本發(fā)明涉及一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機床及加工方法。

背景技術(shù)：

目前，隨著發(fā)動機行業(yè)的大型化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，我國發(fā)動機曲軸也變得越來越大，在長度和直徑上都有了質(zhì)的變化。以往在對曲軸進行加工時，往往都是采用刀具固定、工件移動，在工件上找到相應(yīng)的加工位置后，再用刀具進行鉆孔加工。然而，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是油孔數(shù)量多、分布位置及方向各異的大型曲軸而言，在進行油孔加工時，待加工的大型曲軸工件需要不斷地調(diào)整位置與角度，才能夠與機床上的鉆孔刀具相配合進行鉆孔。以往常規(guī)的深孔鉆床已不能滿足大型及超大型曲軸工藝的加工要求，且該種加工方式也無法實現(xiàn)高效及精準的加工。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機床，以提高大型曲軸的加工效率及加工精度。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機床，所述加工機床包括機座、設(shè)于所述機座上的夾持組件，待加工的所述大型曲軸可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地夾持安裝在所述夾持組件上，且所述大型曲軸的軸心線沿水平方向延伸，所述機座上還設(shè)有用于驅(qū)使所述大型曲軸繞自身軸心線進行回轉(zhuǎn)運動的回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，所述加工機床還包括設(shè)于所述機座上用于對所述大型曲軸進行加工的加工刀具組件，所述加工刀具組件包括回轉(zhuǎn)座、設(shè)于所述回轉(zhuǎn)座上的動力頭、以及安裝在所述動力頭上的刀具，所述回轉(zhuǎn)座的軸心線沿豎直方向延伸，所述回轉(zhuǎn)座既可繞其自身軸心線作回轉(zhuǎn)運動地設(shè)置在所述機座上，又可分別沿平行于所述大型曲軸的軸向、垂直于所述大型曲軸的軸向作進給運動地設(shè)置在所述機座上。

優(yōu)選地，所述夾持組件包括固定地設(shè)于所述機座上且具有旋轉(zhuǎn)卡盤的床頭箱、可朝向或遠離所述床頭箱運動地設(shè)置在所述機座上且具有旋轉(zhuǎn)頂針的尾座，所述旋轉(zhuǎn)頂針的軸心線與所述旋轉(zhuǎn)卡盤的軸心線共線延伸，待加工的所述大型曲軸的一側(cè)軸端部通過所述旋轉(zhuǎn)卡盤夾持固定且該所述大型曲軸的另一側(cè)軸端部通過所述尾座的所述旋轉(zhuǎn)頂針沿軸向頂緊而實現(xiàn)夾持安裝。

進一步地，所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置包括伺服電機、與所述伺服電機相連接的減速器，所述減速器的輸出軸與所述床頭箱的主軸通過聯(lián)軸器相連接以驅(qū)使所述旋轉(zhuǎn)卡盤旋轉(zhuǎn)。

進一步地，所述尾座包括滑動地安裝在所述機座上的尾座體、設(shè)于所述尾座體上用于安裝所述旋轉(zhuǎn)頂針的移動套筒，所述移動套筒可沿所述旋轉(zhuǎn)頂針的軸向相對運動地設(shè)置在所述尾座體上，所述移動套筒與所述尾座體之間設(shè)有用于驅(qū)使所述移動套筒運動的移動驅(qū)動組件。

更進一步地，所述移動驅(qū)動組件為設(shè)于所述移動套筒與所述尾座體之間的絲杠-螺母驅(qū)動組件，所述旋轉(zhuǎn)頂針可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述移動套筒上。

作為一種具體的實施方式，所述機座上設(shè)有齒條，所述尾座體上設(shè)有與所述齒條相配合的齒輪，所述尾座體上還設(shè)有用于驅(qū)使所述齒輪旋轉(zhuǎn)以與所述齒條配合而使得所述尾座朝向或遠離所述床頭箱運動的驅(qū)動電機。

優(yōu)選地，所述機座上設(shè)有可沿平行于所述大型曲軸的軸向運動的拖板，所述拖板上滑動地設(shè)置有橫滑板，所述橫滑板的滑動方向與所述拖板的運動方向相垂直以朝向或遠離所述大型曲軸運動，所述回轉(zhuǎn)座可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述橫滑板上。

優(yōu)選地，所述機座包括相對固定的工件床身與刀架床身，所述夾持組件、所述回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置均設(shè)置在所述工件床身上，所述加工刀具組件均設(shè)置在所述刀架床身上。

本發(fā)明的另一目的是提供一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的加工方法，以提高大型曲軸的加工效率及加工精度。

為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的加工方法，所述加工方法包括如下步驟：

（1）采用夾持組件將待加工的大型曲軸進行夾持安裝，其中，待加工的所述大型曲軸可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地夾持安裝在所述夾持組件上，且所述大型曲軸的軸心線沿水平方向延伸；

（2）驅(qū)動所述大型曲軸繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)，直至所述大型曲軸上的待加工位置到達預(yù)設(shè)位置；

（3）調(diào)整加工刀具組件的位置，使得所述加工刀具組件上刀具的加工位置及加工方向與所述預(yù)設(shè)位置相對應(yīng)而對所述大型曲軸進行加工；

（4）重復(fù)步驟（2）、步驟（3），直至所述大型曲軸的加工完成。

進一步地，采用如上述的臥式加工機床進行加工。

由于上述技術(shù)方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點：本發(fā)明的一種適用于大型曲軸復(fù)合加工的臥式加工機床，其中通過將加工機床設(shè)計為臥式結(jié)構(gòu)，采用夾持組件將待加工的大型曲軸沿水平方向進行夾持，并通過回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置驅(qū)使大型曲軸工件繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)，同時調(diào)整加工刀具組件的位置及角度，便可使得大型曲軸上的待加工位置與加工刀具組件的位置相對應(yīng)而進行加工。采用該臥式機床對大型曲軸進行加工時，只需要對大型曲軸工件進行一次裝夾操作，利用刀具的更換便可實現(xiàn)對大型曲軸不同要求的加工。機床的整個加工過程可通過自動編程來實現(xiàn)，尤其適用于大型曲軸上多油孔的不同要求復(fù)合加工，其自動化程度高，且加工精度和加工效率也得到了大幅度的提高。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明的加工機床的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、機座；2、工件床身；3、刀架床身；4、大型曲軸；5、床頭箱；51、旋轉(zhuǎn)卡盤；6、尾座；61、尾座體；62、旋轉(zhuǎn)頂針；63、移動套筒；64、移動驅(qū)動組件；65、驅(qū)動電機；7、回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；71、伺服電機；72、減速器；8、齒條；9、拖板；10、齒輪-齒條組件；11、橫滑板；12、絲杠-螺母組件；13、鉆孔組件；131、回轉(zhuǎn)座；132、動力頭；133、刀具；134、絲杠-螺母組件；14、數(shù)控系統(tǒng)；15、排屑器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實施例來對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的闡述。

為便于描述和說明該加工機床上各部件的設(shè)置形式，以下關(guān)于方向的描述中，均按照操作人員所觀察到的方向進行定義的，即圖1中標示的前、后、左、右方向，上述的前后方向?qū)?yīng)的為機床上的X向，左右方向?qū)?yīng)的則為機床上的Z向。

參見圖1所示的臥式加工機床，適用于對大型曲軸零件進行復(fù)合加工，如鉆孔、銑面、攻絲等多種加工。該加工機床包括機座1、設(shè)于機座1上用于對待加工的大型曲軸4進行夾持安裝的夾持組件、用于驅(qū)使待加工的大型曲軸4進行回轉(zhuǎn)運動的回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置7、以及用于對大型曲軸4進行加工的加工刀具組件。

在本實施例中，機座1包括相對固定設(shè)置的工件床身2和刀架床身3，夾持組件和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置7設(shè)于工件床身2上，待加工的大型曲軸4可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地夾持安裝在夾持組件上，且大型曲軸4在夾持組件的夾持安裝下其軸心線沿左右水平方向延伸；加工刀具組件采用的為用于對待加工的大型曲軸4進行鉆孔加工的鉆孔組件13，該鉆孔組件13設(shè)置在刀架床身3上，

具體地，夾持組件包括固定地設(shè)于工件床身2上且具有旋轉(zhuǎn)卡盤51的床頭箱5、可沿左右方向運動的設(shè)置在工件床身2上且具有旋轉(zhuǎn)頂針62的尾座6，其中旋轉(zhuǎn)頂針62的軸心線與旋轉(zhuǎn)卡盤51的軸心線共線延伸，待加工的大型曲軸4的左側(cè)軸端部通過旋轉(zhuǎn)卡盤51夾持固定且該大型曲軸4的右側(cè)軸端部通過尾座6的旋轉(zhuǎn)頂針62沿軸向頂緊而實現(xiàn)夾持安裝。

尾座6包括滑動地安裝在機座1上的尾座體61、設(shè)于尾座體61上用于安裝旋轉(zhuǎn)頂針62的移動套筒63，移動套筒63可沿旋轉(zhuǎn)頂針62的軸向相對運動地設(shè)置在尾座體61上，旋轉(zhuǎn)頂針62可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在移動套筒63上。移動套筒63與尾座體61之間設(shè)有用于驅(qū)使移動套筒63運動的移動驅(qū)動組件64，移動驅(qū)動組件64可驅(qū)動移動套筒63相對尾座體61小幅度地運動。在本實施例中，移動驅(qū)動組件64為設(shè)于移動套筒63與尾座體61之間的絲杠-螺母驅(qū)動組件。

尾座體61與工件床身2之間通過齒輪-齒條結(jié)構(gòu)相配合來實現(xiàn)相對運動。具體地，工件床身2上設(shè)有齒條，該齒條的長度延伸方向與大型曲軸4的軸線方向相平行。尾座體61上設(shè)有與齒條相配合的齒輪，尾座體61上還設(shè)有用于驅(qū)使齒輪旋轉(zhuǎn)以與齒條配合而使得尾座6沿著齒條方向運動的驅(qū)動電機65，即尾座6在驅(qū)動電機65的驅(qū)動下可靠近或遠離床頭箱5，以滿足不同大型曲軸4的長度要求。

回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置7包括伺服電機71、減速器72，其中伺服電機71與減速器72相連接，減速器72的輸出軸與床頭箱5的主軸通過聯(lián)軸器相連接，以在床頭箱5的主軸旋轉(zhuǎn)時驅(qū)使旋轉(zhuǎn)卡盤51帶動待加工的大型曲軸4繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)。采用上述的回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置7可帶動旋轉(zhuǎn)卡盤61以1-50r/min的低速高精度回轉(zhuǎn)，從而帶動大型曲軸4以同樣的速度回轉(zhuǎn)，使得大型曲軸4準確地轉(zhuǎn)動到待加工位置，滿足大型曲軸4的大慣量回轉(zhuǎn)要求。當大型曲軸4旋轉(zhuǎn)至設(shè)定的待加工位置時，伺服電機71停止，抱閘抱住伺服電機71，使大型曲軸4達到鎖止狀態(tài)，以配合鉆孔組件13對其進行鉆孔加工。

參見圖1所示，具體在夾持安裝待加工的大型曲軸4時，先將待加工的大型曲軸4的左側(cè)端部通過旋轉(zhuǎn)卡盤51夾持固定后，然后通過驅(qū)動電機65驅(qū)使尾座6整體朝向床頭箱5向左運動，直至旋轉(zhuǎn)頂針62沿軸向頂緊在大型曲軸4的右側(cè)軸端面上。接著，尾座6上的絲杠-螺母驅(qū)動組件驅(qū)使移動套筒63運動，以使得旋轉(zhuǎn)頂針62小幅度地接近大型曲軸4的右端面，從而使得尾座6對待加工的大型曲軸4沿軸向的抵緊力保持在合適的范圍內(nèi)，進而確保夾持組件對待加工的大型曲軸4的穩(wěn)定有效夾持。待上述夾持工作完成后，回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置7的伺服電機71工作而驅(qū)使旋轉(zhuǎn)卡盤61以設(shè)定速度回轉(zhuǎn)，從而帶動大型曲軸4轉(zhuǎn)動，直至大型曲軸4旋轉(zhuǎn)至待加工位置。

參見圖1所示，鉆孔組件13包括回轉(zhuǎn)座131、設(shè)于回轉(zhuǎn)座131上的動力頭132，鉆孔用刀具133安裝于動力頭132上。該回轉(zhuǎn)座131既可繞自身軸心線做回轉(zhuǎn)運動地設(shè)置在刀架床身3上，又可分別沿平行于大型曲軸4的軸向（即沿左右方向）、垂直于大型曲軸4的軸向（即沿前后方向）作進給運動地設(shè)置在刀架床身3上，以使得動力頭132帶動刀具133調(diào)整到與大型曲軸4上待鉆孔的位置及角度相一致而實現(xiàn)鉆孔加工。

參見圖1所示，刀架床身3上設(shè)有可沿左右方向運動的拖板9，通過在拖板9與刀架床身3之間設(shè)置齒輪-齒條組件來實現(xiàn)拖板9的左右運動，具體地，刀架床身3上設(shè)有沿左右方向的齒條8，拖板9底部設(shè)有和齒條8相嚙合的齒輪，驅(qū)動該齒輪旋轉(zhuǎn)便可使得拖板9沿刀架床身3左右運動；拖板9上設(shè)有可沿前后方向運動的橫滑板11，該橫滑板11與拖板9之間設(shè)有絲杠-螺母組件12，以使得橫滑板11在拖板9上前后運動；回轉(zhuǎn)座131可繞自身軸心線旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在橫滑板11上，橫滑板11與回轉(zhuǎn)座131之間設(shè)置用用于驅(qū)使回轉(zhuǎn)座131進行精確回轉(zhuǎn)的驅(qū)動件（圖中未示出）。

參見圖1所示，鉆孔組件13上，回轉(zhuǎn)座131上設(shè)有用于安裝動力頭132的刀座，該刀座與動力頭132之間設(shè)有用于驅(qū)使動力頭132沿鉆孔刀具133軸向運動的絲杠-螺母組件134，以驅(qū)使刀具133前進或后退來實現(xiàn)加工進給。動力頭132通過其后方的主軸電機帶動動力主軸實現(xiàn)動力主軸以0-4000r/min的高速回轉(zhuǎn)，以驅(qū)使刀具133實現(xiàn)對大型曲軸4的鉆孔加工。

該加工機床上，位于刀架床身3與工件床身2之間還設(shè)置有排屑器15，加工過程中的切屑由排屑器15收集處理。

在刀架床身3上可設(shè)置一組或多組相互獨立工作的鉆孔組件13。在本實施例中，同時設(shè)置了2組可同時對大型曲軸4進行獨立加工的鉆孔組件13。2組鉆孔組件13由2個數(shù)控系統(tǒng)14分別控制，對大型曲軸4的加工互不影響，從而可對大型曲軸4進行多工位同時加工，且多個工位之間的加工互不影響，大大地提高了加工效率。

當需要對大型曲軸4進行如銑面、攻絲、銑成型孔、磨孔等其他加工時，也可以在該臥式加工機床上完成，只需將鉆孔組件13上的動力頭132及刀具133進行相應(yīng)更換即可。這樣，通過對大型曲軸4的一次夾持安裝，便可實現(xiàn)對其多工序、多位置、多角度的復(fù)合加工，機床的整個加工過程可通過自動編程來實現(xiàn)，自動化程度高，有利于大幅提高大型曲軸4的加工精度與加工效率。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。