一种镗车复合加工主轴单元及加工方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于数控铣镗加工中心领域，尤其涉及一种镗车复合加工主轴单元。
【背景技术】
[0002]高档机床特别是高档数控机床的功能向复合化方向发展是一种趋势，有车铣复合加工、铣车复合加工、立卧转换五面加工等多功能复合加工机床，但这些高档机床均是在工件一次装夹下，通过更换不同的刀具实现不同方式的加工，一种加工方式需要一把相应的刀具完成，换刀时间影响加工效率、换刀后重新定位影响加工精度等。本发明创造的镗车复合加工主轴单元，用一把组合刀具，即可实现相应刀头的镗孔加工、孔口端面或沉孔底平面的车削加工，省去了换刀时间，将孔口端面或沉孔底平面的平底刀镗削加工方式改进为车削加工方式，加工效率、加工精度、加工稳定性和刀具寿命等会显著提高，对推进装备制造业发展有意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是用一把组合刀具，实现相应刀头的镗孔加工、孔口端面或沉孔底平面的车削加工，取代传统主轴单元一种加工方式需要一把刀具的加工方式、取代孔口端面或沉孔底平面镗削加工方式，提高加工效率、加工精度、加工稳定性和刀具寿命等，特别为诸如内燃机机体缸套孔等孔系提供一种镗车复合加工主轴单元，为高端数控机床提供一种复合加工新方法。
[0004]实现上述目的的技术方案是一种镗车复合加工主轴单元，包括主轴箱、锥柄、内斜齿轮外花键套和花键内孔偏心外主轴；内斜齿轮外花键套和花键内孔偏心外主轴通过花键滑动配合，并随蜗杆内主轴回转；内斜齿轮外花键套和蜗杆内主轴由第一轴承和第四轴承轴向径向支撑，花键内孔偏心外主轴由第二轴承和第三轴承径向轴向支撑，蜗杆内主轴中的刀杆上设有镗缸刀、镗止口刀和车止口端面刀，镗缸刀和镗止口刀布置在同侧，车止口端面刀布置在异侧。
[0005]进一步的，花键内孔偏心外主轴和蜗杆内主轴存在偏心距e，偏心距e大于二分之一的镗止口刀和镗缸刀的半径差。
[0006]进一步的，镗止口刀与车止口端面刀的高度位置差与车止口端面刀的背吃刀量相等。
[0007]—种镗车复合加工主轴单元的加工方法，镗缸刀和镗止口刀定位在花键内孔偏心外主轴的最大偏心处，花键内孔偏心外主轴通过内斜齿轮外花键套带动蜗杆内主轴进行镗孔加工;然后车止口端面，动力推动内斜齿轮外花键套向下移动，强迫蜗杆内主轴和刀柄自转180°的过程中，车止口端面刀在花键内孔偏心外主轴偏心距逐渐增大的同时，继续旋转车止口端面刀；最后花键内孔偏心外主轴和蜗杆内主轴停转，Z向抬刀、车止口端面刀脱离止口孔后，让推套失去推力、由压缩弹簧使内斜齿轮外花键套向相反方向移动，蜗杆内主轴反转180°复位，同时Z向继续抬刀到要求高度，完成加工循环。
[0008]本发明具有如下有益效果:
[0009](I)在主轴静止或旋转状态下、Z轴定位或进给运动状态下，可以在有限范围内灵活连续调整内外双层主轴间的中心距，并且在调整这个中心距期间，内外双层主轴间没有相对轴向移动、具有偏心径向转动功能。
[0010](2)在Z轴正反方向进给期间，组合刀具可以进行镗孔加工和镗孔轴向退刀动作；
[0011](3)在内外双层主轴连续调整中心距期间，组合刀具上的相关刀头可以进行车削加工和车削径向退刀动作；
[0012](4)根据工艺要求，镗孔加工和车削加工可以重叠进行，也可以先后顺序进行；
[0013](5)手动或自动更换不同刀头组合形式的刀杆，可以完成多种形式孔系的深度镗铣和端面车削加工，端面与孔的位置精度可能达到所用主轴轴承精度；
[0014](6)多个本发明创造的主轴单元排列布局，可以进行多个孔的同时镗车复合加工，加工效率更高、精度高而稳定。
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构示意图；
[0016]图2是键孔示意图；
[0017]图3是车止口端面示意图；
[0018]图中:1.镗缸刀；2.镗止口刀；3.锥柄;4.主轴箱;5.花键内孔偏心外主轴;6.蜗杆内主轴;7.第一轴承;8.第二轴承;9.压缩弹簧；10.推套；13.内斜齿轮外花键套；15.第三轴承；16.第四轴承；17.刀柄；18.车止口端面刀。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0020]如图1?2所示:实现上述目的的技术方案是一种镗车复合加工主轴单元，包括主轴箱4、锥柄3、内斜齿轮外花键套13和花键内孔偏心外主轴5;内斜齿轮外花键套13和花键内孔偏心外主轴5通过花键滑动配合，并随蜗杆内主轴6回转；内斜齿轮外花键套13和蜗杆内主轴6由第一轴承7和第四轴承16轴向径向支撑，花键内孔偏心外主轴5由第二轴承8和第三轴承15径向轴向支撑，蜗杆内主轴6中的刀杆17上设有镗缸刀1、镗止口刀2和车止口端面刀18，镗缸刀I和镗止口刀2布置在同侧，车止口端面刀18布置在异侧。
[0021]进一步的，花键内孔偏心外主轴5和蜗杆内主轴6存在偏心距e，偏心距e大于二分之一的镗止口刀2和镗缸刀I的半径差。
[0022]进一步的，镗止口刀2与车止口端面刀18的高度位置差与车止口端面刀18的背吃刀量相等。
[0023]—种镗车复合加工主轴单元的加工方法，其包括步骤:
[0024]第一步:镗缸刀I和镗止口刀2定位在花键内孔偏心外主轴5的最大偏心处，花键内孔偏心外主轴5通过内斜齿轮外花键套13带动蜗杆内主轴6进行镗孔加工；
[0025]第二步:在所述第一步之后车止口端面，动力推动内斜齿轮外花键套13向下移动，强迫蜗杆内主轴6和刀柄17自转180°的过程中，车止口端面刀18在花键内孔偏心外主轴5偏心距逐渐增大的同时，继续旋转车止口端面刀18;
[0026]第三步:在所述第二步之后，花键内孔偏心外主轴5和蜗杆内主轴6停转，Z向抬刀、车止口端面刀18脱离止口孔后，让推套10失去推力、由压缩弹簧9使内斜齿轮外花键套13向相反方向移动，蜗杆内主轴6反转180°复位，同时Z向继续抬刀到要求高度，完成加工循环。
【主权项】
1.一种镗车复合加工主轴单元，包括主轴箱(4)、锥柄(3)、内斜齿轮外花键套(13)和花键内孔偏心外主轴(5);内斜齿轮外花键套(13)和花键内孔偏心外主轴(5)通过花键滑动配合，并随蜗杆内主轴(6)回转；内斜齿轮外花键套(13)和蜗杆内主轴(6)由第一轴承(7)和第四轴承(16)轴向径向支撑，花键内孔偏心外主轴(5)由第二轴承(8)和第三轴承(15)径向轴向支撑，其特征在于:蜗杆内主轴(6)中的刀杆(17)上设有镗缸刀(I)、镗止口刀(2)和车止口端面刀(18)，镗缸刀(I)和镗止口刀(2)布置在同侧，车止口端面刀(18)布置在异侧。2.根据权利要求1所述的一种镗车复合加工主轴单元，其特征在于:花键内孔偏心外主轴(5)和蜗杆内主轴(6)存在偏心距e，偏心距e大于二分之一的镗止口刀(2)和镗缸刀(I)的半径差。 根据权利要求2所述的一种镗车复合加工主轴单元，其特征在于:镗止口刀(2)与车止口端面刀(18)的高度位置差与车止口端面刀(18)的背吃刀量相等。3.—种采用依据权利要求3所述的一种镗车复合加工主轴单元的加工方法，其包括步骤: 第一步:镗缸刀(I)和镗止口刀(2)定位在花键内孔偏心外主轴(5)的最大偏心处，花键内孔偏心外主轴(5)通过内斜齿轮外花键套(13)带动蜗杆内主轴(6)进行镗孔加工； 第二步:在所述第一步之后车止口端面，动力推动内斜齿轮外花键套(13)向下移动，强迫蜗杆内主轴(6)和刀柄(17)自转180°的过程中，车止口端面刀(18)在花键内孔偏心外主轴(5)偏心距逐渐增大的同时，继续旋转车止口端面刀(18); 第三步:在所述第二步之后，花键内孔偏心外主轴(5)和蜗杆内主轴(6)停转，Z向抬刀、车止口端面刀(18)脱离止口孔后，让推套(10)失去推力、由压缩弹簧(9)使内斜齿轮外花键套(13)向相反方向移动，蜗杆内主轴(6)反转180°复位，同时Z向继续抬刀到要求高度，完成加工循环。
【专利摘要】本发明涉及一种镗车复合加工主轴单元，包括主轴箱(4)、锥柄(3)、内斜齿轮外花键套(13)和花键内孔偏心外主轴(5)；内斜齿轮外花键套(13)和花键内孔偏心外主轴(5)通过花键滑动配合，并随蜗杆内主轴(6)回转；内斜齿轮外花键套(13)和蜗杆内主轴(6)由第一轴承(7)和第四轴承(16)轴向径向支撑，花键内孔偏心外主轴(5)由第二轴承(8)和第三轴承(15)径向轴向支撑，蜗杆内主轴(6)中的刀杆(17)上设有镗缸刀(1)、镗止口刀(2)和车止口端面刀(18)，镗缸刀(1)和镗止口刀(2)布置在同侧，车止口端面刀(18)布置在异侧。本发明能取代传统主轴单元一种加工方式需要一把刀具的加工方式、取代孔口端面或沉孔底平面镗削加工方式，提高了加工效率、加工精度、加工稳定性和刀具寿命等。
【IPC分类】B23B19/02
【公开号】CN105499611
【申请号】CN201610101527
【发明人】周保牛, 曹根基, 周岳, 叶穗, 张波, 李秀汉
【申请人】常州机电职业技术学院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年2月24日