一种板框类零件专用加工机床及加工方法与流程

本发明涉及板框类零件专用加工机床及加工方法，属于机械加工设备技术领域，特别适用于加工精度要求不高、壁厚较小的塑料板框类零件。

背景技术：
：

目前，板框类零件的加工方法是：通过不同的通用机床对特定工序进行加工，在加工的过程中需要对零件多次装夹和传送。对零件的反复装夹难以保证零件的加工质量，传送过程通常采用人工传送或者流水线传送，人工传送需要大量的时间影响加工效率，而流水线传送环节中，一个环节出现问题将影响整个加工流水线。其工人的劳动强度大、工作效率低，且加工工件质量不易保证、安全性较差。

技术实现要素：

本发明的目的是针对以上现有技术的不足，提出一种板框类零件专用加工机床及加工方法，避免加工过程中多次装夹和传送零件，提高机械化程度，保证加工工件质量，实现板框类零件的高效率、高质量加工。

为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案：

一种板框类零件专用加工机床，包括立式铣削装置、卧式铣削装置a、y轴进给装置、传输装置、升降开合机构、夹紧翻转机构、悬梁、支撑壳、中空壳体、卧式铣削装置b、底座a和机床外壳；所述底座a左侧面固定连接y轴进给装置；所述y轴进给装置左侧上表面固定连接卧式铣削装置a；所述卧式铣削装置a上方固定连接立式铣削装置；所述y轴进给装置的右侧上表面固定连接支撑壳；所述支撑壳的右侧设置中空壳体；所述中空壳体上端沿y轴固定连接两个l型悬梁；每个悬梁末端均固定连接夹紧翻转机构；所述y轴进给装置的中部上方固定连接旋转工作台；所述旋转工作台上方固定连接升降开合机构；所述底座a右侧上表面固定连接机床外壳；所述机床外壳和支撑壳之间固定连接卧式铣削装置b；所述传输装置沿x轴方向与升降开合机构同轴设置，所述传送装置采用两条传送带中间中空的形式进行传送；所述升降开合机构位于传送装置的中心处。

优选的，所述立式铣削装置包括驱动电机a、x轴底座a、第一丝杠螺母机构、圆柱导轨a、驱动电机b、第二丝杠螺母机构、圆柱导轨b、立式铣刀底座和z轴底座；所述x轴底座a中部设置有第一丝杠螺母机构；第一丝杠螺母机构由依次连接的滚珠丝杠a、丝杠螺母a和丝杠螺母座a组成，所述滚珠丝杠a两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨a；第一丝杠螺母机构一端与驱动电机a连接，另一端通过丝杠螺母座a与z轴底座连接；所述z轴底座中部设置有第二丝杠螺母机构；第二丝杠螺母机构由依次连接的滚珠丝杠b、丝杠螺母b和丝杠螺母座b组成，所述珠丝杠b两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨b，第二丝杠螺母机构一端与驱动电机b连接，另一端通过丝杠螺母座b与立式铣刀底座连接；所述立式铣刀固定安装在立式铣刀底座上的立式铣刀主轴上。

优选的，所述卧式铣削装置a包括驱动电机c、第三丝杠螺母机构和卧式铣刀底座；卧式铣刀底座上设置有第三丝杠螺母机构；第三丝杠螺母机构由依次连接的滚珠丝杠c、丝杠螺母c和丝杠螺母座c组成；第三丝杠螺母机构沿x轴方向与驱动电机c连接，丝杠螺母座c上固定安装卧式铣刀主轴c；卧式铣刀主轴c上固定安装卧式铣刀c。

优选的，所述y轴进给装置包括驱动电机d、底座d、第四丝杠螺母机构、动板、圆柱导轨d和滑块d；所述底座d中部沿y轴方向设置有第四丝杠螺母机构；第四丝杠螺母机构由依次连接的丝杠螺母座d、滚珠丝杠d和丝杠螺母d组成；所述滚珠丝杠d两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨d，每个圆柱导轨d上安装两个滑块d；四个滑块d关于滚珠丝杠d对称分布，第四丝杠螺母机构沿y轴方向与驱动电机d连接；动板通过螺栓与丝杠螺母座d和滑块d固定连接；所述动板上方固定连接卧式铣削装置a的卧式铣刀底座。

优选的，所述卧式铣削装置b包括驱动电机e、y轴底座e、第五丝杠螺母机构和圆柱导轨e；y轴底座e中部沿y轴方向设置有第五丝杠螺母机构；第五丝杠螺母机构由依次连接的y轴滚珠丝杠e、y轴丝杠螺母座e和y轴丝杠螺母e组成，所述y轴滚珠丝杠e两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨e，每个圆柱导轨e上设有一个滑块e，两个滑块e关于y轴滚珠丝杠e成对称分布；第五丝杠螺母机构沿y轴方向与驱动电机e连接；x轴底座b通过螺栓与y轴丝杠螺母座e和滑块e固定连接；x轴底座b上设置有第六丝杠螺母机构，第六丝杠螺母机构由x轴滚珠丝杠f、x轴丝杠螺母座f和x轴丝杠螺母f组成，其沿x轴方向与驱动电机f连接；卧式铣刀主轴f通过螺栓与x轴丝杠螺母座f固定连接；卧式铣刀主轴f上安装有卧式铣刀f。

优选的，所述y轴进给装置和旋转工作台之间还固定有支撑板。

优选的，所述夹紧翻转机构由依次连接的驱动电机g、气缸和气缸顶板组成；所述气缸顶板沿x轴分布；所述升降开合机构由升降机构和开合机构组成，分别通过气缸进行驱动。

一种板框类零件专用加工机床的加工方法，包括如下步骤：

s1：框类零件毛坯通过传送装置传送到升降开合机构的固定位置；升降开合机构通过升降机构将零件毛坯顶到待加工位置，开合机构张开，对零件毛坯底面进行稳定性固定；驱动电机g开启，驱使两个气缸顶板对毛坯的两个端面进行夹紧固定；

s2：启动驱动电机a和驱动电机b，驱动第一丝杠螺母机构和第二丝杠螺母机构动作，使立式铣刀沿x轴和z轴移动；启动驱动电机d，驱动第四丝杠螺母机构动作，带动动板沿y轴移动，同时带动固定在动板正上方的立式铣削装置及立式铣刀在y轴上移动；立式铣刀对毛坯上顶面铣削；零件毛坯上顶面铣削完成后，立式铣刀主轴在第二丝杠螺母机构作用下上升；

s3：启动驱动电机c，驱动第三丝杠螺母机构动作，使卧式铣刀c沿x轴移动。启动驱动电机d，驱动第四丝杠螺母机构动作，带动动板沿y轴移动，同时带动固定在动板正上方的卧式铣削装置a及卧式铣刀c在y轴上移动，卧式铣削装置a移动到加工位置；启动驱动电机e和驱动电机f，驱动第五丝杠螺母机构和第六丝杠螺母机构动作，使卧式铣刀f沿x轴和y轴移动，卧式铣削装置b移动到加工位置，进行侧面加工；

s4：两个侧面加工完成后，气缸顶板松开，旋转工作台带动毛坯进行旋转90度，使毛坯的两个端面与x轴平行，停止旋转，然后气缸顶板对毛坯夹紧；重复步骤s3动作，卧式铣削装置a和卧式铣削装置b对两个端面进行铣削加工；两个端面加工完成后，卧式铣削装置a和卧式铣削装置b分别沿x轴和y轴移动，退出加工位置；升降开合机构中的开合机构闭合，升降机构下降，脱离板框类零件毛坯；启动驱动电机g，使气缸及气缸顶板带动毛坯整体翻转180度，下底面朝上，升降开合机构中的升降机构再升起到指定位置，开合机构打开对零件进行支撑；

s5：重复步骤s2的动作，在立式铣削装置和y轴进给装置的作用铣削下底面；整个加工结束后，气缸顶板松开，升降开合机构中的开合机构闭合，升降机构下降，使板框类零件与传送装置中的传送带接触，然后将零件传出进行下一个毛坯加工。

有益效果：

本发明专用加工机床通过对不同加工装置的组合，在减少换刀的情况下快速实现不同工序的加工；本发明专用夹具的设计，可以快速实现零件的装夹、翻转和定位，流水线的传送装置实现了半自动化或自动化传输；此外，本发明通过合理的布局，减少了机床的占用，降低了工人的劳动强度，提高了自动化水平、生产效率和和产品质量。

附图说明

图1是本发明板框类专用加工机床结构示意图。

图2是图1中立式铣削装置1的结构示意图。

图3是图1中卧式铣削装置a2的结构示意图。

图4是图1中y轴进给装置5的结构示意图。

图5是图1中卧式铣削装置b11的结构示意图。

图6是图1中夹紧翻转机构及传输装置的结构示意图。

图中：1-立式铣削装置；2-卧式铣削装置a；3-夹紧翻转机构；4-升降开合机构；5-y轴进给装置；6-传输装置；7-支撑板；8-旋转工作台；9-底座a；10-机床外壳；11-卧式铣削装置b；12-悬梁；13-支撑壳；14-中空壳体；1-1-驱动电机a；1-2-x轴底座a；1-3-第一丝杠螺母机构；1-4-圆柱导轨a；1-5-驱动电机b；1-6-第二丝杠螺母机构；1-7-圆柱导轨b；1-8-立式铣刀主轴；1-9-立式铣刀底座；1-10-立式铣刀；1-11-z轴底座；2-1-驱动电机c；2-2-滚珠丝杠c；2-3-丝杠螺母c；2-4-丝杠螺母座c；2-5-卧式铣刀主轴c；2-6-卧式铣刀c；2-7-卧式铣刀底座；3-1-驱动电机g；3-2-气缸；3-3-气缸顶板；5-1-驱动电机d；5-2-底座d；5-3-丝杠螺母座d；5-4-动板；5-5-圆柱导轨d；5-6-滚珠丝杠d；5-7-滑块d；5-8-丝杠螺母d；11-1-驱动电机e；11-2-y轴底座e；11-3-y轴滚珠丝杠e；11-4-y轴丝杠螺母座e；11-5-y轴丝杠螺母e；11-6-滑块e；11-7-圆柱导轨e；11-8-驱动电机f；11-9-x轴底座b；11-10-x轴滚珠丝杠f；11-11-x轴丝杠螺母座f；11-12-x轴丝杠螺母f；11-13-卧式铣刀主轴f；11-14-卧式铣刀f。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。再者，

本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「侧面」、「z轴」、「y轴」、「x轴」等，仅是参考附图式的方向。因此，使用方向用语是用于说明及理解本发明，而非用于限制本发明。

如图1所示，本发明板框类零件专用加工机床主要由立式铣削装置1、卧式铣削装置a2、夹紧翻转机构3、升降开合机构4、y轴进给装置5、传输装置6、支撑板7、旋转工作台8、底座a9、机床外壳10、卧式铣削装置b11、悬梁12组成。所述底座9左侧面固定连接y轴进给装置5；所述y轴进给装置5左侧上表面固定连接卧式铣削装置a2；所述卧式铣削装置a2上方固定连接立式铣削装置1；所述y轴进给装置5的正上方固定连接所述支撑板7；所述支撑板7右侧上方固定连接支撑壳13；所述支撑壳13右侧设置中空壳体14；所述中空壳体14上侧沿y轴固定连接两个l型悬梁12；两个悬梁12末端分别固定连接夹紧翻转机构3；所述支撑板7中部上方固定连接所述旋转工作台8；所述旋转工作台8正上方固定连接所述升降开合机构4；所述底座a9右侧上表面固定连接机床外壳10；所述卧式铣削装置b11固定连接在机床外壳10和支撑壳13之间；所述传输装置6沿x轴方向与升降开合机构4同轴设置，传送装置6采用两条传送带中间中空的形式进行传送。零件放置在具有升降作用的升降开合机构4上，并通过夹紧翻转机构3进行夹紧，卧式铣削装置a2和卧式铣削装置b11完成零件两个端面和两个侧面的加工，立式铣削装置1完成上下面的加工，然后通过传输装置对6零件进行传送。

如图2所示的立式铣削装置1，包括驱动电机a1-1、x轴底座a1-2、第一丝杠螺母机构1-3、圆柱导轨a1-4、驱动电机b1-5、第二丝杠螺母机构1-6、圆柱导轨b1-7、立式铣刀底座1-9和z轴底座1-11；x轴底座a1-2中部设置有第一丝杠螺母机构1-3；第一丝杠螺母机构1-3由依次连接的滚珠丝杠a、丝杠螺母a和丝杠螺母座a组成，所述滚珠丝杠a两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨1-4；第一丝杠螺母机构1-3一端与驱动电机a1-1连接，另一端通过丝杠螺母座a与z轴底座1-11连接；驱动电机a1-1工作时，带动第一丝杠螺母机构1-3动作，使z轴底座1-11沿圆柱导轨a1-4在x轴上移动。所述z轴底座1-11中部设置有第二丝杠螺母机构1-6；第二丝杠螺母机构1-6由依次连接的滚珠丝杠b、丝杠螺母b和丝杠螺母座b组成，所述滚珠丝杠b两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨b1-7，第二丝杠螺母机构1-6一端与驱动电机b1-5连接，另一端通过丝杠螺母座b与立式铣刀底座1-9连接；所述立式铣刀底座1-9上的立式铣刀主轴1-8上固定安装立式铣刀1-10；驱动电机b1-5动作时，带动第二丝杠螺母机构1-6动作，使立式铣刀底座1-9沿圆柱导轨b1-7在z轴上移动，进而带动立式铣刀1-10在z轴上移动。立式铣刀1-10在第一丝杠螺母机构1-3和第二丝杠螺母机构1-6的作用下实现x轴和z轴的移动。

如图3所示的卧式铣削装置2包括驱动电机c2-1、第三丝杠螺母机构和卧式铣刀底座2-7；卧式铣刀底座2-7上设置有第三丝杠螺母机构；第三丝杠螺母机构由依次连接的滚珠丝杠c2-2、丝杠螺母c2-3和丝杠螺母座c2-4组成；第三丝杠螺母机构沿x轴方向与驱动电机c2-1连接，丝杠螺母座c2-4上固定安装卧式铣刀主轴c2-5；卧式铣刀主轴c2-5上固定安装卧式铣刀c2-6；驱动电机c2-1动作时，带动第三丝杠螺母机构动作，从而使卧式铣刀c2-6沿x轴移动。

如图1和图4所示，y轴进给装置5安装在板框类零件专用加工机床的最下端，用来实现立式铣削装置1和卧式铣削装置a2在y轴上的运动。所述y轴进给装置5包括驱动电机d5-1、底座d5-2、第四丝杠螺母机构、动板5-4、圆柱导轨d5-5和滑块d5-7；所述底座d5-2中部沿y轴设置有第四丝杠螺母机构；第四丝杠螺母机构由依次连接的丝杠螺母座d5-3、滚珠丝杠d5-6和丝杠螺母d5-8组成；所述滚珠丝杠d5-6两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨d5-5，每个圆柱导轨d5-5上安装两个滑块d5-7；四个滑块d5-7关于滚珠丝杠d5-6成对称分布，第四丝杠螺母机构沿y轴方向与驱动电机d5-1连接。动板5-4通过螺栓与丝杠螺母座d5-3和滑块d5-7固定连接。驱动电机d5-1动作时，带动第四丝杠螺母机构动作，使得动板5-4沿y轴移动。所述动板5-4上方固定连接卧式铣削装置a2的卧式铣刀底座2-7。

如图1和图5所示，卧式铣削装置11包括驱动电机e11-1、y轴底座e11-2、第五丝杠螺母机构和圆柱导轨e11-7。y轴底座e11-2上中部沿y轴设置有第五丝杠螺母机构；第五丝杠螺母机构由依次连接的y轴滚珠丝杠e11-3、y轴丝杠螺母座e11-4和y轴丝杠螺母e11-5组成，所述y轴滚珠丝杠e11-3两侧分别设置有与其平行的圆柱导轨e11-7，每个圆柱导轨e11-7上设有一个滑块e11-6，两个滑块e11-6关于y轴滚珠丝杠e11-3成对称分布。第五丝杠螺母机构沿y轴方向与驱动电机e11-1连接。x轴底座b11-9通过螺栓与y轴丝杠螺母座e11-4和滑块e11-6固定连接。驱动电机e11-1动作时驱使第五丝杠螺母机构动作，使x轴底座b11-9在滑块e11-6和y轴丝杠螺母座e11-4的带动下沿y轴移动。x轴底座b11-9上设置有第六丝杠螺母机构，第六丝杠螺母机构由x轴滚珠丝杠f11-10、x轴丝杠螺母座f11-11和x轴丝杠螺母f11-12组成，其沿x轴方向与驱动电机f11-8连接。卧式铣刀主轴f11-13通过螺栓与x轴丝杠螺母座f11-11固定连接。驱动电机f11-8动作时，驱使卧式铣刀f11-14沿x轴移动。卧式铣刀f11-14在第五丝杠螺母机构和第六丝杠螺母机构的作用下实现x轴和y轴的移动。

如图1和图6所示，传送装置6沿x轴方向设置在板框类专用加工机床内，传送装置6采用两条传送带中间中空的形式进行传送。支撑板7固定在y轴进给装置5的正上方，对旋转工作台8和升降开合机构4起支撑作用。升降开合机构4由升降机构和开合机构组成，分别通过气缸进行驱动。两个夹紧翻转机构3分别固定装在两个悬梁12的正下方，夹紧翻转机构3由驱动电机g3-1、气缸3-2和气缸顶板3-3组成。驱动电机g3-1动作时，驱动气缸3-2动作，使气缸顶板3-3对零件进行夹紧或翻转。整体工作流程是：零件毛坯通过传输装置6传送到升降开合机构4的正上方，由升降开合机构4将零件毛坯顶到加工位置，开合机构张开对零件进行支撑，然后通过夹紧翻转机构3对零件毛坯进行夹紧或翻转，旋转工作台8对零件毛坯进行旋转。加工完成后，升降开合机构4的开合机构闭合，将零件下降到与传送带平齐位置，随后将加工好的零件传出，然后进行下一个零件加工。

本发明板框类零件专用加工机床的加工流程是：铣上顶面-铣侧面-铣端面-铣下底面及下底面的内档和内倒角。具体加工方法如下：

第一步：如图1和6所示，板框类零件毛坯通过传送装置6传送到升降开合机构4的固定位置，该处的定位通过传感元件实现，然后升降开合机构4将毛坯顶到加工位置，升降开合机构4中的开合结构张开，对毛坯底面进行稳定性固定。驱动电机g3-1动作，驱式沿x轴分布的两个气缸顶板3-3对毛坯的两个端面进行夹紧固定。

第二步：如图1、图2和图4所示，启动驱动电机a1-1和驱动电机b1-5，驱动第一丝杠螺母机构1-3和第二丝杠螺母机构1-6动作，使立式铣刀1-10沿x轴和z轴移动。启动驱动电机d5-1，驱动第四丝杠螺母机构动作，带动动板5-4沿y轴移动，同时带动固定在动板5-4正上方的立式铣削装置1及立式铣刀1-10在y轴上移动。立式铣刀1-10在第一、第二和第四丝杆螺母机构的作用下对毛坯上顶面铣削。毛坯上顶面铣削完成后，立式铣刀主轴1-8在第二丝杠螺母机构1-6作用下上升到合理位置，为卧式铣削装置a2让出空间，避免主轴之间的相互碰撞。

第三步：如图1、图3、图4、图5和图6所示，启动驱动电机c2-1，驱动第三丝杠螺母机构动作，使卧式铣刀c2-6沿x轴移动。启动驱动电机d5-1，驱动第四丝杠螺母机构动作，带动动板5-4沿y轴移动，同时带动固定在动板5-4正上方的卧式铣削装置a2及卧式铣刀c2-6在y轴上移动，卧式铣削装置a2移动到加工位置。启动驱动电机e11-1和驱动电机f11-8，驱动第五丝杠螺母机构和第六丝杠螺母机构动作，使卧式铣刀f11-14沿x轴和y轴移动，卧式铣削装置b11移动到加工位置。由于板框类零件厚度不大，加工精度要求不高，其端面和侧面只需一次走刀就可完成，卧式铣削装置a2和卧式铣削装置b11移动到加工位置后，只需沿x轴方向反复铣削即可完成两个侧面(与x轴平行的两个面)的加工。

两个侧面加工完成后，气缸顶板3-3松开，旋转工作台8带动毛坯进行旋转，旋转90度，使毛坯的两个端面与x轴平行，停止旋转，然后气缸顶板3-3对毛坯夹紧。

第四步：重复第三步的动作，卧式铣削装置a2和卧式铣削装置11对两个端面进行铣削加工。两个端面加工完成后，卧式铣削装置2和卧式铣削装置b11分别沿x轴和y轴移动，退出加工位置，避免卧式铣削装置主轴与下一步操作中立式铣刀主轴1-8碰撞，然后升降开合机构4中的开合机构闭合，升降机构下降，脱离板框类零件毛坯，此时毛坯仍然由气缸顶板3-3夹紧。启动驱动电机g3-1，使气缸3-2及气缸顶板3-3带动毛坯整体翻转180度。下底面朝上，升降开合机构4中的升降机构再升起到指定位置，开合机构打开对零件进行支撑。

第五步：重复第二步的动作，在立式铣削装置1和y轴进给装置5的作用铣削下底面、下底面中的内档和内倒角。

整个加工结束后，气缸顶板3-3松开，升降开合机构4中的开合机构闭合，升降机构下降，使板框类零件与传送装置6中的传送带接触，然后将零件传出进行下一个毛坯加工。