异形细长轴件加工设备及方法与流程

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种加工设备及方法，尤其涉及异形细长轴件的加工设备及方法。

背景技术：

利用原棒料加工异形细长轴件，现在一般的加工方法有以下几种：1、全部用CNC加工中心完全铣削出来，但是，这种方法效率非常底，刀具损耗大，对于比较长且细的轴件还要解决两端轴向固定的问题。2、直接用热挤型材的方法挤压出来，但是，这种方法需要模具，且因热挤压，材料内部结构有无法控制的内应力缺陷，特别是铝材质，内应力缺陷更明显。3、用专用的高端机床直接车削出来，但是，这种方法使用的机床的价格非常高，完全不适合大批量生产。4、利用车方轴机直接车削出来，但是，这种方法的车方轴机只适合做等弦4边以上的多边等边轴件，对于非等边的，或椭圆的，或者多条圆弧相切形成的异形件就没有办法加工了。

鉴于现有技术的上述缺陷，迫切需要一种新型的异形细长轴件加工设备及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种异形细长轴件加工设备及方法，其对机床要求低，可加工异形细长轴件并可降低其加工成本和提高产品品质。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种异形细长轴件加工设备，其包括安装在机床主轴上的主轴夹头，其特征在于，进一步包括与所述机床主轴垂直设置的第一机床导轨以及与所述主轴夹头相对的用于将细长异形轴件固定在它们之间的顶针，所述第一机床导轨的两端分别设置有能沿着其前后移动的刀盘动力头和铣刀动力头，所述刀盘动力头为多刀头的动力头使其上能安装不同的刀具，所述铣刀动力头上安装有由其带动的成型铣刀。

进一步地，其中，所述异形细长轴件加工设备进一步包括与所述机床主轴平行设置的第二机床导轨，所述第一机床导轨能在所述第二机床导轨上沿着其前后左右移动。

更进一步地，其中，所述不同的刀具为仿形刀具。

再进一步地，所述仿形刀具为圆形齿轮刀盘。

再更进一步地，其中，所述圆形齿轮刀盘的四分之三圆周上设置有加工齿、剩余四分之一圆周上无加工齿。

进一步地，其中，所述机床主轴的马达的启动和转速能与所述刀盘动力头的马达的启动和转速同步。

此外，本发明还提供一种采用上述异形细长轴件加工设备加工异形细长轴件的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）、将异形细长轴件固定在所述主轴夹头和所述顶针之间；

2）、在所述刀盘动力头上安装所述圆形齿轮刀盘并沿着所述第一机床导轨移动所述刀盘动力头以将所述圆形齿轮刀盘移动到加工位置，之后，启动所述刀盘动力头的马达和所述机床主轴的马达，同时使所述机床主轴的马达的启动和转速与所述刀盘动力头的马达的启动和转速同步，通过所述圆形齿轮刀盘加工所述异形细长轴件的半圆部位，在所述圆形齿轮刀盘转动一周后沿着所述第二机床导轨移动所述第一机床导轨以完成所述异形细长轴件的所有半圆部位的加工；

3）、待所述异形细长轴件的所有半圆部位加工完成之后，关停所述刀盘动力头的马达和所述机床主轴的马达，沿着所述第一机床导轨移动所述刀盘动力头以实现所述圆形齿轮刀盘的退刀；

4）、使所述机床主轴回位从而使所述异形细长轴件的平位部位正对所述成型铣刀，沿着所述第一机床导轨移动所述铣刀动力头以将所述成型铣刀移动到加工位置，之后，启动所述铣刀动力头的马达，通过所述成型铣刀加工所述异形细长轴件的弧形部位和平位部位，同时沿着所述第二机床导轨移动所述第一机床导轨以完成所述异形细长轴件的所有弧形部位和平位部位的加工。

进一步地，其中，所述步骤4）中，所述铣刀动力头以2000转/秒的转速带动所述成型铣刀转动从而加工所述异形细长轴件的弧形部位和平位部位。

更进一步地，其中，在对所述异形细长轴件的半圆部位以及弧形部位和平位部位的加工过程中，将车削冷却液喷射到加工位置处。

与现有的异形细长轴件加工设备及方法相比，本发明的异形细长轴件加工设备及方法具有如下有益技术效果：

1、对配合使用的机床要求不高，只需要普通的数控车铣复合机相配合即可实现异形细长轴件的加工。

2、可以加工多种形状的异形细长轴件（椭圆的，多个圆弧相切形成的轴件）。

3、可以避开热挤型材工艺缺陷。

4、可以降低大批量异形细长轴件的加工成本，提高产品品质直通率。

5、实用简单，对员工操作，刀具设计都比较简单，生产效率也比较高。

6、通过喷射车削冷却液，能够优化加工后的刀纹。

附图说明

图1为本发明的异形细长轴件加工设备的构成示意图。

图2为用半圆形刀盘加工异形细长轴件的半圆部位的加工过程示意图。

图3为用成型铣刀加工异形细长轴件的弧形部位和平位部位的示意图。。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，实施例的内容不作为对本发明的保护范围的限制。

图1示出了本发明的异形细长轴件加工设备的构成示意图。如图1所示，本发明的异形细长轴件加工设备包括安装在机床主轴上的主轴夹头1。所述主轴夹头1用于夹持异形细长轴件A的一端。

在本发明中，所述异形细长轴件加工设备进一步包括与所述机床主轴垂直设置的第一机床导轨2以及与所述主轴夹头1相对的用于将细长异形轴件A固定在它们之间的顶针3。由于是细长轴件，单靠所述主轴夹头1进行一端锁紧难以保证所述异形细长轴件A的稳定性，而是必须两端固定。本发明中，通过增加顶针3，使得所述异形细长轴件A的固定更稳定。同时，在普通机床上只有与机床主轴平行的机床导轨，本发明中通过增加与所述机床主轴垂直设置的第一机床导轨2，能够增加与所述机床主轴方向垂直的动力头。

所述第一机床导轨2的两端分别设置有能沿着其前后移动的刀盘动力头4和铣刀动力头6。所述刀盘动力头4为多刀头的动力头使其上能安装不同的刀具5并能带动所述不同的刀具5转动。所述铣刀动力头6上安装有由其带动的成型铣刀7。

在本发明中，优选地，所述不同的刀具5为仿形刀具，用于仿形加工。更优选地，所述仿形刀具可以为圆形齿轮刀盘5，或其它形状，例如半圆形刀盘、椭圆形刀盘等，只要与待加工工件的外形相仿即可。更优选地，所述圆形齿轮刀盘5的四分之三圆周上设置有加工齿、剩余四分之一圆周上无加工齿。所述圆形齿轮刀盘5可以实现异形细长轴件的半圆形部位的加工。

参考图2，以一种仿形刀具，例如半圆形刀盘为例，描述其加工异形细长轴件的半圆形部位的过程。如图2所示，在加工过程中，通过所述机床主轴带动所述异形细长轴件A的转向与半圆形刀盘5的转向相对，并使所述机床主轴的马达的启动和转速与所述刀盘动力头4的马达的启动和转速同步。这样，如图2所示的那样，在转动过程中，仅有所述半圆形刀盘6的半圆周上的刀刃与所述异形细长轴件A的半圆部位接触，从而实现半圆部位的加工，而所述半圆形刀盘5不与所述异形细长轴件A的弧形部位和平位部位接触，即，不实现所述异形细长轴件A的弧形部位和平位部位的加工。

如图3所示，所述成型铣刀7用于所述异形细长轴件A的半圆部位和平位部位的车铣加工。

同时，在本发明中，所述异形细长轴件加工设备进一步包括与所述机床主轴平行设置的第二机床导轨。所述第一机床导轨2能在所述第二机床导轨上沿着其前后左右移动，从而通过左右移动所述第一机床导轨2而实现加工刀具的左右移动，进而实现整个异形细长轴件的加工。

下面描述本发明的采用上述异形细长轴件加工设备加工异形细长轴件的方法。在本发明中，所述方法主要包括以下步骤：

首先，将异形细长轴件A固定在所述主轴夹头1和所述顶针3之间。由于采用所述主轴夹头1和顶针3从两端进行锁紧，使得其夹持更牢固，且异形细长轴件A不易变形、同心性更好。

其次，在所述刀盘动力头4上安装所述圆形齿轮刀盘5并沿着所述第一机床导轨2移动所述刀盘动力头4以将所述圆形齿轮刀盘5移动到加工位置。之后，启动所述刀盘动力头4的马达和所述机床主轴的马达，同时使所述机床主轴的马达的启动和转速与所述刀盘动力头4的马达的启动和转速同步。通过所述圆形齿轮刀盘5加工所述异形细长轴件A的半圆部位。具体加工过程可以参考图2。在所述圆形齿轮刀盘5转动一周后沿着所述第二机床导轨移动所述第一机床导轨2，其移动距离小于或等于所述圆形齿轮刀盘5的厚度。通过不断地移动，以完成所述异形细长轴件A的所有半圆部位的加工；

再次，待所述异形细长轴件A的所有半圆部位加工完成之后，关停所述刀盘动力头4的马达和所述机床主轴的马达。沿着所述第一机床导轨2移动所述刀盘动力头4以实现所述圆形齿轮刀盘5退刀。

最后，使所述机床主轴回位从而使所述异形细长轴件A的平位部位正对所述成型铣刀7并沿着所述第一机床导轨2移动所述铣刀动力头6以将所述成型铣刀7移动到加工位置。之后，启动所述铣刀动力头6的马达。如图3所示，通过所述成型铣刀7加工所述异形细长轴件A的弧形部位和平位部位。同时沿着所述第二机床导轨移动所述第一机床导轨2，其移动距离小于或等于所述成型铣刀的加工宽度。通过不断地移动，以完成所述异形细长轴件A的所有弧形部位和平位部位的加工。

在本发明中，优选地，所述铣刀动力头6以2000转/秒的转速带动所述成型铣刀7转动从而加工所述异形细长轴件A的弧形部位和平位部位。

最后，在本发明中，优选地，在对所述异形细长轴件A的半圆部位以及弧形部位和平位部位的加工过程中，将车削冷却液喷射到加工位置处，以优化加工后的刀纹。

本发明的异形细长轴件加工设备及方法所能完成的工序与性能，在实际生产加工中已得到良好的验证，解决了异形细长轴件的初始加工要求。并且，其可以推广到大部分的异形细长轴件的加工上，且对机床设备要求不是很高。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。