CN115091201A - 一种数控缸套扫气口加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数控缸套扫气口加工机床，属于机床技术领域。它包括工件床身、主轴箱、尾座、铣削主轴箱、立柱、滑座、铣削床身和方滑枕，工件床身左侧顶部与主轴箱底座连接，尾座活动连接于床身导轨上；滑座活动连接于铣削床身导轨上，滑座上固定连接有一立柱，立柱正面设置有两条矩形导轨，立柱顶部固定连接有交流伺服电机A，立柱上设置有一丝杠传动机构，丝杠末端与交流伺服电机A的驱动端固定连接；铣削主轴箱与矩形导轨活动连接，并与丝杠传动机构的丝母座固定连接；铣削主轴箱的内部下方位置处设置有一丝杠传动机构，丝杠末端固定连接着交流伺服电机C，方滑枕与丝杠传动机构的丝母座固定连接。本发明具备复合重载加工能力。

Description

一种数控缸套扫气口加工机床

技术领域

本发明涉及一种数控缸套扫气口加工机床，属于机床技术领域。

背景技术

一种军工船用柴油机零件的缸套，其缸套体上需要加工扫气口及孔口倒角，扫气口在气缸套上的分布情况由扫气方式决定，在直流扫气时，它沿气缸套圆周均布；在横流、回流扫气时，它仅沿气缸套的局部圆周分布，扫气口常制成矩形、圆形、椭圆形或梯形；为减小气体流动阻力，避免产生死角，并控制新鲜空气的流向或使它形成旋转气垫以减少与废气的掺混，扫气口沿其垂直和水平方向均制有倾斜角；为了不因开制气口而削弱气缸套的强度，并防止气口处应力集中，扫气口处的气缸壁均相应加厚，并把棱角倒圆。扫气口及孔口倒角需要数控车削、数控镗削和数控铣削等工序来精确加工，对于这种零件，现有的机床只具备一种加工功能，功能单一，不能复合加工，需要多台机床来轮流加工，而且需要强力的车削、镗削、铣削和钻削的重载相互加工，这样在多台机床上轮流加工导致加工效率低、加工精度低的问题出现，影响装配质量及装配进度，由于军工缸套零件上的扫气口、孔口倒角以及外圆的加工精度要求较高，因此急需一种缸套专用的加工船用柴油机缸套扫气口及孔口倒角的机床设备，而这种机床设备又必须要能够保证较高的加工精度要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种数控缸套扫气口加工机床，该机床适用于加工船用柴油机缸套扫气口及孔口倒角，同时具备强力的车削、镗削、铣削和钻削的复合重载加工能力，能够一次性完成加工，有效的提高了加工效率和加工精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数控缸套扫气口加工机床，包括工件床身、主轴箱、尾座、铣削主轴箱、立柱、滑座、铣削床身和方滑枕。

工件床身水平长向布置，工件床身上设置有矩形结构的床身导轨，工件床身左侧顶部与主轴箱的底座连接，尾座活动连接于床身导轨上；铣削床身布置于工件床身的一侧，并与工件床身分离，滑座活动连接于铣削床身的导轨上，滑座的顶部固定连接有一垂直方向的立柱，立柱的正面设置有两条垂直方向的矩形导轨，立柱顶部固定连接有交流伺服进给电机A，在两条矩形导轨之间，立柱上设置有一垂直方向的丝杠传动机构，丝杠的末端与交流伺服进给电机A的驱动端固定连接；铣削主轴箱与矩形导轨活动连接，并与立柱的丝杠传动机构的丝母座固定连接；方滑枕水平纵向活动连接于铣削主轴箱中，方滑枕的前端部设置有铣削主轴，交流伺服进给电机B通过同步齿形带传动箱与方滑枕的末端连接；铣削主轴箱的内部下方位置处设置有一水平纵向的丝杠传动机构，丝杠的末端固定连接着交流伺服进给电机C的驱动端，方滑枕的底部与铣削主轴箱的丝杠传动机构的丝母座固定连接；由交流伺服主轴电机驱动来实现主轴分度的进给运动，再由交流伺服进给电机A和交流伺服进给电机B的驱动来实现铣主轴箱垂直方向的移动和方滑枕的水平纵向的移动。

铣削床身的内部设置有一水平横向的齿条，滑座中设置有一交流伺服进给电机D，交流伺服进给电机D的驱动端固定连接有一齿轮a，齿轮a与齿轮b彼此啮合连接；在齿轮b的下方，其齿轮轴上还固定连接有一齿轮c，齿轮c与其前端两侧的齿轮d相啮合连接；在齿轮d的下方，其各自的齿轮轴上均固定连接有一齿轮e，两个齿轮e分别与其各自前端一侧的齿轮f彼此啮合连接；在齿轮f的下方，其各自的齿轮轴上均固定连接有一齿轮g，两个齿轮g均与齿条啮合连接，组成双齿轮齿条消隙机构，各齿轮垂直方向的齿轮轴通过各自的轴承座连接于滑座中；由交流伺服进给电机D的驱动和双齿轮齿条消隙机构的传动来实现滑座带动立柱及铣削主轴箱在铣削床身上水平横向的进给运动。

在工件床身与铣削床身之间，工件床身的一侧设置有排屑装置，排屑装置与工件床身为同向布置，排屑装置为传送带结构，前半部分水平方向的传送带固定于工件床身的一侧位置，后半部分传送带为倾斜布置，倾斜方向传送带外壳体末端底部位置处设置有一卸料口，水平方向传送带的末端下方设置有一冷却液箱体，冷却液箱体位于工件床身和主轴箱的末端位置处，冷却液箱体的箱体顶部设置有一方形漏斗状的冷却液入口，在水平传送带底部的末端位置处设置有一冷却液出口，冷却液入口与冷却液出口相对应，传送带上设置有间隔均匀的隔板，水平的传送带顶部四周设置有一水平长向的漏斗状开口，这样通过排屑装置的传动带结构能够有效地回收加工铁屑及冷却液。

在冷却液箱体顶部一侧的位置处设置有一高压内冷泵，高压内冷泵通过管路与铣削主轴箱相连接，在加工时提供冷却液；铣削主轴箱的前端部设置有冷却液的出液孔，方便加工时直接喷注冷却液；在主轴箱和尾座之间，工件床身的顶部设置有两个间隔的中心架，中心架为双滚轮中心可调式结构, 用于工件的辅助支承。

本发明的有益效果是：本发明能够有效的将缸套工件精确分度，并且分别由伺服电机驱动，一侧铣削主轴箱带动方滑枕能够实现纵向、横向和垂直方向的进给运动；并同时对缸套工件进行强力的车削、镗削、铣削和钻削的一体加工，具备复合加工的能力，一台机床便可完成多种工序的相互加工，集中加工出缸套扫气口及孔口倒角，提高了加工效率，提高了加工精度，省时省力；设置的排屑装置能够将铁屑集中由传送带回收；喷出的冷却液由传送带集中流回至冷却液箱体中，经过滤网过滤，冷却液通过高压内冷泵能够循环利用；本机采用了先进的机、电、液设计理念，应用可靠的制造技术制造，是一种性能优良，加工精度高、生产效率高的先进设备。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的背部示意图。

图3是本发明的主视图。

图4是本发明的滑座内部驱动结构示意图。

图5是图4的C—C向示意图。

图6是图4的D—D向示意图。

图7是图4的E—E向示意图。

图8是图4的F—F向示意图。

图9是图2的A处放大示意图。

图10是方滑枕的示意图。

图11是工件的结构示意图。

图中标号：

1、工件床身， 2、主轴箱， 3、尾座， 4、铣削主轴箱， 401、出液孔， 5、立柱，501、矩形导轨， 502、交流伺服进给电机A， 6、滑座， 601、交流伺服进给电机D ， 602、齿轮a， 603、齿轮b， 604、齿轮c， 605、齿轮d， 606、齿轮e， 607、齿轮f， 608、齿轮g， 7、铣削床身， 8、方滑枕， 801、铣削主轴， 9、排屑装置， 901、卸料口， 902、冷却液出口， 10、高压内冷泵， 11、冷却液箱体， 1101、冷却液入口， 12、交流伺服进给电机B， 13、交流伺服进给电机C， 14、中心架， 15、工件， 16、齿条， 17、铁屑箱体。

具体实施方式

如图1—11所示，一种数控缸套扫气口加工机床，包括工件床身1、主轴箱2、尾座3、铣削主轴箱4、立柱5、滑座6、铣削床身7和方滑枕8，工件床身1水平长向布置，工件床身1上设置有矩形结构的床身导轨，工件床身1左侧顶部与主轴箱2的底座连接，尾座3活动连接于床身导轨上；铣削床身7布置于工件床身1的一侧，并与工件床身1分离，滑座6活动连接于铣削床身7的导轨上，滑座6的顶部固定连接有一垂直方向的立柱5，立柱5的正面设置有两条垂直方向的矩形导轨501，立柱5顶部固定连接有交流伺服进给电机A502，在两条矩形导轨501之间，立柱5上设置有一垂直方向的丝杠传动机构，丝杠的末端与交流伺服进给电机A502的驱动端固定连接；铣削主轴箱4与矩形导轨501活动连接，并与立柱5的丝杠传动机构的丝母座固定连接；方滑枕8水平纵向活动连接于铣削主轴箱4中，方滑枕8的前端部设置有铣削主轴801，交流伺服进给电机B12通过同步齿形带传动箱与方滑枕8的末端连接；铣削主轴箱4的内部下方位置处设置有一水平纵向的丝杠传动机构，丝杠的末端固定连接着交流伺服进给电机C13的驱动端，方滑枕8的底部与铣削主轴箱4的丝杠传动机构的丝母座固定连接。

铣削床身7的内部设置有一水平横向的齿条16，滑座6中设置有一交流伺服进给电机D601，交流伺服进给电机D601的驱动端固定连接有一齿轮a602，齿轮a602与齿轮b603彼此啮合连接；在齿轮b603的下方，其齿轮轴上还固定连接有一齿轮c604，齿轮c604与其前端两侧的齿轮d605相啮合连接；在齿轮d605的下方，其各自的齿轮轴上均固定连接有一齿轮e606，两个齿轮e606分别与其各自前端一侧的齿轮f607彼此啮合连接；在齿轮f607的下方，其各自的齿轮轴上均固定连接有一齿轮g608，两个齿轮g608均与齿条14啮合连接，组成双齿轮齿条消隙机构，各齿轮垂直方向的齿轮轴通过各自的轴承座连接于滑座6中。

在工件床身1与铣削床身7之间，工件床身1的一侧设置有排屑装置9，排屑装置9与工件床身1为同向布置，排屑装置9为传送带结构，前半部分水平方向的传送带固定于工件床身1的一侧位置，后半部分传送带为倾斜布置，倾斜方向传送带外壳体末端底部位置处设置有一卸料口901，水平方向传送带的末端下方设置有一冷却液箱体11，冷却液箱体11位于工件床身1和主轴箱2的末端位置处，冷却液箱体11的箱体顶部设置有一方形漏斗状的冷却液入口1101，在水平传送带底部的末端位置处设置有一冷却液出口902，冷却液入口1101与冷却液出口902相对应，传送带上设置有间隔均匀的隔板，水平的传送带顶部四周设置有一水平长向的漏斗状开口。

在冷却液箱体11顶部一侧的位置处设置有一高压内冷泵10，高压内冷泵10通过管路与铣削主轴箱4相连接；铣削主轴箱4的前端部设置有冷却液的出液孔401；在主轴箱2和尾座3之间，工件床身1的顶部设置有两个间隔的中心架14，中心架14为双滚轮中心可调式结构。

在使用过程中，将工件15水平安装于主轴箱2和尾座3之间并固定，主轴箱2带动工件15在与尾座3的共同支撑作用下做高精度的分度回转运动，由一侧的铣削主轴箱4来对工件15的外圆进行车削、镗削、铣削和钻削加工，工件15的最大重量为6000kg，最大长度为2700mm，最大卡持直径为φ1050mm；交流伺服进给电机A502的输出端驱动与之连接的丝杠在轴承座的支撑作用下旋转，丝杠则驱动丝母座带动铣削主轴箱4及方滑枕8在立柱5的矩形导轨501上做垂直方向上的移动；交流伺服进给电机C13的输出端驱动与之连接的丝杠在轴承座的支撑作用下旋转，丝杠则驱动丝母座带动方滑枕8在铣削主轴箱4中做水平纵向的移动；方滑枕8前端安装有铣削主轴801，动力由交流伺服进给电机B12提供，方滑枕8尾部的动力箱通过芯轴传递，主电机采用交流伺服主轴驱动、皮带联接带动主轴高速旋转，通过电气无级调速使铣削主轴801获得相应的转速。

滑座6在铣削床身7的导轨上上做水平横向的移动，由交流伺服进给电机D601的输出端带动齿轮a602旋转，齿轮a602通过与齿轮b603的啮合连接，由齿轮a602驱动齿轮b603及其齿轮轴在轴承座的支撑作用下旋转，齿轮轴同时带动齿轮c604转动；由于齿轮c604与其前端两侧的齿轮d605啮合连接，齿轮c604驱动两个齿轮d605做同向的旋转，齿轮d605旋转的同时会带动各自的齿轮轴及齿轮e606在轴承座的支撑作用下做同向的转动；两个齿轮e606又分别与各自前端一侧的齿轮f607啮合连接，齿轮e606驱动齿轮f607旋转，齿轮f607旋转的同时会带动动各自的齿轮轴及齿轮g608在轴承座的支撑作用下做同向的转动，而两个齿轮g608与水平横向的齿条16相啮合连接，通过齿轮g608与齿条16的传动使滑座6带动立柱5及铣主轴箱4在铣削床身7的导轨上做水平横向的移动，这样使滑座6的行程较大而且负载大，精度更高。

床身为本机床基础，由工件床身1和铣削床身7组成，采用了焊接结构，床身的内腔合理布置加强筋，经热时效处理，消除床身的内应力，以保证床身具有足够的精度和稳定性。床身采用水平长向布置，床身导轨采用矩形结构，所以导轨的导向精度高、稳定性好、抗颠覆力矩强，特别适用于重型工件；床身通过多组地脚垫铁与地基基础固定，且有足够的强度、刚度和稳定性，并能满足抗振性要求，确保机床精度稳定、运行良好；工件床身1与主轴箱2底座连接，尾座3和中心架14可沿床身导轨作横向移置；铣削床身7与工件床身1分离布置，床身导轨上设置有滑座6和立柱5，由伺服控制可沿床身导轨作横向进给运动，床身导轨上安装有拉伸式不锈钢防护罩，可以防止异物进入、阻止油液污染研伤导轨，防护罩外形美观，结构合理。

主轴箱2采用了封闭式箱体、双层墙壁结构，内部由加强筋板连结，使箱体具有刚性高、固有频率高、抗振能力强、噪声低等特点；箱体与底座连接处采用了热对称键结构，从而有效地减小了主轴中心的热漂移，有效提高了主轴回转精度。为了提高主轴刚性，机床的主轴采用了穿轴式制造工艺，主轴为短粗式结构、长径比小、刚性好、挠度小、承载能力大；径向支承采用了高精密径向间隙可调的双列滚子轴承来支承定心，经优化设计取得了最佳的支承跨距、有效地提高了主轴的回转精度；轴向承载采用了两组高精度推力滚子轴承、并在轴向加有预载；齿圈安装于主轴支承的中部，这样主轴受力状态良好、传递平稳，通过以上措施可保证主轴的径向和轴向回转精度大幅度的提高。主轴分度进给运动由交流伺服电机驱动，精密齿轮降速、双齿轮消隙，分度精度高；卡盘通过螺钉和锥面过盈配合紧固在主轴前端，其上标准配置为四个机械式卡爪，可实现正、反向卡紧；卡盘端面安装有环形刹车盘，用于工件15的制动，确保车、镗加工的稳定性。

尾座3安装于工件床身1的导轨上，可沿导轨作横向进给运动，方便工件15的装卸；尾座3由主轴、套筒、顶紧工装、液压测力仪和主轴中心线调整机构等组成，尾座3的主轴轴承采用可调整径向间隙的双列径向短圆柱滚子轴承，安装在套筒里，主轴前端的顶紧工装与主轴连接，主轴后面安装有防止工件15热胀而损坏机构的盘形弹簧；液压测力仪安装在套筒的尾部，上面有压力调整机构，根据工件15的重量可以从标牌上查出顶尖顶紧力，压力表可表示出所需要的顶紧力。尾座3的移动机构由交流电动机拖动、丝杠传递，操纵按钮安装于尾座体上，便于操作。

铣削主轴箱4采用滑枕式箱式结构，主轴箱安装于立柱5前方，由交流伺服进给电机A502驱动可沿立柱5的矩形导轨501作垂直进给运动；立柱5通过高强螺栓直接固定于滑座6之上，连接强度高、稳定性好；立柱5采用中空结构、焊接形式，内腔四壁设有加强筋，确保立柱5具有足够的刚度，立柱5通过热时效处理消除内应力；铣主轴锥部采用了标准的BT50、7：24标准锥度，可安装各种通用机夹刀具，还可自动拉刀，刀具上方设有冷却管，可通入高压冷却液。立柱5上面安装有吊挂式集中操作按钮站，其上设有数控操作面板及操作按钮，方便操作；立柱5前方安装有工作照明灯，所有电气走线均设防护拖链连接，以保护电气电缆走线及液压管路。

铣削主轴箱4的前端部设置有冷却液的出液孔401，高压内冷泵10将冷却液箱体11中的冷却液吸入并流向铣削主轴箱4，通过高压内冷泵10使铣削主轴锥配有中心出水功能；排屑装置9正对着工件15加工一侧的正下方，所加工出的铁屑和所喷落的冷却液均会落入到传送带中，传送带将铁屑输送至末端，铁屑从卸料口1201落下至铁屑箱体17中；在高压内冷泵10和排屑装置9之间设置有纸袋过滤机，冷却液入口1101的入口处设置有过滤网，传送带上的冷却液会在移动过程中落入其外壳体中，并从冷却液出口902流出，经冷却液入口1101流入至冷却液箱体11中，冷却液中的杂质会被过滤网过滤掉，纸袋过滤机能够将工作一段时间的过滤网换掉，保证冷却液的过滤效果，长向的漏斗状的开口和方形漏斗状的冷却液入口1101能够有效的增加接收铁屑和冷却液的面积，排屑装置9、冷却箱体11及高压内冷泵10组成了该机床的排屑冷却系统；两套中心架14采用双滚轮中心可调式结构，用于工件15的辅助支承，中心调整采用手动调整。

Claims (6)

1.一种数控缸套扫气口加工机床，包括工件床身（1）、主轴箱（2）、尾座（3）、铣削主轴箱（4）、立柱（5）、滑座（6）、铣削床身（7）和方滑枕（8），其特征在于：工件床身（1）水平长向布置，工件床身（1）上设置有矩形结构的床身导轨，工件床身（1）左侧顶部与主轴箱（2）的底座连接，尾座（3）活动连接于床身导轨上；铣削床身（7）布置于工件床身（1）的一侧，并与工件床身（1）分离，滑座（6）活动连接于铣削床身（7）的导轨上，滑座（6）的顶部固定连接有一垂直方向的立柱（5），立柱（5）的正面设置有两条垂直方向的矩形导轨（501），立柱（5）顶部固定连接有交流伺服电机A（502），在两条矩形导轨（501）之间，立柱（5）上设置有一垂直方向的丝杠传动机构，丝杠的末端与交流伺服进给电机A（502）的驱动端固定连接；铣削主轴箱（4）与矩形导轨（501）活动连接，并与立柱（5）的丝杠传动机构的丝母座固定连接；方滑枕（8）水平纵向活动连接于铣削主轴箱（4）中，方滑枕（8）的前端部设置有铣削主轴（801），交流伺服进给电机B（12）通过同步齿形带传动箱与方滑枕（8）的末端连接；铣削主轴箱（4）的内部下方位置处设置有一水平纵向的丝杠传动机构，丝杠的末端固定连接着交流伺服进给电机C（13）的驱动端，方滑枕（8）的底部与铣削主轴箱（4）的丝杠传动机构的丝母座固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种数控缸套扫气口加工机床，其特征在于：铣削床身（7）的内部设置有一水平横向的齿条（16），滑座（6）中设置有一交流伺服进给电机D（601），交流伺服进给电机D（601）的驱动端固定连接有一齿轮a（602），齿轮a（602）与齿轮b（603）彼此啮合连接；在齿轮b（603）的下方，其齿轮轴上还固定连接有一齿轮c（604），齿轮c（604）与其前端两侧的齿轮d（605）相啮合连接；在齿轮d（605）的下方，其各自的齿轮轴上均固定连接有一齿轮e（606），两个齿轮e（606）分别与其各自前端一侧的齿轮f（607）彼此啮合连接；在齿轮f（607）的下方，其各自的齿轮轴上均固定连接有一齿轮g（608），两个齿轮g（608）均与齿条（14）啮合连接，组成双齿轮齿条消隙机构，各齿轮垂直方向的齿轮轴通过各自的轴承座连接于滑座（6）中。

3.根据权利要求1所述的一种数控缸套扫气口加工机床，其特征在于：在工件床身（1）与铣削床身（7）之间，工件床身（1）的一侧设置有排屑装置（9），排屑装置（9）与工件床身（1）为同向布置，排屑装置（9）为传送带结构，前半部分水平方向的传送带固定于工件床身（1）的一侧位置，后半部分传送带为倾斜布置，倾斜方向传送带外壳体末端底部位置处设置有一卸料口（901），水平方向传送带的末端下方设置有一冷却液箱体（11），冷却液箱体（11）位于工件床身（1）和主轴箱（2）的末端位置处，冷却液箱体（11）的箱体顶部设置有一方形漏斗状的冷却液入口（1101），在水平传送带底部的末端位置处设置有一冷却液出口（902），冷却液入口（1101）与冷却液出口（902）相对应，传送带上设置有间隔均匀的隔板，水平的传送带顶部四周设置有一水平长向的漏斗状开口。

4.根据权利要求4所述的一种数控缸套扫气口加工机床，其特征在于：在冷却液箱体（11）顶部一侧的位置处设置有一高压内冷泵（10），高压内冷泵（10）通过管路与铣削主轴箱（4）相连接。

5.根据权利要求5所述的一种数控缸套扫气口加工机床，其特征在于：铣削主轴箱（4）的前端部设置有冷却液的出液孔（401）。

6.根据权利要求1所述的一种数控缸套扫气口加工机床，其特征在于：在主轴箱（2）和尾座（3）之间，工件床身（1）的顶部设置有两个间隔的中心架（14），中心架（14）为双滚轮中心可调式结构。

Images