本發(fā)明涉及一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機(jī)床及加工方法。

背景技術(shù)：

目前，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的大型化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸也變得越來(lái)越大，在長(zhǎng)度和直徑上都有了質(zhì)的變化。以往在對(duì)曲軸進(jìn)行加工時(shí)，往往都是采用刀具固定、工件移動(dòng)，在工件上找到相應(yīng)的加工位置后，再用刀具進(jìn)行鉆孔加工。然而，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是油孔數(shù)量多、分布位置及方向各異的大型曲軸而言，在進(jìn)行油孔加工時(shí)，待加工的大型曲軸工件需要不斷地調(diào)整位置與角度，才能夠與機(jī)床上的鉆孔刀具相配合進(jìn)行鉆孔。以往常規(guī)的深孔鉆床已不能滿足大型及超大型曲軸工藝的加工要求，且該種加工方式也無(wú)法實(shí)現(xiàn)高效及精準(zhǔn)的加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機(jī)床，以提高大型曲軸的加工效率及加工精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機(jī)床，所述加工機(jī)床包括機(jī)座、設(shè)于所述機(jī)座上的夾持組件，待加工的所述大型曲軸可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地夾持安裝在所述夾持組件上，且所述大型曲軸的軸心線沿水平方向延伸，所述機(jī)座上還設(shè)有用于驅(qū)使所述大型曲軸繞自身軸心線進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，所述加工機(jī)床還包括設(shè)于所述機(jī)座上用于對(duì)所述大型曲軸進(jìn)行加工的加工刀具組件，所述加工刀具組件包括回轉(zhuǎn)座、設(shè)于所述回轉(zhuǎn)座上的動(dòng)力頭、以及安裝在所述動(dòng)力頭上的刀具，所述回轉(zhuǎn)座的軸心線沿豎直方向延伸，所述回轉(zhuǎn)座既可繞其自身軸心線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在所述機(jī)座上，又可分別沿平行于所述大型曲軸的軸向、垂直于所述大型曲軸的軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在所述機(jī)座上。

優(yōu)選地，所述夾持組件包括固定地設(shè)于所述機(jī)座上且具有旋轉(zhuǎn)卡盤的床頭箱、可朝向或遠(yuǎn)離所述床頭箱運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在所述機(jī)座上且具有旋轉(zhuǎn)頂針的尾座，所述旋轉(zhuǎn)頂針的軸心線與所述旋轉(zhuǎn)卡盤的軸心線共線延伸，待加工的所述大型曲軸的一側(cè)軸端部通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)卡盤夾持固定且該所述大型曲軸的另一側(cè)軸端部通過(guò)所述尾座的所述旋轉(zhuǎn)頂針沿軸向頂緊而實(shí)現(xiàn)夾持安裝。

進(jìn)一步地，所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)、與所述伺服電機(jī)相連接的減速器，所述減速器的輸出軸與所述床頭箱的主軸通過(guò)聯(lián)軸器相連接以驅(qū)使所述旋轉(zhuǎn)卡盤旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步地，所述尾座包括滑動(dòng)地安裝在所述機(jī)座上的尾座體、設(shè)于所述尾座體上用于安裝所述旋轉(zhuǎn)頂針的移動(dòng)套筒，所述移動(dòng)套筒可沿所述旋轉(zhuǎn)頂針的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在所述尾座體上，所述移動(dòng)套筒與所述尾座體之間設(shè)有用于驅(qū)使所述移動(dòng)套筒運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件。

更進(jìn)一步地，所述移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件為設(shè)于所述移動(dòng)套筒與所述尾座體之間的絲杠-螺母驅(qū)動(dòng)組件，所述旋轉(zhuǎn)頂針可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述移動(dòng)套筒上。

作為一種具體的實(shí)施方式，所述機(jī)座上設(shè)有齒條，所述尾座體上設(shè)有與所述齒條相配合的齒輪，所述尾座體上還設(shè)有用于驅(qū)使所述齒輪旋轉(zhuǎn)以與所述齒條配合而使得所述尾座朝向或遠(yuǎn)離所述床頭箱運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

優(yōu)選地，所述機(jī)座上設(shè)有可沿平行于所述大型曲軸的軸向運(yùn)動(dòng)的拖板，所述拖板上滑動(dòng)地設(shè)置有橫滑板，所述橫滑板的滑動(dòng)方向與所述拖板的運(yùn)動(dòng)方向相垂直以朝向或遠(yuǎn)離所述大型曲軸運(yùn)動(dòng)，所述回轉(zhuǎn)座可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述橫滑板上。

優(yōu)選地，所述機(jī)座包括相對(duì)固定的工件床身與刀架床身，所述夾持組件、所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置均設(shè)置在所述工件床身上，所述加工刀具組件均設(shè)置在所述刀架床身上。

本發(fā)明的另一目的是提供一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的加工方法，以提高大型曲軸的加工效率及加工精度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的加工方法，所述加工方法包括如下步驟：

（1）采用夾持組件將待加工的大型曲軸進(jìn)行夾持安裝，其中，待加工的所述大型曲軸可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地夾持安裝在所述夾持組件上，且所述大型曲軸的軸心線沿水平方向延伸；

（2）驅(qū)動(dòng)所述大型曲軸繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)，直至所述大型曲軸上的待加工位置到達(dá)預(yù)設(shè)位置；

（3）調(diào)整加工刀具組件的位置，使得所述加工刀具組件上刀具的加工位置及加工方向與所述預(yù)設(shè)位置相對(duì)應(yīng)而對(duì)所述大型曲軸進(jìn)行加工；

（4）重復(fù)步驟（2）、步驟（3），直至所述大型曲軸的加工完成。

進(jìn)一步地，采用如上述的臥式加工機(jī)床進(jìn)行加工。

由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明的一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機(jī)床，其中通過(guò)將加工機(jī)床設(shè)計(jì)為臥式結(jié)構(gòu)，采用夾持組件將待加工的大型曲軸沿水平方向進(jìn)行夾持，并通過(guò)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)使大型曲軸工件繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)，同時(shí)調(diào)整加工刀具組件的位置及角度，便可使得大型曲軸上的待加工位置與加工刀具組件的位置相對(duì)應(yīng)而進(jìn)行加工。采用該臥式機(jī)床對(duì)大型曲軸進(jìn)行加工時(shí)，只需要對(duì)大型曲軸工件進(jìn)行一次裝夾操作，利用刀具的更換便可實(shí)現(xiàn)對(duì)大型曲軸不同要求的加工。機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程可通過(guò)自動(dòng)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，尤其適用于大型曲軸上多油孔的不同要求復(fù)合加工，其自動(dòng)化程度高，且加工精度和加工效率也得到了大幅度的提高。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明的加工機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、機(jī)座；2、工件床身；3、刀架床身；4、大型曲軸；5、床頭箱；51、旋轉(zhuǎn)卡盤；6、尾座；61、尾座體；62、旋轉(zhuǎn)頂針；63、移動(dòng)套筒；64、移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件；65、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；7、回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置；71、伺服電機(jī)；72、減速器；8、齒條；9、拖板；10、齒輪-齒條組件；11、橫滑板；12、絲杠-螺母組件；13、鉆孔組件；131、回轉(zhuǎn)座；132、動(dòng)力頭；133、刀具；134、絲杠-螺母組件；14、數(shù)控系統(tǒng)；15、排屑器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的闡述。

為便于描述和說(shuō)明該加工機(jī)床上各部件的設(shè)置形式，以下關(guān)于方向的描述中，均按照操作人員所觀察到的方向進(jìn)行定義的，即圖1中標(biāo)示的前、后、左、右方向，上述的前后方向?qū)?yīng)的為機(jī)床上的X向，左右方向?qū)?yīng)的則為機(jī)床上的Z向。

參見(jiàn)圖1所示的臥式加工機(jī)床，適用于對(duì)大型曲軸零件進(jìn)行復(fù)合加工，如鉆孔、銑面、攻絲等多種加工。該加工機(jī)床包括機(jī)座1、設(shè)于機(jī)座1上用于對(duì)待加工的大型曲軸4進(jìn)行夾持安裝的夾持組件、用于驅(qū)使待加工的大型曲軸4進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置7、以及用于對(duì)大型曲軸4進(jìn)行加工的加工刀具組件。

在本實(shí)施例中，機(jī)座1包括相對(duì)固定設(shè)置的工件床身2和刀架床身3，夾持組件和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置7設(shè)于工件床身2上，待加工的大型曲軸4可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地夾持安裝在夾持組件上，且大型曲軸4在夾持組件的夾持安裝下其軸心線沿左右水平方向延伸；加工刀具組件采用的為用于對(duì)待加工的大型曲軸4進(jìn)行鉆孔加工的鉆孔組件13，該鉆孔組件13設(shè)置在刀架床身3上，

具體地，夾持組件包括固定地設(shè)于工件床身2上且具有旋轉(zhuǎn)卡盤51的床頭箱5、可沿左右方向運(yùn)動(dòng)的設(shè)置在工件床身2上且具有旋轉(zhuǎn)頂針62的尾座6，其中旋轉(zhuǎn)頂針62的軸心線與旋轉(zhuǎn)卡盤51的軸心線共線延伸，待加工的大型曲軸4的左側(cè)軸端部通過(guò)旋轉(zhuǎn)卡盤51夾持固定且該大型曲軸4的右側(cè)軸端部通過(guò)尾座6的旋轉(zhuǎn)頂針62沿軸向頂緊而實(shí)現(xiàn)夾持安裝。

尾座6包括滑動(dòng)地安裝在機(jī)座1上的尾座體61、設(shè)于尾座體61上用于安裝旋轉(zhuǎn)頂針62的移動(dòng)套筒63，移動(dòng)套筒63可沿旋轉(zhuǎn)頂針62的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在尾座體61上，旋轉(zhuǎn)頂針62可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在移動(dòng)套筒63上。移動(dòng)套筒63與尾座體61之間設(shè)有用于驅(qū)使移動(dòng)套筒63運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件64，移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件64可驅(qū)動(dòng)移動(dòng)套筒63相對(duì)尾座體61小幅度地運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中，移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件64為設(shè)于移動(dòng)套筒63與尾座體61之間的絲杠-螺母驅(qū)動(dòng)組件。

尾座體61與工件床身2之間通過(guò)齒輪-齒條結(jié)構(gòu)相配合來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。具體地，工件床身2上設(shè)有齒條，該齒條的長(zhǎng)度延伸方向與大型曲軸4的軸線方向相平行。尾座體61上設(shè)有與齒條相配合的齒輪，尾座體61上還設(shè)有用于驅(qū)使齒輪旋轉(zhuǎn)以與齒條配合而使得尾座6沿著齒條方向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)65，即尾座6在驅(qū)動(dòng)電機(jī)65的驅(qū)動(dòng)下可靠近或遠(yuǎn)離床頭箱5，以滿足不同大型曲軸4的長(zhǎng)度要求。

回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置7包括伺服電機(jī)71、減速器72，其中伺服電機(jī)71與減速器72相連接，減速器72的輸出軸與床頭箱5的主軸通過(guò)聯(lián)軸器相連接，以在床頭箱5的主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)使旋轉(zhuǎn)卡盤51帶動(dòng)待加工的大型曲軸4繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)。采用上述的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置7可帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)卡盤61以1-50r/min的低速高精度回轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)大型曲軸4以同樣的速度回轉(zhuǎn)，使得大型曲軸4準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)動(dòng)到待加工位置，滿足大型曲軸4的大慣量回轉(zhuǎn)要求。當(dāng)大型曲軸4旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的待加工位置時(shí)，伺服電機(jī)71停止，抱閘抱住伺服電機(jī)71，使大型曲軸4達(dá)到鎖止?fàn)顟B(tài)，以配合鉆孔組件13對(duì)其進(jìn)行鉆孔加工。

參見(jiàn)圖1所示，具體在夾持安裝待加工的大型曲軸4時(shí)，先將待加工的大型曲軸4的左側(cè)端部通過(guò)旋轉(zhuǎn)卡盤51夾持固定后，然后通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)65驅(qū)使尾座6整體朝向床頭箱5向左運(yùn)動(dòng)，直至旋轉(zhuǎn)頂針62沿軸向頂緊在大型曲軸4的右側(cè)軸端面上。接著，尾座6上的絲杠-螺母驅(qū)動(dòng)組件驅(qū)使移動(dòng)套筒63運(yùn)動(dòng)，以使得旋轉(zhuǎn)頂針62小幅度地接近大型曲軸4的右端面，從而使得尾座6對(duì)待加工的大型曲軸4沿軸向的抵緊力保持在合適的范圍內(nèi)，進(jìn)而確保夾持組件對(duì)待加工的大型曲軸4的穩(wěn)定有效夾持。待上述夾持工作完成后，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置7的伺服電機(jī)71工作而驅(qū)使旋轉(zhuǎn)卡盤61以設(shè)定速度回轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)大型曲軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，直至大型曲軸4旋轉(zhuǎn)至待加工位置。

參見(jiàn)圖1所示，鉆孔組件13包括回轉(zhuǎn)座131、設(shè)于回轉(zhuǎn)座131上的動(dòng)力頭132，鉆孔用刀具133安裝于動(dòng)力頭132上。該回轉(zhuǎn)座131既可繞自身軸心線做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在刀架床身3上，又可分別沿平行于大型曲軸4的軸向（即沿左右方向）、垂直于大型曲軸4的軸向（即沿前后方向）作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)地設(shè)置在刀架床身3上，以使得動(dòng)力頭132帶動(dòng)刀具133調(diào)整到與大型曲軸4上待鉆孔的位置及角度相一致而實(shí)現(xiàn)鉆孔加工。

參見(jiàn)圖1所示，刀架床身3上設(shè)有可沿左右方向運(yùn)動(dòng)的拖板9，通過(guò)在拖板9與刀架床身3之間設(shè)置齒輪-齒條組件來(lái)實(shí)現(xiàn)拖板9的左右運(yùn)動(dòng)，具體地，刀架床身3上設(shè)有沿左右方向的齒條8，拖板9底部設(shè)有和齒條8相嚙合的齒輪，驅(qū)動(dòng)該齒輪旋轉(zhuǎn)便可使得拖板9沿刀架床身3左右運(yùn)動(dòng)；拖板9上設(shè)有可沿前后方向運(yùn)動(dòng)的橫滑板11，該橫滑板11與拖板9之間設(shè)有絲杠-螺母組件12，以使得橫滑板11在拖板9上前后運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)座131可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在橫滑板11上，橫滑板11與回轉(zhuǎn)座131之間設(shè)置用用于驅(qū)使回轉(zhuǎn)座131進(jìn)行精確回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)件（圖中未示出）。

參見(jiàn)圖1所示，鉆孔組件13上，回轉(zhuǎn)座131上設(shè)有用于安裝動(dòng)力頭132的刀座，該刀座與動(dòng)力頭132之間設(shè)有用于驅(qū)使動(dòng)力頭132沿鉆孔刀具133軸向運(yùn)動(dòng)的絲杠-螺母組件134，以驅(qū)使刀具133前進(jìn)或后退來(lái)實(shí)現(xiàn)加工進(jìn)給。動(dòng)力頭132通過(guò)其后方的主軸電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力主軸實(shí)現(xiàn)動(dòng)力主軸以0-4000r/min的高速回轉(zhuǎn)，以驅(qū)使刀具133實(shí)現(xiàn)對(duì)大型曲軸4的鉆孔加工。

該加工機(jī)床上，位于刀架床身3與工件床身2之間還設(shè)置有排屑器15，加工過(guò)程中的切屑由排屑器15收集處理。

在刀架床身3上可設(shè)置一組或多組相互獨(dú)立工作的鉆孔組件13。在本實(shí)施例中，同時(shí)設(shè)置了2組可同時(shí)對(duì)大型曲軸4進(jìn)行獨(dú)立加工的鉆孔組件13。2組鉆孔組件13由2個(gè)數(shù)控系統(tǒng)14分別控制，對(duì)大型曲軸4的加工互不影響，從而可對(duì)大型曲軸4進(jìn)行多工位同時(shí)加工，且多個(gè)工位之間的加工互不影響，大大地提高了加工效率。

當(dāng)需要對(duì)大型曲軸4進(jìn)行如銑面、攻絲、銑成型孔、磨孔等其他加工時(shí)，也可以在該臥式加工機(jī)床上完成，只需將鉆孔組件13上的動(dòng)力頭132及刀具133進(jìn)行相應(yīng)更換即可。這樣，通過(guò)對(duì)大型曲軸4的一次夾持安裝，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)其多工序、多位置、多角度的復(fù)合加工，機(jī)床的整個(gè)加工過(guò)程可通過(guò)自動(dòng)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度高，有利于大幅提高大型曲軸4的加工精度與加工效率。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。