一種細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工機(jī)床及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工機(jī)床及其方法，屬于機(jī)械加工制造及其自動(dòng)化、數(shù)控組合機(jī)床領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前國(guó)內(nèi)、外汽車(chē)行業(yè)中，涉及大量應(yīng)用的某一種零件成形加工以前，原材料為典型超細(xì)長(zhǎng)型零件，該零件存在難以克服的加工工藝，存在加工精度低，產(chǎn)品加工的一致性差，生產(chǎn)效率低下的瓶頸。目前，在國(guó)內(nèi)針對(duì)上述零件加工，通常采用普通車(chē)床設(shè)備進(jìn)行數(shù)控化改造來(lái)完成，加工方法采用車(chē)削工件一端；拆卸工件，掉頭再次裝夾，車(chē)削另一端，需要兩次裝夾、兩次切削，效率低。傳統(tǒng)夾持方式為一夾一頂加跟刀架(或中心架)的形式，尾座頂尖頂持作用，會(huì)增大細(xì)長(zhǎng)軸加工中的不穩(wěn)定性和彎曲變形，難以起到剛度增強(qiáng)的作用，使得加工精度難以保證。在國(guó)外，通常根據(jù)零件工藝研發(fā)專(zhuān)用設(shè)備進(jìn)行加工，但是價(jià)格非常昂蟲(chóng)貝O
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，提出了一種細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工機(jī)床及其方法，有效解決了細(xì)長(zhǎng)零件的夾持剛度不足、加工精度低，產(chǎn)品加工的一致性差，生產(chǎn)效率低下等問(wèn)題，在機(jī)械加工制造及其自動(dòng)化領(lǐng)域具有廣泛前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種細(xì)長(zhǎng)零件的夾持剛度好，加工精度高、自動(dòng)化程度化高、生產(chǎn)效率高的加工機(jī)床及其方法。
[0005]用于細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工機(jī)床，包括左側(cè)夾持機(jī)械手安裝座、左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)、左側(cè)夾持機(jī)械手、左側(cè)刀架、左側(cè)跟刀機(jī)械手單元、左側(cè)主軸箱、右側(cè)主軸箱、右側(cè)夾持機(jī)械手安裝座、右側(cè)夾持機(jī)械手、右側(cè)跟刀機(jī)械手單元、右側(cè)刀架、右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)、左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)、左側(cè)X軸滑臺(tái)、左側(cè)排肩機(jī)、左側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元、機(jī)架、右側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元、左側(cè)排肩機(jī)、右側(cè)X軸滑臺(tái)、右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)、左側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元、左側(cè)X軸傳動(dòng)單元、右側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元、右側(cè)X軸傳動(dòng)單元、主電機(jī)；
在機(jī)架中間位置上，對(duì)稱(chēng)安裝有左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱，通過(guò)設(shè)置在左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱上的夾緊卡盤(pán)的共同夾緊細(xì)長(zhǎng)軸工件中間部位，工件夾緊位置通過(guò)左側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元和右側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元調(diào)整適應(yīng)，并通過(guò)主電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱卡盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)；在機(jī)架兩端位置上，對(duì)稱(chēng)安裝有左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)，在左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)上設(shè)置有左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)，在右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)上設(shè)置有右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)，通過(guò)左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)共同夾持細(xì)長(zhǎng)軸工件末端并通過(guò)氣缸向外部拉緊工件；
在左側(cè)主軸箱和左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)之間的后方位置，設(shè)置有左側(cè)夾持機(jī)械手安裝座、左側(cè)夾持機(jī)械手、左側(cè)刀架、左側(cè)跟刀機(jī)械手單元和左側(cè)X軸滑臺(tái)，三套左側(cè)夾持機(jī)械手通過(guò)左側(cè)夾持機(jī)械手安裝座安裝在機(jī)架上，左側(cè)刀架和左側(cè)跟刀機(jī)械手單元安裝在左側(cè)X軸滑臺(tái)上，X軸滑臺(tái)通過(guò)左側(cè)X軸傳動(dòng)單元和左側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左側(cè)刀架上車(chē)刀的XZ向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；在右側(cè)主軸箱和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)之間的后方位置，設(shè)置有右側(cè)夾持機(jī)械手安裝座、右側(cè)夾持機(jī)械手、右側(cè)跟刀機(jī)械手單元、右側(cè)刀架和右側(cè)X軸滑臺(tái)，三套右側(cè)夾持機(jī)械手通過(guò)右側(cè)夾持機(jī)械手安裝座安裝在機(jī)架上，右側(cè)刀架和右側(cè)跟刀機(jī)械手單元安裝在右側(cè)X軸滑臺(tái)上，右側(cè)X軸滑臺(tái)通過(guò)右側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元和右側(cè)X軸傳動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)右側(cè)刀架上車(chē)刀的X Z向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
在左側(cè)主軸箱和左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)之間的正下方位置，安裝有左側(cè)排肩機(jī)，右側(cè)主軸箱和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)之間正的下方位置，安裝有左側(cè)排肩機(jī)，用于收集和排除切肩。
[0006]用于細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工機(jī)床的加工方法的步驟如下:
1)根據(jù)加工不同細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)工件夾持位置要求，通過(guò)左側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元和右側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元，調(diào)整左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱上的夾緊卡盤(pán)距離；
2)通過(guò)設(shè)置在左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)氣缸動(dòng)作使左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)沿X向偏置；
3)待加工細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)工件毛坯從左側(cè)進(jìn)料，并穿過(guò)設(shè)置在左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱空心夾緊卡盤(pán)；夾緊卡盤(pán)卡爪動(dòng)作的共同夾緊細(xì)長(zhǎng)軸工件中間部位；
4)左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)氣缸動(dòng)作使左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)沿X向復(fù)位；
5)左側(cè)X軸滑臺(tái)和右側(cè)X軸滑臺(tái)移動(dòng)了工件最左和最右端適當(dāng)位置，加工方向從工件兩端向中間同步車(chē)削
6)通過(guò)左側(cè)跟刀機(jī)械手單元和右側(cè)跟刀機(jī)械手單元夾持工件，使工件處于防逃脫狀態(tài)；
7)適當(dāng)位置的左側(cè)夾持機(jī)械手和右側(cè)夾持機(jī)械手動(dòng)作夾持工件待加工部位，實(shí)現(xiàn)工件的穩(wěn)定夾持；
8)通過(guò)主電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱卡盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)；
9)通過(guò)左側(cè)X軸傳動(dòng)單元和左側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左側(cè)刀架上車(chē)刀的XZ向進(jìn)給切削，同時(shí)，通過(guò)右側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元和右側(cè)X軸傳動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)右側(cè)刀架上車(chē)刀的XZ向插補(bǔ)進(jìn)給切削；實(shí)現(xiàn)兩端同步錐度車(chē)削；
10)左側(cè)刀架和右側(cè)刀架沿Z向進(jìn)給切削適當(dāng)距離，設(shè)置在左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)氣缸動(dòng)作，使左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)向已加工工件末端靠近并夾緊，同時(shí)向外拉緊工件，提高工件夾持剛度；
11)左側(cè)刀架和右側(cè)刀架沿Z向繼續(xù)向前進(jìn)給切削，適當(dāng)位置的左側(cè)夾持機(jī)械手和右側(cè)夾持機(jī)械手動(dòng)作夾持刀具后方工件已加工部位，實(shí)現(xiàn)工件的穩(wěn)定夾持作用；
12)左側(cè)刀架和右側(cè)刀架沿Z向繼續(xù)向前進(jìn)給切削，靠近左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱卡盤(pán)位置，左側(cè)跟刀機(jī)械手單元和右側(cè)跟刀機(jī)械手單元?jiǎng)幼麽尫磐嘶匕踩恢?，保證工件能加工到最終尺寸；；
13)工件加工結(jié)束，左側(cè)夾持機(jī)械手和右側(cè)夾持機(jī)械手全部釋放退回安全位置；左側(cè)X軸滑臺(tái)和右側(cè)X軸滑臺(tái)移動(dòng)了工件最左和最右端適當(dāng)位置；左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)氣缸全部釋放退回安全位置，準(zhǔn)備開(kāi)始下一次加工；
14)右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)氣缸動(dòng)作使右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)沿X向偏置；
15)左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱夾緊卡盤(pán)卡爪動(dòng)作釋放，松開(kāi)已完成加工的工件，并從右側(cè)取出工件
16)右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)氣缸動(dòng)作使右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)沿X向復(fù)位；
17)完成一次加工循環(huán)。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
1)通過(guò)一次裝夾對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸工件兩端同步加工方法替代傳統(tǒng)兩次裝夾、兩次加工方式，提尚生廣效率和廣能；
2)通過(guò)尾座夾拉機(jī)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)單一頂持方法，提高細(xì)長(zhǎng)軸工件夾裝剛度，保證加工精度；
3)通過(guò)零件兩端加工同步特性，利用作用力對(duì)等抵消原理，降低零件卡盤(pán)和尾座夾緊力要求；
4)通過(guò)跟刀機(jī)械手和多個(gè)夾持機(jī)械手代替跟傳統(tǒng)跟刀架的裝夾方案，分段夾持提高細(xì)長(zhǎng)軸工件加工過(guò)程的穩(wěn)定性，每批次工件加工一致性好；
5)通過(guò)左側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元和右側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元，調(diào)整左側(cè)主軸箱和右側(cè)主軸箱上的夾緊卡盤(pán)距離，一臺(tái)機(jī)床可以適應(yīng)尺寸系列零件的加工需求。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工機(jī)床主視圖；
圖2是本發(fā)明機(jī)床俯視圖；
圖3是本發(fā)明機(jī)床側(cè)視圖；
圖中:左側(cè)夾持機(jī)械手安裝座1、左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)2、左側(cè)夾持機(jī)械手3、左側(cè)刀架4、左側(cè)跟刀機(jī)械手單元5、左側(cè)主軸箱6、右側(cè)主軸箱7、右側(cè)夾持機(jī)械手安裝座8、右側(cè)夾持機(jī)械手9、右側(cè)跟刀機(jī)械手單元10、右側(cè)刀架11、右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)12、左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)13、左側(cè)X軸滑臺(tái)14、左側(cè)排肩機(jī)15、左側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元16、機(jī)架17、右側(cè)Z 2軸傳動(dòng)單元18、右側(cè)排肩機(jī)19、右側(cè)X軸滑臺(tái)20、右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)21、左側(cè)Z1軸傳動(dòng)單元22、左側(cè)X軸傳動(dòng)單元23、右側(cè)Z1軸傳動(dòng)單元24、右側(cè)X軸傳動(dòng)單元25、主電機(jī)26。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖1、2、3所示，用于細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工機(jī)床，包括左側(cè)夾持機(jī)械手安裝座1、左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)2、左側(cè)夾持機(jī)械手3、左側(cè)刀架4、左側(cè)跟刀機(jī)械手單元5、左側(cè)主軸箱6、右側(cè)主軸箱7、右側(cè)夾持機(jī)械手安裝座8、右側(cè)夾持機(jī)械手9、右側(cè)跟刀機(jī)械手單元10、右側(cè)刀架11、右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)12、左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)13、左側(cè)X軸滑臺(tái)14、左側(cè)排肩機(jī)15、左側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元16、機(jī)架17、右側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元18、左側(cè)排肩機(jī)19、右側(cè)X軸滑臺(tái)20、右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)21、左側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元22、左側(cè)X軸傳動(dòng)單元23、右側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元24、右側(cè)X軸傳動(dòng)單元25、主電機(jī)26 ；
在機(jī)架17中間位置上，對(duì)稱(chēng)安裝有左側(cè)主軸箱6和右側(cè)主軸箱7，通過(guò)設(shè)置在左側(cè)主軸箱6和右側(cè)主軸箱7上的夾緊卡盤(pán)的共同夾緊細(xì)長(zhǎng)軸工件中間部位，工件夾緊位置通過(guò)左側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元16和右側(cè)Z2軸傳動(dòng)單元18調(diào)整適應(yīng)，并通過(guò)主電機(jī)26同步驅(qū)動(dòng)左側(cè)主軸箱6和右側(cè)主軸箱7卡盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)；在機(jī)架17兩端位置上，對(duì)稱(chēng)安裝有左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)13和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)21，在左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)13上設(shè)置有左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)2，在右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)21上設(shè)置有右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)12，通過(guò)左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)2和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)12共同夾持細(xì)長(zhǎng)軸工件末端并通過(guò)氣缸向外部拉緊工件；
在左側(cè)主軸箱6和左側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)13之間的后方位置，設(shè)置有左側(cè)夾持機(jī)械手安裝座1、左側(cè)夾持機(jī)械手3、左側(cè)刀架4、左側(cè)跟刀機(jī)械手單元5和左側(cè)X軸滑臺(tái)14，三套左側(cè)夾持機(jī)械手3通過(guò)左側(cè)夾持機(jī)械手安裝座I安裝在機(jī)架17上，左側(cè)刀架4和左側(cè)跟刀機(jī)械手單元5安裝在左側(cè)X軸滑臺(tái)14上，X軸滑臺(tái)14通過(guò)左側(cè)X軸傳動(dòng)單元23和左側(cè)Zl軸傳動(dòng)單元22驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左側(cè)刀架4上車(chē)刀的XZ向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；在右側(cè)主軸箱7和右側(cè)尾部夾拉機(jī)構(gòu)滑臺(tái)21之間的后方位置，設(shè)置有右側(cè)夾持機(jī)械手安裝座8、右側(cè)夾持機(jī)械手9、右側(cè)跟刀機(jī)械手單元10、右側(cè)刀架I和右側(cè)X軸滑臺(tái)20，三套右側(cè)夾持機(jī)械手9通過(guò)右側(cè)夾持機(jī)械手安裝座8安裝在機(jī)架17上，右側(cè)刀架11和右側(cè)跟刀機(jī)械手單元10安裝在右側(cè)X軸