[发明专利]数控车磨复合机床

说明书

技术领域

本发明是关于一种数控机床，尤其涉及一种用来车削和磨削加工长轴类零件的数控车磨复合机床。

背景技术

伴随着我国汽车制造工业的迅猛发展，为了满足发动机制造领域对凸轮轴质量要求不断提高和更新换代速度日益加快的现状，特别是冷激铸造凸轮轴(冷激铸造凸轮轴是一种零件毛坯的硬度满足凸轮轴成品硬度要求的铸件)工艺技术在发动机制造行业内已经广泛应用之后，国内市场对强力切削设备的需求更加迫切。

目前国内生产的凸轮轴需要先在车床上进行粗加工，然后在外圆磨床上对安装轴承的部位进行磨削，最后在凸轮轴磨床上对凸轮轴的凸轮部位进行磨削；由于凸轮轴的加工需要经过多道工序在多种机床上进行，每道工序都要对工件进行重新装夹，因此，造成了凸轮轴零件的加工精度累积误差大，加工周期长。

现有国内凸轮轴生产企业使用的国产数控凸轮轴磨床和进口的大部分数控凸轮轴磨床的床身主要是采用T形结构，X向和Z向导轨通常采用V--平结构，砂轮架做X向运动，工作台带动主轴单元做Z向运动；这种结构只适用于对凸轮轴的凸轮部分进行精磨和轻负荷磨削，在低负荷和单方向切削力工作时，尚能够保证零件的加工精度，但是，对于将车削和磨削复合在一起的机床来说是不适合的，因为车削与磨削的切削力方向是相反的，在车削零件时，工作台可能会由于受力而向上抬起。

再有，目前我国生产的数控凸轮轴磨床的主轴单元是由伺服电机通过齿形带传递给主轴，使主轴带动工件做回转运动，由于齿形带存在一定的弹性，电动机的转动传递到主轴需要一定的时间，所以这种结构存在刚性不足、计算机指令置后的问题；砂轮架的进给运动(X轴)是由伺服电机和滚珠丝杠组成的，由于丝杠及丝杠支撑自身的刚性问题等原因，造成了主轴回转角度与X轴的进给运动之间存在着较大的误差，这种误差造成了凸轮轴零件形状的误差和凸轮轴凸轮的相位角度的误差。

冷激铸造凸轮轴是一种不需要后期淬火的零件，它本身的硬度比传统的凸轮轴淬火前的硬度高很多，普通的车床和刀具已经难以对其进行加工，所以，凸轮轴的生产企业迫切需要一种能够对冷激铸造凸轮轴进行加工的高刚性的机床。

有鉴于此，本发明人凭借多年的相关设计和制造经验，提出一种数控车磨复合机床，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数控车磨复合机床，可以通过一次装夹就能够完成凸轮轴的加工，以消除多次装夹造成的较大累积误差。

本发明的另一目的在于提供一种数控车磨复合机床，通过采用伺服电主轴的全闭环控制与直线电机的全闭环控制相结合的结构设计，使机床的主轴回转角度与砂轮架横向进给之间的配合满足加工非圆曲线外圆的要求，使得加工精度得到可靠的保障。

本发明的又一目的在于提供一种数控车磨复合机床，通过采用矩形床身、滚动重载直线导轨副以及十字工作台和回转工作台叠加的结构设计，使整体机床的刚性和功能的复合性得到提高。

本发明的目的是这样实现的，一种数控车磨复合机床，在一矩形床身的上表面一侧设有主轴部件以及与主轴部件对应的尾座，床身另一侧设有支承砂轮架和车刀架的工作台；所述主轴部件由主轴底座和设置在底座上的伺服电主轴构成，所述工作台包括有与电主轴轴向作平行移动的第一工作台，该第一工作台上方设有与第一工作台移动方向呈垂直方向移动的第二工作台，所述第一工作台和第二工作台构成一十字工作台；所述十字工作台上方设有一水平旋转工作台，该水平旋转工作台一侧设置所述砂轮架，水平旋转工作台另一侧设置所述车刀架；所述第一工作台和第二工作台底部均设有滚动重载直线导轨副，所述第二工作台底部设有一驱动其移动的直线电机。

在本发明的一较佳实施方式中，所述伺服电主轴上设置一圆光栅，通过伺服电主轴中的编码器与圆光栅配合形成伺服电主轴全闭环控制。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一工作台与第二工作台之间设置一套直线光栅，由此形成直线电机全闭环控制。

在本发明的一较佳实施方式中，该直线光栅由设置在第一工作台上的直线光栅读数头和对应设置在第二工作台上的直线光栅定尺构成。

在本发明的一较佳实施方式中，所述第一工作台底部设有一驱动其移动的滚珠丝杠副，所述丝杠与一第一伺服电机连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述水平旋转工作台由一第二伺服电机驱动旋转，所述水平旋转工作台与第二工作台之间设有端齿盘定位机构，所述水平旋转工作台的转轴部位设有使水平旋转工作台与第二工作台紧密结合的碟形弹簧。

在本发明的一较佳实施方式中，所述矩形床身为一箱体结构，该箱体内部设有多个带有开孔的筋板。