卧式螺栓球专用加工中心机床的制作方法

本实用新型涉及机床技术领域，具体为卧式螺栓球专用加工中心机床。

背景技术：

螺栓球加工通常采用普通车床改造刀架的方法进行，由于螺栓球孔型较大，加工载荷重，钻削力在加工大孔条件下超过1吨，而攻丝力矩超过了2000牛米，所以只能使用大型5轴加工中心机床加工螺栓球，无论精度还是效率，行业成本均无法接受。因此，主要问题是设计开发能够承受螺栓球加工载荷，精度高，轴数少，低成本的螺栓球专用加工中心机床。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供卧式螺栓球专用加工中心机床，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：卧式螺栓球专用加工中心机床，包括纵向滑台、横向滑台、基座和卧式圆盘刀库，所述的纵向滑台和横向滑台设置在基座平面上，所述的卧式圆盘刀库设置在纵向滑台一侧，还包括四轴进给系统和换刀系统，所述的四轴进给系统包括转台系统、纵向滑台和横向滑台，每个轴采用伺服电机驱动；所述的转台系统设置在横向滑台上，转台系统包括经向转台和纬向转台，所述的经向转台连接转台连接器，所述的转台连接器连接纬向转台，经向转台与纬向转台轴心线相互垂直且相交于一固定点；所述的换刀系统包括卧式圆盘刀库、机械手和加工中心主轴，加工中心主轴设置在纵向滑台正上方，机械手连接在加工中心主轴上靠近卧式圆盘刀库的一侧。

优选的，所述的经向转台可以在360度范围内旋转，所述的纬向转台的转角角度以位于纵向滑台中轴线并且垂直于横向滑台移动方向的垂直面为起始处，顺时针转动，纬向转台的转角角度不超过115度，这样的转角角度可以加工到螺栓球所需加工全部的面积，又能维持必要的刚度和强度；经向转台和纬向转台都有锁紧装置。

优选的，所述的经向转台前端设置螺栓球夹具，所述的螺栓球夹具中包括自定心三爪卡盘、卡爪和连接轴，所述的连接轴连接经向转台前端；连接轴依靠后端凸起固定螺栓球基准面，可以通过调节连接轴中的h值，使螺栓球球心重合于经向转台和纬向转台轴心线交点。

优选的，所述的纵向滑台的行程长度大于最长钻头的长度、最大的螺栓球半径及卧式圆盘刀库的机械手拔刀长度三者长度的总长度。

优选的，所述的横向滑台的行程长度大于加工最大的螺栓球切削面直径。

优选的，所述的加工中心主轴前端设置有飞刀盘，飞刀盘通过垫片使刀片沿径向和轴向形成梯形错位排列；加工中心主轴采用齿轮减速，减速比为2或4，对于小于螺孔规格M45的螺孔纹，齿轮减速比为2，另外大于螺孔规格M45的螺孔纹，齿轮减速为4。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：所述的卧式螺栓球专用加工中心机床设置转台系统，以经向转台和纬向转台的轴心线交点为加工原点，消除了由于球心不固定带来的各项误差因素，显著提高加工精度，减少加工控制轴数，降低机床制作成本；所述转台系统使螺栓球受力均匀可靠，结合卧式结构，卧式结构可通过增大机床底座和滑台尺寸提高承载能力，使机床能够承受螺栓球加工载荷。

附图说明

图1为本实用新型主视图的结构示意图；

图2为本实用新型俯视图的结构示意图；

图3为本实用新型中螺栓球夹具的结构示意图；

图4为本实用新型中飞刀盘的结构示意图。

图中： 1、经向转台，2、纬向转台，3、转台连接器，4、纵向滑台，5、横向滑台，6、基座，7、卧式圆盘刀库，8、螺栓球，9、连接轴，10、卡爪，11、自定心三爪卡盘，12、飞刀盘，13、垫片，14、刀片，15、机械手，16、加工中心主轴，17、螺栓球夹具。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：卧式螺栓球专用加工中心机床，包括纵向滑台4、横向滑台5、基座6和卧式圆盘刀库7，纵向滑台4和横向滑台5设置在基座6平面上，卧式圆盘刀库7设置在纵向滑台4一侧，还包括四轴进给系统和换刀系统，四轴进给系统包括转台系统、纵向滑台4和横向滑台5，每个轴采用伺服电机驱动；转台系统设置在横向滑台5上，转台系统包括经向转台1和纬向转台2，经向转台1连接转台连接器3，转台连接器3连接纬向转台2，经向转台1与纬向转台2轴心线相互垂直且相交于一固定点；换刀系统包括卧式圆盘刀库7、机械手15和加工中心主轴16，加工中心主轴16设置在纵向滑台4正上方，机械手15连接在加工中心主轴16上靠近卧式圆盘刀库7的一侧。

其中，在实际应用中，经向转台1可以在360度范围内旋转，纬向转台2的转角角度以位于纵向滑台4中轴线并且垂直于横向滑台5移动方向的垂直面为起始处，顺时针转动，纬向转台2的转角角度不超过115度，这样的转角角度可以加工到螺栓球8所需加工全部的面积，又能维持必要的刚度和强度；经向转台1和纬向转台2都有锁紧装置，锁紧力矩在最大加工扭矩的3倍以上；经向转台1和纬向转台2为专用数控转台，分度精度0.1度，轴向载荷最大10吨，锁紧力矩对于小于螺孔规格M45的螺纹孔为1000牛米，另外大于螺孔规格M45的螺纹孔为2000牛米。

经向转台1前端设置螺栓球夹具17，螺栓球夹具17中包括自定心三爪卡盘11、卡爪10和连接轴9，连接轴9连接经向转台1前端，在经向转台1前端使用连接轴9依靠后端凸起固定螺栓球8基准面，并且螺栓球8的球心点重合于经向转台1和纬向转台2轴心线的交点；球心点实际上无法找到，螺栓球8通过基准孔上的面和螺纹孔作为安装基准与经向转台1连接，装夹后螺栓球8的毛坯外表面沿经向方向和纬向方向旋转的直径误差不超过2毫米，通过使用磁力表架和百分表测量球体表面的跳动值是否超过2毫米，若超过通过调整螺栓球夹具17中连接轴9的h值，确定螺栓球8球心点重合于经向转台1和纬向转台2轴心线的交点，使用该点作为加工原点进行加工。

纵向滑台4的行程长度大于最长钻头的长度、最大的螺栓球8半径及卧式圆盘刀库7的机械手15拔刀长度三者长度的总长度；横向滑台5的行程长度大于加工最大的螺栓球8切削面直径；加工中心主轴16前端设置有飞刀盘12，飞刀盘12通过垫片13使刀片14沿径向和轴向形成梯形错位排列；加工中心主轴16采用齿轮减速，减速比为2或4，对于小于螺孔规格M45的螺孔纹，齿轮减速比为2，另外大于螺孔规格M45的螺孔纹，齿轮减速为4。

卧式螺栓球专用加工中心机床的工作原理：本实用新型加工过程中确定螺栓球8球心点重合于经向转台1和纬向转台2轴心线的交点，使用该点作为加工原点进行加工，进行螺栓球8铣削面加工过程中，该点与加工中心主轴16位于同一水平面中，进行螺栓球8钻孔加工过程中，该点与加工中心主轴16位于同一直线上，由于均为对心加工，四轴进给系统不需要联动，只要单向进给即可完成加工；旋转经向转台1和纬向转台2到第一个需要加工螺纹孔的位置并锁紧，加工中心主轴16前端更换为面铣刀，纵向滑台4快速移动至平行于横向滑台5且与螺栓球相切的直线上停止，横向滑台5同时移动至进给出发点，横向滑台5开始进给进行铣削面加工，加工完毕后，纵向滑台4快速后退，经向转台1和纬向转台2锁紧装置放松并旋转至下一个加工面，重复第一个面的加工过程，按这种方式直至所有需要的面加工完毕；使用机械手15为加工中心主轴16换钻头，机械手15为单臂双爪回转式机械手，机械手15手臂的两端各有一个夹爪，两个夹爪可同时抓取刀库及主轴上的刀具，回转180度后，又同时将刀具放回刀库及加工中心主轴16；调整经向转台1和纬向转台2到一个相应尺寸螺纹孔加工面位置并锁紧，横向滑台5移动至加工中心主轴16的轴线上停止，快速移动纵向滑台4至加工面附近进行进给钻孔，完毕后快速回退，放松并调整经向转台1和纬向转台2至下一个相应尺寸螺纹孔加工面位置，重复以上过程进行钻孔加工；如有不同尺寸螺纹孔，则在相同尺寸螺纹孔加工完毕换刀进行螺纹孔加工，直至所有螺纹孔完成加工，重复螺纹孔加工过程，更换倒角刀和丝锥进行倒角及攻丝加工。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。