臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的方法
【專(zhuān)利摘要】一種臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的方法，所述臥式車(chē)削機(jī)床包括床身、電控系統(tǒng)、氣液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、冷卻裝置，所述床身上安裝有最大加速度不小于兩倍重力加速度值的橫向進(jìn)給軸，所述橫向進(jìn)給軸上安裝有加工刀具，所述床身上安裝有主軸組件，所述主軸組件包括最小轉(zhuǎn)速不大于100轉(zhuǎn)/分鐘的回轉(zhuǎn)主軸，所述回轉(zhuǎn)主軸的軸向垂直于所述橫向進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)方向，所述回轉(zhuǎn)主軸上安裝有用于固定待加工小曲率曲面零件的工件夾具；所述加工方法根據(jù)理論計(jì)算及控制，利用所述臥式車(chē)削機(jī)床，聯(lián)動(dòng)控制回轉(zhuǎn)主軸與橫向進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)。這種臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的方法通過(guò)回轉(zhuǎn)主軸與橫向進(jìn)給軸的聯(lián)動(dòng)，利用合理的加工方法，實(shí)現(xiàn)了小曲率曲面的車(chē)削加工。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械加工裝備領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是一種臥式車(chē)削機(jī)床與加工小曲率曲 面的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代加工技術(shù)中，車(chē)削和銑削是最為常見(jiàn)的加工方式。車(chē)削加工中，刀具與零件 為線接觸，加工效率高，表面光潔度好，但限于固有結(jié)構(gòu)與工藝，只能加工橫截面為圓的規(guī) 則零件，無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有小曲率曲面零件的加工。銑削加工結(jié)構(gòu)上具有三軸聯(lián)動(dòng)的特點(diǎn)，能夠 實(shí)現(xiàn)曲面加工，但刀具與零件是點(diǎn)接觸，加工效率低，表面光潔度往往也不高，而且刀具和 機(jī)床結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜，成本很高。在小曲率曲面零件的加工中，加工效果和經(jīng)濟(jì)性的矛盾十 分突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的 方法，解決了小曲率曲面的加工難題，實(shí)現(xiàn)了小曲率曲面的車(chē)削加工。
[0004] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種臥式車(chē)削機(jī)床，包括床身、電控系統(tǒng)、氣液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、冷卻裝置，其特征在 于，所述床身上安裝有能夠?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的橫向進(jìn)給軸，所述橫向進(jìn)給軸上安裝有水 平布置的加工刀具，所述床身上安裝有主軸組件，所述主軸組件包括能夠?qū)崿F(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)的 回轉(zhuǎn)主軸，所述回轉(zhuǎn)主軸的軸向垂直于所述橫向進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)方向，所述回轉(zhuǎn)主軸的最小 轉(zhuǎn)速不大于100轉(zhuǎn)/分鐘，所述橫向進(jìn)給軸的最大加速度不小于兩倍重力加速度值，所述回 轉(zhuǎn)主軸上安裝有用于固定待加工小曲率曲面零件的工件夾具。
[0006] 作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述床身上還安裝有能夠?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的縱向進(jìn) 給軸，所述縱向進(jìn)給軸位于所述橫向進(jìn)給軸下方，所述縱向進(jìn)給軸與所述橫向進(jìn)給軸成90° 水平布置。
[0007] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述橫向進(jìn)給軸包括安裝于所述縱向進(jìn)給軸上 的直線滑軌與平板磁軌，所述直線滑軌關(guān)于所述平板磁軌對(duì)稱(chēng)布置，所述直線滑軌上安裝 有橫向滑板，所述橫向滑板下表面安裝有電機(jī)動(dòng)子。
[0008] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述回轉(zhuǎn)主軸連接有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī) 為伺服電機(jī)。
[0009] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述床身由花崗巖或鑄鐵制成。
[0010] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工件夾具包括主軸夾盤(pán)與可拆卸夾具。
[0011] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述可拆卸夾具具有圓柱體外形且圓柱面上沿 圓周方向均勻分布有工件固定位置，所述工件固定位置安裝有所述待加工小曲率曲面零 件。
[0012] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述橫向進(jìn)給軸上安裝有位置反饋裝置。
[0013] 作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述加工小曲率曲面的臥式車(chē)削機(jī)床上設(shè)有全 封閉機(jī)罩，所述全封閉機(jī)罩上設(shè)有透明移動(dòng)門(mén)。
[0014] -種所述臥式車(chē)削機(jī)床加工小曲率曲面的方法，具體實(shí)施步驟如下：
[0015] -、設(shè)定所述回轉(zhuǎn)主軸為C軸，所述橫向進(jìn)給軸為X軸，以X軸與C軸的中心軸交點(diǎn)0 為極點(diǎn)、X軸為極軸建立〇 _χ平面極坐標(biāo)系；
[0016] 二、輸入待加工小曲率曲面零件的曲面立體圖，對(duì)曲面的加工路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到 曲面的布置方式；
[0017] 三、根據(jù)理論計(jì)算得到小曲率曲面之橫斷面在0-X平面極坐標(biāo)系中的軌跡曲線；
[0018] 四、根據(jù)工況擬合計(jì)算，確定C軸的轉(zhuǎn)速與X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度；
[0019] 五、將所述待加工小曲率曲面零件裝夾于所述可拆卸夾具上，將所述可拆卸夾具 快速裝夾于所述主軸夾盤(pán)上；
[0020] 六、聯(lián)動(dòng)控制C軸的轉(zhuǎn)速與刀具的進(jìn)給速度，完成加工。
[0021] 本發(fā)明提供的臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的方法，通過(guò)對(duì)車(chē)削機(jī)床在硬件上 的改進(jìn)以及在控制方法上的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)C-X軸的聯(lián)動(dòng)控制，滿足具有小曲率曲面外形的零 件加工，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好、效率快、效果好的特點(diǎn)。
[0022] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合 所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0023] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附 圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì) 范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這 些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0024] 圖1是本發(fā)明臥式車(chē)削機(jī)床的整體外觀圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明臥式車(chē)削機(jī)床的俯視圖；
[0026] 圖3是圖2中臥式車(chē)削機(jī)床的A-A剖視圖；
[0027] 圖4是圖3中臥式車(chē)削機(jī)床的C局部放大圖；
[0028] 圖5是圖3中臥式車(chē)削機(jī)床的D局部放大圖；
[0029] 圖6是圖2中臥式車(chē)削機(jī)床的Μ向視圖；
[0030] 圖7是圖2中臥式車(chē)削機(jī)床的Β-Β剖視圖；
[0031 ]圖8是本發(fā)明臥式車(chē)削機(jī)床的機(jī)罩示意圖；
[0032] 圖9是本發(fā)明臥式車(chē)削機(jī)床加工小曲率曲面的方法的流程框圖；
[0033] 圖10是本發(fā)明臥式車(chē)削機(jī)床加工小曲率曲面的加工示意圖；
[0034] 圖11是本發(fā)明臥式車(chē)削機(jī)床加工小曲率曲面的實(shí)施例1的加工軌跡圖。
[0035]主要元件符號(hào)說(shuō)明：
[0036] 100-臥式車(chē)削機(jī)床，1-床身，2-縱向進(jìn)給軸，21-縱向滾珠絲杠，22-縱向直線滑軌， 23-縱向前固定側(cè)，231-縱向前固定座，232-縱向前固定側(cè)軸承，233-縱向前軸承端蓋，234-縱向前鎖固螺帽，24-縱向后固定側(cè)，241-縱向后固定座，242-縱向后固定側(cè)軸承，243-縱向 后軸承端蓋，244-縱向后鎖固螺帽，25-縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，26-聯(lián)軸器，27-縱向運(yùn)動(dòng)底板，3-橫 向進(jìn)給軸，31-平面磁軌，32-橫向直線滑軌，33-橫向運(yùn)動(dòng)底板，34-電機(jī)動(dòng)子，35-旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)， 36-成形車(chē)刀，4-主軸組件，41-主軸底座，42-回轉(zhuǎn)主軸固定座，43-回轉(zhuǎn)主軸，44-主軸電機(jī)， 45-主軸夾盤(pán)，46-可拆卸夾具，47-零件，48-雙動(dòng)氣缸，49-尾座，5-全封閉機(jī)罩，51-透明玻 璃自動(dòng)門(mén)。
【具體實(shí)施方式】
[0037]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的 方法進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的方法的優(yōu)選實(shí)施 例。但是，臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲率曲面的方法可以通過(guò)許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限 于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)臥式車(chē)削機(jī)床及加工小曲 率曲面的方法的公開(kāi)內(nèi)容更加透徹全面。
[0038]需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱(chēng)為"固定于"另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上 或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是"連接"另一個(gè)元件，它可以是直接連接 到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。相反，當(dāng)元件被稱(chēng)作"直接在"另一元件"上"時(shí)， 不存在中間元件。本文所使用的術(shù)語(yǔ)"垂直的"、"水平的"、"左"、"右"以及類(lèi)似的表述只是 為了說(shuō)明的目的。
[0039]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在臥式車(chē)削機(jī)床與加工小曲率曲面的方法的說(shuō)明書(shū) 中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的 術(shù)語(yǔ)"及/或"包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0040] 實(shí)施例1
[0041 ]參照?qǐng)D1，臥式車(chē)削機(jī)床（以下簡(jiǎn)稱(chēng)"車(chē)床"）100包括床身1、電控系統(tǒng)、氣液壓控制 系統(tǒng)、冷卻裝置、尾座。床身1上安裝有縱向進(jìn)給軸2、主軸組件4和橫向進(jìn)給軸3?？v向進(jìn)給軸 2位于橫向進(jìn)給軸3下方，縱向進(jìn)給軸2與橫向進(jìn)給軸3成90°水平布置。
[0042]參照?qǐng)D2,縱向進(jìn)給軸2包括安裝于床身1上的縱向滾珠絲杠21和縱向直線滑軌22。 [0043] 參照?qǐng)D3,縱向滾珠絲杠21以兩端固定的方式安裝于縱向前固定側(cè)23與縱向后固 定側(cè)24之間。
[0044] 參照?qǐng)D4，縱向前固定側(cè)23包括以螺紋連接固定于床身1上的縱向前固定座231，縱 向前固定座231前后壁分別設(shè)有與縱向直線滑軌22同軸的縱向前固定軸承孔與縱向驅(qū)動(dòng)電 機(jī)軸孔，縱向前固定軸承孔內(nèi)安裝有縱向前固定側(cè)軸承232,縱向前固定側(cè)軸承232套裝于 縱向滾珠絲杠21之軸端。優(yōu)選地，縱向前固定側(cè)軸承232為三聯(lián)角接觸球軸承。縱向前固定 座231上安裝有縱向前軸承端蓋233,縱向前軸承端蓋233套裝于縱向滾珠絲杠21上。縱向前 軸承端蓋233外側(cè)安裝有縱向前鎖固螺帽234,縱向前鎖固螺帽234上通過(guò)緊定螺釘鎖固于 縱向滾珠絲杠21上。縱向前固定座231后壁之外表面安裝有驅(qū)動(dòng)縱向滾珠絲杠21轉(zhuǎn)動(dòng)的縱 向驅(qū)動(dòng)電機(jī)25,縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)25之輸出軸穿過(guò)縱向驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸孔并通過(guò)聯(lián)軸器26與縱向滾 珠絲杠21之軸端連接。
[0045] 參照?qǐng)D5，縱向后固定側(cè)24包括以螺紋連接固定于床身1上的縱向后固定座241，縱 向后固定座241上設(shè)有與縱向滾珠絲杠21同軸的縱向后固定軸承孔，縱向支撐軸承孔內(nèi)安 裝有縱向后固定側(cè)軸承242,縱向后固定側(cè)軸承242套裝于縱向滾珠絲杠21之另側(cè)軸端。優(yōu) 選地，縱向后固定側(cè)軸承為雙列角接觸球軸承?？v向后固定座241上安裝有縱向后軸承端蓋 243,縱向后軸承端蓋243套裝于縱向滾珠絲杠21上?？v向后軸承端蓋243外側(cè)安裝有縱向后 鎖固螺帽244,縱向后鎖固螺帽244通過(guò)緊定螺釘鎖固于縱向滾珠絲杠21上。
[0046] 縱向直線滑軌22關(guān)于縱向滾珠絲杠21對(duì)稱(chēng)布置，縱向運(yùn)動(dòng)底板27鎖固于縱向直線 滑軌22的滑塊與縱向滾珠絲杠21的絲杠螺母上，縱向運(yùn)動(dòng)底板27可沿縱向直線滑軌22做往 復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0047] 參照?qǐng)D3,縱向運(yùn)動(dòng)底板27上安裝有橫向進(jìn)給軸3,包括安裝于縱向運(yùn)動(dòng)底板27上 的平面磁軌31與橫向直線滑軌32,平面磁軌31平行于橫向直線滑軌32,橫向直線滑軌32與 縱向直線滑軌22垂直。
[0048]橫向直線滑軌32關(guān)于平面磁軌31對(duì)稱(chēng)布置，通過(guò)滑塊與橫向運(yùn)動(dòng)底板33連接。橫 向運(yùn)動(dòng)底板33下表面安裝有電機(jī)動(dòng)子34,在平面磁軌的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)動(dòng)子34帶動(dòng)橫向運(yùn)動(dòng) 底板33做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且最大加速度不小于兩倍重力加速度值。
[0049] 為了提供控制精度，橫向進(jìn)給軸3上設(shè)置有位置反饋裝置，優(yōu)選地，其形式為封閉 式光柵尺定位裝置。封閉式光柵尺定位裝置由安裝于縱向運(yùn)動(dòng)底板27上的光柵尺與安裝于 橫向運(yùn)動(dòng)底板33上的光柵尺讀數(shù)頭組成。運(yùn)動(dòng)時(shí)，封閉式光柵尺定位裝置能夠精確地讀取 位移數(shù)據(jù)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行反饋控制。
[0050] 參照?qǐng)D6,橫向運(yùn)動(dòng)底板33上安裝有旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)35,旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)35上安裝有若干成形車(chē) 刀36。旋轉(zhuǎn)刀盤(pán)35可在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，完成換刀。
[00511參照?qǐng)D7,主軸組件4包括安裝于床身上的主軸底座41，主軸底座41上安裝有回轉(zhuǎn) 主軸固定座42,回轉(zhuǎn)主軸固定座42上安裝有回轉(zhuǎn)主軸43,回轉(zhuǎn)主軸43的軸向與縱向進(jìn)給軸2 的運(yùn)動(dòng)方向平行。
[0052]回轉(zhuǎn)主軸43輸入端連接有驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)主軸43自旋的主軸電機(jī)44，優(yōu)選地，主軸電機(jī) 44為低轉(zhuǎn)速高扭矩的伺服電機(jī)。在主軸電機(jī)44驅(qū)動(dòng)下，回轉(zhuǎn)主軸43的最小轉(zhuǎn)速不大于100 轉(zhuǎn)/分鐘。
[0053]在另一個(gè)實(shí)施例中，回轉(zhuǎn)主軸43與主軸電機(jī)44之間還存在減速機(jī)構(gòu)，使回轉(zhuǎn)主軸 43的最小轉(zhuǎn)速不大于100轉(zhuǎn)/分鐘。
[0054]回轉(zhuǎn)主軸43輸出端連接有主軸夾盤(pán)45,主軸夾盤(pán)45上安裝有圓柱形的可拆卸夾具 46,可拆卸夾具46外表面上均勻分布有多個(gè)零件47,分布角度根據(jù)零件47的曲面計(jì)算確定。 [0055]回轉(zhuǎn)主軸固定座42上還安裝有雙動(dòng)氣缸48,雙動(dòng)氣缸48的活塞桿端連接有尾座 49，尾座49上設(shè)有夾盤(pán)和頂針。
[0056]車(chē)床100選擇花崗巖或大理石作為床身1的材料。在另一個(gè)實(shí)施例中，床身1還可以 由鑄鐵制成。
[0057]參照?qǐng)D8，車(chē)床100上還設(shè)有全封閉機(jī)罩5，機(jī)罩5上還設(shè)有透明玻璃自動(dòng)門(mén)51，門(mén)上 設(shè)有感應(yīng)開(kāi)關(guān)，防止誤夾造成人身傷害。機(jī)罩5既便于操作人員觀察監(jiān)控加工情況，又能隔 絕噪音與廢肩，起到保護(hù)操作人員安全及保持環(huán)境干凈的作用。
[0058] 一并參照?qǐng)D9、圖10及圖11，為車(chē)床100加工小曲率曲面的方法，具體實(shí)施步驟如 下：
[0059]設(shè)定回轉(zhuǎn)主軸稱(chēng)為C軸，C軸的心軸稱(chēng)為Z軸，橫向進(jìn)給軸稱(chēng)為X軸。X軸與Z軸的交點(diǎn) 稱(chēng)為〇點(diǎn)，以〇點(diǎn)為極點(diǎn)、X軸為極軸，建立o-x平面極坐標(biāo)系。
[0060] 在系統(tǒng)中輸入需要待加工的小曲率曲面零件（以下簡(jiǎn)稱(chēng)"零件"）的立體圖，根據(jù)零 件的曲面特征，規(guī)劃零件的加工路徑，據(jù)此決定零件的布置方式。
[0061] 以0-X平面截交零件的曲面S得到面內(nèi)的投影曲線1。由于該零件加工面為小曲率 曲面，故1具有連續(xù)光滑的特征。li與X軸的交點(diǎn)記為點(diǎn)P，〇P的距離記為ρ，貝IJP點(diǎn)在o-x坐標(biāo) 系中的坐標(biāo)為(P，0)。類(lèi)似地，在1上選取一點(diǎn)Ρι(ρι，θ)。
[0062] 假定Ρ點(diǎn)為加工起點(diǎn)，成形車(chē)刀36在Ρ點(diǎn)的進(jìn)給速度為零。假定Pi為加工終點(diǎn)，成形 車(chē)刀36在P點(diǎn)的進(jìn)給速度亦為零。根據(jù)工藝探索結(jié)果，本發(fā)明規(guī)定曲線段PPi的加工步驟為 先勻加速運(yùn)動(dòng)后勻減速運(yùn)動(dòng)。根據(jù)理論計(jì)算，可得到位置與角度方程：
[0063]
[0064] Θ =jint
[0065] 其中，η--C軸轉(zhuǎn)速，
[0066] a--X軸加速度，
[0067] t--加工時(shí)間。
[0068]據(jù)此結(jié)合工況進(jìn)行理論計(jì)算，可得出η與a的關(guān)系與確切值，從而對(duì)C軸與X軸進(jìn)行 聯(lián)動(dòng)控制。
[0069] 根據(jù)規(guī)劃的加工路徑及加工位置，將零件快速裝夾于可拆卸夾具上的正確位置， 再將可拆卸夾具快速安裝于主軸夾盤(pán)上，控制車(chē)床1〇〇自行完成加工。
[0070] 以下以一個(gè)具體的加工案例作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0071] 在本實(shí)施例中，加工前零件47的毛坯截面直徑為300mm，寬為80mm?？梢?jiàn)零件47近 似于長(zhǎng)方體外形，根據(jù)其外形特征進(jìn)行加工路徑規(guī)劃。為保證加工質(zhì)量及效率，其長(zhǎng)邊應(yīng)平 行于Z軸方向布置，且零件47在可拆卸夾具46圓柱面上間隔90°均勻布置。圖中為零件47加 工前后截交0-X坐標(biāo)系平面的曲線輪廓。
[0072] 加工后，可見(jiàn)零件47上的曲線1最高點(diǎn)半徑為144mm，最低點(diǎn)半徑為147mm，最小進(jìn) 給量為3_。顯然地，該處曲面由于具有小曲率的特點(diǎn)，偏離平面的程度不高，與圓周軌跡有 著顯著的差異，該類(lèi)曲面稱(chēng)為小曲率曲面，一般情況下車(chē)削加工無(wú)法完成該曲面的加工。 [0073]在車(chē)床100條件下，以0-X坐標(biāo)系平面截交圓弧最高點(diǎn)P與最低ΑΡ:，得到此二點(diǎn)在 0-X極坐標(biāo)系中相應(yīng)坐標(biāo)分別為（147,0)、（ 144,0.066)。
[0074]成形車(chē)刀36位于P點(diǎn)時(shí)，橫向進(jìn)給速度為零，根據(jù)理論計(jì)算，運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)限逼近于 拋物線。因此，成形車(chē)刀36進(jìn)給過(guò)程為先勻加速運(yùn)動(dòng)后勻減速運(yùn)動(dòng)，初始和結(jié)束速度均為 零，得到位置與角度方程如下：
[0075]
[0076] 0.066 = πη?
[0077] 為保證車(chē)削力及加工表面光潔度，必須將切削線速度控制在合理范圍內(nèi)。根據(jù)理 論計(jì)算，得到最小切削線速度：
[0078] vc = jrnd= 100 米 / 分鐘
[0079]式中，d-一切削點(diǎn)到0點(diǎn)的距離。
[0080] 代入以上兩式計(jì)算可得：
[0081] t = 0.0124 秒
[0082] n = 106 轉(zhuǎn) / 分鐘
[0083] a = 19 · 5米/秒2 ? 2g
[0084] 式中，g-一重力加速度。
[0085] 由此得到C軸的轉(zhuǎn)速與X軸的橫向進(jìn)給速度?？焖偻瓿闪慵b夾，控制兩軸聯(lián)動(dòng)，完 成零件曲面的加工。
[0086] 實(shí)際加工中，零件47在C軸做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，橫向進(jìn)給軸3高速震蕩進(jìn)給，縱向進(jìn)給軸根 據(jù)加工段移動(dòng)。
[0087] 本發(fā)明不局限于上述優(yōu)選實(shí)施方式，凡是以基本相同方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù) 方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種臥式車(chē)削機(jī)床，包括床身、電控系統(tǒng)、氣液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、冷卻裝置，其特征在于， 所述床身上安裝有能夠?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的橫向進(jìn)給軸，所述橫向進(jìn)給軸上安裝有水平布 置的加工刀具，所述床身上安裝有主軸組件，所述主軸組件包括能夠?qū)崿F(xiàn)圓周運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn) 主軸，所述回轉(zhuǎn)主軸的軸向垂直于所述橫向進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)方向，所述回轉(zhuǎn)主軸的最小轉(zhuǎn)速 不大于100轉(zhuǎn)/分鐘，所述橫向進(jìn)給軸的最大加速度不小于兩倍重力加速度值，所述回轉(zhuǎn)主 軸上安裝有用于固定待加工小曲率曲面零件的工件夾具。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，其特征在于，所述床身上還安裝有能夠?qū)?現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的縱向進(jìn)給軸，所述縱向進(jìn)給軸位于所述橫向進(jìn)給軸下方，所述縱向進(jìn)給 軸與所述橫向進(jìn)給軸成90°水平布置。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，其特征在于，所述橫向進(jìn)給軸包括安裝于 所述縱向進(jìn)給軸上的直線滑軌與平板磁軌，所述直線滑軌關(guān)于所述平板磁軌對(duì)稱(chēng)布置，所 述直線滑軌上安裝有橫向滑板，所述橫向滑板下表面安裝有電機(jī)動(dòng)子。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，其特征在于，所述回轉(zhuǎn)主軸連接有驅(qū)動(dòng)電 機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為伺服電機(jī)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，其特征在于，所述床身由花崗巖或鑄鐵制 成。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，其特征在于，所述工件夾具包括主軸夾盤(pán) 與可拆卸夾具。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，所述可拆卸夾具具有圓柱體外形且圓柱 面上沿圓周方向均勻分布有工件固定位置，所述工件固定位置安裝所述待加工小曲率曲面 零件。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，其特征在于，所述橫向進(jìn)給軸上設(shè)有位置 反饋裝置。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種臥式車(chē)削機(jī)床，其特征在于，所述臥式車(chē)削機(jī)床上設(shè)有全 封閉機(jī)罩，所述全封閉機(jī)罩上設(shè)有透明移動(dòng)門(mén)。10. -種臥式車(chē)削機(jī)床加工小曲率曲面的方法，其特征在于，所述臥式車(chē)削機(jī)床包括最 小轉(zhuǎn)速不大于100轉(zhuǎn)/分鐘的回轉(zhuǎn)主軸、最大加速度不小于兩倍重力加速度值的橫向進(jìn)給 軸，所述回轉(zhuǎn)主軸的軸向垂直于所述橫向進(jìn)給軸的運(yùn)動(dòng)方向，所述回轉(zhuǎn)主軸上設(shè)有主軸夾 盤(pán)，所述主軸夾盤(pán)能夠快速裝夾用于固定待加工小曲率曲面零件的可拆卸夾具，所述橫向 進(jìn)給軸上安裝有刀具，所述方法步驟如下： 一、 設(shè)定所述回轉(zhuǎn)主軸為C軸，所述橫向進(jìn)給軸為X軸，以X軸與C軸的中心軸交點(diǎn)0為極 點(diǎn)、X軸為極軸建立o-x平面極坐標(biāo)系； 二、 輸入所述待加工小曲率曲面零件的曲面立體圖，對(duì)曲面的加工路徑進(jìn)行規(guī)劃，得到 所述待加工小曲率曲面零件的布置方式； 三、 根據(jù)理論計(jì)算得到小曲率曲面之橫斷面在0-X平面極坐標(biāo)系中的軌跡曲線； 三、 利用軌跡曲線，根據(jù)理論計(jì)算得到C軸的轉(zhuǎn)速與X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)關(guān)系； 四、 根據(jù)工況擬合計(jì)算，確定C軸的轉(zhuǎn)速與X軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度； 五、 將所述待加工小曲率曲面零件裝夾于所述可拆卸夾具上，將所述可拆卸夾具快速 裝夾于所述主軸夾盤(pán)上； 六、聯(lián)動(dòng)控制C軸的轉(zhuǎn)速與所述刀具的進(jìn)給速度，完成加工。
【文檔編號(hào)】B23Q1/01GK105855570SQ201610373168
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】劉冰虎
【申請(qǐng)人】深圳市鈦吉多軸數(shù)控機(jī)床有限公司