导弹防热套车磨复合机床的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种针对导弹防热套等大型薄壁锥形结构的车磨复合机床，属于机械制造领域。工件与夹具之间通过真空泵吸附，形成真空，从而使得锥形套筒与防热套之间紧密结合，通过装夹锥形套筒实现防热套的装夹定位。车刀实现防热套的车削加工和砂轮的修磨，角磨机夹紧占用四工位刀架的一个刀位，其沿着防热套轴向移动实现防热套的对称剖分，通过刀盘旋转实现车削与对称剖分功能的转换。磨削刀架位于车刀架对侧，通过磨削刀架的移动，带动砂轮实现防热套的磨削精加工。本发明集快速装夹、车削、磨削、对称剖分及砂轮修磨多功能集于一体，通过一次装夹实现导弹防热套的车、磨削等多工序加工，提高加工速度和减少工位的多次转换带来的误差。
【专利说明】导弹防热套车磨复合机床
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锥形薄壁回转件的复合机床，特别涉及一种导弹防热套的车磨复合机床，属于机械制造领域。
技术背景
[0002]防热套为导弹头锥的保护结构，保护钛合金骨架不受高速气流冲刷，阻隔外部的气动摩擦热，为导弹提供适宜的工作环境。目前导弹生产所使用的防热套为锥型回转结构的复合材料构件，薄壁锥形零件车外圆工序在实施过程中，装夹的繁琐，对刀、测量、调整等辅助时间多，生产效率低下，满足不了批量生产的要求，而且由于这种薄壁锥形零件壁厚度较为薄，装夹时极易产生变形，经常会出现卸夹后尺寸发生变化，造成尺寸超出偏差的问题。车削完成后需要进行外表面的磨削工作，磨削完成后，需要沿着锥形轴线进行对称剖分。车削、磨削以及对称剖分之间的工位变换，导致装夹误差增大，增加了装夹时间。并且由于生产中的精度依靠人工操作的熟练程度保证，导致产品加工对工人技术水平的依赖性强，生产效率低下。因此急需一种能够实现导弹防热套快速装夹定位，并且车削、磨削以及对称剖分一体的复合机床，从而减少薄壁结构的繁琐装夹，降低不同工艺间的反复调整辅助时间，提高导弹防热套加工精度。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种可实现导弹防热套的快速装夹、车削、磨削以及对称剖分于一体的车磨复合机床。在传统数控车床上添加磨削刀架，实现车削和磨削在同一机床上的集成；在传统四刀位数控车刀架上，添加了角磨机和对刀块，实现了导弹防热套磨削精加工后的沿轴线的对称剖分，以及对磨削刀架上砂轮的矫正和修磨。针对导弹防热套的大型薄壁锥形结构，设计了真空吸附夹具，采用带有小孔的锥形内套增加薄壁结构刚度，采用真空泵抽取内套的气体，使得导弹防热套吸附在锥形内套上的夹具设计。该夹具一端与车床主轴的三爪卡盘连接，一端通过中心定位架支撑和轴向定位。
[0004]该机床基于现有的数控车床提出了导弹放热套车磨复合机床，实现了磨削刀架在车床上的集成，并且结合导弹防热套的结构特点，设计了专用的真空吸附夹具，并且集成了砂轮修磨和对称剖分功能。本发明通过一次装夹，可实现车削粗加工和磨削精加工，以及精加工后的对称剖分功能，并且可实现砂轮的修磨。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现。
[0006]导弹防热套车磨复合机床由三部分构成:以四刀位数控车刀架[13]为主体的车肖IJ、对称剖分和砂轮修磨复合机构；以磨削刀架[5]为主体的磨削机构；以真空吸附夹具
[6]为主体的导弹防热套装夹定位机构。
[0007]以四刀位数控车刀架[13]为主体的车削、对称剖分和砂轮修磨复合机构如图6所示。滑动工作台[13-1]可沿着车床上的Z向导轨[10]实现Z向平移，滑动工作台[13-1]坐落在拖板[12]上，在丝杆[11]作用下，四刀位数控车刀架[13]可沿着X向导轨[9]实现X向平移。电机[13-6]带动刀盘[13-3]，可实现刀盘[13-3]在刀盘基座[13_2]上的回转运动，刀盘[13-3]上安装有车刀[13-5]和角磨机[13-4]，其中角磨机[13_4]占用一个刀位。利用角磨机[13-4]在X向的移动实现导弹防热套[4]的轴向剖分，在电机[13-6]的带动下，刀盘[13-3]可实现换刀以及车刀[13-5]和角磨机[13-4]的互换。
[0008]以磨削刀架[5]为主体的磨削机构，如图3所示。回转工作台[5-1]可沿着车床上的Z向导轨[10]实现Z向平移，滑动工作台[13-1]坐落在拖板[12]上，在丝杆[11]作用下，磨削刀架[5]可沿着X向导轨[9]实现X向平移。砂轮箱[5-2]坐落在回转工作台[5-1]上，因此砂轮箱[5-2]可相对回转工作台[5-1]实现旋转运动，便于与砂轮箱[5-2]相连的砂轮[5-3]转动。
[0009]以真空吸附夹具[6]为主体的导弹防热套装夹定位机构，如图4所示。真空吸附夹具[6]由三部分构成:以锥形套筒[6-2]和密封圈[6-3]为主体的锥形内衬结构，用于工件的定位和夹紧；以三爪卡盘[3]和固定端盖[6-1]的大端夹持结构；以中心架[6-4]、支承爪[6-5]、旋转连杆[6-7]、法兰[7]、尾架[8]等构成的小端轴向定位结构，用于夹具的定位和夹紧。锥形套筒[6-2]周向开有小孔，这些小孔于与导弹防热套[4]表面的小孔错开避免相通。同时，锥形套筒[6-2]表面开有一系列圆周凹槽，凹槽部位安装密封圈[6-3]，锥形套筒[6-2]细端螺纹连接旋转接头端盖[6-1]，真空泵在旋转接头端盖[6-1]吸气时，在两个密封圈[6-3]及锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]之间形成真空型腔，从而保证锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]紧密结合。锥形套筒[6-2]和旋转连杆[6-7]螺纹连接旋转，所以在机床主轴带动下，旋转连杆[6-7]与旋转接头阀体[6-8]实现相对周向转动，从而实现旋转的锥形套筒[6-2]与不旋转的真空泵之间的连接。为了防止导弹防热套[4]受径向切削力的作用而产生弯曲变形，采用中心架[6-4]作为辅助支承，将中心架[6-4]与法兰固定套[6-6]螺栓进行连接，调整三个支承爪[6-5]，使之与锥形套筒[6-2]的小端圆柱凸台外圆表面接触，并调整至松紧适宜，实现真空夹具的辅助支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为导弹防热套示意图；
[0011]图2为车磨复合机床轴测图；
[0012]图3为磨削刀架轴测图；
[0013]图4为导弹防热套夹具结构示意图；
[0014]图5为导弹防热套夹具局部放大图；
[0015]图6为四刀位数控车刀架轴测图；
[0016]图7为车磨复合机床主视图；
[0017]图8为装夹后车磨复合机床俯视图；
[0018]图9为车削过程车磨复合机床俯视图；
[0019]图10为磨削过程车磨复合机床俯视图；
[0020]图11为剖分过程车磨复合机床俯视图。
[0021]图中，I为床身、2为主轴、3为三抓卡盘、4为导弹防热套、5为磨削刀架(5_1为回转工作台、5-2为砂轮箱、5-3为砂轮)、6为真空吸附夹具(6-1为端盖、6-2为锥形套筒、6_3为密封圈、6-4为中心架、6-5为支承爪、6-6为法兰固定套、6-7为旋转连杆、6-8为旋转接头阀体、6-9为定位销、6-10为旋转接头端盖)、7为法兰、8为尾架、9为x向导轨、10为Z向导轨、11为丝杆、12为拖板、13为四刀位数控车刀架(13-1为滑动工作台、13-2为刀盘基座、13_3为刀盘、13-4为角磨机、13-5为车刀、13-6为电机)。
【具体实施方式】
[0022]导弹防热套车磨复合机床图8-图11所示。下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0023]首先进行导弹防热套[4]的装夹定位。锥形套筒[6-2]的大端圆柱形凸台在机床的三爪卡盘[3]上进行夹持。采用中心架[6-4]作为辅助支承，调节中心架[6-4]上的三个独立移动的支承爪[6-5]，使之与锥形套筒[6-2]的小端圆柱凸台外圆表面接触，调节锥形套筒[6-2]与车床主轴[2]的同轴度。真空泵吸气，带动旋转连杆[6-7]往真空泵一侧轴向滑移(X正方向)，并且在两密封圈[6-3]、锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]之间形成真空型腔，从而保证锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]紧密结合。尾架[8]带动真空夹具进行X向移动，实现导弹防热套[4]的轴向定位(X向)，如图4、图5所示。
[0024]其次进行导弹防热套[4]的车削加工。导弹防热套[4]在复合机床上装夹后如图8所示。滑动工作台[13-1]可沿着车床上的Z向导轨[10]实现Z向平移，带动四刀位数控车刀架[13]整体Z向平移，实现车刀的Z向进给。丝杆[11]带动滑动工作台[13-1]，实现车刀的X向进给，车削过程如图9所示。
[0025]车削完毕后，进行磨削精加工。砂轮箱[5-2]里面的电机带动砂轮[5-3]高速，回转工作台[5-1]沿着车床上的z向导轨[10]实现Z向平移，实现砂轮[5-3]的z向进给。滑动工作台[13-1]坐落在拖板[12]上，在丝杆[11]作用下，磨削刀架[5]可沿着X向导轨[9]实现X向平移，实现砂轮[5-3]的X向进给，磨削过程如图10所示。磨削完成后，回转工作台[5-1]沿着车床上的z向导轨[10]进行z向退让。
[0026]磨削完毕后，进行导弹防热套[4]轴向(X向)的对称剖分。对称剖分利用四刀位数控车刀架[13]上的角磨机[13-4]实现，开动角磨机[13-4]的电源，带动角磨机[13-4]带动的砂轮高速旋转。四刀位数控车刀架[13]上的刀盘[13-3]，在电机[13-6]的带动下实现与刀盘基座[13-2]的相对转动，将角磨机[13-4]切换到车削工位，滑动工作台[13-1]沿着车床上的Z向导轨[10]进行Z向平移，实现车刀的Z向进给，丝杆[11]带动滑动工作台[13-1]，实现车刀的X向进给，从而实现导弹防热套[4]的轴向剖分(X方向)，如图11所示。切割完毕后，滑动工作台[13-1]沿着车床上的Z向导轨[10]进行Z向平移，实现车刀的Z向退让,丝杆[11]带动滑动工作台[13-1],实现车刀的X向退让。
[0027]对于砂轮[5-3]的修磨，不安装真空吸附夹具[6]，调节回转工作台[5-1]沿着车床上的z向导轨[10]实现Z向平移，当砂轮[5-3]外边缘平移至机床中心位置后，固定回转工作台[5-1]。打开砂轮[5-3]电源，使之高速旋转。调节四刀位数控车刀架[13]，在X向导轨[9]和Z向导轨[10]作用下，滑动工作台[13-1]带动车刀进行X向、z向进给，进而对磨削刀架[5]上的砂轮[5-3]进行修磨。在回转工作台[5-1]的作用下、可实现砂轮[5-3]的相对转动，进而实现砂轮[5-3]的局部细节修磨。
[0028]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改造，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种针对导弹防热套等大型薄壁锥形结构的真空吸附车磨复合机床，集快速装夹、车削、磨削、对称剖分及砂轮修磨多功能集于一体，通过一次装夹实现导弹防热套的车、磨削等多工序加工，提高加工速度和减少工位的多次转换带来的误差。机床由三部分构成:以四刀位数控车刀架[13]为主体的车削、对称剖分和砂轮修磨复合机构；以磨削刀架[5]为主体的磨削机构；以真空吸附夹具[6]为主体的导弹防热套装夹定位机构。四刀位数控车刀架[13]的刀盘[13-3]，角磨机[13-4]占用一个刀位，车刀[13-5]实现防热套[4]的车削加工和砂轮[5-3]的修磨，角磨机[13-4]沿着防热套轴向移动实现防热套[4]的对称剖分，通过刀盘[13-3]旋转实现车削与对称剖分功能的转换。磨削刀架位于刀架对侧，通过磨削刀架的移动，带动砂轮实现防热套的磨削精加工。三爪卡盘[3]带动真空吸附夹具转动，中心架[6-4]与锥形套筒[6-2]的小端圆柱凸台外圆表面接触形成辅助支撑。锥形套筒[6-2]作为防热套[4]的里衬增加结构刚度，真空泵在旋转接头端盖[6-10] —侧吸气，带动旋转连杆[6-7]往真空泵一侧轴向滑移，气体通过圆孔完成锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]之间的真空抽气，使得带动锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]紧密结合。
2.根据权利要求1所述的导弹防热套车磨复合机床，其特征在于，四刀位数控车刀架[13]上，角磨机[13-4]占用一个刀位，车刀[13-5]实现防热套[4]的车削加工和砂轮[5-3]的修磨，角磨机[13-4]沿着防热套轴向移动实现防热套[4]的对称剖分，通过刀盘[13-3]旋转实现车削与对称剖分功能的转换。
3.根据权利要求1所述的导弹防热套车磨复合机床，其特征在于磨削刀架[5]位于四刀位数控车刀架[13]对侧，四刀位数控车刀架[13]与磨削刀架[5]互不干涉，通过磨削刀架平移，带动砂轮实现防热套的磨削精加工。
4.根据权利要求1所述的导弹防热套车磨复合机床，其特征在于，锥形套筒[6-2]作为防热套[4]的里衬增加结构刚度，真空泵抽气带动旋转连杆[6-7]往真空泵一侧轴向滑移，气体通过径向圆孔完成锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]之间的真空抽气，使得带动锥形套筒[6-2]与导弹防热套[4]紧密结合。
5.根据权利要求1所述的导弹防热套车磨复合机床，其特征在于，集真空吸附快速装夹、车削、磨削、对称剖分及砂轮修磨多功能集于一体，通过一次装夹实现导弹防热套的车、磨削等多工序加工。
【文档编号】B23P23/02GK104191251SQ201410469607
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】张虎, 黄晓亚, 强欢, 周严 申请人:北京理工大学