[发明专利]一种用于活塞加工快速响应的子母滑台装置

说明书

本发明提供一种用于活塞加工快速响应的子母滑台装置，包括立式安装的Z轴进给系统、母滑台X1系统、子滑台X2系统，其中，工件由夹具夹持固定并能绕自身轴线A轴旋转；Z轴进给系统由伺服电机驱动实现进给；母滑台X1系统立式安装于Z轴进给系统上，并能在第一直线电机的驱动下相对于工件左右滑移，母滑台X1系统与Z轴进给系统插补用以形成工件的中凸侧母线；子滑台X2系统立式安装于母滑台X1系统的第一滑台上，并能在第二直线电机的驱动下相对于母滑台X1系统做高频往复运动，子滑台X2系统与工件自转的A轴插补用以形成工件的非圆横截面。与现有技术相比，本发明既能大行程进给，又能高频往复进给，机床运动精度高，易于实现对加工过程的精确控制。

技术领域

本发明涉及活塞加工设备的技术领域，尤其涉及一种用于活塞加工快速响应的子母滑台装置。

背景技术

汽车发动机活塞作为发动机的核心部件，在工作中需承受交变的机械载荷和热载荷，也是发动机中工作环境最为恶劣的零部件之一。中凸非圆活塞能提高内燃机的热力性能，并满足活塞高温高压高速运行时的平稳性：活塞依靠裙部与气缸套接触、导向实现往复运动，且接触间隙应尽量小且保持均匀，活塞裙部设为反椭圆型，工作时，长轴方向变形较大，由椭圆变为正圆形以与缸套紧密贴合，可解决裙部变形问题；活塞在气缸内工作时顶部受高温高压，温度沿活塞高度方向呈梯度变化，导致活塞沿高度方向间隙不均匀，因此活塞设计为直径呈小-大-小的中凸型，以在任意形状下均可获得较好的润滑。

中凸非圆活塞因其型面复杂，普通车床无法实现这种异型截面活塞的加工，其加工精度难以得到保证：活塞裙部外形的轮廓度误差不能大于6μm，又因为加工变椭圆截面的刀具驱动轴往复次数通常为工件转速的2倍，其运动响应频率直接影响活塞加工的精度及质量。根据切削理论，基于活塞材料及其精度要求，可知活塞表面车削加工线速度大于250m/min，换算为活塞车削加工转速为530r/min，计算得出加工往复频率为1600次/min，由此可知数控滑台需要实现高频往复。

专利号为CN201310102696.4(公告号为CN104070184A)的中国发明专利《非圆活塞多功能专用数控车床》，包括床身；立柱；两条平行的Z轴滑轨；Z轴伺服电机；滑鞍，其中，在滑鞍上沿水平方向设置两平行的X轴滑轨，在X轴滑轨上设置滑板，滑板背面与X轴丝杠的丝杠母相连，在滑板正面一侧设置动力刀盘，其上安装动力刀具，在滑板正面另一侧设置雕铣电主轴，其上安装铣刀，在滑鞍上还设置X轴伺服电机，其与X轴丝杠相连；主轴，在主轴上设置编码器；主轴伺服电机，其设置于床身上，驱动主轴转动。该数控车床精度高可加工多种活塞，但整体结构复杂，且不能同时实现滑台的高频往复和大行程进给，鉴于此，有必要对现有的加工非圆活塞设备做出进一步改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状提供一种结构简单合理且能同时实现滑台的高频往复和大行程进给的用于活塞加工快速响应的子母滑台装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于活塞加工快速响应的子母滑台装置，包括：立式安装于机床上的Z轴进给系统、母滑台X1系统、子滑台X2系统，其中，

所述机床的主轴上设置有夹具，用于夹持工件并轴向锁定，所述工件能绕自身轴线A轴旋转；

所述Z轴进给系统的底座与所述机床床体连接，并由伺服电机驱动实现进给；

所述母滑台X1系统立式安装于所述Z轴进给系统上，用于提供大行程进给，并能在第一直线电机的驱动下相对于所述工件左右滑移，所述母滑台X1系统与所述Z轴进给系统插补用以形成工件的中凸侧母线；

所述子滑台X2系统立式安装于所述母滑台X1系统的第一滑台上，用于提供高频往复进给，并能在第二直线电机的驱动下相对于所述母滑台X1系统左右移动，所述子滑台X2系统与所述工件自转的A轴插补用以形成工件的非圆横截面；

所述子滑台X2系统上设置有刀架，所述刀架上设置有用以加工工件的刀具。