本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合加工機(jī)床，適用于外球面軸承座一次裝夾、球面孔和油槽的鏜削、注油孔鉆孔和攻絲工序上使用。

背景技術(shù)：

軸承座是外球面軸承的重要部件，軸承座內(nèi)徑與軸承外徑為球面配合，兩者之間具有自動(dòng)調(diào)心功能，球面軸承外徑隨無(wú)心磨削技術(shù)的不斷發(fā)展，已達(dá)到相當(dāng)高的精度等級(jí)，但軸承座的內(nèi)徑球面加工一直維持現(xiàn)狀，已與球面軸承座內(nèi)徑精度不相匹配。

具體體現(xiàn)是：1、球曲率不吻合，溝槽潤(rùn)滑脂的密封泄漏，惡劣環(huán)境下，無(wú)法阻止泥土、灰塵、水分的進(jìn)入，從而影響軸承使用壽命和工作性能。2、尺寸散差大，使軸承內(nèi)徑與軸承座內(nèi)徑不具有良好的通用性和互換性。3、球徑橢圓大，軸承外徑裝配時(shí)，軸承座產(chǎn)生形變，影響其自動(dòng)調(diào)心功能。

現(xiàn)有的軸承座球面加工設(shè)備以數(shù)控車，兩軸聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)為主流，但其加工原理存在不足：1、滾珠絲杠間隙、兩伺服軸慣量匹配影響球形、尺寸差，保持精度成本高。2、兩軸插補(bǔ)、刀具的幾何形狀誤差影響加工輪廓，呈復(fù)映誤差累計(jì)。3、工件旋轉(zhuǎn)，無(wú)法進(jìn)行鉆孔，攻絲復(fù)合加工，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上下料困難，因而工序分散，物流成本高，占地面積大。4、軸承座的加工工序單一枯燥，環(huán)境惡劣，招工難，企業(yè)對(duì)軸承座加工設(shè)備自動(dòng)化需求強(qiáng)烈。

現(xiàn)有的設(shè)備達(dá)到其精度難度大，精度保持難，同時(shí)招工難已成為每個(gè)企業(yè)發(fā)展面對(duì)的難題，軸承座加工已成為外球面軸承發(fā)展的瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的任務(wù)是提出一種軸承座一次裝夾，精度高的一種數(shù)控外球面軸承復(fù)合加工機(jī)床。

本實(shí)用新型的任務(wù)是這樣完成的，其特征在于：復(fù)合加工磨床由床身、主軸箱、鏜桿機(jī)構(gòu)、鏜刀伺服推拉旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)、鉆、攻單元、工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)和工件夾具等部件構(gòu)成，所述主軸箱固定安裝在床身上，主軸箱內(nèi)的主軸采用錐柄接口與拉桿連接，主軸變頻電機(jī)通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸驅(qū)動(dòng)鏜桿機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，所述鏜刀伺服推拉旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)把合在床身主軸箱上，所述鉆、攻單元固定于主軸箱上，所述工件夾具安裝在工件上拖板上，工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)把合在床身上驅(qū)動(dòng)上、下拖板進(jìn)給。所述鏜刀伺服推拉旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，本機(jī)構(gòu)由聯(lián)軸器、滾珠絲杠、滑座、旋轉(zhuǎn)軸承座、鏜刀連桿、線規(guī)滑塊、滾珠絲杠軸承座、伺服電機(jī)構(gòu)成，所述伺服電機(jī)與滾珠絲杠通過(guò)聯(lián)軸器連接，所述滾珠絲杠裝配在滾珠絲杠軸承座里固定，所述滾珠絲杠的前端與滑座裝配并帶動(dòng)滑座前后移動(dòng)，所述滑座通過(guò)線規(guī)滑塊導(dǎo)向，所述線規(guī)滑塊把合在床身上，鏜刀連桿通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸承座安裝在滑座上。所述鏜桿機(jī)構(gòu)由精鏜擺動(dòng)軸承、半精鏜擺動(dòng)軸承、拉桿、鏜頭體、精鏜齒輪、半精鏜齒輪、撥塊、鏜槽刀具、精鏜刀具、精鏜單元和半精鏜刀具構(gòu)成，粗鏜刀具固定在鏜頭體的端頭，所述鏜刀體里裝有精鏜齒輪和半精鏜齒輪，所述精鏜齒輪和半精鏜齒輪分別由精鏜擺動(dòng)軸承和精鏜擺動(dòng)軸承支撐，設(shè)計(jì)安裝擺動(dòng)軸承目的是可適當(dāng)預(yù)緊，使刀具具有高的擺動(dòng)精度，拔塊裝配在與半精鏜齒輪的凹槽中，鏜槽刀具安裝在與撥塊相連的零件上，精鏜刀具、半精鏜刀具是分別安裝在精鏜齒輪和半精鏜齒輪的預(yù)制孔內(nèi)并用螺釘緊固。鉆、攻單元由鉆孔電機(jī)、鉆孔同步帶輪、鏈條、回轉(zhuǎn)板、支撐座、鉆頭、鏈輪機(jī)構(gòu)、橫梁、滑座、鉆孔機(jī)、回轉(zhuǎn)中心、攻絲機(jī)、攻絲電機(jī)、攻絲電機(jī)同步帶輪和絲錐構(gòu)成，所述鉆孔機(jī)、攻絲機(jī)安裝在滑座上，所述滑座與橫梁燕尾導(dǎo)軌配合可水平移動(dòng)，所述橫梁固定在回轉(zhuǎn)板上，鏈條安裝在回轉(zhuǎn)板上，回轉(zhuǎn)板是安裝在支撐座上，回轉(zhuǎn)板背面為凸塊并與支撐座上面的圓形凹槽相配合，所述鉆孔機(jī)由液壓驅(qū)動(dòng)上升下降，鉆孔電機(jī)通過(guò)同步帶輪與鉆孔機(jī)軸連接，鉆孔機(jī)上裝有鉆頭，所述攻絲機(jī)采用導(dǎo)桿式，攻絲電機(jī)通過(guò)同步帶輪與攻絲機(jī)上的導(dǎo)桿連接，導(dǎo)桿上裝有絲錐。所述上拖板與下拖板相匹配，所述下拖板固定在床身上，上拖板通過(guò)工件伺服機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給，所述工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、彈性聯(lián)軸器和滾珠絲杠組成，支撐為十字交叉滾子導(dǎo)軌，具有剛性好、定位精度高，所述工件夾具安裝在上拖板上，軸承座工件在工件夾具上裝夾定位。

本實(shí)用新型具有以下效果，采取上述技術(shù)方案，對(duì)球面軸承座加工，加工效果表現(xiàn)為：球形與球徑橢圓加工精度均在0.01mm內(nèi)。刀片使用壽命成倍提高，連續(xù)加工100件，尺寸差可控制在0.01mm內(nèi)，同時(shí)由于粗、精分開(kāi)，刀具激振幅度較小，表面光潔度Ra可達(dá)1.0～1.6μm。同時(shí)自動(dòng)化水平得到極大滿足，從原來(lái)1人操作2臺(tái)，現(xiàn)在可實(shí)現(xiàn)1人操作5-12臺(tái)，極大的解放人力。

附圖說(shuō)明

圖1是本技術(shù)方案復(fù)合磨床的主視圖；圖2是鏜桿結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2A-A方向結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2B-B方向的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖3的粗鏜刀具的右視圖；圖6是鏜刀伺服旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的示意圖；圖7是鉆孔的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是攻絲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1圖面說(shuō)明：1、床身，2、主軸箱，3、軸承座工件，4、鏜桿機(jī)構(gòu)，5、主軸，6、鏜刀推拉旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，7、主軸變頻電機(jī)，8、鉆孔攻絲單元，9、桁架機(jī)械手，10、工件夾具，11、上拖板，12、工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)。

圖2、圖3和圖4、圖5的圖面說(shuō)明：13、精鏜擺動(dòng)軸承，14、半精鏜擺動(dòng)軸承，15、拉桿，16、鏜頭體，17、精鏜齒輪，18、半精鏜齒輪，19、拔塊，20、鏜槽刀具，21、粗鏜刀具，22、精鏜刀具，23、半精鏜刀具；

圖6的圖面說(shuō)明：24、聯(lián)軸器，25、滾珠絲杠，26、滑座，27、旋轉(zhuǎn)軸承座，28、鏜刀連桿，29、線規(guī)滑塊，30、滾珠絲杠軸承座，31、伺服電機(jī)；

圖7、圖8的圖面說(shuō)明：32、鉆孔電機(jī)，33、鉆孔同步帶輪，34、鏈條，35、回轉(zhuǎn)板，36、支撐座，37、鉆頭，38、鏈輪機(jī)構(gòu)，39、橫梁，40、滑座，41、鉆孔機(jī)，42、回轉(zhuǎn)中心，43、攻絲機(jī)，44、攻絲電機(jī)，45、同步帶輪，46、絲錐。

具體實(shí)施例

本技術(shù)方案配有上料輸送帶、機(jī)械手上下料、下料理料等自動(dòng)化裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)一人多機(jī)的操作模式，為實(shí)現(xiàn)上述目的，1、球面孔的加工采用“三心合一”復(fù)合運(yùn)動(dòng)的原理；球曲率精度是由鏜刀的擺動(dòng)中心與鏜桿回轉(zhuǎn)中心線的同心度決定；球面孔球徑橢圓精度由鏜刀的擺動(dòng)精度和鏜桿的回轉(zhuǎn)精度決定；

2、鏜刀桿由擺動(dòng)式鏜頭和鏜刀推拉機(jī)構(gòu)組成，鏜刀桿集粗鏜刀具、半精鏜刀具、精鏜刀具、鏜油槽刀具一體，同時(shí)精鏜刀具有微調(diào)功能，根據(jù)加工復(fù)映誤差原理、刀具粗、精刀分開(kāi)，其優(yōu)點(diǎn)使零件充分釋放應(yīng)力形變，復(fù)映誤差累計(jì)最小；粗、精刀具分開(kāi)，刀具損耗降低，尺寸穩(wěn)定性高，保證軸承座球面尺寸差精度；

3、在鏜球面孔工位同時(shí)配有鉆孔機(jī)、攻絲機(jī)、不同工步一次裝夾，可完成注油螺紋孔的復(fù)合加工。

本技術(shù)方案是一種數(shù)控外球軸承座復(fù)合加工機(jī)床采用模塊化設(shè)計(jì)，具體實(shí)施例如圖1所示，復(fù)合加工磨床由床身1、主軸箱2、鏜桿機(jī)構(gòu)4、鏜刀伺服推拉旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)6、鉆、攻單元8、工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)12和工件夾具10等部件構(gòu)成，所述主軸箱2固定安裝在床身1上，主軸箱內(nèi)的主軸5采用錐柄接口與拉桿15連接，主軸變頻電機(jī)7通過(guò)同步帶驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸5驅(qū)動(dòng)鏜桿機(jī)構(gòu)4旋轉(zhuǎn)，所述鏜刀伺服推拉旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)6把合在床身主軸箱2上，所述鉆、攻單元8固定于主軸箱2上，所述工件夾具10安裝在工件上拖板11上，工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)12把合在床身上，驅(qū)動(dòng)上、下拖板進(jìn)給。

所述主,5采用高精度套筒式主軸，使鏜桿機(jī)構(gòu)4具有高的旋轉(zhuǎn)精度。

所述鏜刀伺服推拉旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)6如圖6所示，本機(jī)構(gòu)由聯(lián)軸器24、滾珠絲杠25、滑座26、旋轉(zhuǎn)軸承座27、鏜刀連桿28、線規(guī)滑塊29、滾珠絲杠軸承座30、伺服電機(jī)31構(gòu)成，所述伺服電機(jī)31與滾珠絲杠25通過(guò)聯(lián)軸器24連接，所述滾珠絲杠裝配在滾珠絲杠軸承座30里固定，所述滾珠絲杠的前端與滑座26裝配并帶動(dòng)滑座前后移動(dòng)，所述滑座通過(guò)線規(guī)滑塊29導(dǎo)向，所述線規(guī)滑塊29把合在床身上，鏜刀連桿28通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸承座27安裝在滑座26上，工作時(shí)，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠并帶動(dòng)滑座前后移動(dòng)，滑座由線規(guī)滑塊導(dǎo)向，鏜刀連桿可以完成前后移動(dòng)，鏜刀連桿旋轉(zhuǎn)是由旋轉(zhuǎn)軸承座帶動(dòng)完成。故鏜刀連桿可以完成旋轉(zhuǎn)和前后移動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

所述鏜桿機(jī)構(gòu)4如圖2、圖3、圖4和圖5所示，所述鏜桿機(jī)構(gòu)由精鏜擺動(dòng)軸承13、半精鏜擺動(dòng)軸承14、拉桿15、鏜頭體16、精鏜齒輪17、半精鏜齒輪18、撥塊19、鏜槽刀具20、粗鏜刀具21、精鏜刀具22和半精鏜刀具23構(gòu)成，所述粗鏜刀具21固定在鏜頭體16的端頭，所述鏜刀體16里裝有精鏜齒輪17和半精鏜齒輪18，所述精鏜齒輪和半精鏜齒輪分別由精鏜擺動(dòng)軸承13和半精鏜擺動(dòng)軸承14支撐，設(shè)計(jì)安裝擺動(dòng)軸承目的是可適當(dāng)預(yù)緊，使刀具具有高的擺動(dòng)精度，拔塊19裝配在與半精鏜齒輪18的凹槽中，鏜槽刀具20安裝在與撥塊19相連的零件上，此件能在鏜頭體16左端的方孔中能上下移動(dòng)，精鏜刀具22、半精鏜刀具23是分別安裝在精鏜齒輪17和半精鏜齒輪18的預(yù)制孔內(nèi)并用螺釘緊固，所述鏜刀連桿 28通過(guò)拉桿15驅(qū)動(dòng)鏜頭體16內(nèi)精鏜齒輪17順、逆擺動(dòng)固定角度，精鏜齒輪17通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)半精鏜齒輪18順、逆擺動(dòng)固定角度，半精鏜齒輪18通過(guò)拔塊19驅(qū)動(dòng)鏜槽刀具20 上下進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，由圖2、圖3、圖4和圖5所示，粗鏜刀具21旋轉(zhuǎn)，軸承座工件3進(jìn)給，可完成軸承座工件3毛胚黑皮的粗加工。半精鏜刀具23、精鏜刀具22位于依次進(jìn)給至軸承座工件3的球面中心，做旋轉(zhuǎn)+擺動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，三心合一完成軸承座工件3球面孔的半精、精加工。同時(shí)精鏜刀具22具有微調(diào)功能，可調(diào)至工件加工尺寸。鏜槽刀具20位于軸承座工件3油槽位置，上下進(jìn)給+旋轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)完成軸承座工件3的油槽加工。

所述鉆、攻單元如圖7和圖8所示，鉆、攻單元由鉆孔電機(jī)32、鉆孔同步帶輪33、鏈條34、回轉(zhuǎn)板35、支撐座36、鉆頭37、鏈輪機(jī)構(gòu)38、橫梁39、滑座40、鉆孔機(jī)41、回轉(zhuǎn)中心42、攻絲機(jī)43、攻絲電機(jī)44、攻絲電機(jī)同步帶輪45和絲錐46構(gòu)成，所述鉆孔機(jī)41、攻絲機(jī)43安裝在滑座40上，所述滑座與橫梁39燕尾導(dǎo)軌配合可水平移動(dòng)，所述橫梁39固定在回轉(zhuǎn)板35上，鏈條34安裝在回轉(zhuǎn)板35上，通過(guò)鏈輪機(jī)構(gòu)38驅(qū)動(dòng)鏈條34，,鏈條34是固定在回轉(zhuǎn)板35上的，回轉(zhuǎn)板是安裝在支撐座36上，回轉(zhuǎn)板35背面為凸塊并與支撐座36上面的圓形凹槽相配合，鉆孔機(jī)41可旋轉(zhuǎn)45°，其運(yùn)動(dòng)是以回轉(zhuǎn)中心42為支點(diǎn)的，以回轉(zhuǎn)中心孔為中心整個(gè)鉆孔機(jī)可整體旋轉(zhuǎn)45°，所述鉆孔機(jī)41由液壓驅(qū)動(dòng)上升下降，鉆孔電機(jī)32通過(guò)同步帶輪33與鉆孔機(jī)軸連接，鉆孔機(jī)41上裝有鉆頭37，鉆孔電機(jī)工作時(shí)通過(guò)同步帶輪帶動(dòng)鉆孔機(jī)旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)鉆頭37旋轉(zhuǎn)和下降，完成對(duì)軸承座工件3的注油孔的通孔加工，加工結(jié)束后鉆頭37上升。所述攻絲機(jī)43采用導(dǎo)桿式，進(jìn)一步說(shuō)，導(dǎo)桿的導(dǎo)程和絲錐的導(dǎo)程一致，攻絲電機(jī)44通過(guò)同步帶輪45與攻絲機(jī)上的導(dǎo)桿連接，導(dǎo)桿上裝有絲錐46，攻絲電機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)導(dǎo)桿上連接的絲錐下降攻絲、攻絲電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲錐上升，完成軸承座工件3注油孔絲孔的加工。所述的鉆孔機(jī)41、攻絲機(jī)43是現(xiàn)有技術(shù)，在這里結(jié)構(gòu)不再詳述。

如圖1所示，所述上拖板11與下拖板相匹配，所述下拖板固定在床身1上，上拖板11通過(guò)工件伺服機(jī)構(gòu)12驅(qū)動(dòng)進(jìn)給，所述工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、彈性聯(lián)軸器和滾珠絲杠組成，支撐為十字交叉滾子導(dǎo)軌，具有剛性好、定位精度高，所述工件夾具10安裝在上拖板11上，軸承座工件3在工件夾具10上裝夾定位，上拖板11在工件伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)12驅(qū)動(dòng)下、軸承座工件3依次通過(guò)以下工位：工件上下料位→注油孔鉆孔位→粗鏜球孔位→半精鏜球孔位→鏜油槽位→精鏜球孔位（注油孔攻絲同精鏜同步進(jìn)行）本結(jié)構(gòu)完成的粗鏜球面孔，圓柱底孔的工序加工是通過(guò)鏜刀連桿28的旋轉(zhuǎn)及鏜刀體16的前后移動(dòng)所構(gòu)成。

本結(jié)構(gòu)完成的球面半精，精加工工序是通過(guò)精鏜機(jī)構(gòu)17和半精鏜機(jī)構(gòu)18的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)再加上鏜刀連桿28通過(guò)拉桿15驅(qū)動(dòng)鏜頭體16內(nèi)精鏜機(jī)構(gòu)17的順、逆擺動(dòng)來(lái)完成精鏜。半精鏜工序是由機(jī)構(gòu)18的順、逆擺動(dòng)來(lái)完成的。

本結(jié)構(gòu)完成的鏜槽工序是由半精鏜機(jī)構(gòu)18通過(guò)拔塊19的上下運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本結(jié)構(gòu)完成的注油孔的鉆孔工序是由鉆孔機(jī)41通過(guò)鉆孔電機(jī)32，同步帶動(dòng)33驅(qū)動(dòng)鉆孔機(jī)41旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)并利用液壓驅(qū)動(dòng)使鉆頭上下運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。攻絲工序是由攻絲機(jī)43即由攻絲電機(jī)44通過(guò)同步帶動(dòng)45，帶動(dòng)絲錐作正反旋轉(zhuǎn)來(lái)完成注油孔的攻絲工序。

加工流程為：鏜桿機(jī)構(gòu)4通過(guò)主軸5和鏜刀伺服推拉+旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)6驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)鏜刀旋轉(zhuǎn)+擺動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)。軸承座工件3進(jìn)給至注油孔鉆孔工位，鉆孔機(jī)41完成鉆孔，粗鏜刀具21旋轉(zhuǎn)+軸承座工件3進(jìn)給完成球面孔粗鏜圓柱黑皮，上拖板11此次進(jìn)給至鏜槽位、半精鏜位、精鏜位。半精鏜刀具23、鏜槽刀20、精鏜刀具22（攻絲機(jī)43與精鏜同步）依次對(duì)軸承座工件3加工，從而實(shí)現(xiàn)依次完成注油孔鉆孔→球面孔粗鏜圓柱→半精鏜球面→鏜油槽→精鏜球面（注油孔攻絲）的復(fù)合加工。同時(shí)設(shè)備配有桁架機(jī)械手9，配合自動(dòng)輸送裝置，使得機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化、自動(dòng)化連線等多種生產(chǎn)組織模式。

采取上述技術(shù)方案，對(duì)球面軸承座加工，加工效果表現(xiàn)為：球形與球徑橢圓加工精度均在0.01mm內(nèi)。刀片使用壽命成倍提高，連續(xù)加工100件，尺寸差可控制在0.01mm內(nèi)，同時(shí)由于粗、精分開(kāi)，刀具激振幅度較小，表面光潔度Ra可達(dá)1.0~1.6μm。同時(shí)自動(dòng)化水平得到極大滿足，從原來(lái)1人操作2臺(tái)，現(xiàn)在可實(shí)現(xiàn)1人操作5-12臺(tái)，極大的解放人力。