端固定连接主轴动力单元III的转台14。采用高长径比槽形刀杆5，内部采用周长与宽度之比超过80的同步带4，实现在主轴垂直方向的长距离传动，带动刀杆端部刀具转动。槽形刀杆5为非对称直角梯形结构，沿刀杆长度方向靠近连接法兰截面面积变大，提高了刀杆结构刚度；下侧采用平面结构，减少刀杆与工件的运动干涉对切削运动的限制；下侧盖板可拆卸，便于更换同步带4与同步带轮。压缩空气由传动刀杆内部流通，带走装置运转所产生热量，起到冷却作用。
[0034]图5所示，主轴动力单元III在转台14上设有一个调整座8、一个调节调整座8位置的调节螺杆12和进气孔11，位于调整座8上的主轴电机7与主轴9之间采用键连接，在调整座8与主轴9之间设有主轴承组9a，主轴承组9a采用轴承盖9b和轴承锁紧螺母9c固定，主轴9下端部设有一个同步带轮10，一体式轮轴I与同步带轮10之间采用同步带4连接。主轴电机7安装在可滑动调整座8上，主轴电机7下端连接主轴9，主轴9转动带动同步带轮10运动，通过同步带4传动，从而为切削运动提供动力。进气孔11可通入压缩空气并在传动刀杆单元II内流通，从而对同步带轮进行冷却。旋转调节螺杆12，调整座8可沿同步带中心线方向前后移动，实现对同步带轮中心距调整，便于同步带4拆装。
[0035]图6、7所示，工位调节单元IV的底座13上设有一个环形T型槽17和对称设置的六个销孔18，在底座13与转台14之间采用位于销孔18中的圆柱销钉19定位，用与环形T型槽17相配合的T型螺栓16和翼形螺母16a固定连接，对称设置的六个销孔18中，位于一侧的三个销孔18的圆心与底座13的圆心连线夹角m为28-30度角。采用销孔定位转台机构，改变刀具-工件相对位置。转台14插入铜套15中实现与底座13的相对转动。圆柱销钉19共2个，底座14上销孔18共有6个，销孔间定位角度根据加工需求调节，消除工件内部空间对切削运动限制。环形T型槽17中装配有两个T型螺栓16，在转台14调整到指定位置后紧固。
[0036]一种多工位加工矩形深腔构件侧壁非回转凹槽的工艺方法，如图8、9、10所示，具体加工步骤如下:
[0037](a)、对深腔构件工件20进行安装定位，针对工件下部凹槽20a切削加工，将加工装置调至工位al，安装平头刀具3a进行对刀。
[0038](b)、向主轴动力单元进气孔11通入压缩空气，对主轴的同步带轮10、同步带4、一体式轮轴I进行冷却，同时气体由槽形刀杆5端头喷气孔2喷出作用于加工区域，带走切肩；
[0039](c)、针对工件下部凹槽20a切削加工，调整并保持工位al，对侧壁内凹槽中心区域进行大余量去除，加工至规定尺寸，受槽形刀杆5与工件运动干涉限制，刀具切削运动至槽形刀杆5与工件内壁相聚2-3_装置运动极限处；
[0040](d)、针对工件下部凹槽20a切削加工，加工装置先后调节至工位a2和工位a3，更换圆角加工刀具3，对侧壁内凹槽两侧边缘未加工残留去除区域进行内圆角加工，根据刀具尺寸外形以及不同加工工位间空间几何关系进行计算，加工至规定尺寸。
[0041](e)、对工件上部凹槽20b切削加工，则将加工装置调至工位bl，安装平头刀具(3a)进行对刀.
[0042](f)、针对工件上部凹槽20b切削加工，调整并保持工位bl，对侧壁内凹槽中心区域进行大余量去除，加工至规定尺寸，受槽形刀杆5与工件运动干涉限制，刀具切削运动至槽形刀杆5与工件内壁相聚2-3_装置运动极限处；
[0043](g)、针对工件上部凹槽20b切削加工，加工装置先后调节至工位b2和工位b3。更换圆角加工刀具3，对侧壁内凹槽两侧边缘未加工残留去除区域进行内圆角加工。根据刀具尺寸外形以及不同加工工位间空间几何关系进行计算，加工至规定尺寸。
【主权项】
1.一种多工位加工矩形深腔构件侧壁非回转凹槽装置，它包括切削工作单元(I )、传动刀杆单元(II )、主轴动力单元(III)和工位调节单元(IV)四部分组成，通过底座(13)安装在专用三轴数控机床主体上，其特征在于: 所述切削工作单元(I )采用上轴承(Ia)和下轴承(Ib)支撑一个一体式轮轴(1)，并用上轴承盖(Ic)和下轴承盖(Id)压紧固定。一体式轮轴(I)内设有刀具安装锥形孔，在第二下侧盖板(6a)设有正对着刀具的喷气孔(2); 所述传动刀杆单元(II )采用槽形刀杆(5)，槽形刀杆(5)的悬臂端的尺寸向固定端逐渐增加，槽形刀杆(5)的下部设有第一下侧盖板(6)和第二下侧盖板(6a)构成刀杆内腔(5a),在刀杆内腔(5a)的悬臂端设有所述切削工作单元(I )，刀杆内腔(5a)的另一端固定连接主轴动力单元(III)的转台(14)； 所述主轴动力单元(III)在转台(14)上设有一个调整座(8)、一个调节调整座(8)位置的调节螺杆(12)和进气孔(11)，位于调整座⑶上的主轴电机(7)与主轴(9)之间采用键连接，在调整座⑶与主轴(9)之间设有主轴承组(9a)，主轴承组(9a)采用轴承盖(9b)和轴承锁紧螺母(9c)固定，所述主轴(9)下端部设有一个同步带轮(10)所述一体式轮轴(I)与同步带轮(10)之间采用同步带⑷连接； 所述工位调节单元(IV )的底座(13)上设有一个环形T型槽(17)和对称设置的六个销孔(18)，在底座(13)与转台(14)之间采用位于销孔(18)中的圆柱销钉(19)定位，用与环形T型槽(17)相配合的T型螺栓(16)和翼形螺母(16a)固定连接，所述对称设置的六个销孔(18)中，位于一侧的三个销孔(18)的圆心与底座(13)的圆心连线夹角m为28-30度角。
2.根据权利要求1所述的一种多工位加工矩形深腔构件侧壁非回转凹槽装置，其特征在于:所述进气孔(11)与刀杆内腔(5a)和喷气孔(2)连通。
3.根据权利要求1所述的一种多工位加工矩形深腔构件侧壁非回转凹槽装置的加工方法，其特征在于:采用如下加工步骤: (a)、对深腔构件工件(20)进行安装定位，针对工件下部凹槽(20a)切削加工，将加工装置调至工位al，安装平头刀具(3a)进行对刀，对工件上部凹槽(20b)切削加工，则将加工装置调至工位bl，安装平头刀具(3a)进行对刀； (b)、向主轴动力单元进气孔(11)通入压缩空气，对主轴的同步带轮(10)、同步带(4)、一体式轮轴(I)进行冷却，同时气体由槽形刀杆(5)端头喷气孔(2)喷出作用于加工区域，带走切肩； (C)、针对工件下部凹槽(20a)切削加工，调整并保持工位al，针对工件上部凹槽(20b)切削加工，则调整并保持工位bl，对侧壁内凹槽中心区域进行大余量去除，加工至规定尺寸，受槽形刀杆(5)与工件运动干涉限制，刀具切削运动至槽形刀杆(5)与工件内壁相聚2-3mm装置运动极限处； (d)、针对工件下部凹槽(20a)切削加工，加工装置先后调节至工位a2和工位a3，针对工件上部凹槽(20b)切削加工，则加工装置先后调节至工位b2和工位b3，更换圆角加工刀具(3)，对侧壁内凹槽两侧边缘未加工残留去除区域进行内圆角加工，根据刀具尺寸外形以及不同加工工位间空间几何关系进行计算，加工至规定尺寸。
【专利摘要】一种多工位加工矩形深腔构件侧壁非回转凹槽装置及其加工方法，属于非标加工装置技术领域。该装置包括切削工作单元、传动刀杆单元、主轴动力单元和工位调节单元。切削工作单元采用同步带轮与切削传动轴的一体式轮轴；传动刀杆单元采用高长径比刀杆，内部采用周长与宽度之比超过80的同步带，带动刀杆端部刀具转动；主轴动力单元为切削运动提供动力，并通入压缩空气对装置进行冷却；工位调节单元采用定位转台结构调整加工工位，改变刀具-工件相对位置。该装置实现了对矩形深腔构件侧壁非回转内凹槽的加工，可调整多工位解决了工件内部半封闭狭小空间对刀具切削运动和加工区域的限制，同时避免了工件多次装夹，提高了加工精度和效率。
【IPC分类】B23Q11-00, B23Q11-10, B23Q1-26, B23Q37-00, B23Q5-10
【公开号】CN104786105
【申请号】CN201510157484
【发明人】高航, 赵桐, 鲍永杰
【申请人】大连理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月3日