一種細長軸類零件加工機床及其方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種細長軸類零件加工機床及其方法，屬于機械加工制造及其自動化、數控組合機床領域。
【背景技術】
[0002]在當前國內、外汽車行業中，涉及大量應用的某一種零件成形加工以前，原材料為典型超細長型零件，該零件存在難以克服的加工工藝，存在加工精度低，產品加工的一致性差，生產效率低下的瓶頸。目前，在國內針對上述零件加工，通常采用普通車床設備進行數控化改造來完成，加工方法采用車削工件一端；拆卸工件，掉頭再次裝夾，車削另一端，需要兩次裝夾、兩次切削，效率低。傳統夾持方式為一夾一頂加跟刀架(或中心架)的形式，尾座頂尖頂持作用，會增大細長軸加工中的不穩定性和彎曲變形，難以起到剛度增強的作用，使得加工精度難以保證。在國外，通常根據零件工藝研發專用設備進行加工，但是價格非常昂蟲貝O
[0003]針對上述問題，提出了一種細長軸類零件加工機床及其方法，有效解決了細長零件的夾持剛度不足、加工精度低，產品加工的一致性差，生產效率低下等問題，在機械加工制造及其自動化領域具有廣泛前景。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種細長零件的夾持剛度好，加工精度高、自動化程度化高、生產效率高的加工機床及其方法。
[0005]用于細長軸類零件加工機床，包括左側夾持機械手安裝座、左側尾部夾拉機構、左側夾持機械手、左側刀架、左側跟刀機械手單元、左側主軸箱、右側主軸箱、右側夾持機械手安裝座、右側夾持機械手、右側跟刀機械手單元、右側刀架、右側尾部夾拉機構、左側尾部夾拉機構滑臺、左側X軸滑臺、左側排肩機、左側Z2軸傳動單元、機架、右側Z2軸傳動單元、左側排肩機、右側X軸滑臺、右側尾部夾拉機構滑臺、左側Zl軸傳動單元、左側X軸傳動單元、右側Zl軸傳動單元、右側X軸傳動單元、主電機；
在機架中間位置上，對稱安裝有左側主軸箱和右側主軸箱，通過設置在左側主軸箱和右側主軸箱上的夾緊卡盤的共同夾緊細長軸工件中間部位，工件夾緊位置通過左側Z2軸傳動單元和右側Z2軸傳動單元調整適應，并通過主電機同步驅動左側主軸箱和右側主軸箱卡盤帶動工件旋轉；在機架兩端位置上，對稱安裝有左側尾部夾拉機構滑臺和右側尾部夾拉機構滑臺，在左側尾部夾拉機構滑臺上設置有左側尾部夾拉機構，在右側尾部夾拉機構滑臺上設置有右側尾部夾拉機構，通過左側尾部夾拉機構和右側尾部夾拉機構共同夾持細長軸工件末端并通過氣缸向外部拉緊工件；
在左側主軸箱和左側尾部夾拉機構滑臺之間的后方位置，設置有左側夾持機械手安裝座、左側夾持機械手、左側刀架、左側跟刀機械手單元和左側X軸滑臺，三套左側夾持機械手通過左側夾持機械手安裝座安裝在機架上，左側刀架和左側跟刀機械手單元安裝在左側X軸滑臺上，X軸滑臺通過左側X軸傳動單元和左側Zl軸傳動單元驅動，實現左側刀架上車刀的XZ向進給運動；在右側主軸箱和右側尾部夾拉機構滑臺之間的后方位置，設置有右側夾持機械手安裝座、右側夾持機械手、右側跟刀機械手單元、右側刀架和右側X軸滑臺，三套右側夾持機械手通過右側夾持機械手安裝座安裝在機架上，右側刀架和右側跟刀機械手單元安裝在右側X軸滑臺上，右側X軸滑臺通過右側Zl軸傳動單元和右側X軸傳動單元驅動，實現右側刀架上車刀的X Z向進給運動；
在左側主軸箱和左側尾部夾拉機構滑臺之間的正下方位置，安裝有左側排肩機，右側主軸箱和右側尾部夾拉機構滑臺之間正的下方位置，安裝有左側排肩機，用于收集和排除切肩。
[0006]用于細長軸類零件加工機床的加工方法的步驟如下:
1)根據加工不同細長軸類工件夾持位置要求，通過左側Z2軸傳動單元和右側Z2軸傳動單元，調整左側主軸箱和右側主軸箱上的夾緊卡盤距離；
2)通過設置在左側尾部夾拉機構滑臺氣缸動作使左側尾部夾拉機構沿X向偏置；
3)待加工細長軸類工件毛坯從左側進料，并穿過設置在左側主軸箱和右側主軸箱空心夾緊卡盤；夾緊卡盤卡爪動作的共同夾緊細長軸工件中間部位；
4)左側尾部夾拉機構滑臺氣缸動作使左側尾部夾拉機構沿X向復位；
5)左側X軸滑臺和右側X軸滑臺移動了工件最左和最右端適當位置，加工方向從工件兩端向中間同步車削
6)通過左側跟刀機械手單元和右側跟刀機械手單元夾持工件，使工件處于防逃脫狀態；
7)適當位置的左側夾持機械手和右側夾持機械手動作夾持工件待加工部位，實現工件的穩定夾持；
8)通過主電機同步驅動左側主軸箱和右側主軸箱卡盤帶動工件旋轉主運動；
9)通過左側X軸傳動單元和左側Zl軸傳動單元驅動，實現左側刀架上車刀的XZ向進給切削，同時，通過右側Zl軸傳動單元和右側X軸傳動單元驅動，實現右側刀架上車刀的XZ向插補進給切削；實現兩端同步錐度車削；
10)左側刀架和右側刀架沿Z向進給切削適當距離，設置在左側尾部夾拉機構滑臺和右側尾部夾拉機構滑臺氣缸動作，使左側尾部夾拉機構和右側尾部夾拉機構向已加工工件末端靠近并夾緊，同時向外拉緊工件，提高工件夾持剛度；
11)左側刀架和右側刀架沿Z向繼續向前進給切削，適當位置的左側夾持機械手和右側夾持機械手動作夾持刀具后方工件已加工部位，實現工件的穩定夾持作用；
12)左側刀架和右側刀架沿Z向繼續向前進給切削，靠近左側主軸箱和右側主軸箱卡盤位置，左側跟刀機械手單元和右側跟刀機械手單元動作釋放退回安全位置，保證工件能加工到最終尺寸；；
13)工件加工結束，左側夾持機械手和右側夾持機械手全部釋放退回安全位置；左側X軸滑臺和右側X軸滑臺移動了工件最左和最右端適當位置；左側尾部夾拉機構滑臺和右側尾部夾拉機構滑臺氣缸全部釋放退回安全位置，準備開始下一次加工；
14)右側尾部夾拉機構滑臺氣缸動作使右側尾部夾拉機構沿X向偏置；
15)左側主軸箱和右側主軸箱夾緊卡盤卡爪動作釋放，松開已完成加工的工件，并從右側取出工件
16)右側尾部夾拉機構滑臺氣缸動作使右側尾部夾拉機構沿X向復位；
17)完成一次加工循環。
[0007]本發明與現有技術相比具有的有益效果:
1)通過一次裝夾對細長軸工件兩端同步加工方法替代傳統兩次裝夾、兩次加工方式，提尚生廣效率和廣能；
2)通過尾座夾拉機構代替傳統單一頂持方法，提高細長軸工件夾裝剛度，保證加工精度；
3)通過零件兩端加工同步特性，利用作用力對等抵消原理，降低零件卡盤和尾座夾緊力要求；
4)通過跟刀機械手和多個夾持機械手代替跟傳統跟刀架的裝夾方案，分段夾持提高細長軸工件加工過程的穩定性，每批次工件加工一致性好；
5)通過左側Z2軸傳動單元和右側Z2軸傳動單元，調整左側主軸箱和右側主軸箱上的夾緊卡盤距離，一臺機床可以適應尺寸系列零件的加工需求。
【附圖說明】
[0008]圖1是細長軸類零件加工機床主視圖；
圖2是本發明機床俯視圖；
圖3是本發明機床側視圖；
圖中:左側夾持機械手安裝座1、左側尾部夾拉機構2、左側夾持機械手3、左側刀架4、左側跟刀機械手單元5、左側主軸箱6、右側主軸箱7、右側夾持機械手安裝座8、右側夾持機械手9、右側跟刀機械手單元10、右側刀架11、右側尾部夾拉機構12、左側尾部夾拉機構滑臺13、左側X軸滑臺14、左側排肩機15、左側Z2軸傳動單元16、機架17、右側Z 2軸傳動單元18、右側排肩機19、右側X軸滑臺20、右側尾部夾拉機構滑臺21、左側Z1軸傳動單元22、左側X軸傳動單元23、右側Z1軸傳動單元24、右側X軸傳動單元25、主電機26。
【具體實施方式】
[0009]如圖1、2、3所示，用于細長軸類零件加工機床，包括左側夾持機械手安裝座1、左側尾部夾拉機構2、左側夾持機械手3、左側刀架4、左側跟刀機械手單元5、左側主軸箱6、右側主軸箱7、右側夾持機械手安裝座8、右側夾持機械手9、右側跟刀機械手單元10、右側刀架11、右側尾部夾拉機構12、左側尾部夾拉機構滑臺13、左側X軸滑臺14、左側排肩機15、左側Z2軸傳動單元16、機架17、右側Z2軸傳動單元18、左側排肩機19、右側X軸滑臺20、右側尾部夾拉機構滑臺21、左側Zl軸傳動單元22、左側X軸傳動單元23、右側Zl軸傳動單元24、右側X軸傳動單元25、主電機26 ；
在機架17中間位置上，對稱安裝有左側主軸箱6和右側主軸箱7，通過設置在左側主軸箱6和右側主軸箱7上的夾緊卡盤的共同夾緊細長軸工件中間部位，工件夾緊位置通過左側Z2軸傳動單元16和右側Z2軸傳動單元18調整適應，并通過主電機26同步驅動左側主軸箱6和右側主軸箱7卡盤帶動工件旋轉；在機架17兩端位置上，對稱安裝有左側尾部夾拉機構滑臺13和右側尾部夾拉機構滑臺21，在左側尾部夾拉機構滑臺13上設置有左側尾部夾拉機構2，在右側尾部夾拉機構滑臺21上設置有右側尾部夾拉機構12，通過左側尾部夾拉機構2和右側尾部夾拉機構12共同夾持細長軸工件末端并通過氣缸向外部拉緊工件；
在左側主軸箱6和左側尾部夾拉機構滑臺13之間的后方位置，設置有左側夾持機械手安裝座1、左側夾持機械手3、左側刀架4、左側跟刀機械手單元5和左側X軸滑臺14，三套左側夾持機械手3通過左側夾持機械手安裝座I安裝在機架17上，左側刀架4和左側跟刀機械手單元5安裝在左側X軸滑臺14上，X軸滑臺14通過左側X軸傳動單元23和左側Zl軸傳動單元22驅動，實現左側刀架4上車刀的XZ向進給運動；在右側主軸箱7和右側尾部夾拉機構滑臺21之間的后方位置，設置有右側夾持機械手安裝座8、右側夾持機械手9、右側跟刀機械手單元10、右側刀架I和右側X軸滑臺20，三套右側夾持機械手9通過右側夾持機械手安裝座8安裝在機架17上，右側刀架11和右側跟刀機械手單元10安裝在右側X軸