CN112475330A - 一种加工车轮总成车辐底平面的立车装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种加工车轮总成车辐底平面的立车装置，解决团状铁屑无法自动排出，极易堆积难于清理，不能实现自动化生产的问题。立车装置具体包括床身、主轴、夹具、车刀、十字滑台、工件偏距位置检测装置、排屑机、冷却组件和防护罩等。本发明的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，采用车刀往复振动车削方式，配备自动排屑机，具备自动断屑和排屑功能，可把切削的铁屑自动断成60‑100mm的条状铁屑，并通过倾斜台面自动导入排屑机。同时，本发明采用全封闭式结构、循环冷却水、自动推拉门，可实现机器人自动上下料，进而实现自动化生产，提高生产效率，降低劳动成本。

Description

一种加工车轮总成车辐底平面的立车装置

技术领域

本发明涉及汽车零部件加工设备技术领域，尤其涉及一种加工车轮总成车辐底平面的立车装置。

背景技术

汽车轮辐是保护车辆车轮的轮圈、辐条的装置，是一对圆形罩板，罩板的直径大小和轮圈的直径大小相接近，罩板的中央有大于车轮转动轴的孔，在罩板接近边缘的部分有孔口，罩板的边缘有环形轮板，轮板的曲面能与轮圈的曲面紧密贴合。

目前，随着工业智能化的升级改造，大量工业自动化设备广泛应用在汽车、电子、高端装备等产业工厂和数字化车间中，成为企业发展的必然趋势。

然而，以往加工过程中，加工的铁屑都为团状铁屑，无法自动排出，极易堆积，需要人工清理，且清理相当困难，无法实现自动化生产，生产效率低下，劳动成本高，企业负担重，因此，如何实现断屑一直为车削加工的难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种具有自动断屑、自动排屑功能的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，实现自动化生产，降低劳动成本，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种加工车轮总成车辐底平面的立车装置，包括：

床身，其上设有倾斜台面，倾斜台面下方设置主轴箱；

主轴，竖直安装在主轴箱内，通过异步电机驱动单向旋转，并通过三挡变速箱调整转速，其输出轴上端位于倾斜台面的上方；

夹具，与主轴的上端固定相连，由中心孔和端面定位，通过压盘涨紧工件，并由主轴带动在水平面内旋转；

车刀，位于工件上方，通过十字滑台带动沿水平和竖直两个方向移动，用于工件的内外辐底车削，车刀的车削方式为往复振动车削，振动频率为2.0-3.0Hz，振动幅度为0.5-1.0mm；

工件偏距位置检测装置，安装在十字滑台上，当工件在夹具上夹紧后，通过位移传感器检测轮辋和轮辐的压配偏距的偏差值，并把检测的偏差值带入车刀Z轴坐标系；

排屑机，排屑机的接料口与倾斜台面连接，铁屑自动滑落排屑机后，由排屑机的刮板通过电机的带动把铁屑排出机床外部；

冷却组件，通过冷却水泵，把冷却水喷洒到刀具上，实现对刀具的冷却及润滑；

以及防护罩，其前侧设有自动推拉门，用于工件上下料，其他部位采用全封闭式。

进一步地，所述三挡变速箱包括箱体、三个齿轮轴和三档变速杆，电机通过皮带把电机轴端的带轮与变速箱的带轮连接到一起，箱体内有3组齿轮，其中，第一组为传动齿轮，第二组为具有三个不同外径的滑移复合齿轮，第三组为包含三个不同外径的齿轮组，分别为200r/Min齿轮、300r/Min齿轮、250r/Min齿轮，并且可与滑移复合齿轮相配合，通过推动变速杆，滑移复合齿轮在齿轮轴上移动单个位置，变速杆上设有三个卡槽，并通过固定在箱体一侧的弹珠固定位置，变速杆每移动一个位置，相应地，推动滑移复合齿轮与相应的转速齿轮啮合，得到不同的转速，主轴输出转速分别为200r/Min、250r/Min和300r/Min。

进一步地，所述主轴，包括一对圆锥滚子轴承及一个深沟球轴承支承，由异步电机驱动，经皮带传动和变速箱变速，最后由一对螺旋伞齿轮传至主轴。

进一步地，所述主轴的内腔兼做液压缸，活塞在液压油作用下，拉动夹具的压盘，涨紧工件，液压油通过主轴下端的旋转接头与液压系统相连接。

进一步地，所述夹具包括三个夹爪，在工件装卸时，油缸活塞杆落下，夹爪退回，工件可以自由地装卸，当活塞杆向上推时，夹爪涨紧工件，此时即可加工。

进一步地，所述十字滑台通过立柱固定在床身上，其包括水平滑座、滑鞍、滑枕和竖直滑座，滑鞍沿着水平滑座水平方向移动，滑枕在滑鞍内的竖直滑座内作垂直方向移动，车刀通过车刀座安装于滑枕的下方，滑枕和滑鞍在两个绝对值伺服电机的驱动下，分别带动各自的滚珠丝杠作水平方向和垂直方向的移动，使车刀按预先编好的程序轨迹运动，以完成车削加工。

进一步地，所述滑鞍和水平滑座之间、所述滑枕和竖直滑座之间均设有楔铁，通过调整楔铁端部的螺钉移动楔铁，以使滑鞍和水平滑座、滑枕和竖直滑座的间隙适当。

进一步地，所述工件偏距位置检测装置包括气缸、导杆、检测滚轮和位移传感器，当工件在夹具上夹紧后，气缸伸出带动导杆伸出，使导杆下端的检测滚轮压到工件辐板的外平面上，位移传感器的触点与感应块接触，工件由主轴、夹具带动低速的旋转，由于工件存在高低偏差值，所以检测滚轮、导杆、位移传感器会随着辐板高低的变化而上下浮动，位移传感器会自动检测出轮辋和轮辐的压配偏距的偏差值，并把检测的偏差值带入刀具坐标系。

进一步地，所述排屑机的下腔为冷却水箱，内部装有冷却水，冷却水依次通过接料口、刮板流回冷却水箱回收。

进一步地，所述排屑机的出口处设置有可移动的接料小车。

在上述技术方案中，本发明提供的，有益效果：

本发明的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，采用车刀往复振动车削方式，配备自动排屑机，具备自动断屑和排屑功能，可把切削掉落的铁屑自动断成60-100mm的条状铁屑，并通过倾斜台面自动导入排屑机，解决团状铁屑无法自动排出，极易堆积难于清理，不能实现自动化生产的问题。同时，本发明采用全封闭式结构、循环冷却水、自动推拉门，可实现机器人自动上下料，进而实现自动化生产，提高生产效率，降低劳动成本。此外，本设备的滑台上还配备了位移传感器，由于轮辋轮辐压配过程中存在偏差，该位移传感器可准确的检测出工件的偏距差值，把该差值带入Z轴刀具坐标系，可一次装夹工件，完成轮辋总成内外辐底的双面车削，在国内尚属首创。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例公开的加工车轮总成车辐底平面的立车装置的主视图；

图2是本发明实施例公开的加工车轮总成车辐底平面的立车装置的侧视图；

图3是本发明实施例公开的加工车轮总成车辐底平面的立车装置的主轴主视图；

图4是本发明实施例公开的加工车轮总成车辐底平面的立车装置的三挡变速箱的外部图；

图5是图4的A-A视图。

图6是图4的B-B视图。

图7是本发明实施例公开的加工车轮总成车辐底平面的立车装置的夹具主视图。

图8是本发明实施例公开的加工车轮总成车辐底平面的立车装置的夹具俯视图。

图9是本发明实施例公开的工件偏距位置检测装置的主视图。

图10是本发明实施例公开的工件偏距位置检测装置的侧视图。

附图标记说明：

1、床身；2、主轴；3、夹具；4、车刀；5、十字滑台；6、工件偏距位置检测装置；7、排屑机；8、冷却组件；9、防护罩；10、接料小车；11、倾斜台面；12、主轴箱；13、圆锥滚子轴承；14、深沟球轴承；15、螺旋伞齿轮一；16、螺旋伞齿轮二；17、活塞；18、压盘；19、旋转接头；20、箱体；21、齿轮轴一；22、齿轮轴二；23、齿轮轴三；24、变速杆；25、皮带；26、带轮一；27、带轮二；28、传动齿轮；29、滑移复合齿轮；30、200r/Min齿轮；31、300r/Min齿轮；32、250r/Min齿轮；33、弹珠；34、工件；35、夹爪；36、立柱；37、水平滑座；38、滑鞍；39、滑枕；40、竖直滑座；41、车刀座；42、伺服电机；43、伺服电机；44、楔铁；45、螺钉一；46、螺钉二；47、按钮站；48、润滑装置；49、位移传感器；50、气缸；51、导轨；52、导杆；53、检测滚轮；54、感应块；55、接料口；56、落料口；57、刮板；58、电机；59、出口；60、冷却水泵；61、冷却水箱；62、滚珠丝杠一；63、滚珠丝杠二。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1-10所示；

本发明提供的一种加工车轮总成车辐底平面的立车装置，如图1和2所示，包括床身1、主轴2、夹具3、车刀4、十字滑台5、工件偏距位置检测装置6、排屑机7、冷却组件8和防护罩9等。其中：

床身1，为整个装置的基座，其上设有倾斜台面11，倾斜台面下方设置主轴箱12。

主轴2，竖直安装在主轴箱12内，通过异步电机驱动单向旋转，并通过三挡变速箱调整转速，其输出轴上端位于倾斜台面11的上方；具体地，所述主轴2，如图3所示，包括一对圆锥滚子轴承13及一个深沟球轴承14支承，由异步电机驱动，经皮带传动和变速箱变速，最后由一对螺旋伞齿轮15、16传至主轴2，保证工作的平稳性。优选地，所述主轴2的内腔兼做液压缸，活塞17在液压油作用下，拉动夹具的压盘18，涨紧工件，液压油通过主轴下端的旋转接头19与液压系统相连接。所述三挡变速箱，如图4-6所示，为主轴转速的调整机构，包括箱体20、齿轮轴一21、齿轮轴二22、齿轮轴三23和三档变速杆24，电机通过皮带25把电机轴端的带轮一26与变速箱的带轮二27连接到一起，箱体20内有3组齿轮，其中，第一组为传动齿轮28，第二组为具有三个不同外径的滑移复合齿轮29，第三组为包含三个不同外径的齿轮组，分别为200r/Min齿轮30、300r/Min齿轮31、250r/Min齿轮32，并且可与滑移复合齿轮29相配合，通过推动变速杆24，滑移复合齿轮29在齿轮轴22上移动单个位置，变速杆24上设有三个卡槽，并通过固定在箱体一侧的弹珠33固定位置，变速杆24每移动一个位置，相应地，推动滑移复合齿轮29与相应的转速齿轮啮合，得到不同的转速，主轴输出转速分别为200r/Min、250r/Min和300r/Min。通过不同的转速可以对不同直径的工件进行车削加工，适用范围广。

夹具3，与主轴2的上端固定相连，由中心孔和端面定位，保证高的旋转精度。工件34是由轮辋的内径定位，通过夹具夹爪35涨紧工件，并由主轴2带动在水平面内旋转。具体地，如图7-8所示，所述夹具3包括三个夹爪35，在工件装卸时，油缸活塞杆落下，带动夹爪35退回，工件可以自由地装卸，当活塞杆向上推时，夹爪35涨紧工件，此时即可加工。

车刀4，位于工件34上方，如图1和图2所示，通过十字滑台5带动沿水平和竖直两个方向移动，用于工件的内外辐底车削，车刀4的车削方式为往复振动车削，振动频率为2.0-3.0Hz，振动幅度为0.5-1.0mm；具体地，所述十字滑台5通过立柱36固定在床身1上，此机床的十字滑台5为铸铁矩形滑台保证滑台的刚性，并采用刮研工艺，滑动部件相互研磨，保证滑台的精度。十字滑台5包括水平滑座37、滑鞍38、滑枕39和竖直滑座40，滑鞍38沿着水平滑座37水平方向移动，滑枕39在滑鞍38内的竖直滑座40内作垂直方向移动，车刀4通过车刀座41安装于滑枕39的下方，滑枕39和滑鞍38在两个绝对值伺服电机一42、伺服电机二43的驱动下，分别带动各自的滚珠丝杠一62、滚珠丝杠二63作水平方向和垂直方向的移动，使车刀4按预先编好的程序轨迹运动，以完成车削加工。

车刀使用机夹式硬质合金车刀，其自动断屑功能是通过数控系统对伺服电机的控制实现的，本发明采用华中数控系统及PLC控制技术，整个过程可自动循环，也可单步调试。可以通过更改数控系统的参数，使伺服电机的运转实现一个往复振动的状态，这个振动的现象表现为，工件旋转一周，刀具接触工件2次、2.5次、3次…。还可以通过调整参数对振动幅度调整，振动幅度大即切削量大，振动幅度小即切削量小。因此可通过调整振动频率，振动幅度来实现自动断屑的需求。通过实验数据得知，主轴转速200r/Min，进给量50mm/Min，振动频率2.5Hz，振动幅度0.5mm时，断屑效果为条状铁屑，长度为60-100mm，效果最佳。

在使用一段时间后，水平滑座37和竖直滑座40会因磨损使导致间隙增大，为了便于调整间隙，优选的实施方式中，所述滑鞍38和水平滑座37之间、所述滑枕39和竖直滑座40之间均设有楔铁44，通过调整楔铁端部的螺钉一45、螺钉二46移动楔铁，以使滑鞍38和水平滑座37、滑枕39和竖直滑座40的间隙适当。此外，为了节省设备空间，所述立柱36的内腔兼作电控柜，装有电器控制设备。床身1的一侧安装按钮站47，作为本装置的数控操作中心，急停及循环启动安装于操作面板上。立柱36的另一侧可装有润滑装置48，如油盒，可以供给滑台导轨润滑油。

工件偏距位置检测装置6，安装在十字滑台5上，当工件34在夹具3上夹紧后，通过位移传感器49检测轮辋和轮辐的压配偏距的偏差值，并把检测的偏差值带入车刀坐标系；具体地，如图9和图10所示，所述工件偏距位置检测装置6包括气缸50、导轨51、导杆52、检测滚轮53和位移传感器49，当工件在夹具上夹紧后，气缸50伸出带动导杆52伸出，使导杆52下端的检测滚轮53压到工件辐板的外平面上，位移传感器49的触点与导杆52上的感应块54接触，工件由主轴、夹具带动低速的旋转，由于工件存在高低偏差值，所以检测滚轮53、导杆52、位移传感器49的触点会随着辐板高低的变化而上下浮动，位移传感器会自动检测出轮辋和轮辐的压配偏距的偏差值，并把检测的偏差值带入刀具坐标系。

排屑机7，如图1和图2所示，排屑机7的接料口55与倾斜台面连接，具体位于落料口56的下方，铁屑自动滑落排屑机7后，由排屑机7的刮板57通过电机58的带动把铁屑排出机床外部；为了便于清理废料，优选的实施方式中，所述排屑机7的出口59处设置有可移动的接料小车10。

冷却组件8，通过冷却水泵60，通过管路把冷却水喷洒到刀具上，实现对刀具的冷却及润滑，可有效的改善表面切削质量，同时极大的提高了刀具的使用寿命；具体地，为了提高空间利用率，所述排屑机7的下腔为冷却水箱61，内部装有冷却水，冷却水依次通过接料口55、刮板57流回冷却水箱61回收，以便循环使用。

防护罩9，其前侧设有自动推拉门，用于工件上下料，其他部位采用全封闭式，提高安全性能。

此外，润滑系统中，主轴的上轴承用2号锂基脂润滑，润滑脂用油枪注入轴承座上端的弹珠油杯进入轴承，每周一次。主轴的下轴承和传动齿轮用L-AN46号机械油润滑，润滑油由床身外的加油口注入。十字滑台的导轨采用集中润滑等。电气系统中，电机、控制箱均有过热与过流保护装置，有通风散热装置。设备配有安全照明系统。PLC输出口与各执行元件之间均采用中间继电器。

本发明提供的的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其工艺过程为：

人工或机械人把工件放到夹具上→机械人或人工退出→防护门自动关闭→液压系统自动夹紧工件→十字滑台按程序到达预定位置把位移检测机构对准工件→检测机构的气缸推动检测杆压到工件表面→工件进行低速旋转→位移传感器对工件转动一周的数值进行计算、比较，找出工件的偏差值→偏差值带入数控系统Z轴坐标系进行运算，计算出X轴、Z轴的运行最新数据→位置检测机构退回→主轴高速旋转→X轴、Z轴滑台快进到位→X轴、Z轴滑台工进车削外辐底→X轴、Z轴滑台工进车削内辐底→车削完夹后X轴、Z轴滑台退回原位→主轴停止→夹具自动松开→防护门自动打开→人工或机械人将工件取下。

本发明的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，采用车刀往复振动车削方式，配备自动排屑机，具备自动断屑和排屑功能，可把切削掉落的铁屑自动断成60-100mm的条状铁屑，并通过倾斜台面自动导入排屑机。同时，本发明采用全封闭式结构、循环冷却水、自动推拉门，可实现机器人自动上下料，进而实现自动化生产。此外，本设备的滑台上还配备了位移传感器，由于轮辋轮辐压配过程中存在偏差，该位移传感器可准确的检测出工件的偏距差值，把该差值带入Z轴刀具坐标系，可一次装夹工件，完成轮辋总成内外辐底的双面车削。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，包括：

床身，其上设有倾斜台面，倾斜台面下方设置主轴箱；

主轴，竖直安装在主轴箱内，通过异步电机驱动单向旋转，并通过三挡变速箱调整转速，其输出轴上端位于倾斜台面的上方；

夹具，与主轴的上端固定相连，由中心孔和端面定位，通过压盘涨紧工件，并由主轴带动在水平面内旋转；

车刀，位于工件上方，通过十字滑台带动沿水平和竖直两个方向移动，用于工件的内外辐底车削，车刀的车削方式为往复振动车削，振动频率为2.0-3.0Hz，振动幅度为0.5-1.0mm；

工件偏距位置检测装置，安装在十字滑台上，当工件在夹具上夹紧后，通过位移传感器检测轮辋和轮辐的压配偏距的偏差值，并把检测的偏差值带入车刀Z轴坐标系；

排屑机，排屑机的接料口与倾斜台面连接，铁屑自动滑落排屑机后，由排屑机的刮板通过电机的带动把铁屑排出机床外部；

冷却组件，通过冷却水泵，把冷却水喷洒到刀具上，实现对刀具的冷却及润滑；

以及防护罩，其前侧设有自动推拉门，用于工件上下料，其它部位采用全封闭式。

2.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述三挡变速箱包括箱体、三个齿轮轴和三档变速杆，电机通过皮带把电机轴端的带轮与变速箱的带轮连接到一起，箱体内有3组齿轮，其中，第一组为传动齿轮，第二组为具有三个不同外径的滑移复合齿轮，第三组为包含三个不同外径的齿轮组，分别为200r/Min齿轮、300r/Min齿轮、250r/Min齿轮，并且可与滑移复合齿轮相配合，通过推动变速杆，滑移复合齿轮在齿轮轴上移动单个位置，变速杆上设有三个卡槽，并通过固定在箱体一侧的弹珠固定位置，变速杆每移动一个位置，相应地，推动滑移复合齿轮与相应的转速齿轮啮合，得到不同的转速，主轴输出转速分别为200r/Min、250r/Min和300r/Min。

3.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述主轴，包括一对圆锥滚子轴承及一个深沟球轴承支承，由异步电机驱动，经皮带传动和变速箱变速，最后由一对螺旋伞齿轮传至主轴。

4.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述主轴的内腔兼做液压缸，活塞在液压油作用下，拉动夹具的压盘，涨紧工件，液压油通过主轴下端的旋转接头与液压系统相连接。

5.根据权利要求4所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述夹具包括三个夹爪，在工件装卸时，油缸活塞杆落下，夹爪退回，工件可以自由地装卸，当活塞杆向上推时，夹爪涨紧工件，此时即可加工。

6.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述十字滑台通过立柱固定在床身上，其包括水平滑座、滑鞍、滑枕和竖直滑座，滑鞍沿着水平滑座水平方向移动，滑枕在滑鞍内的竖直滑座内作垂直方向移动，车刀通过车刀座安装于滑枕的下方，滑枕和滑鞍在两个绝对值伺服电机的驱动下，分别带动各自的滚珠丝杠作水平方向和垂直方向的移动，使车刀按预先编好的程序轨迹运动，以完成车削加工。

7.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述滑鞍和水平滑座之间、所述滑枕和竖直滑座之间均设有楔铁，通过调整楔铁端部的螺钉移动楔铁，以使滑鞍和水平滑座、滑枕和竖直滑座的间隙适当。

8.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述工件偏距位置检测装置包括气缸、导杆、检测滚轮和位移传感器，当工件在夹具上夹紧后，气缸伸出带动导杆伸出，使导杆下端的检测滚轮压到工件辐板的外平面上，位移传感器的触点与感应块接触，工件由主轴、夹具带动低速的旋转，由于工件存在高低偏差值，所以检测滚轮、导杆、位移传感器会随着辐板高低的变化而上下浮动，位移传感器会自动检测出轮辋和轮辐的压配偏距的偏差值，并把检测的偏差值带入刀具坐标系。

9.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述排屑机的下腔为冷却水箱，内部装有冷却水，冷却水依次通过接料口、刮板流回冷却水箱回收。

10.根据权利要求1所述的加工车轮总成车辐底平面的立车装置，其特征在于，所述排屑机的出口处设置有可移动的接料小车。

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