專(zhuān)利名稱：一種機(jī)床車(chē)磨中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)床車(chē)磨中心，具體是在線自動(dòng)探測(cè)并均布加工余量、U軸加工進(jìn)給單元帶動(dòng)刀具在主軸徑向移動(dòng)、刀具旋轉(zhuǎn)車(chē)削復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲面、代替?zhèn)鹘y(tǒng)成型磨加工的機(jī)床車(chē)磨中心。
背景技術(shù)：
牙爪是石油鉆頭中的關(guān)鍵件，該件的軸頸部分是鉆頭鉆井時(shí)的主要受力部位，因此該部位材料硬度高、外形復(fù)雜、加工精度及表面粗糙度要求高。對(duì)加工該部位的設(shè)備的基本要求如下能夠加工高硬度材料(HRC58飛2);保證復(fù)雜曲面加工的輪廓度；加工面表面粗糙度要高于0. 8 ii m，關(guān)鍵面高于0. 6 ii m ;加工效率高、加工穩(wěn)定性好，適合批量加工生
產(chǎn)。 傳統(tǒng)的加工工藝多采用成型磨進(jìn)行磨削加工，該加工方式的缺點(diǎn)首先，加工效率低，加工一件工件需要60分鐘；其次，需要對(duì)磨頭進(jìn)行修型。另外一種加工方法就是采用大型臥式車(chē)床配以特殊卡具進(jìn)行車(chē)削加工，該加工方式的缺點(diǎn)第一，需要前序?yàn)樵撔蚣庸ぱb卡基準(zhǔn)面；第二，該工件為異型件，需要特殊卡具進(jìn)行裝卡并實(shí)現(xiàn)動(dòng)平衡配重，卡具體過(guò)于龐大而剛性差；第三，加工部件直徑較小、機(jī)床轉(zhuǎn)速低，車(chē)削線速度低而導(dǎo)致表面粗糙度差；第四，加工量小，加工效率低，加工一件工件需要40分鐘。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種專(zhuān)為加工石油鉆頭牙爪的機(jī)床車(chē)磨中心，實(shí)現(xiàn)一次裝卡情況下自動(dòng)探測(cè)工件均布加工余量并自動(dòng)車(chē)削加工復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲面，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)成型磨加工的機(jī)床車(chē)磨中心。本機(jī)床主要由三坐標(biāo)拖動(dòng)單元(X、Y、Z軸)、臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(A軸)、立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(B軸)及U軸加工進(jìn)給單元組成。床身為T(mén)字型平床身結(jié)構(gòu)，立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)安裝在床身的X軸導(dǎo)軌上，臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)坐落在立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，專(zhuān)用液壓卡具安裝在臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上；Z軸斜滑鞍安裝在床身的Z軸導(dǎo)軌上，主軸箱通過(guò)Y軸滑板安裝在Y軸導(dǎo)軌上，U軸加工進(jìn)給單元安裝在主軸箱上，刀庫(kù)通過(guò)螺釘固定在床身上，機(jī)械手安固定在刀庫(kù)上且位于U軸加工進(jìn)給單元和刀庫(kù)之間；安裝在臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(A軸)上的牙爪專(zhuān)用液壓卡具可實(shí)現(xiàn)工件的快速裝卡及預(yù)定位。自動(dòng)探測(cè)裝置分為探測(cè)頭和信號(hào)接收器兩部分，探測(cè)頭安裝在標(biāo)準(zhǔn)刀柄上，通過(guò)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)其與刀具的自動(dòng)更換，信號(hào)接收器安裝在Z軸斜滑鞍上。本機(jī)床采用西門(mén)子840Dsl控制系統(tǒng)，各直線軸配以直線光柵尺、旋轉(zhuǎn)軸采用高分辨率角度編碼器，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)反饋控制。X、Y、Z軸定位精度0. 01mm、快移速度20m/min，A、B軸定位精度12秒。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的積極效果是它可實(shí)現(xiàn)一次裝卡情況下自動(dòng)探測(cè)工件均布加工余量并自動(dòng)車(chē)削加工復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲面，達(dá)到代替成型磨磨削加工的效果。將工件放入帶有定位基準(zhǔn)面的液壓卡具后，即可啟動(dòng)循環(huán)程序進(jìn)行自動(dòng)加工。機(jī)械手將探測(cè)頭安裝在主軸上，機(jī)床A、B、X、Y軸聯(lián)動(dòng)將工件擺在探測(cè)工作區(qū)內(nèi)，通過(guò)X、Y、Z軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)探測(cè)頭對(duì)工件的探測(cè)，由計(jì)算程序?qū)μ綔y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析并反饋工件位置誤差值給系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動(dòng)通過(guò)A、B、X、Y軸聯(lián)動(dòng)擺正工件；機(jī)械手自動(dòng)換刀，進(jìn)行多次換刀自動(dòng)加工直至加工完成。本設(shè)計(jì)的機(jī)床具備加工精度高、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，加工時(shí)間由4(T60分鐘縮短至15分鐘，加工件表面粗糙度高于0. 6 iim，滿足了高效、高精加工的要求。

圖I是車(chē)磨中心整體結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是圖I中的T字型平床身的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖I中的卡具示意圖；圖4是圖I中的帶U軸的主軸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
車(chē)磨中心整體結(jié)構(gòu)，為加工石油鉆頭牙爪而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一次裝卡情況下自動(dòng)探測(cè)工件均布加工余量并自動(dòng)車(chē)削加工復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲面，達(dá)到代替成型磨加工的效果，其特征在于以下部分I、整體結(jié)構(gòu)如圖I所示，機(jī)床床身I為T(mén)字型平床身結(jié)構(gòu)，立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(B軸)2安裝在床身I的X軸導(dǎo)軌9上，臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(A軸)3坐落在立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(B軸)2上，專(zhuān)用液壓卡具4安裝在臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(A軸)3上，被加工件裝卡在卡具4上后，可實(shí)現(xiàn)繞A軸、B軸旋轉(zhuǎn)及X軸方向移動(dòng)的三個(gè)自由度；Z軸斜滑鞍6安裝在床身I的Z軸導(dǎo)軌10上，主軸箱7通過(guò)Y軸滑板13安裝在Y軸導(dǎo)軌11上，U軸加工進(jìn)給單元5安裝在主軸箱7上，刀庫(kù)8通過(guò)螺釘固定在床身I上，機(jī)械手15安固定在刀庫(kù)8上且位于U軸加工進(jìn)給單元5和刀庫(kù)8之間，由機(jī)械手15將刀具12或探測(cè)頭14自動(dòng)安裝在U軸加工進(jìn)給單元5或刀庫(kù)8上，安裝在U軸加工進(jìn)給單元5上的刀具12或探測(cè)頭14可實(shí)現(xiàn)Y軸、Z軸及U軸方向移動(dòng)的三個(gè)自由度，換刀動(dòng)作快速而穩(wěn)定。車(chē)磨中心整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了被加工件與刀具12和探測(cè)頭14之間的六個(gè)相對(duì)自由度，滿足了探測(cè)及加工的需要。2、T字型平床身I結(jié)構(gòu)如圖2所示，T字型平床身I由X軸床身16和Z軸床身17按T形拼接而成，之間由螺釘把合，通過(guò)兩個(gè)雙楔面鍵18調(diào)整兩床身之間的高度差并增強(qiáng)連接剛性；床身I通過(guò)十七組調(diào)整墊鐵19調(diào)整水平后由地腳螺栓固定；X軸光柵尺20和Z軸光柵尺21分別安裝在X軸床身16和Z軸床身17的內(nèi)側(cè)，保證光柵尺的清潔穩(wěn)定。3、卡具4結(jié)構(gòu)如圖3所示，卡具4為特殊自制液壓卡具，卡具底板22為120° V型面，用于對(duì)工件進(jìn)行初定位，液壓缸23通過(guò)雙拉桿24帶動(dòng)卡壓塊25卡壓住工件，卡壓塊25在工件上的作用力點(diǎn)在卡具底板22 V型面120°角平分線上，從而使工件卡緊牢固可靠。該卡具4整體安裝在搖籃26上，搖籃26與臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(A軸)3連接，從而實(shí)現(xiàn)工件可繞A軸軸線旋轉(zhuǎn)。[0019]4、帶U軸的主軸結(jié)構(gòu)如圖4所示，U軸加工進(jìn)給單元5安裝在主軸箱7上，主軸27為中空結(jié)構(gòu)，拉桿28從主軸27中心穿過(guò)與U軸加工進(jìn)給單元5連接,從而通過(guò)拉桿28驅(qū)動(dòng)U軸加工進(jìn)給單元5實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)U軸進(jìn)給。絲杠30由電機(jī)31通過(guò)電機(jī)皮帶輪32、同步皮帶33、絲杠皮帶輪34 驅(qū)動(dòng)，絲杠30帶動(dòng)絲杠箱29實(shí)現(xiàn)軸向數(shù)控移動(dòng)，絲杠箱29與拉桿28之間通過(guò)角接觸球軸承35連接，從而實(shí)現(xiàn)拉桿29跟隨主軸27的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和跟隨絲杠箱29軸向運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)集成。
權(quán)利要求1.一種機(jī)床車(chē)磨中心，其特征在于床身(I)為T(mén)字型平床身結(jié)構(gòu)，立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(2)安裝在床身的X軸導(dǎo)軌(9)上，臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)坐落在立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(2)上，專(zhuān)用液壓卡具(4)安裝在臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)上；Z軸斜滑鞍(6)安裝在床身的Z軸導(dǎo)軌(10)上，主軸箱(7)通過(guò)Y軸滑板(13)安裝在Y軸導(dǎo)軌(11)上，U軸加工進(jìn)給單元(5)安裝在主軸箱上，刀庫(kù)(8 )通過(guò)螺釘固定在床身(I)上，機(jī)械手(15 )安固定在刀庫(kù)(8 )上且位于U軸加工進(jìn)給單元(5)和刀庫(kù)(8)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床車(chē)磨中心，其特征在于T字型平床身由X軸床身(16)和Z軸床身(17)按T形拼接而成，之間由螺釘把合，通過(guò)兩個(gè)雙楔面鍵(18)調(diào)整兩床身之間的高度差并增強(qiáng)連接剛性；床身通過(guò)十七組調(diào)整墊鐵(19)調(diào)整水平后由地腳螺栓固定；X軸光柵尺(20)和Z軸光柵尺(21)分別安裝在X軸床身(16)和Z軸床身(17)的內(nèi)側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床車(chē)磨中心，其特征是卡具的底板(22)為120°V型面，液壓缸(23 )通過(guò)雙拉桿(24 )帶動(dòng)卡壓塊(25 )卡壓住工件，卡壓塊在工件上的作用力點(diǎn)在卡具底板V型面120°角平分線上，卡具整體安裝在搖籃(26)上，搖籃與臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)(3)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種機(jī)床車(chē)磨中心，其特征在于U軸加工進(jìn)給單元(5)安裝在主軸箱(7)上，主軸(27)為中空結(jié)構(gòu)，拉桿(28)從主軸中心穿過(guò)與U軸加工進(jìn)給單元連接，絲杠(30)由電機(jī)(31)通過(guò)電機(jī)皮帶輪(32)、同步皮帶(33)、絲杠皮帶輪(34)驅(qū)動(dòng),絲杠箱(29)與拉桿(28)之間通過(guò)角接觸球軸承(35)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種機(jī)床車(chē)磨中心，要解決的技術(shù)問(wèn)題是，為提高加工石油鉆頭牙爪的效率及精度。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)是它由三坐標(biāo)拖動(dòng)單元、臥式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及U軸加工進(jìn)給單元組成；配置了電動(dòng)刀庫(kù)和機(jī)械手裝置和自動(dòng)探測(cè)裝置；采用西門(mén)子840Dsl控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)六軸五聯(lián)動(dòng)；各直線軸配以直線光柵尺、旋轉(zhuǎn)軸采用高分辨率角度編碼器，閉環(huán)控制提高機(jī)床精度。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)一次裝卡情況下自動(dòng)探測(cè)工件均布加工余量并自動(dòng)加工復(fù)雜回轉(zhuǎn)曲面，達(dá)到以車(chē)削加工代替成型磨加工異型工件牙爪的效果，具備加工精度高、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，滿足了高效、高精加工的要求。
文檔編號(hào)B23Q5/40GK202527932SQ20122002472
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者仇錦紅, 張楊, 徐進(jìn)生, 李學(xué)志, 楊佳天, 王帥, 王振江, 白平, 鄒平 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)第一機(jī)床廠