一种立式车铣复合加工机床的制作方法

技术领域：

本发明属于加工机床技术领域，特指一种立式车铣复合加工机床。

背景技术：
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众所周知，传统轮毂加工工艺一般分三台机床，一台车床车凹面，另一台车床车凸面，再一台加工中心加工pcd孔(螺栓孔)和气门芯孔，此工艺路线的缺点是：1、节拍不平衡，车凹面的加工量大，节拍长，车凸面和加工孔的加工节拍短，造成等待浪费；2、由于加工中心加工孔时，存在二次装夹，难免会带入装夹误差，pcd孔与轮辋的位置精度较差；3、设备多，专用工装多，场地占用多，搬运浪费多。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供一种将凸面的车加工、pcd孔和气门芯孔的钻孔加工集成到一台机床上完成，一次装夹完成全部加工工序，克服了全部传统加工缺陷的立式车铣复合加工机床。

本发明是这样实现的：

一种立式车铣复合加工机床，包括立式大扭矩电主轴(可当c轴用)，用于夹持轮毂等产品。立式大扭矩电主轴的一侧装有用于车加工的刀塔，刀塔可作为x向、z向运动，另一侧装有一个铣车复合电主轴，铣车复合电主轴不仅可作x向、z向移动，还可以沿b轴作左右各90度摆动，同时，铣车复合主轴不仅能作钻、铣加工。利用抱闸锁定后还能作车加工，为保证系统的刚性，b轴摆头、铣车复合主轴和立式大扭矩电主轴的抱闸均采用了本公司特有的高刚性特殊抱闸装置。该抱闸装置能使被抱闸主轴与基座形成刚性联接，不仅能防转，还能抵抗轴向力和侧弯力，而且无论受的力多复杂都能保证主轴轴承不受力。

综上所述本发明既可以作双刀塔立车，即工件旋转时左右两把车刀同时作切削加工，提高效率近一倍，又可以钻直孔和斜孔，以及简单的铣加工。

其中，可选用的一种结构为：一种立式车铣复合加工机床，包括有机床，机床上沿z轴方向设置有用于固定工件的立式大扭矩电主轴，立式大扭矩电主轴能沿c轴周向旋转，位于立式大扭矩电主轴后侧的机床上设置有固定基座，所述固定基座上设置有刀塔，刀塔能沿x轴方向左右移动，刀塔上设置有输出轴沿y轴方向设置的扭矩电机，扭矩电机能沿z轴方向上下移动，扭矩电机的输出轴上固定有摆头，摆头由扭矩电机驱动沿b轴方向周向摆动，摆头上设置有铣车复合电主轴，铣车复合电主轴的输出轴上固定有用于对工件车铣或钻孔加工的刀具。

而优选结构为：一种立式车铣复合加工机床，包括有机床，机床上沿z轴方向设置有用于固定工件的立式大扭矩电主轴，立式大扭矩电主轴能沿c轴周向旋转，位于立式大扭矩电主轴后侧的机床上设置有固定基座，所述固定基座上设置有刀塔一，刀塔一能沿x轴方向左右移动，刀塔一上设置有输出轴沿y轴方向设置的扭矩电机，扭矩电机的输出轴上固定有摆头，且摆头由扭矩电机驱动沿b轴方向周向摆动，摆头上设置有输出轴沿w轴方向设置的铣车复合电主轴，且铣车复合电主轴能沿w轴方向上下移动，铣车复合电主轴的输出轴上固定有用于对工件车铣或钻孔加工的刀具。

优选地，所述固定基座上设置有刀塔二，刀塔二能沿x轴方向左右移动，刀塔二上设置有支撑座，且支撑座能沿z轴方向上下移动，支撑座上设置有用于对工件车铣加工的铣刀装置。

优选地，所述固定基座上沿x轴方向设置有第一滑轨，刀塔一以及刀塔二与第一滑轨滑动连接。

优选地，所述铣车复合电主轴上沿w轴方向设置有第二滑轨，摆头与第二滑轨滑动连接。

优选地，所述刀塔二上沿z轴方向设置有第三滑轨，支撑座与第三滑轨滑动连接。

优选地，所述摆头、立式大扭矩电主轴以及铣车复合电主轴上均设置有特殊的抱闸装置。该抱闸装置与转轴进行抱闸，其被抱转轴就与基座形成刚性联接，不仅能防转还能抵抗轴向力和侧向力，且无论受多复杂、多大的作用力，轴承都不受力。

优选地，所述抱闸装置包括有弹性筒、套装在弹性筒上的活塞、以及套装在活塞上的活塞缸，活塞缸的内壁上开设有环形滑槽，活塞的外壁上设有能在环形滑槽内上下滑动的卡环，且卡环将环形滑槽上下分隔成上油压腔室与下油压腔室，弹性筒的上端口开设有若干个呈圆周均布的弹性缺口，弹性筒的上端外壁呈上宽下窄的外锥面，活塞的上端内壁设有与外锥面相适配的内锥面。

优选地，所述机床的外围设置有机箱外壳，所述刀塔一与机箱外壳之间、刀塔一与刀塔二之间、刀塔二与机箱外壳之间均设置有可伸缩的风琴式防护罩，且风琴式防护罩将第一滑轨与立式大扭矩电主轴前后隔离。

优选地，所述摆头的前侧罩设有主罩体，主罩体与摆头之间形成工作空间，所述第二滑轨与铣车复合电主轴均位于工作空间内，主罩体上开设有与铣车复合电主轴的输出端位置相对应的窗口，铣车复合电主轴在第二滑轨上沿w轴方向向下移动、带动铣车复合电主轴的输出端以及刀具向外穿过窗口至主罩体之外。

优选地，所述铣车复合电主轴的输出端端部套装有副罩体，副罩体与窗口的结构相对应，且副罩体与窗口之间为滑动连接。

本发明相比现有技术突出的优点是：

1、本发明刀塔一能够沿x轴方向左右移动，实现铣刀复合电主轴在x轴方向上的位移调节，借助摆头沿b轴方向周向摆动，实现铣刀复合电主轴的倾斜角度调节，同时，铣刀复合电主轴能够沿w轴方向上下移动以实现刀具的进刀或退刀，从而有效满足了轮毂的车铣、钻孔加工需求；从而轮毂只需一次装夹固定在立式大扭矩电主轴上，借助立式大扭矩电主轴在c轴方向上的周向旋转调节，使得轮毂能够进行全部加工工序，其结构设计合理、加工效率快且加工精度高，相比现有加工专用工装，有效克服了传动加工的缺陷，且其功能多样、机械自动化程度高；

2、本发明节拍基本平衡，只需进行一次装夹，从而保证加工精度与位置精度，克服了传统加工缺陷，节约了场地使用面积，并减少了设备投资成本；

3、本发明将凸面的车加工、pcd孔和气门芯孔的钻孔加工集成到一台机床上完成，有效缩短了工件的加工周期、大幅度的提高了加工效率；

4、本发明采用双刀塔结构，其刀塔二能够沿x轴方向左右移动，实现铣刀装置在x轴方向上的位移调节，通过支撑座沿z轴方向上下移动，实现铣刀装置在z轴方向上的位移调节，从而在车铣加工时，铣刀复合电主轴与铣刀装置能够同时对轮毂进行切削加工，加工效率提高近一倍，有效缩短加工周期。

附图说明：

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的刀塔一整体剖视图；

图3是本发明的抱闸装置立体图；

图4是本发明的抱闸装置局部剖视图；

图5是本发明的第一驱动机构、第三驱动机构与固定基座的结构图；

图6是本发明的摆头与铣车复合电主轴的爆炸图；

图7是本发明的刀塔二与支撑座的爆炸图；

图8是本发明的带有风琴式防护罩的整体立体图；

图9是本发明的带有机箱壳体的整体立体图。

图中：1、机床；2、立式大扭矩电主轴；3、固定基座；4、第一滑轨；5、刀塔一；6、扭矩电机；7、摆头；8、第二滑轨；9、铣车复合电主轴；10、刀塔二；11、第三滑轨；12、支撑座；13、铣刀装置；14、弹性筒；15、活塞；16、活塞缸；17、环形滑槽；18、卡环；19、上油压腔室；20、下油压腔室；21、弹性缺口；22、上缸座；23、下缸座；24、第一数控电机；25、第一驱动丝杆；26、第一驱动螺母；27、第二数控电机；28、第二驱动丝杆；29、第二驱动螺母；30、第三数控电机；31、第三驱动丝杆；32、第三驱动螺母；33、第四数控电机；34、第四驱动丝杆；35、第四驱动螺母；36、机箱外壳；37、风琴式防护罩；38、主罩体；39、副罩体；40、轮毂。

具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1—9：

一种立式车铣复合加工机床，包括有机床1，机床1上沿z轴方向设置有用于固定工件的立式大扭矩电主轴2，立式大扭矩电主轴2能沿c轴周向旋转，位于立式大扭矩电主轴2后侧的机床1上设置有固定基座3，所述固定基座3上设置有刀塔一5，刀塔一5能沿x轴方向左右移动，刀塔一5上设置有输出轴沿y轴方向设置的扭矩电机6，扭矩电机6的输出轴上固定有摆头7，且摆头7由扭矩电机6驱动沿b轴方向周向摆动，摆头7上设置有输出轴沿w轴方向设置的铣车复合电主轴9，且铣车复合电主轴9能沿w轴方向上下移动，铣车复合电主轴9的输出轴上固定有用于对工件车铣或钻孔加工的刀具。

其中刀具可以为用于钻孔的钻刀，也可以为用于车铣的铣刀。

与此同时，为了便于对轮毂40进行车铣加工，所述固定基座3上设置有刀塔二10，刀塔二10能沿x轴方向左右移动，刀塔二10上设置有支撑座12，且支撑座12能沿z轴方向上下移动，支撑座12上设置有用于对工件车铣加工的铣刀装置13。

铣刀装置13可以为现有技术中常见结构，即由机床1主轴与铣刀组成，铣刀固定在机床1主轴的输出轴上。而在本实施例中，铣刀装置13包括有由旋转电机驱动转动的周向转盘，周向转盘的圆周均布有两个以上的刀具座，刀具座上设置有不同规格的铣刀，其通过旋转电机驱动周向转盘转动以实现刀具座以及对应铣刀的切换。

在本实施例中，刀塔一5以及刀塔二10与固定基座3之间的滑动连接结构为：所述固定基座3上沿x轴方向设置有第一滑轨4，刀塔一5以及刀塔二10与第一滑轨4滑动连接。

在本实施例中，铣车复合电主轴9与摆头7之间的滑动连接结构为：所述铣车复合电主轴9上沿w轴方向设置有第二滑轨8，摆头7与第二滑轨8滑动连接。

在本实施例中，刀塔二10与支撑座12之间的滑动连接结构为：所述刀塔二10上沿z轴方向设置有第三滑轨11，支撑座12与第三滑轨11滑动连接。

本发明的工作原理：刀塔一5在第一滑轨4上沿x轴方向左右移动，以实现铣车复合电主轴9在x轴方向上的位置调节；通过扭矩电机6驱动摆头7沿b轴进行周向转动，以实现铣车复合电主轴9以及刀具的倾斜角度调节；而铣车复合电主轴9在第二滑轨8上沿w轴方向上下移动，实现刀具的进刀与退刀工作。刀塔二10在第一滑轨4上沿x轴方向左右移动，以实现铣刀装置13在x轴方向上的位置调节；支撑座12在第三滑轨11上沿z轴方向上下移动，以实现铣刀装置13在z轴方向上的位置调节。

更进一步，在本发明加工轮毂40的pcd孔或气门芯孔时，首先，通过刀塔一5在第一滑轨4上沿x轴方向左右移动，调节铣车复合电主轴9在x轴方向上的位置，使得铣车复合电主轴9能够移动至与待钻孔位置相对应的位置；接着，扭矩电机6驱动摆头7沿b轴方向周向旋转，使得铣车复合电主轴9的输出轴以及刀具的倾斜角度能够与pcd孔或气门芯孔的倾斜角度相一致；最后，铣车复合电主轴9在第二滑轨8上沿w轴方向向下移动，使得刀具进行进刀、钻孔作业。

为了确保本发明整体系统的刚性，提高加工钻孔以及车铣的加工精度与加工面的光洁度，所述摆头7、立式大扭矩电主轴2以及铣车复合电主轴9上均设置有抱闸装置。

其中，摆头7与抱闸装置的连接位置关系为：抱闸装置环抱在摆头7的后端上，并通过支架与刀塔一5固定连接，当扭矩电机6驱动摆头7沿b轴方向周向旋转调节完成后，通过抱闸装置使得摆头7能够与刀塔一5保持固定，从而确保铣车复合电主轴9在沿w轴方向上下移动时其倾斜角度能够保持一致，提高加工孔的精度和光洁度；

而铣车复合电主轴9通过抱闸装置能够使其输出轴与刀具固定连接，有效提高钻孔或车铣加工的稳定性。

而立式大扭矩电主轴2通过抱闸装置能够与机床1保持固定，即立式大扭矩电主轴2沿c轴周向旋转调节轮毂40的加工位置后，借助抱闸装置确保轮毂40在被车铣或钻孔加工过程中能够保持固定，确保加工精度；

同时，抱闸装置可以抱闸固定在立式大扭矩电主轴2的前端上，该设置方式立式大扭矩电主轴2的抱闸刚性较好，适于大孔径加工。

当然，抱闸装置也可以抱闸固定在立式大扭矩电主轴2的后端上，相比上述的设置位置方式，此位置方式的立式大扭矩电主轴2的抱闸刚性稍弱，适于小孔径加工。

更进一步，抱闸装置可以采用现有技术中的常见抱闸结构；而在本实施例中，抱闸装置所采用的具体结构为：所述抱闸装置包括有弹性筒14、套装在弹性筒14上的活塞15、以及套装在活塞15上的活塞缸16，活塞缸16的内壁上开设有环形滑槽17，活塞15的外壁上设有能在环形滑槽17内上下滑动的卡环18，且卡环18将环形滑槽17上下分隔成上油压腔室19与下油压腔室20，弹性筒14的上端口开设有若干个呈圆周均布的弹性缺口21，弹性筒14的上端外壁呈上宽下窄的外锥面，活塞15的上端内壁设有与外锥面相适配的内锥面。

其中，弹性筒14套装在摆头7的后端或铣车复合电主轴9或立式大扭矩电主轴2上，活塞缸16由上缸座22与下缸座23组成，上缸座22与下缸座23上下组装并形成有上述环形滑槽17，通过油泵调节上油压腔室19与下油压腔室20的油压大小，使得卡环18以及活塞15能够进行向上或向下移动，进而借助弹性筒14的外锥面与活塞15的内锥面配合关系，实现弹性筒14与对应部件的抱紧固定或松弛分离。

更进一步，刀塔一5在第一滑轨4上由第一驱动机构进行驱动沿x轴方向左右移动，铣车复合电主轴9在第二滑轨8上由第二驱动机构进行驱动沿w轴方向上下移动，刀塔二10在第一滑轨4上由第三驱动机构进行驱动沿x轴方向左右移动，支撑座12在第三滑轨11上由第四驱动机构进行驱动沿z轴方向上下移动。同时，为了使得本发明的机械自动化程度高、加工效率快且加工精度高，第一驱动机构、扭矩电机6、第二驱动机构、第三驱动机构以及第四驱动机构应当均由控制总成进行控制。

在本实施例中，第一驱动机构的实施方式为：所述第一驱动机构包括有固定在固定基座3上的的第一数控电机24，第一数控电机24的输出轴通过联轴器连接有第一驱动丝杆25，第一驱动丝杆25上螺纹连接有第一驱动螺母26，第一驱动螺母26与刀塔一5固定连接。

当然，第一驱动机构也可以采用其他现有技术结构：即所述第一驱动机构包括有第一驱动油缸，第一驱动油缸的伸缩杆与刀塔一5固定连接，从而由第一驱动油缸直接驱动刀塔一5沿x轴方向左右移动。

在本实施例中，第二驱动机构的实施方式为：所述第二驱动机构包括有固定在摆头7上的第二数控电机27，第二数控电机27的输出轴通过联轴器连接有第二驱动丝杆28，第二驱动丝杆28上螺纹连接有第二驱动螺母29，第二驱动螺母29与铣车复合电主轴9固定连接。

并且，与上述第一驱动机构的工作原理相同，第二驱动机构也可以采用其他现有技术结构：即所述第二驱动机构包括有第二驱动油缸，第二驱动油缸的伸缩杆与刀塔一5固定连接，从而由第二驱动油缸直接驱动铣车复合电主轴9沿w轴方向上下移动。

在本实施例中，第三驱动机构的实施方式为：所述第三驱动机构包括有固定在固定基座3上的的第三数控电机30，第三数控电机30的输出轴通过联轴器连接有第三驱动丝杆31，第三驱动丝杆31上螺纹连接有第三驱动螺母32，第三驱动螺母32与刀塔二10固定连接。同理，第三驱动机构也可以采用其他现有技术结构：即所述第三驱动机构包括有第三驱动油缸，第三驱动油缸的伸缩杆与刀塔二10固定连接。

在本实施例中，第四驱动机构的实施方式为：所述第四驱动机构包括有固定在刀塔二10上的第四数控电机33，第四数控电机33的输出轴通过联轴器连接有第四驱动丝杆34，第四驱动丝杆34上螺纹连接有第四驱动螺母35，第四驱动螺母35与支撑座12固定连接。同理，第四驱动机构也可以采用其他现有技术结构：所述第四驱动机构包括有第四驱动油缸，第四驱动油缸的伸缩杆与刀塔二10固定连接。

为了防止加工产生的铁屑四处飞溅至第一滑轨4内、进而严重影响到铣车复合电主轴9与铣刀装置13沿x轴方向左右移动的位移精度，所述机床1的外围设置有机箱外壳36，所述刀塔一5与机箱外壳36之间、刀塔一5与刀塔二10之间、刀塔二10与机箱外壳36之间均设置有可伸缩的风琴式防护罩37，且风琴式防护罩37将第一滑轨4与立式大扭矩电主轴2前后隔离。在刀塔一5与刀塔二10沿x轴方向左右移动时，能够带动两侧的风琴式防护罩37进行相应的折叠收缩或伸展张开。

同时，为了防止加工产生的铁屑四处飞溅至第二滑轨8内、进而严重影响到铣车复合电主轴9沿w轴方向上下移动的位移精度，所述摆头7的前侧罩设有主罩体38，主罩体38与摆头7之间形成工作空间，所述第二滑轨8与铣车复合电主轴9均位于工作空间内，主罩体38上开设有与铣车复合电主轴9的输出端位置相对应的窗口，铣车复合电主轴9在第二滑轨8上沿w轴方向向下移动、带动铣车复合电主轴9的输出端以及刀具向外穿过窗口至主罩体38之外。

更进一步，为了防止加工产生的铁屑从铣车复合电主轴9与窗口之间的间隙中进入到工作空间内，所述铣车复合电主轴9的输出端端部套装有副罩体39，副罩体39与窗口的结构相对应，且副罩体39与窗口之间为滑动连接，即借助主罩体38与副罩体39的配合连接，使得第二滑轨8与外界内外相隔。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例之一，并非以此限制本发明的实施范围，故：凡依本发明的形状、结构、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。