專利名稱：圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及到一種應用于船舶重工行業，對重型曲軸曲臂曲柄槽進行內銑削加工的機床中的圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置。
背景技術：
船舶重工行業船用低速柴油機曲軸是船用低速柴油機中最核心的功能部件，用于傳遞巨大扭矩，推動幾萬噸到幾十萬噸的船舶。曲軸材料為低碳合金鋼，一般單根曲軸長度5至15米、重量為30至200噸，少數重量達300噸以上的曲軸是由兩根曲軸串聯而成。由于自身長度長重量大，不可能采用毛坯整體鍛造成型的方式而采用組裝結構。由若干單個零件單獨加工，然后經紅套組合成整根曲軸。單個零件稱為曲臂重30噸到80噸以上，單個曲臂的結構如圖1所示，它由兩個結構相同且相互平行的曲柄I和一個連接兩個曲柄I的圓柱狀的曲柄銷2三部分構成曲臂，曲柄銷2部位在兩個曲柄I的一端，在曲柄的另一端上加工有組裝用的紅套孔，兩個曲柄I之間加工成曲柄槽3(內開襠)。現在的曲臂制作工藝是將兩曲柄和曲柄銷做成一個整體零件，曲臂毛坯為整體實心鍛件，要在實體鍛件毛坯上粗、精加工出曲柄間的內開襠槽3。目前用于曲柄槽加工的設備通常采用曲柄車削機床加工曲柄槽，曲臂毛坯在車削工作臺上裝卡加工時工件要旋轉360度切削一刀，其加工速度慢而且效率低。數控內銑銑削工藝是目前國際上曲柄槽切削加工先進的加工方法，由其對大功率鍛鋼曲柄件的加工，更有利于斷屑剛性特別好，內銑機床有多種加工型式，使用最多的是曲柄固定型數控曲柄內銑加工工藝。其主要特點是:生產效率高、加工精度好、適用范圍廣、柔性好。國外制造有曲柄槽銑削加工機床，曲柄槽銑床的加工效率是曲柄槽車床加工效率的5到8倍。這種曲柄槽銑削加工機床目前全世界只生產了五臺，若進口這樣一臺曲柄槽銑加工機床，需要花費大約400 700萬歐元，由于設備投資巨大,所以國內船舶重工行業目前仍采用其加工效率低的曲柄車床用于加工曲臂，而且還要花費大量的外匯購買進口的國外曲柄車床。國內目前開發了用于重型曲軸軸頸加工的旋風銑床，開發了曲柄車床但仍然沒有解決曲臂毛坯鍛件粗加工第一道工序的重切高效率加工的問題，目前在船舶重工行業船用低速柴油機曲軸曲臂加工技術裝備族中，正是缺乏這種用于重切高效率內銑削加工曲臂曲柄槽的技術設備，設計開發數控曲柄車銑床是船舶重工行業船用低速柴油機曲軸曲臂加工工藝、技術裝備方面亟待解決的技術難題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是:提供一種重切高效率內銑削加工方式的數控曲柄車銑床中的圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置。為滿足和實現以上功能要求，本發明采用的技術方法措施、需要解決的設計技術是:圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置，其串聯安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動進給驅動組合裝置工作部分的前端部位；包括:床身，床身上設置的滑座及用于驅動滑座沿X軸縱向移動的傳動箱及驅動電機，在滑座上同時還設置有支承工件的圓工作臺和驅動圓工作臺繞C軸作回轉運動的驅動傳動箱及驅動電機，在圓工作臺上設置有工件裝夾器。所述床身、滑座、圓工作臺均為腹腔內布筋的箱形結構，床身為箱式矩形縱向安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置的前端部位；床身導軌在X軸線方向延伸，其上布有一條以上的矩形導軌，在床身縱向導軌水平面與則導軌平行凹腹部位，設置有符合工作行程長度的數根齒條竄聯形式安裝的齒條組至少一組；滑座為腹腔箱式矩形結構底部上的矩形導軌與床身導軌相結合，頂部設有圓環形導軌與圓工作臺導軌相結合，滑座尾部設有滑座進給驅動裝置；圓工作臺為腹腔內布筋的箱形結構，圓工作臺的下部水平環面上設置有環形導軌，垂直側環面裝有圓工作臺的齒圈，圓工作臺上安裝有工件夾緊用夾具，并配有隨工件重量可增減的工件偏重平衡塊。支承圓工作臺工件裝夾的滑座安裝在床身上，與床身縱向延伸導軌相結合；滑座尾部設有滑座進給驅動傳動箱至少一組，其裝置上的小齒輪與床身齒條組相嚙合由伺服電機驅動，經驅動裝置驅動滑座沿床身縱向延伸導軌作X軸線進給運動；在滑座側面設置有至少一組驅動圓工作臺繞C軸線回轉運動的驅動裝置，C軸線回轉運動驅動裝置的小齒輪與圓工作臺的下部垂直側環面設置的工作臺齒圈嚙合，經驅動裝置驅動其上安裝的圓工作臺作C軸軸線旋轉運動；在滑座兩側面上裝有至少多于一組的圓工作臺旋轉運動驅動傳動箱，傳動箱上的齒輪傳動軸和傳動軸上部和下部與齒圈相哨合的小齒輪和傳動齒輪，傳動箱由若干相嚙合的傳動齒輪及傳動軸組成采用倒掛安裝的形式。1.銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分，與圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置工作部分采用串聯安裝組合布局形式。圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置工作部分，安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分的前端部位。2.圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置工作部分:主要解決工件支承裝夾進給驅動、進給動力匹配、工件支承基礎大件受力剛度強度、工件支承進給及軸線運動、為實現工件支承及進給運動基礎大件間相互匹配的結構設計設計技術等。5.圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置工作部分，固定裝夾臂曲在重力狀況下切削，基礎大件截面的抗扭剛度、強度、抗振性和基礎大件質量結構匹配設計等。6.通過按以上要求設計的圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置體現了權利要求書中提出的各項技術特征。本發明的有益效果是:數控曲柄車銑床實現對鍛件毛坯曲臂曲柄槽大功率高效率重切內銑削加工，其銑削加工效率為曲柄車削加工機床的5到8倍。該數控曲柄車銑床是獨立開發設計制造的新型機床，與國外同類機床結構不盡相同，具有獨立的技術知識產權。該機床為解決鍛件毛坯曲臂高效重切內銑削加工曲臂曲柄槽開檔，提供了先進的內銑削加工工藝方法，為船舶重工行業提供了自主生產重型曲軸的重切高效率加工技術設備，為船舶重工行業盡快實現國產化高效制造重型船用曲軸提供了技術保障。填補了國家用于船舶重工行業重型曲軸曲臂曲柄槽加工機床的技術空白，解決了船舶重工行業船用重型曲軸曲臂加工的難點。
圖1是重型曲軸上單個曲臂的結構示意圖；圖2是本發明的主視結構示意圖；圖3是圖2的俯視結構示意圖；圖4是圖2的左視結構示意圖；圖5是圖2去掉頂梁后工作臺的左視結構示意圖；圖6是圖2中去掉頂梁后T形滑枕刀盤上下移驅動裝置的結構示意圖；圖1中:1、曲柄，2、曲柄銷，3、曲柄槽開檔；圖2、圖3、圖4、圖5、圖6中:1、床身，2、床身防護罩，3、滑座進給驅動裝置，4、滑座，5、圓工作臺，6、工件裝夾器，7、曲軸毛坯，8、滑座進給驅動電機，9、齒條組，10、主傳動驅動，IUT形滑枕，12、主軸，13、刀盤，14、滑枕驅動裝置，15、刀盤位置器，16、左基座，17、右基座，18、圓工作臺驅動傳動箱，19、圓工作臺齒圈，20、工件平衡塊，21、滑枕鑲條，22、液壓平衡油缸，23、減振箱，24、組合頂梁，25、絲桿，26、車削附件頭。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置作進一步的詳細描述。如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，數控曲柄車銑床總體結構布局設計劃分為兩大工作部分:第一工作部分銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置；第二工作部分圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置。銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分，與圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置工作部分采用串聯安裝組合布局形式。圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置工作部分，安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分刀盤切削區的前端部位。銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分主要完成刀盤主切削動力驅動和刀盤切削不同曲臂曲柄槽的高度變化時T形滑枕作Z方向的上下垂直進給傳動的驅動運動。圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置工作部分主要完成工件曲臂的裝夾、承重、輸送裝夾的工件曲臂進給到刀盤切削區進行銑切削加工。這兩個工作部分的運動及動力驅動均由數控系統控制在程序指令下完成工作。銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分包括:組合頂梁24組合基座和設置在組合基座中的T形滑枕11、滑枕鑲條21，T形滑枕上設置有圓形刀盤13和用于驅動圓形刀盤回轉運動的主傳動箱10及驅動電機，組合基座中設置有用于驅動刀盤T形滑枕11沿組合基座導軌Z軸方向上下移動的T形滑枕驅動裝置14傳動箱及驅動電機。為保證銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分各部件可靠實現刀盤主切削動力驅動，T形滑枕進給傳動的驅動運動，保證組合安裝各部件的承載受力支撐強度及剛度，銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置工作部分的主機體設計成下面箱式矩形基座上面門式框架相結合的結構，由組合頂梁24、組合基座組裝而成。組合基座為箱形結構，整體由左基座體16、右基座體17組成，在中間垂直平面內圍成T形內腔延伸的Z軸線導軌，安裝T形滑枕11沿Z軸線作受控制的運動，圓形刀盤13安裝在T形滑枕11頂部。組合頂梁24為箱形整體，由左、右頂梁體組裝而成。左右頂梁的橫梁分別與左右立柱做成整體，組合后構成腹腔內凹中空形龍門式框架式結構。組合頂梁24由刀盤上面橫跨組合基座的頂部與基座頂面固定成為一體的下基座上龍門式框架組合主機體。組合頂梁24與組合基座將刀盤13T形滑枕11部件包容在組合頂梁24與組合基座頂部形成的腹腔內凹中空部位。圓形刀盤13主軸中心根部靠前面部位的切削刀刃部分凸出于組合頂梁24與組合基座的正前端面形成刀盤切削區。T形滑枕11安裝在組合主機體組合基座垂直平面內的T形空腔部位與T形導軌結合形成Z軸線。銑削圓形刀盤13安裝在T形滑枕主軸12的頂部，T形滑枕11裝有刀盤主軸傳動箱10及驅動電機(至少一組)。組合基座上裝有T形滑枕11沿Z軸線移動的驅動裝置14 (至少一組)，包括設置在T型滑枕11上的四根絲桿25，組合基座上設置有分別驅動絲桿副轉動的由若干齒輪及傳動軸組成的滑枕驅動裝置的傳動箱及伺服電機，絲桿25上設置的滑塊及滑塊與T型滑枕11相固定。刀盤上端面的組合頂梁24上和在刀盤下端面的T形滑枕11上裝有多于一個的刀盤位置限制器15，T形滑枕11下部安裝有液壓平衡油缸22和減振箱23。圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置包括床身1，床身I上設置有床身防護罩2，床身I上設置有滑座4及用于驅動滑座4縱向移動的滑座進給驅動裝置3，滑座4兩側面還設置有用于驅動圓工作臺5轉動的圓工作臺驅動傳動箱18，圓工作臺5上設置有工件裝夾器6。為保證圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置3工作部分各部實現工件曲臂的裝夾、承重、輸送裝夾的工件曲臂進給到刀盤切削區進行銑切削加工，以及各部件的負載承重、在切削抗力下的受力支撐。圓工作臺工件裝夾支承進給驅動組合裝置工作部分的床身1、滑座4、圓工作臺5均設計為腹腔內布筋的箱形結構，床身I為內布筋的箱式矩形縱向安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置的前端部位。床身I導軌在X軸線方向延伸，其上，布有多余一條以上的矩形導軌，在床身縱向導軌水平面與則導軌平行凹腹部位，設置有符合工作行程長度的數根齒條竄聯形式安裝的齒條組9至少一組。滑座4為腹腔內布筋的箱式矩形結構底部上的矩形導軌與床身I導軌相結合，頂部設有圓環形導軌與圓工作臺5導軌相結合，滑座尾部設有滑座進給驅動裝置3。圓工作臺為腹腔內布筋的箱形結構，圓工作臺5的下部水平環面上設置有環形導軌，垂直側環面裝有圓工作臺的齒圈19，圓工作臺5上安裝有工件裝夾器6，并配有隨工件重量可增減的工件裝夾偏重配重的平衡塊20。滑座4尾部設有滑座進給驅動傳動箱3 (至少一組)，其裝置上的小齒輪與床身齒條組9相嚙合由滑座進給驅動電機8驅動，經驅動裝置驅動滑座4沿床身I縱向延伸導軌作X軸線進給運動。在滑座4側面設置有(至少一組)驅動圓工作臺繞C軸線回轉運動的驅動裝置18，C軸線回轉運動驅動裝置18的小齒輪與圓工作臺5的下部垂直側環面設置的工作臺齒圈19嚙合，經驅動裝置18驅動其上安裝的圓工作臺5作C軸軸線旋轉運動。圓工作臺5上設有工件夾緊裝置6。本發明的工作原理是:使用時，將曲軸毛坯7通過工件裝夾器6固定在圓工作臺5上，刀盤滑枕主軸主傳動驅動電機驅動刀盤13轉動。圓工作臺5裝夾工件由滑座4支承，通過滑座驅動裝置3驅動沿床身I上導軌向刀盤13方向移動輸送到刀盤切削區，從而使刀盤13對曲臂鍛件毛坯進行銑削。銑削到一定深度后，圓工作臺5逆向移動向后退。本發明的有益效果是:數控曲柄車銑床實現對鍛件毛坯曲臂曲柄槽大功率高效率重切內銑削加工，其銑削加工效率為曲柄車削加工機床的5到8倍。該數控曲柄車銑床是獨立開發設計制造的新型機床，與國外同類機床結構不盡相同，具有獨立的技術知識產權。該機床為解決鍛件毛坯曲臂高效重切內銑削加工曲臂曲柄槽開檔，提供了先進的內銑削加工工藝方法，為船舶重工行業提供了自主生產重型曲軸的重切高效率加工技術設備，為船舶重工行業盡快實現國產化高效制造重型船用曲軸提供了技術保障。填補了國家用于船舶重工行業重型曲軸曲臂曲柄槽加工機床的技術空白，解決了船舶重工行業船用重型曲軸曲臂加工的難點。上述的實施例僅例示性說明本發明創造的原理及其功效，以及部分運用的實施例，而非用于限制本發明；應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置，其特征在于:其串聯安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動進給驅動組合裝置工作部分的前端部位；包括:床身，床身上設置的滑座及用于驅動滑座沿X軸縱向移動的傳動箱及驅動電機，在滑座上同時還設置有支承工件的圓工作臺和驅動圓工作臺繞C軸作回轉運動的驅動傳動箱及驅動電機，在圓工作臺上設置有工件裝夾器。
2.根據權利要求1所述的圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置，其特征在于:所述床身、滑座、圓工作臺均為腹腔內布筋的箱形結構，床身為箱式矩形縱向安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動及進給驅動組合裝置的前端部位；床身導軌在X軸線方向延伸，其上布有一條以上的矩形導軌，在床身縱向導軌水平面與則導軌平行凹腹部位，設置有符合工作行程長度的數根齒條竄聯形式安裝的齒條組至少一組；滑座為腹腔箱式矩形結構底部上的矩形導軌與床身導軌相結合，頂部設有圓環形導軌與圓工作臺導軌相結合，滑座尾部設有滑座進給驅動裝置；圓工作臺為腹腔內布筋的箱形結構，圓工作臺的下部水平環面上設置有環形導軌，垂直側環面裝有圓工作臺的齒圈，圓工作臺上安裝有工件夾緊用夾具，并配有隨工件重量可增減的工件偏重平衡塊。
3.根據權利要求1或2所述的圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置，其特征在于:支承圓工作臺工件裝夾的滑座安裝在床身上，與床身縱向延伸導軌相結合；滑座尾部設有滑座進給驅動傳動箱至少一組，其裝置上的小齒輪與床身齒條組相嚙合由伺服電機驅動，經驅動裝置驅動滑座沿床身縱向延伸導軌作X軸線進給運動；在滑座側面設置有至少一組驅動圓工作臺繞C軸線回轉運動的驅動裝置，C軸線回轉運動驅動裝置的小齒輪與圓工作臺的下部垂直側環面設置的工作臺齒圈嚙合，經驅動裝置驅動其上安裝的圓工作臺作C軸軸線旋轉運動；在滑座兩側面上裝有至少多于一組的圓工作臺旋轉運動驅動傳動箱，傳動箱上的齒輪傳動軸和傳動軸上部和下部與齒圈相哨合的小齒輪和傳動齒輪，傳動箱由若干相嚙合的傳動齒輪及傳動軸組成采用倒掛安裝的形式。
全文摘要
本發明涉及一種圓工作臺工件裝夾支承及滑座進給驅動組合裝置，其串聯安裝在銑削圓形刀盤主軸傳動進給驅動組合裝置工作部分的前端部位；包括床身，床身上設置的滑座及用于驅動滑座沿X軸縱向移動的傳動箱及驅動電機，在滑座上同時還設置有支承工件的圓工作臺和驅動圓工作臺繞C軸作回轉運動的驅動傳動箱及驅動電機，在圓工作臺上設置有工件裝夾器。本發明適用于數控曲柄車銑床，其銑削加工效率為曲柄車削加工機床的5到8倍。
文檔編號B23Q5/36GK103084905SQ20131001519
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月16日 優先權日2013年1月16日
發明者曾金元, 雷帥, 王成爽, 趙冬梅, 錢伶俊, 朱國秋, 張傳立, 黃一平 申請人:蘇州愛博納重工裝備科技有限公司