加工车轴类零件的专用数控机床的制作方法

本实用新型涉及数控机床，特别是一种加工车轴类零件的专用数控机床。

背景技术：

目前，在加工轴类零件时，双主轴箱数控车床具有加工效率、加工精度高的特点被广泛使用。在加工工序较复杂的长轴类零件如货运汽车的车轴时，其加工工序为：加工两端面、两端外圆及内孔，故在不拆卸工件的情况下需要分两个工序加工，第一工序夹外圆加工端面及内孔，第二工序尾座顶住工件两端内孔加工外圆，而利用现有的双主轴箱数控车床加工上述轴类零件时，主要存在的问题有以下几点：1、现有双主轴箱机床两端的尾座均为固定，在装卸长轴类零件时需人工利用吊车进行上料和卸料工作，严重影响加工效率；2、由于有些长轴类零件对其两端轴肩之间的轴向尺寸有要求，在加工过程中由于两轴肩的测量部位位于两主轴箱左右两端，造成轴向测量困难，且尺寸精度无法保证。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，一方面提供一种主轴箱一端尾座可移动且复位的定位精度好，另一方面具备轴向长度自动测量的加工车轴类零件的专用数控机床。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种加工车轴类零件的专用数控机床，包括床身、安装在床身上的主主轴箱、副主轴箱、右尾架、左尾架、右刀台、左刀台和机床电气控制装置，其特征在于在主主轴箱与左尾架之间的床身上设置有左侧轴向长度测量装置，在副主轴箱与右尾架之间的床身上设置有右侧轴向长度测量装置；在主主轴箱内的主轴孔内固定安装有托料筒，在托料筒的内壁上固定有万向球；上述左尾架是由尾座体、尾座滑体和底座组成，尾座体固定安装在尾座滑体上，尾座滑体安装在底座上的一对导轨a上，在尾座滑体与底座之间设置有尾座滑体锁紧装置和尾座滑体定位装置，在底座与尾座滑体之间安装有油缸，其中油缸缸体固定于底座上，活塞杆与尾座滑体相连；在尾座体中安装有可移动的尾座套筒，在尾座套筒前端的内孔中固定安装有可旋转带锥孔的芯轴，在尾座套筒后端设置有可带动尾座套筒直线移动的驱动装置。

上述托料筒的内孔的截面为带过度圆角的四方形，万向球沿托料筒的四方形内孔每个边的长度方向均布。

上述尾座锁紧装置是由位于导轨a下端面的压板和固定于尾座滑体上的尾座滑体锁紧油缸组成，尾座滑体锁紧油缸上下两端均有活塞杆伸出，其中下活塞杆与压板固定相连，上活塞杆上安装有复位压簧。

在尾座体上设置有套筒锁紧油缸，在套筒锁紧油缸内设置有两个相对的活塞和安装在活塞相对端面之间的压簧，两活塞相对端的外圆面上设置有与尾座套筒外圆相配的圆弧面。

上述带动尾座套筒直线移动的驱动装置为驱动油缸，该驱动油缸的缸体是由尾座套筒内孔组成，在尾座套筒内孔的中部设置有隔板，在尾座套筒尾部设置有密封法兰，活塞ⅰ安装在隔板与密封法兰之间的尾座套筒内孔中，在与尾座套筒尾端对应的尾座体上安装有端盖，活塞杆伸出密封法兰和端盖，与固定在端盖外侧的调整板固定相连，在调整板上安装有调整螺栓。

上述尾座滑体定位装置对称的设置在导轨a两侧，是由设置在底座上的定位缸油和设置在尾座滑体上的定位块组成，在定位油缸中的活塞杆ⅰ上端设置有圆锥状的定位销，在定位块上设置有与定位销相配的定位槽。

上述左侧轴向长度测量装置是由与床身固定相连的左底板和安装在左底板上的驱动机构和测量装置组成，在左底板上固定有两平行的导轨b，固定板a安装在导轨b上，推出气缸的缸体、支架均固定在固定板上，推出气缸中的活塞杆固定在侧板上，侧板固定在底板一侧；在固定板上端一侧固定有支撑板，在支撑板上安装有支撑座，连接轴通过支撑座固定在支撑板上；连接板的一端固定有左气动测量装置，连接板的另一端与连接轴的一端固定相连，连接轴的另一端与摆臂一端固定相连，摆臂另一端与摆动气缸中的活塞杆铰接，摆动气缸的缸体与支架可摆动连接。

上述导轨b为直线导轨，与直线导轨相配的滑座固定在固定板a上。

上述右侧轴向长度测量装置是由与床身相连的右底板和安装在右底板上驱动装置和测量装置组成，在右底板上固定安装有一对平行设置的导轨ⅰ，在右底板一侧安装有侧板ⅰ，“l”型支架安装在导轨上，推出气缸ⅰ中的缸体固定在“l”型支架上，推出气缸ⅰ中的活塞杆固定在侧板上，摆动气缸铰接在“l”型支架上；在“l”型支架上的摆动气缸一侧固定有固定板b，两个连杆的下端铰接在固定板ⅰ上，两个连杆的上端铰接在连接板ⅰ上，摆动气缸中的活塞杆与上述两连杆中的一个连杆中部铰接，在连接板上安装有右气动测量装置。

上述两连杆两端的铰接是由垂直安装于固定板b和连接板ⅰ上的固定座组成，在固定座上设置有销轴，连杆两端开有与销轴相配的孔；上述导轨ⅰ为直线导轨，与直线导轨相配的滑座ⅰ固定在“l”型支架上。

本实用新型的技术方案具有如下的特点：1、尾座通过油缸驱动上下移动，加工第一序时尾座处于下位，加工第二序时尾座通过油缸驱动使其中心与机床主轴中心重合，通过顶尖将工件顶住进行两端外圆加工；这样工件在装卸时尾座处于下位，工件就可通过主轴孔中安装的万向球进行支撑，沿主轴孔轴向移动进行装卸料，有利于实现自动装卸料；2、在底座与尾座滑体之间设置有尾座滑体定位装置，可保证加工过程中尾座中心与机床中心的相对重合精度；3、尾座套筒可相对于尾座体相对移动，保证工件长短不一时依旧可顶紧工件；4、本尾座具有结构合理、使用方便等特点，非常适合车轴类零件，尤其适用于在双主轴双端面数控车床上加工的车轴类零件；5、采用一对气动测量装置同时对被测量工件两端进行测量，测量数据直接反馈给机床数控系统，用于数控系统的刀具补偿，为长轴类零件轴向尺寸的精确、自动测量提供了简单、有效的方法；6、结构合理、占用空间小。本装置在使用时通过气缸将测量装置推送至测量位置，测量结束后测量装置可回收到很小的空间，不影响整个加工过程；7、测量装置采用气缸驱动，结构简单，调整方便，故障率低。

综上所述，本技术方案在现有双主轴数控机床基础上，为适应长径比较大的长轴类零件装卸、轴向长度精确测量需要，对一侧的尾座、主轴内的结构进行了改进，同时在机床上增加了左右两侧轴向长度测量装置，通过上述改进和增加，可有效减小长轴类零件的装卸料时间、轴向尺寸的测量精度，可实现自动上料、卸料和尺寸测量的自动化。

附图说明

附图1为本实用新型结构示意图；

附图2为本实用新型左侧轴向长度测量装置工作状态的结构示意图；

附图3为本实用新型附图2的俯视结构示意图；

附图4为本实用新型附图2的右视结构示意图；

附图5为本实用新型左侧轴向长度测量装置收回状态主视结构示意图；

附图6为本实用新型右侧轴向长度测量装置工作状态的结构示意图；

附图7为本实用新型附图6的俯视结构示意图；

附图8为本实用新型右侧轴向长度测量装置收回状态俯视结构示意图；

附图9为本实用新型主主轴箱内主轴的结构示意图；

附图10为本实用新型附图9的a-a剖面示意图；

附图11为本实用新型支撑圆料示意图；

附图12为本实用新型支撑方料示意图；

附图13为本实用新型左尾架的仰视结构示意图；

附图14本实用新型附图13的右视图；

附图15为本实用新型附图13的左视图。

具体实施方式

在图1至15中，1为左尾架、1-1为尾座体、1-1-1为尾座套筒、1-1-2为芯轴、1-2为尾座滑体、1-3为底座、1-4为导轨a、1-5为尾座锁紧装置、1-5-1为下活塞杆、1-5-2为活塞、1-5-3为复位压簧、1-6为压板、1-7为驱动装置、1-7-1为调整板、1-7-2为端盖、1-7-3为腔体、1-7-4为隔板、1-7-5为活塞ⅰ、1-7-6为密封法兰、1-7-7为调整螺栓、1-8为套筒锁紧装置、1-8-1为进油口、1-8-2为活塞ⅱ、1-8-3为压簧、1-9为尾座滑体定位装置、1-9-1为活塞杆、1-9-2为活塞ⅲ、1-9-3为定位销、1-9-4为定位块、1-10为油缸、1-10-1为活塞杆ⅰ、2为左刀台、3为左侧轴向长度测量装置、3-1为推出气缸、3-2为连接轴、3-3为摆动气缸、3-4为固定板a、3-5为导轨b、3-6为左底板、3-7为侧板、3-8为滑座、3-9为摆臂、3-10为支撑板、3-11为左气动测量头、3-12为连接板、3-13为左气动测量装置、3-14为支撑座、3-15为支架、4为主主轴箱、4-1为主轴、4-2为托料筒、4-3为万向球、4-4为工件、5为床身、6为副主轴箱、7为右侧轴向长度测量装置、7-1为连杆、7-2为固定座、7-3为固定板b、7-4为摆动气缸、7-5为推出气缸ⅰ、7-6为支架、7-7为“l”型支架、7-8为侧板ⅰ、7-9为导轨ⅰ、7-10为右底板、7-11为滑座ⅰ、7-12为连接板ⅰ、7-13右气动测量装置、7-14为右测量头、8为右尾架、9为右刀台。

如图1所示，在床身5上安装有主主轴箱4和副主轴箱6，在主主轴箱左侧安装有左尾架1和左刀台2，在副主轴箱右侧安装有右尾架8和右刀台9，在主主轴箱与左尾架之间的床身上安装有左侧轴向长度测量装置3，在副主轴箱和右尾架之间的床身上安装有右侧轴向长度测量装置7。

如图2、3、4、5所示，在左底板上固定有两平行的导轨b3-5，固定板a3-4安装在导轨a上，推出气缸3-1的缸体、支架3-15均固定在固定板上，推出气缸中的活塞杆固定在侧板3-7上，侧板固定在底板左侧；在固定板a上端一侧固定有支撑板3-10，在支撑板上安装有支撑座3-14，连接轴3-2通过支撑座固定在支撑板上，连接轴左端与连接板3-12的一端固定，连接板的另一端与气动测量装置13固定相连，连接轴的右端与摆臂3-9一端固定相连，摆臂另一端与摆动气缸3-3中的活塞杆铰接，摆动气缸的缸体与支架3-15可摆动连接。上述导轨a3-5为直线导轨，与直线导轨相配的滑座3-8固定在固定板3-4上。

需要对被加工零件的轴向尺寸进行测量时，推出气缸工作，由于推出气缸的活塞杆通过侧板与左底板固定，推出气缸的缸体带动固定板a、滑座沿直线导轨向左移动，移动到位后，摆动气缸工作，摆动气缸中的活塞杆向下移动，带动摆臂沿连接轴逆时针转动，摆臂带动连接轴逆时针转动，连接轴带动连接板逆时针转动到位后，固定在连接板左端的气动测量装置中的气动测量头向右伸出接触到工件上的左侧的测量点。

如图6、7、8所示，在右底板7-10上固定有两平行的导轨ⅰ7-9，导轨采用直线导轨，与直线导轨相配的滑座ⅰ7-11固定在“l”型支架7-7上，在右底板右侧安装有侧板ⅰ7-8，推出气缸ⅰ7-5中的缸体固定在“l”型支架右侧，推出气缸ⅰ中的活塞杆固定在侧板ⅰ上，摆动气缸7-4铰接在“l”型支架左侧；在“l”型支架左侧固定有固定板b7-3，两个连杆7-1的下端铰接在固定板b上，两个连杆的上端铰接在连接板7-12上，摆动气缸中的活塞杆与上述两连杆中的左侧一个连杆的中部铰接，在连接板上安装有右气动测量装置7-13。

上述两连杆与固定板和连接板形成平面四连杆机构。

需要对被加工零件的轴向尺寸进行测量时，推出气缸ⅰ工作，由于推出气缸ⅰ的活塞杆通过侧板ⅰ与右底板固定，推出气缸ⅰ的缸体带动“l”型支架、滑座沿直线导轨向左移动，移动到位后，摆动气缸工作，摆动气缸中的活塞杆向左伸出，带动连杆沿固定板b上的固定座逆时针转动，带动安装在连接板上的右气动测量装置逆时针转动到位后，气动测量装置中的右测量头向左伸出接触到工件的右侧的测量点。

由于本装置是安装在数控机床需要测量工件的测量位置处，上述左右的两个测量装置之间的位置是一定的，也就是说当本装置伸出、左右气动测量装置旋转到位后，左右两个气动测量头之间的位置是恒定的，这样当左右气动测量头相向移动接触到测量点后，左右气动测量头之间的距离减去两个气动测量头的移动距离，就是被测量工件的轴向测量点的精确距离。上述计算通过机床数控系统进行计算和比较后，反馈给数控系统的刀具补偿就可保证被加工零件的轴向尺寸。

如图9、10、11、12所示，在主轴孔内固定安装有托料筒，在托料筒的内壁上固定有万向球，为保证万向球可支撑不同截面的工件，托料筒内孔的截面为带过度圆角的四方形，且万向球沿托料筒的四方形内孔每个边的长度方向均布。

当工件通过送料装置输送至主主轴箱中的主轴的孔内时，工件的外圆或两边与万向球接触，由于万向球中的滚珠是可以在各个方向滚动的，并且万向球具有一定的支撑能力，工件的重量通过万向球平均分布在托料筒上，工件的轴向移动所需的推力很小，方便人工或者机械装置将工件移动到位、夹紧后即可开始加工。

本装置可用于斜床身和水平床身的机床主轴中添加，特别适用于双主轴箱的数控车床或其它机床的主轴中添加。

如图13、14、15所示，底座固定在机床床身上，在底座上设置有一对导轨，尾座滑体安装在导轨上，尾座体固定在尾座滑体上。在底座与尾座滑体之间安装有油缸，其中油缸缸体固定于底座上，活塞杆ⅰ与尾座滑体相连。

在尾座滑体上设置有尾座锁紧装置，该锁紧装置是由位于导轨下端面的压板和固定于尾座滑体上的尾座滑体锁紧油缸组成，尾座滑体锁紧油缸中的活塞的两端均有活塞杆伸出，其中下活塞杆与压板固定相连，上活塞杆上安装有复位压簧。

在尾座体中安装有可移动的尾座套筒，在尾座套筒的前端也就是图6所示的右端的内孔中，固定安装有可旋转带锥孔的芯轴，在尾座套筒后端也就是图1所示的左端设置有可带动尾座套筒直线移动的驱动装置。

上述驱动装置为驱动油缸，该驱动油缸的缸体是由尾座套筒内孔组成，在尾座套筒内孔的中部设置有隔板，将尾座套筒内孔分隔为左右两相对密封的腔体，在尾座套筒左端也就是尾部设置有密封法兰，活塞ⅰ安装在隔板与密封法兰之间的尾座套筒内孔中，在与尾座套筒尾端对应的尾座体上安装有端盖，活塞杆伸出密封法兰和端盖与固定在端盖外侧的调整板固定相连，在调整板上安装有调整螺栓。

在尾座体上设置有套筒锁紧装置，套筒锁紧装置为设置在尾座体上的套筒锁紧油缸，在套筒锁紧油缸内设置有两个相对的活塞ⅱ和安装在活塞ⅱ相对端面之间的压簧组成，两活塞ⅱ相对端的外圆面上设置有与尾座套筒外圆相配的圆弧面。

在底座与尾座滑体之间设置有尾座滑体定位装置，该装置是由设置在底座上的定位缸油和设置在尾座滑体上的定位块组成，在定位油缸中的活塞杆上端设置有圆锥状的定位销，在定位块上设置有与定位销相配的定位槽；上述尾座滑体定位装置有2套，对称的设置在导轨两侧。

加工时，将底座移动到最下位置，便于装卸工件，同时根据工件长度和加工长度及夹持长度，旋转调整螺栓，调整活塞ⅰ在尾座套筒内孔中的左右位置，就可调整尾座套筒的左右移动距离。

当工件第一序加工完成后，固定于底座上的油缸中的活塞杆ⅰ伸出带动尾座滑体及尾座体上移，到位后，两套尾座滑体定位装置中的活塞ⅲ左侧的油腔进油，推动活塞ⅲ向右移动，活塞杆右端上设置有圆锥状的定位销插入定位块上的定位槽中，将尾座滑体精准定位在底座上，然后尾座滑体锁紧油缸中的活塞下侧的腔体进油，推动活塞向上移动，通过下活塞杆带动压板向上，将尾座滑体与导轨压紧、锁定；然后带动尾座套筒直线移动的驱动油缸中的隔板与活塞ⅰ之间进油，由于活塞ⅰ被固定，在隔板的带动下尾座套筒向右移动，带动安装在芯轴锥孔内的顶尖顶在工件左端对工件进行定位，然后控制套筒锁紧装置的进油阀打开，通过进油口将压力油输送至两活塞ⅱ的两远端，使两活塞ⅱ相对接近，两活塞ⅱ外圆面上与尾座套筒外圆相配的圆弧面与尾座套筒外圆压紧，将尾座套筒锁定后，即可对工件两端的外圆面进行加工。

加工结束后，对套筒锁紧装置中的压力油泄压，两活塞ⅱ在其相对端面压簧的作用下上下移动，对尾座套筒的锁紧解除；然后向密封法兰与活塞ⅰ形成的腔体中进油，在密封法兰的带动下尾座套筒向左移动，使顶尖脱离工件；然后尾座滑体定位装置中的活塞ⅲ右侧进油，推动活塞ⅲ向左移动，带动定位销脱离定位槽；然后尾座锁紧装置中的压力油泄压，活塞在复位压簧的作用下，向下移动使压板离开导轨；然后活塞杆ⅰ向下移动，带动尾座滑体及尾座体下移至最下位置后，就完成了一件工件加工的过程，工件由主主轴箱中的主轴孔向右移动至装卸位置。