用于车桥桥壳两端轴头的数控加工设备的制作方法

1.本实用新型涉及数控机床领域，特别涉及一种用于车桥桥壳两端轴头的数控加工设备。


背景技术：

2.目前，在汽车车桥桥壳两端轴头加工采用双头车床加工，加工时保留一定加工余量后使用双头磨床磨削加工至成品。由于目前的双头车床的转速较低(通常在240r/min
‑
280r/min左右)并且工件旋转惯量大，仅经过双头车床车削之后不能满足所需的表面精度，因此需要车削之后使用双头磨床进行磨削。因此，工件加工过程中存在工件在设备之间转运及二次装夹，导致加工工序多，装夹时间长。
3.为此，本领域迫切需要采用加工方式更合理的加工方式来提高加工效率。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本实用新型旨在提供一种用于车桥桥壳两端轴头的数控加工设备，以简化车桥桥壳两端轴头的加工工序。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于车桥桥壳两端轴头的数控加工设备包括：底座；设置在底座上的夹具，夹具用于夹持车桥桥壳；相对地设置在夹具两侧的两个加工单元，每个加工单元包括：在底座上滑动连接的滑台；在滑台上滑动连接的立柱；在立柱上滑动连接的主轴箱；主轴箱面向夹具的侧壁上设置有平旋盘，平旋盘上设置有与平旋盘滑动连接的刀座，平旋盘用于带动刀座旋转，刀座至少可以在与平旋盘同轴和不同轴的两个位置之间滑动，主轴箱内设置有电机，电机用于驱动平旋盘以不低于400r/min的转速旋转。设置在主轴箱上的平旋盘以及在平旋盘上滑动连接的刀座可以随着滑台、立柱和主轴箱的滑动加工工件(车桥桥壳，更具体而言，车桥桥壳的两端轴头)的不同位置；随着平旋盘旋转，刀座在与平旋盘同旋转轴和不同旋转轴的两个位置之间滑动(并且被平旋盘带动旋转)可以加工车桥桥壳的两端轴头的曲面(球面)，此外，在本实用新型的数控加工设备中，工件固定不动，由平旋盘带动刀座和安装在刀座上的刀具旋转来加工工件，转动惯量小，并且平旋盘的转速不低于400r/min，从而确保轴头的曲面能够达到足够的表面精度(粗糙度)，无需进行后续的磨削加工。因此，本实用新型的数控加工设备无需将工件转运到磨床上进行二次加工，简化工序，同时不会影响工件的加工精度。
6.根据本实用新型的一个实施例，滑台和立柱沿水平方向滑动，主轴箱沿竖直方向滑动。
7.根据本实用新型的一个实施例，滑台与立柱滑动的方向垂直。
8.根据本实用新型的一个实施例，还包括用于驱动滑台、立柱以及主轴箱滑动的驱动机构。
9.根据本实用新型的一个实施例，驱动机构包括滚珠丝杠结构以及与滚珠丝杠机构连接的伺服电机。
10.根据本实用新型的一个实施例，夹具为液压夹具，液压夹具包括：固定在底座上的基部，基部上设置有用于与车桥桥壳的琵琶孔匹配的定位销；至少一个夹持部；连接在基部和至少一个夹持部之间的液压驱动结构，液压驱动结构至少用于改变基部和至少一个夹持部之间的距离。基部通过定位销与车桥桥壳的琵琶孔配合来将车桥桥壳准确地定位在夹具上，液压驱动结构通过改变基部和至少一个夹持部之间的距离，使得夹具能够夹持多种尺寸和规格的工件。
11.根据本实用新型的一个实施例，还包括工件测头机构，工件测头机构包括：固定在主轴箱上的气缸以及与气缸的活塞联接的工件测头，气缸上设置有用于检测测头位置的位置检测开关，工件测头用于检测加工后的车桥桥壳的直径。设置工件测头机构能够实现车桥桥壳的在机检测，不必拆下车桥桥壳进行检测，从而进一步简化了工序。
12.根据本实用新型的一个实施例，数控加工设备还包括平衡缓冲机构，平衡缓冲机构包括位于立柱和主轴箱之间且与二者连接的液压油缸以及与液压油缸联接的蓄能器。
13.根据本实用新型的一个实施例，每个加工单元设置有用于为刀座提供刀具的刀库。可以根据待加工的工件的具体需求来选择刀具，并且在加工过程中也能通过刀库进行换刀。
14.根据本实用新型的一个实施例，底座上设置有至少一个用于安装排屑装置的安装槽，安装槽位于所述夹具附近。
15.综上所述，与现有技术中采用双头车床加工、加工时保留一定加工余量后使用双头磨床磨削加工至成品不同，根据本实用新型的用于车桥桥壳的两端轴头的数控加工设备通过高速平旋盘(转速不低于400r/min)带动刀座进行车削即可加工工件(车桥桥壳的两端轴头)达到足够的表面精度，也就是将原有的在双头车床上车削后转运到双头磨床上磨削的加工过程简化为仅在根据本实用新型的数控加工设备上进行车削，实现了工序的简化；由于仅进行车削不必进行加工中途工件的转运(从车床转移到磨床上)，装夹次数也随之减少，提高了工件的加工效率，进而提高经济效率。
附图说明
16.图1为根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的立体示意图；
17.图2为根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的俯视图；
18.图3示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的底座；
19.图4示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的其中一个加工单元；
20.图5示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的主轴箱；
21.图6示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的工件测头机构；
22.图7示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的防护机构；
23.图8示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的液压夹具。
具体实施方式
24.在下文中，将参考附图详细描述本实用新型的实施例。应当理解的是，以下所述仅为本实用新型的示例，并不对本实用新型构成任何限定。各实施例之间可相互组合以形成未在以下描述或未在附图中明确示出的其他实施例。
25.参考图1，示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的用于车桥桥壳的数控加工设备的立体图。该数控加工设备大体上包括：底座1、用于夹持车桥桥壳的夹具6、以及相对地设置在夹具6两侧的两个加工单元。应当理解的是，两个加工单元是完全相同的并且相对地设置在夹具6两侧(即对置)。因此，在下文中，出于简化的目的，将仅对单个加工单元进行描述和说明。
26.单个(每个)加工单元包括：与底座1滑动连接的滑台2、与滑台2滑动连接的立柱3以及与立柱滑动连接的主轴箱4。主轴箱4面向夹具6的侧壁上设置有平旋盘12，平旋盘12上设置有与平旋盘滑动连接的刀座13，平旋盘12用于带动刀座13旋转，刀座13至少可以在与平旋盘12同轴和不同轴的两个位置之间滑动，主轴箱4内设置有电机，电机用于驱动平旋盘12以不低于400r/min的转速旋转。主轴箱4可以随着滑台2、立柱3以及主轴箱4本身的滑动运动而到达不同的加工位置，从而实现工件(即车桥桥壳)的不同位置处的加工；随着平旋盘旋转，刀座在与平旋盘同旋转轴和不同旋转轴的两个位置之间滑动(并且被平旋盘带动旋转)可以加工车桥桥壳的两端轴头的曲面(球面)，此外，平旋盘不低于400r/min的转速确保能够达到合适的表面精度(粗糙度)。换言之，根据本实用新型的用于车桥桥壳的数控加工设备通过使用更高转速的平旋盘(不低于400r/min，在一些情况下可以达到600r/min)能够具有足够的表面精度(一般不低于ra0.8的粗糙度，或者说r
max
＝0.8)，因此无需使用磨床进行二次加工(磨削加工)，简化了加工工序，从而提高生产效率。
27.优选地，滑台2在底座1的上表面上沿水平方向滑动，立柱3在滑台2的上表面上沿水平方向滑动，并且主轴箱4在立柱面向夹具6的一侧上沿竖直方向滑动。优选地，滑台2滑动的方向与立柱3滑动的方向垂直。
28.应当理解的是，滑台、立柱和主轴箱的滑动方向并不局限于某一确切方向，在满足主轴箱(与设置在其上的平旋盘和刀座)可以滑动到适合的加工位置以加工工件的情况下，可以根据具体情况来选择滑台、立柱和主轴箱的滑动方向。
29.夹具6固定在底座1上，在图1所示的实施例中，夹具6固定在底座1上表面的大致中央位置。优选地，夹具6可以设置有对应于不同规格的工件的多个夹持位置。例如，通过改变夹具6的活动部分与固定部分之间的距离和/或角度等获得不同的夹持位置，从而可以在不更换夹具的情况下适用于多种规格和尺寸的工件，这将在下文中参考图8进一步描述。
30.优选地，底座1为整体式底座，并且在底座1的下表面上设置有多个高度可调的支撑脚。例如在本实用新型的一个实施例中，底座的下表面上可设置有多个具有伸缩杆结构的支撑脚，这些支撑脚可以通过改变自身的高度(伸缩长度)来使得底座水平地设置在车间地面上。当然，支撑脚也可以采用本领域中技术人员已知的任何适合的结构来调整自身的高度和/或相对于底座的角度，从而使得底座水平地布置在地面上。优选地，在调整支撑脚
之后，通过水平尺或电子水平仪来检测和确定底座已经被布置为水平，例如，当检测值偏差小于0.02mm时即视为已经布置为水平。
31.根据本实用新型的一个实施例，还包括用于驱动滑台2、立柱以及主轴箱4滑动的驱动机构。驱动机构可以为本领域中技术人员已知的任何适合的驱动机构，具体地，驱动机构可以包括滚珠丝杠结构以及与滚珠丝杠机构连接的伺服电机。当然，驱动机构还可以是齿轮齿条、蜗轮蜗条或电动液压缸驱动，这将视具体情况而定，并不对本实用新型构成任何限制。
32.参考图2，根据本实用新型的一个实施例，根据本实用新型的数控加工设备还可包括：用于设备整体防护的外防护机构21、操作踩台22(进行诸如紧急状况下的人工制动操作)、控制柜23；排屑机构24(例如，由两个平行布置的链板排屑器构成的排屑机构，能够在夹具的两侧实现排屑，其与水箱连接以排放切削液，固体碎屑则被运送到集屑车处以进行后续处理)、用于夹具的液压机构25、用于其他元件的液压机构26、夹具液压机构的油冷装置27、其他液压机构的油冷装置28、平旋盘油冷装置29，30、设备冲屑外冷装置31、刀具中心出水系统32、刀库33，34、外防护机构的安装门拖动机构35、以及除雾装置36。应当理解的是，这些机构是为了更方便地应用根据本实用新型的用于车桥桥壳的数控加工设备而提供的，并不用于限制本实用新型。
33.应当理解的是，刀库33，34用于为刀座提供刀具。可以根据待加工的工件的具体需求来选择刀具，并且在加工过程中也能通过刀库进行换刀。
34.优选地，本实用新型的数控加工设备以及与之相关联的各种机构的走线(诸如管路、液压油路、电路线路等)的固定部分均配置有走线槽、并且移动部分设置在拖链内，以有效保护走线(尤其是移动部分)不受环境等因素影响而损坏。
35.参考图3，示出了根据本实用新型的一个优选实施例的底座1和布置在底座1上的滑台2。其中，底座1上设置有滑台驱动机构101、滑台导轨102、用于安装夹具的安装位置106(诸如，夹具安装槽)以及用于安装排屑装置的安装槽108，滑台2上设置有立柱导轨202以及用于驱动立柱沿立柱导轨202滑动的立柱驱动机构201。滑台驱动机构101用于驱动滑台2沿滑台导轨102滑动，并且底座1上还设置有用于限制滑台2滑动范围的限位座104；优选地，还设置有滑台位置检测机构107和立柱位置检测机构203，以检测滑台和立柱的位置，以确认滑台和/或立柱滑动到所需位置，提高设备稳定性和可靠性。
36.优选地，安装槽108位于用于安装夹具的安装位置106附近。当然，也可以根据实际情况(诸如工件改变导致的落屑位置改变)来调整安装槽108在底座上的位置。
37.优选地，位置检测机构(无论是应用于滑台、立柱还是主轴箱)为光栅尺位置检测机构。
38.优选地，本实用新型的数控加工设备还包括用于控制至少一个机构的控制面板110(也在图1中示出)，例如，控制面板110可用于控制驱动机构来驱动滑台和/或立柱和/或主轴箱的滑动；平旋盘的旋转；刀座上刀具的更换(通过刀库)；冷却系统的供液等。控制面板可在底座1上设置的控制面板导轨105上滑动到利于人员操控的位置。
39.根据本实用新型的一个实施例，数控加工设备还包括平衡缓冲机构，平衡缓冲机构包括位于立柱和主轴箱之间且与二者连接的液压油缸以及与液压油缸联接的蓄能器。
40.具体参考图4，根据本实用新型的一个实施例，主轴箱可以包括：箱体301、用于平
衡缓冲机构303的连接结构302、平衡缓冲机构303、主轴箱导轨305、用于驱动主轴箱在主轴箱导轨305上滑动的主轴箱驱动机构304、主轴箱位置检测机构306以及主轴箱各部件的连线拖链307。在图4所示的实施例中，平衡缓冲机构303包括连接在立柱和主轴箱之间的液压油缸，液压油缸的缸体部分3031固定在立柱上，活塞部分3032通过连接结构302固定到主轴箱，液压油缸可以平衡主轴箱的重量。此外，平衡缓冲机构还包括与液压油缸联接的蓄能器，蓄能器可以吸收由于主轴箱移动而导致的对液压油缸(以及液压油缸的控制阀)的冲击，从而起到缓冲作用，延长液压系统的使用寿命。
41.优选地，活塞部分3032的末端设置有具有连接孔的铰接头(未示出)，并且连接结构302上设置有对应的连接孔，铰接头通过螺钉与连接接头302连接，将活塞部分3032固定到主轴箱。
42.优选地，缓冲机构中的蓄能器为气瓶式蓄能器。
43.应当理解的是，液压油缸以及蓄能器均属于现有技术，本领域中的技术人员可以采用现有的液压油缸和蓄能器来实现本实用新型中的平衡缓冲机构。
44.参考图5，根据本实用新型的另一个实施例，主轴箱可以包括箱体401、电机408、减速机构405、用于平衡机构的连接结构406、走线拖链409以及主轴箱控制阀410。电机408通过减速机构405连接平旋盘402并且驱动平旋盘402旋转。优选地，主轴箱上还设置有刀具外冷机构403(例如可以是油冷或水冷类型的)。优选地，主轴箱上还设置有工件测量机构404，随后将更具体描述该机构。
45.优选地，刀座在平旋盘上的滑动是通过独立的伺服驱动机构(诸如伺服电机和减速机构的组合)来驱动的，并且相应地配置有位置反馈机构来进行位置检测，刀座内部设置有刀具中心出水管路，以在加工过程中提供刀具的内部冷却。
46.根据本实用新型的一个实施例，工件测头机构包括：固定在主轴箱上的气缸以及与气缸的活塞联接的工件测头，气缸上设置有用于检测测头位置的位置检测开关，工件测头用于检测加工后的车桥桥壳的直径。设置工件测头机构能够实现工件(车桥桥壳)的在机检测，不必拆下工件进行检测，从而进一步简化了工序。
47.具体参考图6，气缸4048上连接有导轨4043，气缸4048通过固定支架4047固定到主轴箱上；导轨4043与测头支架4042连接，工件测头4041安装在测头支架4042上；主轴箱上设置有用于为导轨4043定位的滑块4044(固定在主轴箱上)和滑块顶块4045(将导轨4043顶压在滑块4044上)，滑块4044和顶块4045共同作用来为导轨4043定向；通过气缸4048的活塞带动工件测头4041移动(优选地，气缸4048上也设置有诸如磁环开关的位置检测开关来检测工件测头4041的位置)，从而检测工件的不同位置的直径。
48.优选地，气缸为液压缸。优选地，还包括工件测头机构的走线拖链4046。
49.根据本实用新型的一个实施例，工件测头为marposs
‑
(t25g)型工件测头。
50.图7示出了根据本实用新型的一个实施例的用于数控加工设备的防护机构，包括防护支架1201、主轴箱防护机构1202、立柱防护机构1204、工件测头防护机构1203。防护支架1201安装在滑台上，主轴箱防护机构1202和立柱防护机构1204均安装在防护支架1201上并且分别跟随主轴箱和立柱滑动，以将主轴箱和立柱与外界分隔实现保护。
51.优选地，主轴箱防护机构1202和立柱防护机构1204均采用薄片状的堆垛结构。工件测头防护机构1203为回退防护帽的形式，在工件测头伸出检测工件直径时工件测头将顶
开防护帽，而回退(检测完毕或不使用时)时在重力的作用下落下，有效地保护了工件测头不受影响。
52.参考图8，根据本实用新型的一个实施例，夹具6为液压夹具，包括：固定在底座上的基部61，基部61上设置有用于与车桥桥壳的琵琶孔匹配的定位销；至少一个夹持部62；连接在基部61和至少一个夹持部62之间的液压驱动结构63，液压驱动结构63至少用于改变基部61和至少一个夹持部62之间的距离。基部61通过定位销与车桥桥壳的琵琶孔配合来将车桥桥壳准确地定位在夹具6上，液压驱动结构63可以改变基部和至少一个夹持部62之间的距离，使得夹具能够夹持多种尺寸和规格的工件。
53.优选地，如图8所示，夹具6具有两个或更多个夹持部62。应当理解的是，可以根据实际情况(例如，车桥桥壳的尺寸等)为夹具设置更多个夹持部，以更牢固地夹持车桥桥壳。
54.有利地，夹具6的至少一个夹持部62上还可设置有柔性结构(例如，柔性块)，以防止夹持过程中对工件表面造成诸如刮擦的损伤和/或夹持过程中导致工件形变。
55.在本实用新型的其他实施例中，液压驱动结构还可以用于改变多个夹持部之间的距离、用于改变至少一个夹持部与基部之间的角度、用于改变多个夹持部之间的角度。可以理解，液压驱动结构的这些上述特征可以单独和/或组合使用，以使根据本实用新型的数控加工设备的液压夹具能够适用于更多规格和尺寸的工件。
56.综上所述，与现有技术中采用双头车床加工、加工时保留一定加工余量后使用双头磨床磨削加工至成品不同，根据本实用新型的用于车桥桥壳的两端轴头的数控加工设备通过高速平旋盘(转速不低于400r/min)带动刀座进行车削即可加工工件(车桥桥壳)，也就是将原有的在双头车床上车削后转运到双头磨床上磨削的加工过程简化为仅在根据本实用新型的数控加工设备上的单次车削，实现了工序的简化；不必进行加工中途工件的转运(从车床转移到磨床上)，装夹次数也随之减少，提高了工件的加工效率，进而提高经济效率。
57.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域中的技术人员来说，本实用新型可以有各种修改和变化。凡在本实用新型的主旨和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。