專利名稱：數(shù)控中梁組合鉆機床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機床技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種主要用于鐵路貨車C70、 C64K、NX70、X6K、GN70、GQ70、ECH58、KM70、P64K、C80、NX80 型中梁及其
它異型中梁的鉆孔的數(shù)控中梁組合鉆機床。
背景技術(shù)：
早在上世季七、八、九十年代，各車輛廠家多數(shù)采用大搖臂鉆床六臺來完成中 梁的加工。需要至少六名員工、中梁翻轉(zhuǎn)三次才能加工完成，此工藝方法使工人的勞動 強度很大、精度不穩(wěn)定、效率也很低，每加工一根中梁要用二個小時。后來在本世紀(jì)初，機床生產(chǎn)廠家研制出群鉆式中梁組合鉆機床，用于完成中梁 的加工。此工藝方法雖然減輕了工人的勞動強度，效率有所提高(40分鐘/根)，精度 卻不穩(wěn)定、定位也不穩(wěn)定。尤其“中梁”產(chǎn)品是鐵路貨車的核心部件，長度在13 17 米、重量在二噸以上，由于是焊接結(jié)構(gòu)件其彎曲度和扭曲度都很大，在中梁的二端前后 縱板座的對稱位置分別有12組和15組孔系四組。當(dāng)、遇有燒鉆頭或鉆頭折斷時工人需 要拆卸掉許多鉆頭才行，機床停機要很長時間、機床的開動率只能達(dá)到50%。又由于此 工藝方法和機床結(jié)構(gòu)等原因限制鉆孔不能加冷卻液、燒鉆頭經(jīng)常發(fā)生，刀具的耐用度很 難保證。而今、我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，鐵路各種貨車的市場運輸需求量很大。不同的貨車 其中梁大小、結(jié)構(gòu)、孔系和孔距均不同，由于零件長度均超過12m以上，焊接過程中必 然存在不同程度的變形，因此，定位、夾緊、輸送等各方面的相關(guān)工藝技術(shù)是關(guān)鍵，要 避免發(fā)生相互干涉、卡住等現(xiàn)象，這就需要先進的、具有很高的柔性和可變性的設(shè)備來 完成這些中梁的加工。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種一次性完成車體的中梁組成兩端處的前、后縱板 座孔、上芯盤孔、鉤托板孔、安全托板孔的鉆孔的數(shù)控中梁組合鉆機床，它比原群鉆式 中梁組合鉆機床，具有工序集中、效率高、加工精度高，更具先進的是本實用新型新型 數(shù)控中梁組合鉆床具有很高的柔性，能滿足所有中梁產(chǎn)品的加工需要。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它包括有龍門主體、床身、側(cè)底座、輸送棍 子、夾具、排屑器、集屑箱，其特征是所述機床縱向兩端完全對稱布置，兩端的床身 上固定有龍門主體和夾具，在龍門主體上設(shè)置有立頭數(shù)控主軸箱單元，在兩端龍門主體 縱向的兩側(cè)設(shè)置有側(cè)底座，該側(cè)底座上設(shè)置有臥頭數(shù)控主軸箱單元和帶有單主軸箱的三 維數(shù)控滑臺，在兩端龍門主體縱向中心線上還均布有至少兩個輸送輥子，該輸送輥子至 少有一個連接電機；輸送輥子包括有鏈輪、滾輪支架、滾輪和滾軸，該滾輪套裝在滾輪 支架內(nèi)的滾軸上，滾輪支架固定在上浮動體上，下浮動體底部設(shè)置有導(dǎo)向桿，該導(dǎo)向桿 滑插在浮動支架上，在浮動支架上設(shè)置有立式液壓油缸，該立式液壓油缸的伸縮軸與下 浮動體連接，在上浮動體和下浮動體之間滑動連接弧面結(jié)構(gòu)，該弧面對應(yīng)的圓心線與滾軸垂直。所述的各主軸箱上設(shè)置有內(nèi)冷刀具。所述的夾具為沿兩龍門主體縱向的兩端向縱向中心對稱布置的終端夾具、主夾 具和輔助夾具，在沿兩龍門主體縱向?qū)ΨQ中心位置上還設(shè)置有浮動夾具。在兩端龍門主體縱向中心線的兩側(cè)設(shè)置有橫向?qū)蜉?。在兩端龍門主體縱向中心線上設(shè)置有精進給機構(gòu)，該精進給機構(gòu)包括有縱向給 進油缸、在縱向給進油缸上側(cè)通過導(dǎo)軌連接的升降油缸、升降油缸上側(cè)設(shè)置的套裝在工 件托架上的導(dǎo)向桿，該升降油缸的伸縮軸連接工件托架。本實用新型的輸送機構(gòu)，采用平穩(wěn)而穩(wěn)定的減速機、鏈條傳動機構(gòu)，以保證零 件與設(shè)備之間的準(zhǔn)確位置，設(shè)有防護；零件滾道采用水平與垂直方向的導(dǎo)向機構(gòu)，有助 于中梁的穩(wěn)定傳送；傳送中梁用滾輪式支撐的高度，可按產(chǎn)品調(diào)整；定位及夾壓，采用 液壓傳動。本實用新型有益效果1、機床結(jié)構(gòu)新穎、先進、合理。2、機床輸送料道結(jié)構(gòu)先進、平穩(wěn)、可靠。本項目產(chǎn)品機床的輸送料道結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，在機床的中部設(shè)有輸送輥 子，每個滾子使中梁在輸送過程中自動平衡，并且保證每個輥子都能與中梁充分接觸、 輸送平穩(wěn)、可靠。3、機床夾具結(jié)構(gòu)先進、剛性強、定位精度高、工藝范圍廣。主夾具上面的插板實現(xiàn)中梁高度上的定位夾緊，加工不同中梁產(chǎn)品時更換插板 即可，橫向?qū)χ袏A緊。輔助夾具和終端夾具橫向均為對中夾緊，主夾具、輔助夾具底部 設(shè)有液壓頂起裝置用于中梁高度上的夾緊。在機床中部還設(shè)有浮動夾具，用于夾持中梁 試件的安全、平穩(wěn)、可靠。4、機床的工藝先進、范圍廣。本項目產(chǎn)品在機床的工藝上進行了大膽的創(chuàng)新，突破傳統(tǒng)工藝。立頭數(shù)控主軸 箱為單軸式結(jié)構(gòu)、充分滿足不同中梁上面孔系坐標(biāo)的變化；臥頭數(shù)控主軸箱為單軸式結(jié) 構(gòu)、便于刀具的調(diào)整和更換，更能滿足不同中梁側(cè)面孔系坐標(biāo)的變化和中心距的變化要 求。5、機床的刀具選用先進、工藝性好。本項目產(chǎn)品機床刀具選用美國肯納公司的機卡刀片內(nèi)冷硬質(zhì)合金刀具，因為、 中梁上面有一組八孔分別由芯盤、翼板和中梁不同材質(zhì)焊接組成，形成了二個縫隙夾 層、一般刀具鉆孔到夾層時易燒刀使整臺機床停機要在半小時以上排除處理。而采用此 種刀具再加上氣霧內(nèi)冷就徹底攻破了此工藝性難題。該刀具在正常使用下可鉆深30米。6、機床入料輸送、定位、夾緊工藝先進，自動完成。本項目產(chǎn)品機床在立頭上配置一套精定位裝置、由編制好的數(shù)控程序自動完 成；當(dāng)中梁輸送到位、后縱板座的定位面碰上精定位裝置上的接近開關(guān)時、控制系統(tǒng)發(fā) 出指令中梁輸送停止、完成中梁的縱向定位。中梁高度上的定位由二套主夾具插板完 成，側(cè)向定位由二主夾具對中夾緊完成。整個中梁的定位、夾緊過程全自動完成。7、機床的冷卻方式新穎、系統(tǒng)先進。[0024]本項目產(chǎn)品在機床的每個主軸箱上均配置有二套電磁閥，一個控制高壓空氣、 一個給冷卻水箱間斷式打壓便形成了氣霧。鉆孔時氣霧由硬質(zhì)合金刀具的二個冷卻孔 直接打到孔的底部，即冷卻了刀具又利于排屑、大大的提高了刀具的耐用度和鉆孔的精度。8、機床自動化程度高。本項目產(chǎn)品機床應(yīng)用了先進的數(shù)控技術(shù)、液壓伺服技術(shù)，自動化程度高、工件 在一次裝卡狀態(tài)下全自動完成全部作業(yè)，工人只需輸入控制指令、按自動循環(huán)按鈕即 可。減輕了工人的勞動強度，大大提高了生產(chǎn)效率。9、機床效率高。本項目產(chǎn)品機床的開動率在95%以上，單件生產(chǎn)節(jié)拍<25分鐘/件。傳統(tǒng)設(shè)備 每個班次只能完成3 4件中梁。10.機床具有極高的柔性和可變性。本項目產(chǎn)品機床應(yīng)用了先進的數(shù)控技術(shù)、液壓伺服技術(shù)和先進的大膽的創(chuàng)新機 械結(jié)構(gòu)及原理。不但立頭和臥頭主軸箱具有極高的柔性和可變性；所有夾具均有高的柔 性和可變性以適應(yīng)不同中梁產(chǎn)品的裝卡需要。機床中間所配的輸送料道和滾子也具有高 的柔性和可變性以適應(yīng)不同中梁產(chǎn)品的需要。11.機床操作、調(diào)整、維修極為方便。本項目產(chǎn)品機床在設(shè)計理念上充分考人性化的理念。二套龍門框架主體設(shè)計成 獨立的單元、分別配有各自的數(shù)控(電器)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，非常便于設(shè)備的安裝和調(diào) 整。料道輸送系統(tǒng)由十一個獨立的輥子單元組成，非常便于安裝、調(diào)整和維修。在設(shè)備 中部的前端放置一套中央操縱臺，便于操作和觀查整體加工情況。在龍門框架主體的四 周分別安放按鈕盒、便于工人對刀、調(diào)整和維修。CRT顯示屏吊掛在龍門框架上并沿直 線滾動導(dǎo)軌推拉旋轉(zhuǎn)、非常便于編程操作。主要解決的關(guān)鍵問題1、整機設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)簡化；加工要素與動力及機構(gòu)配置合理；2、控制與操作空間明顯得到改善，生產(chǎn)操作、維修方便；3、坐標(biāo)化可變控制方案，提高設(shè)備生產(chǎn)柔性化程度，為今后多品種產(chǎn)品的生 產(chǎn)，創(chuàng)造有利條件。4、改善由液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)帶來的場地作業(yè)環(huán)境的污染。5、立頭鉆孔采用氣霧冷卻和排屑，有利于鐵屑的排出且提高刀具的耐用度，改 善作業(yè)環(huán)境的污染。6、水平鉆孔采用單主軸箱的三維坐標(biāo)數(shù)控單元，來完成中梁側(cè)面的15組孔和 12組孔的鉆孔。7、采用多點定位、夾緊確保加工精度的可靠性與穩(wěn)定性。
圖1為本實用新型的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖1的側(cè)視5[0044]圖4為圖1中輸送輥子21的放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4的側(cè)視圖；圖6為圖1中精進給機構(gòu)19、20的右視放大結(jié)構(gòu)示意圖；下面將結(jié)合附圖通過實例對本實用新型作進一步詳細(xì)說明，但下述的實例僅僅 是本實用新型其中的例子而已，并不代表本實用新型所限定的權(quán)利保護范圍，本實用新 型的權(quán)利保護范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
具體實施方式
如圖1 5所示，本實用新型機床縱向兩端完全對稱布置，本實用新型重要包 括下述結(jié)構(gòu)左龍門主體1，右龍門主體2，左立頭數(shù)控主軸箱單元3，右立頭數(shù)控主軸箱 單元為4，異型夾具5、6，終端夾具7、8，集屑箱9、10，排屑器11、12，主夾具13、 14，輔助夾具15、16，橫向?qū)蜉?7、18，精進給機構(gòu)19、20，21為由1 11號輸送 輥子組成的料道輸送機構(gòu)、用于中梁的輸入輸出，四套80規(guī)格的Z軸數(shù)控滑臺22、23、 用于加工中梁側(cè)面15組孔和12組孔系的橫向坐標(biāo)位置及快移，四套臥頭X軸數(shù)控滑臺 24、25、用于加工中梁側(cè)面15組孔和12組孔的鉆孔，立式Y(jié)軸數(shù)控滑臺26、27，左臥 頭數(shù)控主軸箱單元28，右臥頭數(shù)控主軸箱單元29，控制電箱30、31，液壓站32、33，床 身34、35，36 39為四套側(cè)底座，40為CRT操縱站，42為浮動夾具、用于夾持中梁的 穩(wěn)定性和加工中防止中梁顫動，中央控制臺43，橫移導(dǎo)向機構(gòu)44、45、用于中梁的橫向 移動，支架46;輸送輥子包括有鏈輪47、滾輪支架48、滾輪49和滾軸50，該滾輪49套 裝在滾輪支架48內(nèi)的滾軸50上，滾輪支架48固定在上浮動體51上，下浮動體52底部 設(shè)置有導(dǎo)向桿54，該導(dǎo)向桿54滑插在浮動支架53上，在浮動支架53上設(shè)置有立式液壓 油缸55，該立式液壓油缸的伸縮軸與下浮動體52連接，在上浮動體51和下浮動體52之 間滑動連接弧面結(jié)構(gòu)，該弧面對應(yīng)的圓心線與滾軸50垂直。各主軸箱上設(shè)置有內(nèi)冷刀具，內(nèi)冷刀具選用美國肯納公司的機卡刀片內(nèi)冷硬質(zhì)
合金刀具。精進給機構(gòu)包括有縱向給進油缸60、在縱向給進油缸上側(cè)通過導(dǎo)軌59連接的升 降油缸58、升降油缸上側(cè)設(shè)置的套裝在工件托架56上的導(dǎo)向桿57，該升降油缸的伸縮軸 連接工件托架56。1、工藝流程1)、備料在主機前端處與主機輸送高度相一致的，預(yù)置一個待加工中梁零 件，而且具有驅(qū)動功能滾輪的工位。2)、將中梁零件推入主機的輸送滾道，直至中梁離開備料機構(gòu)為止，停止備料 機構(gòu)的輸送驅(qū)動。3)、中梁零件與主機設(shè)備的輸送機構(gòu)相聯(lián)接，并且調(diào)整到設(shè)定的位置。4)、啟動定位和夾緊機構(gòu)，將零件準(zhǔn)確而牢固地安置。5)、水平與垂直各孔，依次按編制的程序進行鉆孔作業(yè)。2、工作原理首先，在原始狀態(tài)時、機床的所有夾具均為張開狀態(tài)，定位機構(gòu)也在原始狀 態(tài)；立頭、臥頭的三維坐標(biāo)數(shù)控主軸箱單元均在機床原點位置；十一個棍子和頂起機構(gòu)均在底下位置。當(dāng)中梁零件從備料機構(gòu)或上道工位傳送到機床的一號輸送棍子時，手持操作站 控制從1號棍子到11號輸送棍子依次抬起并轉(zhuǎn)動將中梁零件輸送到位；此時44、45橫 移機構(gòu)和19、20精進給機構(gòu)抬起，手持操作站控制11個棍子一起落下將中梁零件安放在 19、20精進給機構(gòu)上，同時在CRT操縱站上控制右端立頭上的精定位開關(guān)裝置下落并啟 動精定位程序，19、20精進給機構(gòu)緩慢移動至中梁零件的后縱板座定位基準(zhǔn)面碰上精定 位的接近開關(guān)后，19、20精進給機構(gòu)停止移動完成中梁零件的縱向定位。在中央控制臺43上操作19、20精進給機構(gòu)下落并回到原始位置，這時中梁零件 已落在44、45橫移機構(gòu)上，13、14主夾具的插板伸出，13、14主夾具和15、16輔助夾 具的頂起機構(gòu)抬起完成中梁零件高度方向上的定位夾緊。在中央控制臺上操作13、14主夾具和15、16輔助夾具及42浮動夾具對中夾緊 完成中梁零件的橫向定位夾緊。在CRT操縱站上操作啟動加工程序，3、4左、右立頭數(shù)控主軸箱單元分別完成 中梁二端上面的八個<2 23.5芯盤孔；然后、數(shù)控主軸箱快速回到機床原點、人工換上<2 24的硬質(zhì)合金鉆頭，數(shù)控主軸箱快移到位完成中梁二端上面的十個<2 24孔；數(shù)控主軸 箱再次快速回到機床原點、人工換上<2 26的硬質(zhì)合金鉆頭，快移到位完成中梁二端上面 的四個<2 26孔；鉆完孔，3、4左、右立頭三維坐標(biāo)數(shù)控主軸箱單元分別快速回到機床原 點ο在立頭啟動的同時，22、23Z軸數(shù)控滑臺、24、25X軸數(shù)控滑臺、26、27Y軸立 式數(shù)控滑臺和28、29左右臥頭數(shù)控主軸箱單元分別執(zhí)行程序完成中梁側(cè)面12組孔和15 組孔的鉆孔，鉆完孔各自快速回到機床原點。完成鉆孔作業(yè)后，主夾具13、14，輔助夾具15、16，終端夾具7、8和浮動夾具 42的橫向夾緊松開；相對應(yīng)的頂起機構(gòu)落下，主夾具13、14的插板退回；動力滾子啟 動、從11號滾子開始一次抬起將中梁零件送出機床。此時機床完成一套自動循環(huán)動作。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控中梁組合鉆機床，它包括有龍門主體、床身、側(cè)底座、輸送棍子、夾 具、排屑器、集屑箱，其特征是所述機床縱向兩端完全對稱布置，兩端的床身上固定 有龍門主體和夾具，在龍門主體上設(shè)置有立頭數(shù)控主軸箱單元，在兩端龍門主體縱向的 兩側(cè)設(shè)置有側(cè)底座，該側(cè)底座上設(shè)置有臥頭數(shù)控主軸箱單元和帶有單主軸箱的三維數(shù)控 滑臺，在兩端龍門主體縱向中心線上還均布有至少兩個輸送輥子，該輸送輥子至少有一 個連接電機；輸送輥子包括有鏈輪、滾輪支架、滾輪和滾軸，該滾輪套裝在滾輪支架 內(nèi)的滾軸上，滾輪支架固定在上浮動體上，下浮動體底部設(shè)置有導(dǎo)向桿，該導(dǎo)向桿滑插 在浮動支架上，在浮動支架上設(shè)置有立式液壓油缸，該立式液壓油缸的伸縮軸與下浮動 體連接，在上浮動體和下浮動體之間滑動連接弧面結(jié)構(gòu)，該弧面對應(yīng)的圓心線與滾軸垂 直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控中梁組合鉆機床，其特征是所述的各主軸箱上設(shè)置 有內(nèi)冷刀具。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控中梁組合鉆機床，其特征是所述的夾具為沿兩龍門 主體縱向的兩端向縱向中心對稱布置的終端夾具、主夾具和輔助夾具，在沿兩龍門主體 縱向?qū)ΨQ中心位置上還設(shè)置有浮動夾具。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控中梁組合鉆機床，其特征是在兩端龍門主體縱向中 心線的兩側(cè)設(shè)置有橫向?qū)蜉啞?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控中梁組合鉆機床，其特征是在兩端龍門主體縱向中 心線上設(shè)置有精進給機構(gòu)，該精進給機構(gòu)包括有縱向給進油缸、在縱向給進油缸上側(cè)通 過導(dǎo)軌連接的升降油缸、升降油缸上側(cè)設(shè)置的套裝在工件托架上的導(dǎo)向桿，該升降油缸 的伸縮軸連接工件托架。
專利摘要一種數(shù)控中梁組合鉆機床，它包括有龍門主體、床身、側(cè)底座、輸送棍子、夾具、排屑器、集屑箱，其技術(shù)要點是所述機床縱向兩端完全對稱布置，在兩端龍門主體縱向的兩側(cè)設(shè)置有側(cè)底座，該側(cè)底座上設(shè)置有帶有單主軸箱的三維數(shù)控滑臺，在兩端龍門主體縱向中心線上還均布有至少兩個輸送輥子，該輸送輥子至少有一個連接電機。本實用新型機械結(jié)構(gòu)簡化，加工要素與動力及機構(gòu)配置合理；生產(chǎn)操作、維修方便；坐標(biāo)化可變控制方案，提高設(shè)備生產(chǎn)柔性化程度，為今后多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)，創(chuàng)造有利條件；改善由液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)帶來的場地作業(yè)環(huán)境的污染；氣霧冷卻和排屑，改善作業(yè)環(huán)境的污染；多點定位、夾緊確保加工精度的可靠性與穩(wěn)定性。
文檔編號B23Q11/10GK201799648SQ201020279019
公開日2011年4月20日 申請日期2010年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者于鳳蘭, 王愛剛, 高樹星 申請人:沈陽興業(yè)機床有限公司