一种用于加工回转体工件内外表面的加工装置及加工方法与流程

1.本发明涉及回转体工件加工技术领域，尤其是指一种用于加工回转体工件内外表面的加工装置及加工方法。


背景技术：

2.加工中心(machining center)简称mc，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序。目前的加工中心的加工装置在对回转体工件进行加工的过程中，需要进行多次装夹，以便于加工装置对回转体工件的内表面和外表面进行加工，然而重复装夹会导致回转体工件的加工和生产效率降低，还增加了回转体工件位置测量和机床调整等辅助工序的时间；多次装夹回转体工件，回转体工件装夹时的精度难以保证，回转体工件的装夹误差增大。因此，缺陷十分明显，亟需提供一种解决方案。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于加工回转体工件内外表面的加工装置及加工方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种用于加工回转体工件内外表面的加工装置，其包括机架、设置于机架的一侧的龙门架、滑动设置于机架的另一侧的安装座、滑动设置于机架上的工作台组件、活动设置于龙门架上的立式加工组件、升降设置于安装座上的卧式加工组件及分别滑动设置于工作台组件上的夹持组件、顶针组件和旋转驱动组件；沿夹持组件的滑动方向，所述顶针组件和旋转驱动组件分别位于夹持组件的两侧；所述夹持组件的滑动方向与所述旋转驱动组件的滑动方向相互垂直；所述夹持组件能对回转体工件的周向进行夹持；所述顶针组件能与旋转驱动组件配合以夹持回转体工件的两端，通过所述旋转驱动组件带动其夹持的回转体工件转动。
6.进一步地，所述立式加工组件包括设置于龙门架上的驱动器一、滑动设置于龙门架上的滑动座及升降设置于滑动座上的立式机头，所述驱动器一用于驱动滑动座相对于龙门架来回滑动。
7.进一步地，所述立式机头包括驱动器二、升降地设置于滑动座上的电机一及设置于电机一的输出端的主轴一，所述驱动器二用于驱动电机一相对于滑动座升降。
8.进一步地，所述加工装置还包括设置于机架上的驱动器三，所述驱动器三用于驱动安装座和卧式加工组件相对于机架滑动；所述卧式加工组件包括设置于安装座上的驱动器四及升降设置于安装座上的卧式机头，所述驱动器四用于驱动卧式机头相对于安装座升降。
9.进一步地，所述夹持组件包括滑动设置于工作台组件上的夹持器及设置于夹持器
的输出端的两个夹持座，两个所述夹持座相互配合以夹持在回转体工件的周向。
10.进一步地，所述旋转驱动组件包括滑动设置于工作台组件上的电机三及设置于电机三的输出端的转盘，所述转盘上设置有夹持件，所述夹持件能夹持回转体工件。
11.进一步地，所述顶针组件包括滑动设置于工作台组件上的顶针座、转动设置于顶针座上的限位顶针及由限位顶针靠近夹持组件的一侧的外侧壁向内凹设而成的容置槽。
12.进一步地，所述工作台组件上设置有横向滑轨和纵向滑轨，所述顶针组件和夹持组件分别与横向滑轨滑动连接，所述旋转驱动组件与纵向滑轨滑动。
13.一种加工方法，其包括基于前文所述的加工装置，加工步骤如下：
14.步骤一：将回转体工件放置于夹持组件上，将一加工刀具与卧式加工组件连接，通过夹持组件对回转体工件的周向侧壁进行夹持，然后通过夹持组件带动回转体工件在工作台组件上向靠近卧式加工组件的方向滑动，使得连接于卧式加工组件上的加工刀具突伸至回转体工件的内腔内并与回转体工件的底端平面抵触；将另一加工刀具与立式加工组件连接并使其与回转体工件的顶端抵触；
15.步骤二：连接于卧式加工组件的加工刀具对回转体工件的底端平面或/和回转体工件的内腔进行铣削加工；连接于立式加工组件的加工刀具对回转体工件的顶端及顶端周向的外侧壁进行铣削加工，直至回转体工件的底端平面、内腔、顶端及顶端周向的外侧壁的铣削加工完毕；
16.步骤三：将立式加工组件上连接的加工刀具拆卸下来，再通过工作台组件带动顶针组件、旋转驱动组件及回转体工件相对于机架向靠近立式加工组件的方向移动，使得与卧式加工组件连接的加工刀具回转体工件的内腔内移出，然后通过卧式加工组件带动与其连接的加工刀具相对于安装座向上滑动；
17.步骤四：旋转驱动组件相对于工作台组件滑动至与夹持组件同轴，夹持组件带动回转体工件向靠近旋转驱动组件的方向滑动，直至回转体工件的底端面与旋转驱动组件的夹头卡紧或抵紧，然后顶针组件再相对于工作台组件向靠近夹持组件的方向滑动，直至顶针组件与回转体工件的顶端抵紧；
18.步骤五：更换合适的加工刀具与立式加工组件连接，夹持组件松开对回转体工件周向侧壁的夹持，此时回转体工件通过顶针组件和旋转驱动组件配合夹持。
19.步骤六：通过工作台组件带动顶针组件、旋转驱动组件及回转体工件相对于机架向靠近或远离立式加工组件的方向移动，连接于立式加工组件的加工刀具对回转体工件的周向侧壁进行铣削加工，直至回转体工件的周向侧壁的铣削加工完毕；
20.步骤七：顶针组件在工作台组件上向远离旋转驱动组件的方向滑动，再通过人工或机械手将加工完毕后的回转体工件从旋转驱动组件上取出，回转体工件的加工完毕。
21.进一步地，步骤一还包括：连接于卧式加工组件上的加工刀具在回转体工件的底端面上加工出回转体工件内腔，然后连接于卧式加工组件上的加工刀具再突伸至回转体工件的内腔内并与回转体工件的底端平面抵触。
22.本发明的有益效果：通过夹持组件及顶针组件和旋转驱动组件在不同加工步骤分别对回转体工件进行夹持，便于卧式加工组件和立式加工组件及其连接的加工刀具在不同的加工步骤对回转体工件的内腔、底端面、顶端和周向侧壁进行加工；加工装置通过夹持组件对回转体工件一次装夹定位后，即可完成回转体工件的加工，提高了回转体工件的加工
精度，简化了回转体工件的加工和装夹步骤，提高了回转体工件的加工效率。将卧式加工组件升降地设置于安装座上，当对回转体工件的底端面加工完毕后，卧式加工组件相对于安装座上升，旋转驱动组件移动至与夹持组件同轴，卧式加工组件不会对旋转驱动组件的运动造成干涉，便于旋转驱动组件与顶针组件配合夹持回转体工件。
附图说明
23.图1为本发明的立体结构示意图。
24.图2为本发明的侧视结构示意图。
25.图3为本发明的截面结构示意图。
26.附图标记说明：
27.1、机架；2、龙门架；3、安装座；4、工作台组件；5、立式加工组件；6、卧式加工组件；7、夹持组件；8、顶针组件；9、旋转驱动组件；10、加工刀具；11、驱动器三；41、横向滑轨；42、纵向滑轨；51、驱动器一；52、滑动座；53、立式机头；54、电机一；55、主轴一；61、卧式机头；62、电机二；63、主轴二；71、夹持座；81、顶针座；82、限位顶针；83、容置槽；91、电机三；92、转盘；93、夹持件。
具体实施方式
28.为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
29.如图1至图3所示，本发明提供的一种用于加工回转体工件内外表面的加工装置，其包括机架1、设置于机架1的一侧的龙门架2、滑动设置于机架1的另一侧的安装座3、滑动设置于机架1上的工作台组件4、活动设置于龙门架2上的立式加工组件5、升降设置于安装座3上的卧式加工组件6及分别滑动设置于工作台组件4上的夹持组件7、顶针组件8和旋转驱动组件9；沿夹持组件7的滑动方向，所述顶针组件8和旋转驱动组件9分别位于夹持组件7的两侧；所述顶针组件8与夹持组件7相对于工作台组件4沿同一轴线滑动或分别沿两条相互平行的轴线滑动，所述夹持组件7的滑动方向与所述旋转驱动组件9的滑动方向相互垂直；所述夹持组件7能对回转体工件的周向进行夹持；所述顶针组件8能与旋转驱动组件9配合以夹持回转体工件的两端，通过所述旋转驱动组件9带动其夹持的回转体工件转动。
30.具体地，所述加工装置还包括多种不同型号的加工刀具10，所述立式加工组件5和卧式加工组件6能分别与两个不同或相同型号的加工刀具10连接；所述立式加工组件5和卧式加工组件6能分别驱动与其连接的加工刀具10转动以对回转体工件进行铣削加工。
31.本发明的加工装置可对多种不同形状的回转体工件进行铣削加工，本实施例主要以对圆锥状的回转体工件进行铣削加工为例进行说明。在初始状态下，工作台组件4位于安装座3与龙门架2之间，夹持组件7位于工作台组件4的中部，将两个加工刀具10分别与立式加工组件5和卧式加工组件6连接，加工装置对回转体工件的加工方法包括如下几个步骤：
32.步骤一：将回转体工件放置于夹持组件7上，将一加工刀具10与卧式加工组件6连接，通过夹持组件7对回转体工件的周向侧壁进行夹持，然后通过夹持组件7带动回转体工件在工作台组件4上向靠近卧式加工组件6的方向滑动，使得连接于卧式加工组件6上的加工刀具10突伸至回转体工件的内腔内并与回转体工件的底端平面抵触；将另一加工刀具10
与立式加工组件5连接并使其与回转体工件的顶端抵触；
33.步骤二：通过卧式加工组件6带动与其连接的加工刀具10相对于安装座3滑动，卧式加工组件6还能带动与其连接的加工刀具10转动，从而使得连接于卧式加工组件6的加工刀具10对回转体工件的底端平面或/和回转体工件的内腔进行铣削加工；通过立式加工组件5带动与其连接的加工刀具10相对于龙门架2上下或/和纵向地滑动或移动，立式加工组件5还能带动与其连接的加工刀具10转动，从而使得连接于立式加工组件5的加工刀具10对回转体工件的顶端及顶端周向的外侧壁进行铣削加工，直至回转体工件的底端平面、内腔、顶端及顶端周向的外侧壁的铣削加工完毕。
34.步骤三：将立式加工组件5上连接的加工刀具10拆卸下来，再通过工作台组件4带动顶针组件8、旋转驱动组件9及回转体工件相对于机架1向靠近立式加工组件5的方向移动，使得与卧式加工组件6连接的加工刀具10在回转体工件的内腔内移出，然后通过卧式加工组件6带动与其连接的加工刀具10相对于安装座3向上滑动。
35.步骤四：旋转驱动组件9相对于工作台组件4滑动至与夹持组件7同轴，夹持组件7带动回转体工件向靠近旋转驱动组件9的方向滑动，直至回转体工件的底端面与旋转驱动组件9的夹头卡紧或抵紧，然后顶针组件8再相对于工作台组件4向靠近夹持组件7的方向滑动，直至顶针组件8与回转体工件的顶端抵紧。
36.步骤五：更换合适的加工刀具10与立式加工组件5连接，夹持组件7松开对回转体工件周向侧壁的夹持，此时回转体工件通过顶针组件8和旋转驱动组件9配合夹持。
37.步骤六：通过工作台组件4带动顶针组件8、旋转驱动组件9及回转体工件相对于机架1向靠近或远离立式加工组件5的方向移动，连接于立式加工组件5的加工刀具10能与回转体工件的周向侧壁抵触，通过旋转驱动组件9带动回转体工件相对于顶针组件8转动，立式加工组件5带动与其连接的加工刀具10相对于龙门架2上下或/和纵向滑动或移动，立式加工组件5还能带动与其连接的加工刀具10转动，从而使得连接于立式加工组件5的加工刀具10对回转体工件的周向侧壁进行铣削加工，直至回转体工件的周向侧壁的铣削加工完毕。
38.步骤七：顶针组件8在工作台组件4上向远离旋转驱动组件9的方向滑动，从而松开回转体工件，再通过人工或机械手将加工完毕后的回转体工件从旋转驱动组件9上取出，回转体工件的加工完毕。
39.通过夹持组件7及顶针组件8和旋转驱动组件9在不同加工步骤分别对回转体工件进行夹持，便于卧式加工组件6和立式加工组件5及其连接的加工刀具10在不同的加工步骤对回转体工件的内腔、底端面、顶端和周向侧壁进行加工；加工装置实现了对回转体工件的一次装夹定位即可完成回转体工件的加工，提高了回转体工件的加工精度，减少了拆卸和装夹定位的次数，简化了回转体工件的加工和装夹步骤，提高了回转体工件的加工效率。将卧式加工组件6升降地设置于安装座3上，当对回转体工件的底端面加工完毕后，卧式加工组件6相对于安装座3上升，旋转驱动组件9移动至与夹持组件7同轴，卧式加工组件6不会对旋转驱动组件9的运动造成干涉，便于旋转驱动组件9与顶针组件8配合夹持回转体工件。
40.进一步地，所述立式加工组件5包括设置于龙门架2上的驱动器一51、滑动设置于龙门架2上的滑动座52及升降设置于滑动座52上的立式机头53，所述驱动器一51用于驱动滑动座52和立式机头53相对于龙门架2来回滑动。
41.具体地，所述立式机头53包括驱动器二(图中未示出)、升降地设置于滑动座52上的电机一54及设置于电机一54的输出端的主轴一55，所述加工刀具10能与主轴连接；所述驱动器二的本体设置于滑动座52上，所述驱动器二的输出端与电机一54的本体连接，所述驱动器二用于驱动电机一54和主轴一55相对于滑动座52上下升降。在实际使用过程中，通过驱动器一51带动滑动座52及立式机头53相对于龙门架2纵向来回滑动，通过驱动器二带动电机一54及与其连接的加工刀具10上下升降，从而便于连接于主轴一55的加工刀具10对回转体工件的顶端面和周向侧面进行加工，提高回转体工件的加工效率。
42.进一步地，所述加工装置还包括设置于机架1上的驱动器三11，所述驱动器三11用于驱动安装座3和卧式加工组件6相对于机架1滑动；所述卧式加工组件6包括设置于安装座3上的驱动器四(图中未示出)及升降设置于安装座3上的卧式机头61，所述驱动器四用于驱动卧式机头61相对于安装座3上下升降。
43.具体地，所述驱动器一51、驱动器二、驱动器三11、驱动器四均可采用伺服电机直联驱动机构或直线电机；所述卧式机头61包括升降地滑动设置于安装座3上的电机二62及设置于电机二62的输出端的主轴二63，所述加工刀具10能与主轴二63连接；所述驱动器三11用于安装座3、驱动电机二62、主轴二63和与主轴二63连接的加工刀具10相对于机架1来回滑动。在实际使用过程中，通过驱动器四驱动电机二62和与其连接的加工刀具10相对于安装座3上下升降，通过驱动器三11带动安装座3和卧式加工组件6和与其连接的加工刀具10相对于机架1纵向滑动，从而便于连接于主轴二63的加工刀具10对回转体工件的底端面和回转体工件的内腔进行加工。滑动座52沿龙门架2的滑动方向、安装座3沿机架1的滑动方向和旋转驱动组件9沿工作台组件4的滑动方向相互平行。
44.进一步地，所述工作台组件4上设置有横向滑轨41和纵向滑轨42，所述顶针组件8和夹持组件7分别与横向滑轨41滑动连接，所述旋转驱动组件9与纵向滑轨42滑动。
45.具体地，所述横向滑轨41与所述纵向滑轨42相互垂直；所述工作台组件4相对于机架1的滑动方向与顶针组件8的滑动方向位于同一轴线上或相互平行。在实际使用过程中，顶针组件8和夹持组件7能分别沿横向滑轨41滑动，顶针组件8不会对夹持组件7夹持的回转体工件造成干涉，便于夹持组件7的精准和稳定夹持；另外，夹持组件7还能带动回转体工件与旋转驱动组件9卡紧或抵紧，然后通过顶针组件8滑动并抵紧在回转体工件的顶端，再松开夹持组件7对回转体工件的夹持，以改变回转体工件的夹持位置，有利于回转体工件的加工，使得回转体工件通过一次装夹，便可实现回转体工件的加工，进一步提高了回转体工件的加工精度。
46.进一步地，所述夹持组件7包括滑动设置于工作台组件4上的夹持器(图中未示出)及设置于夹持器的两个输出端的两个夹持座71，夹持器用于驱动两个夹持座71彼此靠近或远离，两个所述夹持座71相互配合以夹持在回转体工件的周向。
47.具体地，所述夹持器可采用手指气缸，所述夹持组件7还包括设置于工作台组件4上的驱动器五(图中未示出)，所述驱动器五的输出端与夹持器的本体连接，所述夹持器的本体与横向滑轨41滑动连接。在实际使用过程中，通过驱动器五带动夹持器和夹持座71在横向滑轨41上来回滑动，有利于夹持组件7夹持并输送回转体工件；通过夹持器驱动两个夹持座71相互靠近以夹持回转体工件，夹持组件7的结构简单，夹持稳定。
48.进一步地，所述旋转驱动组件9包括滑动设置于工作台组件4上的电机三91及设置
于电机三91的输出端的转盘92，所述转盘92上设置有夹持件93，所述夹持件93能夹持回转体工件。
49.在实际使用过程中，通过夹持件93夹持在回转体工件的底端，顶针组件8在横向滑轨41上向靠近回转体工件的方向运动并抵紧在回转体工件的顶端，然后夹持组件7松开对回转体工件的夹持，再通过电机三91带动转盘92、夹持件93及回转体工件转动。旋转驱动组件9的结构紧凑，旋转驱动组件9与工作台组件4的连接方便。
50.进一步地，所述顶针组件8包括滑动设置于工作台组件4上的顶针座81、转动设置于顶针座81上的限位顶针82及由限位顶针82靠近夹持组件7的一侧的外侧壁向内凹设而成的容置槽83，所述回转体工件的顶端能突伸至容置槽83内。
51.具体地，所述顶针组件8还包括设置于工作台组件4上的驱动器六(图中未示出)，所述驱动器六的输出端与顶针座81连接，所述顶针座81与横向滑轨41滑动连接。在实际使用过程中，通过驱动器六带动顶针座81及限位顶针82在横向滑轨41上来回滑动，使得夹持组件7夹持的回转体工件的顶端能突伸至容置槽83内，有利于顶针座81快速精准地夹持回转体工件；旋转驱动组件9能带动回转体工件和限位顶针82同步转动，回转体工件转动时的稳定性好。
52.本实施例中的所有技术特征均可根据实际需要而进行自由组合。
53.上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。