專利名稱：：軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種軸類零件端面粗加工常用的機(jī)械加工設(shè)備，特別是一種銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床。
背景技術(shù)：
：已有的銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床帶有兩個加工銑削頭，由數(shù)控伺服電機(jī)驅(qū)動銑削頭沿機(jī)床直線導(dǎo)軌移動進(jìn)行加工。汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸就是采用這種機(jī)床加工。傳統(tǒng)的汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸銑端面打中心孔加工采用的定位方式是單凸輪單面定位，即將定位凸輪的端面靠緊在一個固定的定位塊上，夾緊工件后銑削頭根據(jù)編程進(jìn)刀量完成加工。每次加工，銑削頭均走到固定的位置。整個加工系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間沒有數(shù)據(jù)反饋聯(lián)系，給進(jìn)量不能自動補(bǔ)償。由于鑄造或鍛造凸輪軸毛坯件的尺寸及形狀誤差較大，且毛坯在高溫成形后的冷卻過程中，凸輪軸各部位一般是兩端向凸輪軸軸向中心收縮，從而造成每一個毛坯件部位尺寸均有一定變化，一致性較差。坯件不穩(wěn)定也是單面單點定位無法保證其在加工機(jī)床上的位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定的主要原因。這樣在加工完成后，銑削端面與各凸輪及軸頸等部位間的尺寸也呈現(xiàn)出不穩(wěn)定的變化。在人們對汽車發(fā)動機(jī)質(zhì)量要求越來越高的今天，單面單點定位生產(chǎn)出的凸輪軸越來越不能滿足汽車發(fā)動機(jī)生產(chǎn)的要求。
發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)存在的弊端，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能滿足汽車發(fā)動機(jī)凸輪軸加工精度的軸向自定心銑端面打中心孔機(jī)床設(shè)備。本發(fā)明設(shè)計的軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)達(dá)到了上述發(fā)明目的。本軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床，包括機(jī)床底座、數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭、直線導(dǎo)軌、工件夾緊定位裝置和可編程控制系統(tǒng)，數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭及直線導(dǎo)軌為左右對稱的兩套，數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭及直線導(dǎo)軌、工件夾緊定位裝置均安裝在機(jī)床床身定位面上，其特征在于對應(yīng)于工件夾緊定位裝置，在兩套銑削頭和導(dǎo)軌之間有左右對稱的兩套測量裝置，該測量裝置由組架、導(dǎo)向柱、汽缸、球柵尺和測頭構(gòu)成，球柵尺由主、副球柵尺組成，測量裝置底座安裝在機(jī)床床身的定位面上，測頭安裝在與模組架固連的導(dǎo)向柱上，并與氣缸活塞驅(qū)動裝置連接，球柵尺副尺與測頭固定連接在一起，球柵尺主尺固定在測量裝置底座上，球柵尺上自帶的數(shù)據(jù)接口與可編程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口連接。本發(fā)明的工作原理如下測量裝置的測頭與預(yù)先設(shè)定的凸輪軸坯件首尾兩個凸輪相向的兩個端面接觸，測得每根凸輪軸坯件首尾兩個定位凸輪之間的距離，反饋給可編程控制系統(tǒng)，PLC記錄兩測頭從各自的起始位置至定位凸輪的位移量，并根據(jù)設(shè)定的關(guān)系式通過可編程控制系統(tǒng)計算結(jié)果求得首尾雙凸輪二者之間的中心點，作為基準(zhǔn)定位點，控制伺服電機(jī)驅(qū)動銑削頭沿直線導(dǎo)軌的滑動行程，從而控制銑削頭進(jìn)刀位置、進(jìn)刀深度和刀盤旋轉(zhuǎn)方式，加工凸輪軸坯件端面到圖紙標(biāo)注尺寸后返回，完成加工。工作時，兩測頭移動至預(yù)先設(shè)定的兩個定位凸輪的端面，并與之接觸后，可編程控制系統(tǒng)生成兩銑削頭的進(jìn)刀位移量，并指令銑削頭按要求進(jìn)刀加工。首件加工完成后，與標(biāo)準(zhǔn)樣件進(jìn)行對比檢測，得到與標(biāo)準(zhǔn)樣件的差值。根據(jù)差值，通過數(shù)控系統(tǒng)對進(jìn)刀量進(jìn)行補(bǔ)償后即可進(jìn)行批量加工。本軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床由于設(shè)置了凸輪軸坯件相關(guān)數(shù)據(jù)測量裝置，并和用可編程系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動計算、處理、加工，使每一支工件都是先測量后加工，自動確定銑削頭在凸輪軸坯件的軸向進(jìn)刀位置和進(jìn)刀深度，從而保證所有工件在加工完成后整體尺寸的穩(wěn)定性和加工精度。圖1軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床裝配結(jié)構(gòu)示意2測量裝置裝配結(jié)構(gòu)示意3數(shù)控電路邏輯示意圖具體實施例方式實施例1如圖1所示本軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床由底座7、伺服電機(jī)8、9、直線導(dǎo)軌5、6、銑削頭1、2、V型鐵夾緊定位裝置及可編程控制系統(tǒng)構(gòu)成，伺服電機(jī)8、9、直線導(dǎo)軌5、6及銑削頭1、2、V型鐵夾緊定位裝置10均安裝在機(jī)床底座的定位面上，伺服電機(jī)8與直線導(dǎo)軌5相連，伺服電機(jī)9與直線導(dǎo)軌6相連，伺服電機(jī)、直線導(dǎo)軌及銑削頭為左右對稱的兩套，V型鐵夾緊定位裝置10位于兩套銑削頭1、2和直線導(dǎo)軌5、6中間，對應(yīng)于V型鐵夾緊定位裝置10，在兩套銑削頭和導(dǎo)軌之間有一對左右對稱的測量裝置3、4。該左測量裝置由模組架11、汽缸12、導(dǎo)向柱13、測頭14、球柵尺主尺16和球柵尺副尺15構(gòu)成，左右測量裝置3、4的底座安裝在機(jī)床床身7的定位面上。本實施例以左側(cè)測量裝置為例，如圖2所示，詳細(xì)說明對稱的左、右測量裝置的具體裝配結(jié)構(gòu)測頭14安裝在與測量裝置模組架11固連的導(dǎo)向柱13上，球柵尺副尺15與測頭14固定連接在一起，球柵尺主尺16固定在測量裝置模組架11的底座上，其數(shù)據(jù)接口與可編程控制系統(tǒng)PLC的數(shù)據(jù)接口相連接。測頭整體連接氣缸活塞驅(qū)動裝置12，在氣缸活塞驅(qū)動下，測頭14可沿導(dǎo)向柱13來回移動，使與測頭14固定在一起的球柵尺副尺15也隨之來回移動，帶動固定在測量裝置模組架11底座上的球柵尺主尺16產(chǎn)生位移。該位移量由與球柵尺數(shù)據(jù)接口連接的PLC系統(tǒng)進(jìn)行采集記錄。數(shù)控電路邏輯示意圖如圖3所示本實施例中的可編程控制器采用臺達(dá)DVP—64EH。球柵尺采集測頭位移量后，過光柵自帶的數(shù)據(jù)接口將數(shù)據(jù)饋給可編程控制器。由于在機(jī)床設(shè)計時己先行將針對工藝尺寸補(bǔ)償計算的關(guān)系式設(shè)計完成，電氣工程師根據(jù)此關(guān)系式對PLC編程。當(dāng)光柵數(shù)據(jù)器將測頭位移量傳給PLC后，PLC即按程序?qū)ξ灰屏窟M(jìn)行識別，并計算出銑頭需要的進(jìn)刀量，將其轉(zhuǎn)化為脈沖數(shù)據(jù)傳遞給銑削頭伺服電機(jī)驅(qū)動器，伺服電機(jī)驅(qū)動器按數(shù)據(jù)驅(qū)動伺服電機(jī)帶動銑削頭進(jìn)刀，完成加工。工作時，先將凸輪軸坯件放在V型鐵夾緊定位裝置10上夾緊，只確定大致的軸向位置。當(dāng)兩測頭從各自的起始點移動至凸輪軸上預(yù)先設(shè)定的兩個定位凸輪A、B的對應(yīng)端面，并與之接觸后，測得每根凸輪軸坯件首尾雙凸輪A、B二者之間的距離，由測量裝置中的球柵尺將接收到的脈沖信號經(jīng)自帶的數(shù)據(jù)接口傳送給可編控制程系統(tǒng)的輸入端口(高速脈沖計數(shù)端口)?？删幊炭刂葡到y(tǒng)記錄兩測頭的位移量，并根據(jù)設(shè)定的關(guān)系式進(jìn)行計算，自行找尋毛坯工件在機(jī)床上的軸向中心作為基準(zhǔn)定位點，自動確定銑削頭的進(jìn)刀位置和進(jìn)刀位移量，通過可編程控制系統(tǒng)指令數(shù)控伺服電機(jī)驅(qū)動銑削頭沿直線導(dǎo)軌相向滑動行程，自動、精準(zhǔn)加工，自動控制銑削頭進(jìn)刀深度和刀盤旋轉(zhuǎn)方式，加工凸輪軸坯件兩個端面到圖紙標(biāo)注尺寸后返回，完成加工。從而保證所有工件在加工后整體尺寸的穩(wěn)定性和加工精度。關(guān)于自行找尋毛坯工件在機(jī)床上的軸向中心作為基準(zhǔn)定位點位置計算解釋如下首先以第一只產(chǎn)品凸輪實測值為基準(zhǔn)加工產(chǎn)品到圖紙尺寸，然后以后面的產(chǎn)品實測值與基準(zhǔn)值相比較。比較產(chǎn)生的現(xiàn)象將會有以下情況左面基準(zhǔn)尺寸U右面基準(zhǔn)尺寸V左面實測尺寸X右面實測尺寸Y1、X=UY=V2、X>UY>VX-U=Y-V3、X<UY<VX-U=Y-V4、X>UY>VX-U<Y-V5、X>UY>VX-U>Y-V6、X<UY<VX-U<Y-V7、X<UY<VX-U>Y-V8、X>UY<V9、X>UY=V10、X=UY<V11、X<UY>V12、X<UY=V13X=UY>V解決以上情況可參考采取如下措施1、2、3項與基準(zhǔn)件加工相同4、6項相同，兩銑削頭同時向右移@5、7項相同，兩銑削頭同時向左移@8、9、10項相同，兩銑削頭同時左移&11、12、13項相同，兩銑削頭同時右移&其中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床，包括機(jī)床底座、數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭、直線導(dǎo)軌、工件夾緊定位裝置和可編程控制系統(tǒng)，數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭及直線導(dǎo)軌為左右對稱的兩套，數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭及直線導(dǎo)軌、工件夾緊定位裝置均安裝在機(jī)床床身定位面上，其特征在于對應(yīng)于工件夾緊定位裝置，在兩套銑削頭和導(dǎo)軌之間有左右對稱的兩套測量裝置，該測量裝置由組架、導(dǎo)向柱、汽缸、球柵尺和測頭構(gòu)成，球柵尺由主、副球柵尺組成，測量裝置底座安裝在機(jī)床床身的定位面上，測頭安裝在與模組架固連的導(dǎo)向柱上，并與氣缸活塞驅(qū)動裝置連接，球柵尺副尺與測頭固定連接在一起，球柵尺主尺固定在測量裝置底座上，球柵尺上自帶的數(shù)據(jù)接口與可編程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口連接。全文摘要本軸向自定心銑端面打中心孔數(shù)控機(jī)床由床身、數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭、直線導(dǎo)軌、工件夾緊定位裝置、測量裝置和可編程控制系統(tǒng)構(gòu)成，數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭、直線導(dǎo)軌和測量裝置為左右對稱的兩套，數(shù)控伺服電機(jī)、銑削頭及直線導(dǎo)軌、工件夾緊定位裝置和測量裝置均與機(jī)床床身相連，左右對稱的測量裝置的兩測頭通過與預(yù)先設(shè)定的凸輪軸首尾兩個定位凸輪的端面接觸，采集位移數(shù)據(jù)并反饋給PLC，可編程控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的關(guān)系式計算結(jié)果求得首尾雙凸輪二者之間的中心點，作為基準(zhǔn)定位點，自行找尋毛坯工件在機(jī)床上的軸向中心，并自動確定銑削頭的進(jìn)刀位置和進(jìn)刀位移量，指令數(shù)控伺服電機(jī)驅(qū)動銑削頭自動、精準(zhǔn)加工，從而保證所有工件在加工后整體尺寸的穩(wěn)定性和加工精度。文檔編號B23P23/02GK101829902SQ200910059660公開日2010年9月15日申請日期2009年6月18日優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日發(fā)明者劉謨林,李志翮,林通江申請人:中汽成都配件有限公司