Y轴滑板31的右侧设置有轴向定位25，在Y2轴行走机构14的Y轴滑板31的左侧设置有辅助夹紧气缸26，通过辅助夹紧气缸26的伸缩，使待加工工件11紧密地靠接在轴向定位25上。
[0025]为避免待加工工件11的大小端方向的颠倒，并保证待加工工件11摆放角度位置的精准性，在布置在床身I前部、两主轴中间的托料架12上设置有摆放方向定位块和角向定位块，对工件的摆放方向和角度进行限定。
[0026]使用时，将待加工工件11(曲轴)按照托料架12上设置的摆放方向定位块和角向定位块的限位摆放到位，床身I左侧Zl轴行走机构2上的Zl主轴3用来加工曲轴小端的质量中心孔，Zl主轴3上安装组合刀具，在加工中心孔的同时还加工小端外圆，作为下序加工的定位基准;床身I右侧Ζ2轴行走机构16上的Ζ2主轴15上安装专用刀具，用以加工曲轴大端质量中心孔。然后将外部的动平衡检测仪测量的该根待加工曲轴的质心偏移量，通过计算公式得出曲轴两端的X轴、Y轴位移量，并将相应数据传送给专机的数控系统，系统分别驱动Xl轴行走机构4和竖直布置在其上的Yl轴行走机构10以及Χ2轴行走机构13和竖直布置在其上的Υ2轴行走机构14的X轴伺服电机32和Y轴伺服电机28，带动分别与Yl轴行走机构10和Υ2轴行走机构14的Y轴滑板31连接的两个自定心夹具9沿X轴前后、沿Y轴上下移动，使两个自定心夹具9分别位移到相应定心位置，此时自定心夹具9还未夹紧曲轴;在整个定心过程中，通过设置在Xl轴、Yl轴以及Χ2轴、Υ2轴行走机构上的光栅尺33，检测直线位移并补偿运动的误差，保证质量中心孔的定位精准度。
[0027]通过驱动Υ2轴行走机构14的Y轴滑板31的左侧设置的辅助夹紧气缸26，使安放于托料架12上的曲轴向右侧紧密地靠接在Y轴滑板31的右侧设置的轴向定位25上。确保曲轴轴向准确定位后，两个自定心夹具9同时夹紧曲轴(在曲轴夹紧之前，左、右两个自定心夹具9已经位移到待加工曲轴质量中心孔加工所需的特定位置)，延时两秒，确保曲轴被夹紧;两个自定心夹具9夹紧曲轴之后，就可以驱动辅助夹紧气缸26复位，并从曲轴上移开。启动Zl主轴3和Ζ2主轴15的主驱动电机24，带动主轴箱23输出端安装的定心刀具旋转，同时驱动Zl轴行走机构2和Ζ2轴行走机构16的Z轴伺服电机18，以带动Zl主轴3和Ζ2主轴15—起沿Z轴直线导轨20同时相向进给，当两端的质量中心孔加工到工艺要求的深度后，驱动Z轴伺服电机18反转，使Zl主轴3和Ζ2主轴15回到原点，两个自定心夹具9松开曲轴，卸下加工完成的曲轴。
[0028]重复上述摆放工件，两个自定心夹具9定位，夹紧工件，驱动Z轴伺服电机18带动主轴加工质量中心孔等的步骤，循环进行下一个曲轴质量中心孔的加工。
[0029]为加强机床的稳定性，机床的床身I采用整体树脂砂一次成型铸造结构，并经过时效处理。
[0030]根据加工工艺的要求，Zl主轴3和Ζ2主轴15的主轴箱23分别安装ΒΤ40接口主轴。
[0031]X轴伺服电机32和Y轴伺服电机28均为带抱闸的绝对值编码器伺服电机。
【主权项】
1.一种质量中心孔加工专机，包括床身(I)，设置在床身(I)左侧的Zl轴行走机构(2)及其上的Zl主轴(3)，设置在床身(I)右侧的Z2轴行走机构(16)及其上的Z2主轴(15)，托料架(12)，自定心夹具(9)和夹具双向移动机构，其特征在于:所述自定心夹具(9)成对布置在两主轴中部，两个自定心夹具(9)后部通过夹具双向移动机构与床身(I)相连，所述夹具双向移动机构分别由设置在床身(I)中部左侧的Xl轴行走机构(4)和竖直布置在其上的Yl轴行走机构(10)，以及设置在床身(I)中部右侧的X2轴行走机构(13)和竖直布置在其上的Y2轴行走机构(14)组成，两个自定心夹具(9)分别连接在Yl轴行走机构(10)和Y2轴行走机构(14)上。2.根据权利要求1所述的质量中心孔加工专机，其特征在于:所述Zl轴行走机构(2)和Z2轴行走机构(16)对称布置且结构相同，均由沿横向设置在床身(I)上的Z轴滑台(17)和其上设置的Z轴直线导轨(20)，设置在Z轴直线导轨(20)上的Z轴滑板(21)，设置在Z轴滑台(17)端部的Z轴伺服电机(18)以及一端与Z轴伺服电机(18)相连、另一端与Z轴滑板(21)底部的丝杠螺母座(22 )相连的Z轴传动丝杠(19 )组成。3.根据权利要求2所述的质量中心孔加工专机，其特征在于:所述设置在Zl轴行走机构(2)上的Zl主轴(3)和设置在Z2轴行走机构(16)上的Z2主轴(15)对称布置且结构相同，均由设置在Z轴滑板(21)上的主轴箱(23)，以及与主轴箱(23)相配合连接的主驱动电机(24)组成。4.根据权利要求1所述的质量中心孔加工专机，其特征在于:所述Xl轴行走机构(4)和竖直布置在其上的Yl轴行走机构(10)，以及X2轴行走机构(13)和竖直布置在其上的Y2轴行走机构(14)对称布置且结构相同，均由沿纵向设置在床身(I)上的X轴滑台(5)以及其上设置的X轴直线导轨(6)和光栅尺(33)，设置在X轴直线导轨(6)上的X轴滑板(8)，设置在X轴滑台(5)后端部的X轴伺服电机(32)，一端与X轴伺服电机(32)相连、另一端与X轴滑板(8)底部的丝杠螺母座(22)相连的X轴传动丝杠(7)，以及沿竖向垂直连接在X轴滑板(8)上的Y轴立柱(27)，Y轴立柱(27)前端设置的Y轴直线导轨(30)和光栅尺(33)，设置在Y轴直线导轨(30)上的Y轴滑板(31)，设置在Y轴立柱(27)上端的Y轴伺服电机(28)，一端与Y轴伺服电机(28)相连、另一端与Y轴滑板(31)后部的丝杠螺母座(22)相连的Y轴传动丝杠(29)组成。5.根据权利要求4所述的质量中心孔加工专机，其特征在于:所述分别连接在Yl轴行走机构(10)和Υ2轴行走机构(14)上的两个自定心夹具(9)结构相同，均由与Y轴滑板(31)相连接的夹具主体(34)，分别连接在夹具主体(34)上侧和下侧的两个夹紧块底座(35)，以及设置在夹紧块底座(35)上的V型夹紧块(36)组成。6.根据权利要求4所述的质量中心孔加工专机，其特征在于:所述Υ2轴行走机构(14)的Y轴滑板(31)右侧设置有轴向定位(25)，左侧设置有辅助夹紧气缸(26)。7.根据权利要求1所述的质量中心孔加工专机，其特征在于:所述托料架(12)上设置有摆放方向定位和角向定位。
【文档编号】B23Q1/62GK205685026SQ201620529876
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月3日 公开号201620529876.X, CN 201620529876, CN 205685026 U, CN 205685026U, CN-U-205685026, CN201620529876, CN201620529876.X, CN205685026 U, CN205685026U
【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