連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動機裂解連桿大頭孔裂解槽激光加工專用設備，具體涉及一種連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構。
【背景技術】
[0002]連桿裂解加工方法是發(fā)動機連桿制造加工的最新技術。對于裂解連桿大頭孔裂解槽的加工方法從早期公開的專利至目前出現的加工方法主要有機械拉削和激光加工，如美國專利 US1630759、US4693139、US2553935 建議采用機械拉削加工；GB2320308、US5974633、DE19534360、US5208979建議采用YAG固體激光加工及相應的加工設備。國內關于裂解槽激光加工方法及其設備專利為CN1559744A、CN101850473B。裂解連桿首先要在大頭孔中心線上加工兩條裂解槽，以形成應力集中源，然后在專用裂解設備上對大頭孔施加水平方向的裂解力，將連桿蓋與連桿身斷裂分離，最后再將連桿蓋與連桿身用螺栓連接在一起并進行后續(xù)精加工。采用YAG固體激光加工方法加工連桿大頭孔中心線上的兩條裂解槽，需要激光切割頭先加工一條裂解槽后再擺動某一角度切割加工另一條裂解槽。現有激光切割頭擺動機構主要有液壓油缸驅動擺動機構和伺服電機附加行星齒輪減速機的擺動機構?，F有技術中的激光切割頭擺動機構基本有兩種，一種為液壓油缸驅動齒輪齒條機構中的齒條，齒條直線運動帶動與激光切割頭相連接的齒輪圓環(huán)作旋轉運動，從而使激光切割頭按不同角度擺動。為適應不同角度的擺頭需輔以機械定位機構。另一種為采用伺服電機與行星齒輪減速器驅動安裝有激光切割頭的擺動軸，從而使激光切割頭按不同角度擺動。由于連桿大頭孔裂解槽的槽深、槽寬、尺寸與公差對后續(xù)裂解設備上的裂解加工質量影響很大，液壓油缸驅動激光切割頭擺動很難達到裂解槽加工精度要求，并且安裝調整很不方便。而采用伺服電機與行星齒輪減速器直驅安裝有激光切割頭擺動機構的軸的方案雖然可提高裂解槽加工尺寸精度和質量，但由于激光切割頭自身質量較大，只采用伺服電機驅動則功率較大，故需加裝行星齒輪減速器達到增加轉動力矩的目的。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是設計一種連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構，解決目前國內外連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構存在的缺點和問題，以實現對連桿裂解槽的加工。本發(fā)明為了解決以上技術問題，提出的技術方案如下:
[0004]一種連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構，其通過滑塊3安裝在主機機架2上；
[0005]所述切割頭擺動機構包括支承架15、切割頭旋轉機構、支承板21、切割頭導向機構、伺服電機4、激光切割頭11以及滾珠絲杠12，其中，切割頭旋轉機構通過支承架15與滑塊3連接，所述激光切割頭11通過支承板21與切割頭旋轉機構連接；
[0006]所述切割頭導向機構一端與滾珠絲杠12連接，另一端與激光切割頭11連接；
[0007]所述激光切割頭11在切割頭旋轉機構與切割頭導向機構配合下實現擺動；
[0008]所述伺服電機4直接與滾珠絲杠12相連，并與滾珠絲杠12 —同安裝在滑塊3上。
[0009]進一步，所述切割頭旋轉機構包括擺動塊支承座16、擺動塊體17、旋轉軸18、軸承19和連接鍵20，所述激光切割頭11通過兩個支承板21與擺動塊體17相連接，擺動塊體
(17)通過連接鍵(20)與旋轉軸(18)相連接，旋轉軸18通過兩端的軸承19支承并安裝在擺動塊支承座16上，擺動塊支承座16安裝在與滑塊3連接的支承架15上。
[0010]更進一步，所述激光切割頭導向機構包括導向體5、直線軸承26和導向桿6，其中，導向體5與滾珠絲杠12的螺母塊相連，所述直線軸承26安裝在導向體5上，導向桿6上端安裝在直線軸承26內，并在直線軸承26內做上、下直線運動，而導向桿6的下端與激光切割頭11相連接。
[0011]本發(fā)明技術方案的有益效果在于:
[0012]本發(fā)明鑒于目前激光擺頭機構存在的技術問題，采用了在滑塊上安裝伺服電機直驅滾珠絲杠的新穎結構，通過絲杠螺母和導向桿直接使激光切割頭旋轉、擺動。該種擺頭機構只需很小的扭矩便可驅使激光切割頭擺動，不但可以采用小功率的伺服電機，也可省去價格很高的行星齒輪減速機，并且對不同連桿大頭孔中心兩側裂解槽的精確加工角度調整更為方便，可進一步提高裂解槽加工精度和質量。
【附圖說明】
[0013]圖1a為連桿大頭孔裂解桿位置示意圖
[0014]圖1b為圖1a中I局部放大圖
[0015]圖2為連桿裂解槽激光加工過程示意圖
[0016]圖3為連桿裂解槽激光加工機床主視圖
[0017]圖4為激光切割頭擺動機構結構示意圖
[0018]圖中:
[0019]1-第一伺服電機、2-主機機架、3-滑塊、4-第二伺服電機、5-導向體、6-導向桿、7-第三伺服電機、8-工作臺底座、9-底座、10-橫向運動機構、11-激光切割頭、12-第一滾珠絲杠、13-直線導軌、14-第二滾珠絲杠、15-支承架、16-擺動塊支承座、17-擺動塊體、18-旋轉軸、19-軸承、20-連接鍵、21-支承板、22-連桿工件、23-大頭定位塊、24-小頭定位塊、25-氣缸、26-直線軸承
【具體實施方式】
[0020]以下結合說明書附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細說明:
[0021]如圖2所示，一種用于連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構，按如下方式組成:主機機架2安裝在底座9上，滑塊3與主機機架2上的直線導軌13相連接，激光切割擺頭機構固設在滑塊3上。在第一伺服電機I的驅動下，滑塊3作上、下方向的精確運動。
[0022]如圖4所示，切割頭擺動機構包含切割頭旋轉機構和切割頭導向機構，其中切割頭旋轉機構包括擺動塊支承座16、擺動塊體17、旋轉軸18、軸承19和連接鍵20。
[0023]其中，激光切割頭11通過兩個支承板21與擺動塊體17相連接，擺動塊體17通過連接鍵20與旋轉軸18相連接，旋轉軸18通過兩端的軸承19支承并安裝在擺動塊支承座16上，擺動塊支承座16通過螺栓固定安裝在與滑塊3連接的支承架15上。
[0024]如圖3所不，切割頭導向機構包括導向體5、直線軸承26和導向桿6。導向體5與滾珠絲杠12的螺母塊相連接，此外，在導向5體上加工有圓形孔，直線軸承26通過該圓形孔鑲嵌在導向體5上，導向桿5的一端安裝在直線軸承26內，并且在直線軸承26內做上、下方向上的直線運動，而導向桿6的下端與激光切割頭11固定連接。
[0025]此外，伺服電機4直接與滾珠絲杠12相連，并與滾珠絲杠12 —同安裝在滑塊3。在伺服電機4的驅動下，與滾珠絲杠上的螺母相連接的導向體5驅使導向桿6帶動激光切割頭11圍繞旋轉軸18作相應的擺動。
[0026]如圖1a所示，連桿工件22的大頭孔裂解桿位置示意圖，圖1b為連桿工件22大頭部分裂解槽的局部放大圖，該裂解槽即為本發(fā)明的加工對象。
[0027]如圖2、圖3和圖4所示，采用本發(fā)明對連桿大頭孔裂解槽進行激光切割加工按以下步驟進行:
[0028]a.將經過半精加工的裂解連桿工件22放置于大頭定位塊23和小頭定位塊24上，在縱向移動機構氣缸25的作用下連桿大頭孔中心定位于激光切割頭噴嘴正下方。
[0029]b.伺服電機I驅動滑塊3向下運動，激光切割頭11在初始位置按預定程序首先對連桿22大頭孔中心一側的圓柱面由上至下進行激光切槽即圖2中由A-B，然后伺服電機I反向運轉，滑塊3向上運動至初始位置后，伺服電機4驅動滾珠絲杠12旋轉，從而驅動激光切割頭11擺動至切割另一側大頭孔中心圓柱面的預定位置。與此同時，伺服電機7驅動橫向運動機構10作X方向即左、右方向運動，使連桿工件22大頭孔中心另一側圓柱面位于預定切割位置，滑塊3再次向下運動，激光切割頭11按預定程序完成連桿大頭孔中心另一側的裂解槽加工圖2中的由C-D當由C-D切槽完畢后，滑塊3向上運動至初始位置，激光切割頭11在伺服電機4反向旋轉驅動下擺動至初始位置。
[0030]c.縱向移動機構在氣缸25的作用下返回初始位置，手工將連桿工件22取下，至此完成一個工作循環(huán)。
【主權項】
1.一種連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構，其通過滑塊(3)安裝在主機機架(2)上，其特征在于: 所述切割頭擺動機構包括支承架(15)、切割頭旋轉機構、支承板(21)、切割頭導向機構、伺服電機(4)、激光切割頭(11)以及滾珠絲杠(12)，其中，切割頭旋轉機構通過支承架(15)與滑塊(3)連接，所述激光切割頭(11)通過支承板(21)與切割頭旋轉機構連接；所述切割頭導向機構一端與滾珠絲杠(12)連接，另一端與激光切割頭(11)連接； 所述激光切割頭(11)在切割頭旋轉機構與切割頭導向機構配合下實現擺動；所述伺服電機(4)直接與滾珠絲杠(12)相連，并與滾珠絲杠(12) —同安裝在滑塊(3)上。
2.根據權利要求1所述一種連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構，其特征在于:所述切割頭旋轉機構包括擺動塊支承座(16)、擺動塊體(17)、旋轉軸(18)、軸承(19)和連接鍵(20)，所述激光切割頭(11)通過兩個支承板(21)與擺動塊體(17)相連接，擺動塊體(17)通過連接鍵(20)與旋轉軸(18)相連接，旋轉軸(18)通過兩端的軸承(19)支承并安裝在擺動塊支承座(16)上，擺動塊支承座(16)安裝在與滑塊(3)連接的支承架(15)上。
3.根據權利要求1或2所述一種連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構，其特征在于: 所述激光切割頭導向機構包括導向體(5)、直線軸承(26)和導向桿(6)，其中，導向體(5)與滾珠絲杠(12)的螺母塊相連，所述直線軸承(26)安裝在導向體(5)上，導向桿(6)上端安裝在直線軸承(26)內，并在直線軸承(26)內做直線運動，而導向桿(6)的下端與激光切割頭(11)相連接。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種連桿裂解槽激光加工切割頭擺動機構，該機構包括支承架(15)、切割頭旋轉機構、支承板(21)、切割頭導向機構、伺服電機(4)、激光切割頭(11)以及滾珠絲杠(12)，其中，伺服電機(4)直接與滾珠絲杠(12)相連，并與滾珠絲杠(12)一同安裝在滑塊(3)上，激光切割頭(11)在切割頭旋轉機構與切割頭導向機構的配合下實現精確的擺動動作。本發(fā)明的新穎結構，只需很小的扭矩便可驅使激光切割頭擺動，不但可以采用小功率的伺服電機，也可省去價格很高的行星齒輪減速機，并且對不同連桿大頭孔中心兩側裂解槽的精確加工角度調整更為方便，可進一步提高裂解槽加工精度和質量。
【IPC分類】B23K26-38, B23K26-08
【公開號】CN104588887
【申請?zhí)枴緾N201410674086
【發(fā)明人】楊慎華, 鄧春萍, 楊磊, 寇淑清, 趙勇, 林寶君
【申請人】長春吉揚華欣科技有限責任公司, 吉林大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年11月19日