专利名称：一种新型网架螺栓球的加工机具及其加工方法
技术领域：
本发明涉及一种加工机具，尤其涉及一种新型网架螺栓球的加工机具及其加
工方法。
背景技术：
现代网架结构应用的越来越普遍，已成功运用到各类大型展馆、航站楼等，为满足各种造型需要，网架节点的连接杆件也越来越多，其加工精度要求也越来越高，特别是螺栓球的加工。传统的螺栓球加工方法，是对普通车床进行改装，刀架拆除，加装手动分度工装，将铣、钻、攻丝等刀具固定在主轴上，通过主轴旋转带动刀具，而达到螺栓球劈面、钻孔和攻丝的目的。此方法对于普通厂房等小型建筑加工较为适用，但对于复杂造型，杆件较多的大型螺栓球网架结构，其加工精度较难保证，特别是存在多种不规则角度时，需多次对螺栓球进行调整定位，其手工分度偏差较大，将直接影响螺栓球网架的安装质量，其主要体现在以下几个方面:
手工分度工装是通过工装上的分度线进行分度定位的，其螺栓球角度偏差小，这对于一般的厂房螺栓球网架，可以满足其安装精度要求，但对于大型复杂结构网架，由于其连接杆件较大，角度各不相同，而且其累积误差较大，如按常规精度加工，将会影响安装质量；通过普通车床改装的螺栓球加工机具，是采取横向进给加工的方法，对于工件加工时，与刀具的相对位置不易观察、控制，对于定位偏差无法及时发现、调整，将会导致工件报废，浪费材料；分度采用人工控制，受人为因素的影响，质量波动较大。每个孔位均需要进行三次重复定位，每次定位容易产生偏差，造成孔面不对中，影响零件外观质量。目前，大型数控加工中心也不断应用到一些复杂零件的加工中，如齿轮加工、轴承加工等，其精度较高，但也并不适合螺栓球的加工，其主要体现在以下几个方面:一般大型数控加工中心都是五维数控(即3+2)，其编程过程相当繁琐，这对于操作人员的文化素质、学习培训要求相当高，一般的技工根本无法在短期内进行操作；而且复杂结构的螺栓球，每个球的孔位角度均不相同，这就需要大量的时间和人力去完成编程工作，不但没有提高效率，反而费工费时；数控加工中心加工时，全过程均为自动操作，每种刀具进给行程都预先进行了设定，这对于零件毛坯的精度就有较高的要求，而螺栓球是采用加热锻压成形，其毛坯表面精度要求较低，这就容易造成刀具行程过短或过长。行程过短时，将造成孔位加工深度不够，行程过长时，将使刀具折损；螺栓球加工时，只需要三维加工(即1+2)，如采用数控加工中心的五维加工，明显是大材小用，浪费资源，而且数控加工中心价格较高，维护和保养的费用也较高，这就加大了企业的生产成本，不利于企业的市场竞争。综上所述，要改进传统螺栓球加工工艺，但也不可盲目地追求先进设备，应从实际出发，本着“高质高效”的 原则，研发一种新型的螺栓球加工机具。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，加工效率高、操作过程简便、可在X和Y轴进行360°任意旋转的新型网架螺栓球的加工机具及其加工方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:
一种新型网架螺栓球的加工机具，包括立式铣床，所述的立式铣床中设有操作台，所述的操作台的上方设有操作钻，所述的操作台上设有与之相固定的数控分度装置，所述的数控分度装置包括Y轴分度座，所述的Y轴分度座的左侧端设有与之相定位的左分度盘底座，所述的Y轴分度座的右侧端设有与之相定位的右分度盘底座，所述的Y轴分度座中设有X轴分度卡盘，所述的X轴分度卡盘中设有均匀分布的与之相滑动连接的卡条，所述的卡条间形成卡接口，所述的卡接口中设有与之相卡接的螺栓球中心定位销，所述的螺栓球中心定位销的上部设有螺栓球，所述的螺栓球与操作钻相对应分布。作为优选，所述的Y轴分度座的两侧端分别设有向上延伸的Y轴分度耳，所述的左分度盘底座与Y轴分度耳通过轴承相定位，所述的轴承与左分度盘底座和Y轴分度耳间设有左轴承套，所述的右分度盘底座与Y轴分度耳间通过传动杆相定位，所述的传动杆与右分度盘底座和Y轴分度耳间设有右轴承套，所述的Y轴分度耳间的间距为200 500mm。作为优选，所述的X轴分度卡盘中设有三个卡条，所述的操作台上设有“T”形卡槽，所述的左分度盘底座和右分度盘底座与“T”形卡槽分别通过“T”型定位螺栓相滑动定位。一种新型网架螺栓球的加工方法，按以下步骤进行:
(1)、加工螺栓球工艺孔:
用数控车床加工出螺栓球工艺孔，螺栓球工艺孔的直径为20 30mm ；
(2)、定位螺栓球:
根据螺栓球的直径大小，选用与之相对应的螺栓球中心定位销，螺栓球中心定位销的下部插接在卡接口中，通过卡条滑动与螺栓球中心定位销相卡接，卡条的夹紧力为20 50KN,使螺栓球的球心处于X轴分度卡盘和Y轴分度座的旋转中心线上；
(3)、劈面加工:
在数控控制软件平台内输入螺栓球所需加工孔位的X和Y轴角度，通过软件的储存功能，可一次将螺栓球上的所有孔位角度一次性输完；在立式铣床上装配铣刀，按动数控行程开始键，使螺栓球自动旋转至所需角度，然后通过手工控制立式铣床，对螺栓球进行劈面加工，完成一个面的加工后，将螺栓球旋转至另一所需角度，重复上一操作，直至完成所有劈面加工；一次角度调整时间为3 6s，劈面量为4 10mm，一次劈面加工时间为5 15s ;
(4)、钻孔加工:
将立式铣床上铣刀卸下，换上钻头，对每一所需角度进行钻孔加工，直至完成所有钻孔加工；将立式铣床上钻头卸下，换上丝锥，对每一所需角度进行攻丝加工，直至完成所有攻丝加工，螺栓球全部加工完成；钻孔深度为> 1.1倍螺栓直径，一次角度调整时间为3 6s，一次钻孔加工时间为10 20s，一次攻丝加工时间为5 10s。具有以下优点:
通过在立式铣床上加装数控分度装置，完美地结合了铣床人工控制的灵活性和分度数控的精准性，充分体现了操作简便、高质高效的效果；编程仅需输入螺栓球孔位X和Y轴角度，速度快、准确率高，而且与我们螺栓球的加工图纸相吻合；通过数控分度装置进行螺栓球角度自动调整，其角度精度可达到P，重复定位精度可达到P 30"，完全满足了各类复杂结构螺栓球网架的加工精度要求；每次自动调整过程仅需I 2秒，大大地节省了人工、时间，提高了生产效率；通过手工控制铣床进给量，根据每个螺栓球毛坯的表面椭圆度，可进行手工微调，确保螺栓球上每个孔位都加工的精准、到位，为现场准确安装带来了有利保障；操作人员仅需短暂的培训即可上岗操作，文化素质要求也不需太高，适应于大多数体力劳动者；设备成本较低，维护和保养费用也相对较低，有效地降低了生产成本，实现利润最大化。因此，本发明的新型网架螺栓球的加工机具及其加工方法，结构紧凑，有效提高加工精度，提升加工效率，降低成本。
图1是本发明的立体结构示意 图2是本发明中数控分度装置的爆炸结构示意图。
具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例1:如图1和图2所示，一种新型网架螺栓球的加工机具，包括立式铣床1，所述的立式铣床I中设有操作台2，所述的操作台2的上方设有操作钻3，所述的操作台2上设有与之相固定的数控分度装置，所述的数控分度装置包括Y轴分度座4，所述的Y轴分度座4的左侧端设有与之相定位的左分度盘底座5，所述的Y轴分度座4的右侧端设有与之相定位的右分度盘底座6，所述的Y轴分度座4中设有X轴分度卡盘7，所述的X轴分度卡盘7中设有均匀分布的与之相滑动连接的卡条8，所述的卡条8间形成卡接口 9，所述的卡接口 9中设有与之相卡接的螺栓球中心定位销10，所述的螺栓球中心定位销10的上部设有螺栓球11，所述的螺栓球11与操作钻3相对应分布。所述的Y轴分度座4的两侧端分别设有向上延伸的Y轴分度耳12，所述的左分度盘底座5与Y轴分度耳12通过轴承13相定位，所述的轴承13与左分度盘底座5和Y轴分度耳12间设有左轴承套14，所述的右分度盘底座6与Y轴分度耳12间通过传动杆15相定位，所述的传动杆15与右分度盘底座6和Y轴分度耳12间设有右轴承套16，所述的Y轴分度耳12间的间距为200mm。所述的X轴分度卡盘7中设有三个卡条8，所述的操作台2上设有“T”形卡槽17，所述的左分度盘底座5和右分度盘底座6与“T”形卡槽17分别通过“T”型定位螺栓18相滑动定位。一种新型网架螺栓球的加工方法，按以下步骤进行:
(2)、加工螺栓球工艺孔:
用数控车床加工出螺栓球工艺孔，螺栓球工艺孔的直径为20mm ；
(2)、定位螺栓球:
根据螺栓球的直径大小，选用与之相对应的螺栓球中心定位销，螺栓球中心定位销的下部插接在卡接口中，通过卡条滑动与螺栓球中心定位销相卡接，卡条的夹紧力为20KN，使螺栓球的球心处于X轴分度卡盘和Y轴分度座的旋转中心线上；
(3)、劈面加工: 在数控控制软件平台内输入螺栓球所需加工孔位的X和Y轴角度，通过软件的储存功能，可一次将螺栓球上的所有孔位角度一次性输完；在立式铣床上装配铣刀，按动数控行程开始键，使螺栓球自动旋转至所需角度，然后通过手工控制立式铣床，对螺栓球进行劈面加工，完成一个面的加工后，将螺栓球旋转至另一所需角度，重复上一操作，直至完成所有劈面加工；一次角度调整时间为3s，劈面量为4mm，一次劈面加工时间为5s ；
(4)、钻孔加工:
将立式铣床上铣刀卸下，换上钻头，对每一所需角度进行钻孔加工，直至完成所有钻孔加工；将立式铣床上钻头卸下，换上丝锥，对每一所需角度进行攻丝加工，直至完成所有攻丝加工，螺栓球全部加工完成；钻孔深度为> 1.1倍螺栓直径，一次角度调整时间为3s，一次钻孔加工时间为10s，一次攻丝加工时间为5s。实施例2:—种新型网架螺栓球的加工机具，包括立式铣床1，所述的立式铣床I中设有操作台2，所述的操作台2的上方设有操作钻3，所述的操作台2上设有与之相固定的数控分度装置，所述的数控分度装置包括Y轴分度座4，所述的Y轴分度座4的左侧端设有与之相定位的左分度盘底座5，所述的Y轴分度座4的右侧端设有与之相定位的右分度盘底座6，所述的Y轴分度座4中设有X轴分度卡盘7，所述的X轴分度卡盘7中设有均匀分布的与之相滑动连接的卡条8，所述的卡条8间形成卡接口 9，所述的卡接口 9中设有与之相卡接的螺栓球中心定位销10，所述的螺栓球中心定位销10的上部设有螺栓球11，所述的螺栓球11与操作钻3相对应分布。所述的Y轴分度座4的两侧端分别设有向上延伸的Y轴分度耳12，所述的左分度盘底座5与Y轴分度耳12通过轴承13相定位，所述的轴承13与左分度盘底座5和Y轴分度耳12间设有左轴承套14，所述的右分度盘底座6与Y轴分度耳12间通过传动杆15相定位，所述的传动杆15与右分度盘底座6和Y轴分度耳12间设有右轴承套16，所述的Y轴分度耳12间的间距为350mm。所述的X轴分度卡盘7中设有三个卡条8，所述的操作台2上设有“T”形卡槽17，所述的左分度盘底座5和右分度盘底座6与“T”形卡槽17分别通过“T”型定位螺栓18相滑动定位。一种新型网架螺栓球的加工方法，按以下步骤进行:
(3)、加工螺栓球工艺孔:
用数控车床加工出螺栓球工艺孔，螺栓球工艺孔的直径为25mm ；
(2)、定位螺栓球:
根据螺栓球的直径大小，选用与之相对应的螺栓球中心定位销，螺栓球中心定位销的下部插接在卡接口中，通过卡条滑动与螺栓球中心定位销相卡接，卡条的夹紧力为35KN，使螺栓球的球心处于X轴分度卡盘和Y轴分度座的旋转中心线上；
(3)、劈面加工:
在数控控制软件平台内输入螺栓球所需加工孔位的X和Y轴角度，通过软件的储存功能，可一次将螺栓球上的所有孔位角度一次性输完；在立式铣床上装配铣刀，按动数控行程开始键，使螺栓球自动旋转至所需角度，然后通过手工控制立式铣床，对螺栓球进行劈面加工，完成一个面的加工后，将螺栓球旋转至另一所需角度，重复上一操作，直至完成所有劈面加工；一次角度调整时间为4s，劈面量为7mm，一次劈面加工时间为IOs ；
(4)、钻孔加工:
将立式铣床上铣刀卸下，换上钻头，对每一所需角度进行钻孔加工，直至完成所有钻孔加工；将立式铣床上钻头卸下，换上丝锥，对每一所需角度进行攻丝加工，直至完成所有攻丝加工，螺栓球全部加工完成；钻孔深度为> 1.1倍螺栓直径，一次角度调整时间为5s，一次钻孔加工时间为15s，一次攻丝加工时间为7s。实施例3:—种新型网架螺栓球的加工机具，包括立式铣床1，所述的立式铣床I中设有操作台2，所述的操作台2的上方设有操作钻3，所述的操作台2上设有与之相固定的数控分度装置，所述的数控分度装置包括Y轴分度座4，所述的Y轴分度座4的左侧端设有与之相定位的左分度盘底座5，所述的Y轴分度座4的右侧端设有与之相定位的右分度盘底座6，所述的Y轴分度座4中设有X轴分度卡盘7，所述的X轴分度卡盘7中设有均匀分布的与之相滑动连接的卡条8，所述的卡条8间形成卡接口 9，所述的卡接口 9中设有与之相卡接的螺栓球中心定位销10，所述的螺栓球中心定位销10的上部设有螺栓球11，所述的螺栓球11与操作钻3相对应分布。所述的Y轴分度座4的两侧端分别设有向上延伸的Y轴分度耳12，所述的左分度盘底座5与Y轴分度耳12通过轴承13相定位，所述的轴承13与左分度盘底座5和Y轴分度耳12间设有左轴承套14，所述的右分度盘底座6与Y轴分度耳12间通过传动杆15相定位，所述的传动杆15与右分度盘底座6和Y轴分度耳12间设有右轴承套16，所述的Y轴分度耳12间的间距为500mm。所述的X轴分度卡盘7中设有三个卡条8，所述的操作台2上设有“T”形卡槽17，所述的左分度盘底座5和右分度盘底座6与“T”形卡槽17分别通过“T”型定位螺栓18相滑动定位。一种新型网架螺栓球的加工方法，按以下步骤进行:
(4)、加工螺栓球工艺孔:
用数控车床加工出螺栓球工艺孔，螺栓球工艺孔的直径为30mm ；
(2)、定位螺栓球:
根据螺栓球的直径大小，选用与之相对应的螺栓球中心定位销，螺栓球中心定位销的下部插接在卡接口中，通过卡条滑动与螺栓球中心定位销相卡接，卡条的夹紧力为50KN，使螺栓球的球心处于X轴分度卡盘和Y轴分度座的旋转中心线上；
(3)、劈面加工:
在数控控制软件平台内输入螺栓球所需加工孔位的X和Y轴角度，通过软件的储存功能，可一次将螺栓球上的所有孔位角度一次性输完；在立式铣床上装配铣刀，按动数控行程开始键，使螺栓球自动旋转至所需角度，然后通过手工控制立式铣床，对螺栓球进行劈面加工，完成一个面的加工后，将螺栓球旋转至另一所需角度，重复上一操作，直至完成所有劈面加工；一次角度调整时间为6s，劈面量为10mm，一次劈面加工时间为15s ；
(4)、钻孔加工:
将立式铣床上铣刀卸下，换上钻头，对每一所需角度进行钻孔加工，直至完成所有钻孔加工；将立式铣床上钻头卸下，换上丝锥，对每一所需角度进行攻丝加工，直至完成所有攻丝加工，螺栓球全部加工完成；钻孔深度为> 1.1倍螺栓直径，一次角度调整时间为6s，一次钻孔加工时间为20s，一次攻丝加工时间为10s。
权利要求
1.一种新型网架螺栓球的加工机具，其特征在于:包括立式铣床(1)，所述的立式铣床(I)中设有操作台(2)，所述的操作台(2)的上方设有操作钻(3)，所述的操作台(2)上设有与之相固定的数控分度装置，所述的数控分度装置包括Y轴分度座(4)，所述的Y轴分度座(4)的左侧端设有与之相定位的左分度盘底座(5)，所述的Y轴分度座(4)的右侧端设有与之相定位的右分度盘底座(6)，所述的Y轴分度座(4)中设有X轴分度卡盘(7)，所述的X轴分度卡盘(7)中设有均勻分布的与之相滑动连接的卡条(8),所述的卡条(8)间形成卡接口(9)，所述的卡接口(9)中设有与之相卡接的螺栓球中心定位销(10)，所述的螺栓球中心定位销(10 )的上部设有螺栓球(11)，所述的螺栓球(11)与操作钻(3 )相对应分布。
2.根据权利要求1所述的一种新型网架螺栓球的加工机具，其特征在于:所述的Y轴分度座(4)的两侧端分别设有向上延伸的Y轴分度耳(12)，所述的左分度盘底座(5)与Y轴分度耳(12)通过轴承(13)相定位，所述的轴承(13)与左分度盘底座(5)和Y轴分度耳(12)间设有左轴承套(14)，所述的右分度盘底座(6)与Y轴分度耳(12)间通过传动杆(15)相定位，所述的传动杆(15)与右分度盘底座(6)和Y轴分度耳(12)间设有右轴承套(16)，所述的Y轴分度耳(12)间的间距为200 500mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型网架螺栓球的加工机具，其特征在于:所述的X轴分度卡盘(7 )中设有三个卡条(8 )，所述的操作台(2 )上设有“T”形卡槽(17 )，所述的左分度盘底座(5)和右分度盘底座(6)与“T” 形卡槽(17)分别通过“T”型定位螺栓(18)相滑动定位。
4.根据权利要求1所述的一种新型网架螺栓球的加工方法，其特征在于按以下步骤进行: (1)、加工螺栓球工艺孔: 用数控车床加工出螺栓球工艺孔，螺栓球工艺孔的直径为20 30mm ； (2)、定位螺栓球: 根据螺栓球的直径大小，选用与之相对应的螺栓球中心定位销，螺栓球中心定位销的下部插接在卡接口中，通过卡条滑动与螺栓球中心定位销相卡接，卡条的夹紧力为20 50KN,使螺栓球的球心处于X轴分度卡盘和Y轴分度座的旋转中心线上； (3)、劈面加工: 在数控控制软件平台内输入螺栓球所需加工孔位的X和Y轴角度，通过软件的储存功能，可一次将螺栓球上的所有孔位角度一次性输完；在立式铣床上装配铣刀，按动数控行程开始键，使螺栓球自动旋转至所需角度，然后通过手工控制立式铣床，对螺栓球进行劈面加工，完成一个面的加工后，将螺栓球旋转至另一所需角度，重复上一操作，直至完成所有劈面加工；一次角度调整时间为3 6s，劈面量为4 10mm，一次劈面加工时间为5 15s ; (4)、钻孔加工: 将立式铣床上铣刀卸下，换上钻头，对每一所需角度进行钻孔加工，直至完成所有钻孔加工；将立式铣床上钻头卸下，换上丝锥，对每一所需角度进行攻丝加工，直至完成所有攻丝加工，螺栓球全部加工完成；钻孔深度为> 1.1倍螺栓直径，一次角度调整时间为3 6s，一次钻孔加工时间为10 20s，一次攻丝加工时间为5 10s。
全文摘要
本发明涉及一种加工机具，尤其涉及一种新型网架螺栓球的加工机具及其加工方法。数控分度装置包括Y轴分度座，Y轴分度座的左侧端设有与之相定位的左分度盘底座，Y轴分度座的右侧端设有与之相定位的右分度盘底座，Y轴分度座中设有X轴分度卡盘，X轴分度卡盘中设有均匀分布的与之相滑动连接的卡条，卡接口中设有与之相卡接的螺栓球中心定位销，螺栓球中心定位销的上部设有螺栓球，螺栓球与操作钻相对应分布。按以下步骤进行加工螺栓球工艺孔→定位螺栓球→劈面加工→钻孔加工。新型网架螺栓球的加工机具及其加工方法结构紧凑，有效提高加工精度，提升加工效率，降低成本。
文档编号B23P15/00GK103213030SQ201310106009
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者周观根, 赵鑫, 王保胜, 陈亚春, 刘贵旺, 陈志军, 严永忠, 洪芳, 周志芳 申请人:浙江东南网架股份有限公司