特种数控立式双溜板活塞车床制造技术

一种特种数控立式双溜板活塞车床，具有控制系统、床座、主轴总成、主电机，在床座上固定有立柱，立柱上对称布置有左、右两组滚动导轨，左、右伺服驱动装置，左、右滚动丝杆副及左、右滑座，而左、右滑座上又分别安装有左、右滚动导轨、左、右滑板运动伺服电机左、右滚动丝杆副及左、右溜板，左溜板上安装固定多刀直线伺服机构及多刀刀架，右溜板上安装固定八刀位刀塔。本发明专利技术用于精加工中高档中凸变椭圆活塞，亦可用于加工精密三维立体靠模，技术先进，加工精度高，速度快，效率高，是我国制造符合“欧Ⅱ、欧Ⅲ限值”发动机的关键性工艺装备，必将为我国汽车工业和环境保护事业作出重大贡献。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械加工设备，具体涉及一种复杂形面直线伺服多刀刀架特种数控立式双溜板活塞车床，可用于中高档中凸变椭圆活塞的精加工，亦可用于加工精密三维立体靠模。
技术介绍
由于社会环保意识的增强，国内外的汽车尾气排放标准日趋严格，目前我国《轻型汽车污染物限值及测量方法〔I〕》排放限值相当于欧I限值，很快就要实行欧II限值，2005年北京、上海、广州将实施欧III限值。汽车发动机的性能要求日益提高，活塞是发动机中的关键件，新型活塞的外圆已不是一个简单的圆柱面，而是设计成特定的形线，从活塞头部、环岸部、销孔部至裙部，其截面形状和尺寸是渐变的，有圆柱面、圆锥面、椭圆、不对称椭圆或变椭圆等，是一组复杂的三维图形，这类异形外圆用普通的数控车床是不能加工的。活塞的关键性结构要素外圆形线和环槽的形状与位置精度要求日益提高，目前国内主要是在工艺流程和工装夹具上采取措施，这已不能适应活塞加工技术进步的趋势要求。近期国内某些院校(如清华大学、国防科大、西安交大等)和科研机构也在研究这类课题，但成熟的技术仍为少见，未达到工业化应用水平。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是解决发动机活塞异形外圆不能用普通数控车床加工、而采用多台设备、多道工序工艺流程和多次工装夹具加工，误差大、精度低、效率慢、不能适应活塞技术进步和环境保护要求的问题；而提供一种能在一次装夹中车削活塞外圆形面、顶面、环槽、实现中高档中凸变椭圆活塞精加工、以及用于精密三维立体靠模加工、加工精度高、速度快、效率高、功能齐全、技术先进的特种数控立式双溜板活塞车床。本专利技术采用的技术方案是这种特种数控立式双溜板活塞车床，具有控制系统、床座和安装固定在床座上的主轴总成、主电机，在床座上面固定有立柱，立柱上对称布置有左、右两组滚动导轨、左、右滑座运动伺服驱动装置，左、右两组滚动导轨上分别装有左滑座和右滑座，左滑座运动伺服驱动装置、左滚动丝杆副、左滑座依次连接传动，右滑座运动伺服驱动装置、右滚动丝杆副、右滑座依次连接传动，左滑座上装有左溜板滚动导轨、左溜板运动伺服电机，左溜板装在左溜板滚动导轨上，左溜板运动伺服电机、左溜板滚动丝杆副、左溜板依次连接传动，左溜板上装有多刀直线伺服机构，多刀直线伺服机构前端配置了自动换刀多刀刀架，右滑座上装有右溜板滚动导轨、右溜板运动伺服电机，右溜板装在右溜板滚动导轨上，右溜板运动伺服电机、右溜板滚动丝杆副、右溜板依次连接传动，右溜板上安装刀塔。上述技术方案中，立柱上还安装有左、右气压平衡装置，左、右气压平衡装置的平衡气缸分别通过链轮、链条与左、右滑座连接。上述技术方案中，主轴总成立式安装在床座中部，采用变频电机驱动，无级调速，主轴上端法兰盘上安装夹具，主轴尾端配置编码器，还设置了拉紧活塞用的回转气缸，顶尖座装在立柱的前上部，顶尖座上端连接安装顶尖气缸，下端连接安装顶尖。上述技术方案中，在左溜板上还设置有将左溜板定位锁紧在两根导轨上的双导轨单气缸自动锁紧装置，该装置为一个由单气缸驱动两组不同楔角的顶杆和锁紧杆组成的机构。上述技术方案中，多刀直线伺服机构为在直线电机输出端加装的一套换刀机构，该换刀机构包括有1)机构本体；2)安装在机构本体内、前端安装可换位刀架及多把车刀、后端与直线电机轴固定连接的直线传动部件；3)刀盒座由滚动轴承支撑在直线传动部件连接杆前端内孔、由从动齿轮、主动齿轮传动的可换位刀架；4)安装在机构本体内、主动齿轮与从动齿轮离合、主动齿轮由回转气缸带动并由滚动轴承支撑的刀架换位驱动机构；5)双位直动气缸固定在机构本体上、双位直动气缸输出轴连接回转气缸座并进而带动主动齿轮的离合器；6)以及安装在机构本体内的弹性定位部件、锁定装置、测量传感器、防护部件。上述技术方案中，右溜板上安装的刀塔可采用意大利产的TB160型八工位伺服刀塔，这种伺服刀塔，其换刀转位由伺服电机程序控制，松开与锁紧由气压驱动，刀塔配有八刀位刀盘。上述技术方案中，控制系统可选用德国SIEMENS公司生产的SINUMERIK802D系统和台湾研华生产的8248一体化工作站。上述技术方案中，主轴总成可采用日本NSK公司L-6型高刚性车床主轴。上述技术方案中，机床外防护采取全封闭结构，内部采取大流量冲刷排屑，设置了废润滑油收集装置，包括废润滑油槽和废润滑油通道，润滑油与冷却液隔离。本专利技术特点、用途1)本专利技术的机床为特种数控立式车床，用于中凸变椭圆活塞车削加工，本机床可在一次装夹中车削活塞外圆形面、顶面和环槽；2)本机床配置了直线电机伺服多刀刀架，适宜加工复杂形面镶圈活塞；3)本机床配置了八工位刀塔，可车削活塞外圆、顶面和环槽；4)本机床亦可用于非圆回转立体靠模的形面加工。本专利技术机床的关键性技术指标 1)直线伺服刀架重复定位精度 0.001mm；2)主轴加工最高转速 2000r/mim；3)裙部线轮廓度 ±0.005mm；4)形线量+椭圆量3mm；5)最大形线量 1.5mm；6)最大椭圆量 1.5mm；7)分辨率 0.2um；8)环槽侧面跳动量 0.005mm；本专利技术涉及非圆高速车削加工、高频响直线伺服多刀刀架、高性能加工软件包、创新的机床结构等多项关键技术，是一项光机电一体化的高技术机床产品，用于中高档中凸变椭圆活塞的精加工或用于加工精密三维立体靠模，设计合理，技术先进，功能齐全，加工精度高，速度快，效率高，本专利技术机床的出现，为我国制造符合“欧II限值”乃至“欧III限值”的发动机，超前提供了关键性工艺设备，为我国的环境保护事业作出了重要贡献。附图说明图1为本专利技术结构正视2为本专利技术结构侧视3为本专利技术结构俯视4为本专利技术结构侧向剖视5为左溜板结构6为双导轨单气缸自动锁紧装置结构剖视7为主轴部件结构8为多刀直线伺服机构纵向剖视9为多刀直线伺服机构平面剖视10为多刀直线伺服机构侧向视11为多刀直线伺服机构二刀刀盒示意12为多刀直线伺服机构三刀刀盒示意13为多刀直线伺服机构一种支承膜片示意14为多刀直线伺服机构另一种支承膜片示意15为多刀直线伺服机构应用原理框16为本专利技术数据输入界面17为本专利技术活塞截面极坐标18为本专利技术活塞外圆形线图具体实施例方式参见附图，这种特种数控立式双溜板活塞车床具有床座1和安装固定在床座1上的主轴总成24、主电机37以及控制系统22，在床座1上面固定有立柱2，立柱2上对称布置有左、右两组滚动导轨79、16、左、右滑座运动伺服电机9、14，左、右两组滚动导轨79、16上分别装有左滑座8和右滑座17，左滑座运动伺服电机9、左滚动丝杆副80、左滑座8依次连接传动，右滑座运动伺服电机14、右滚动丝杆副15、右滑座17依次连接传动，左滑座8上装有左溜板滚动导轨43、45及左溜板运动伺服电机4，左溜板装在左溜板滚动导轨上，左溜板运动伺服电机4、左溜板滚动丝杆副44、左溜板6依次连接传动，左溜板6上装有多刀直线伺服机构3，多刀直线伺服机构3前端配置了自动换刀多刀刀架5，右滑座17上装有右溜板滚动导轨30、右溜板运动伺服电机20，右溜板18装在右溜板滚动导轨上，右溜板运动伺服电机、右溜板滚动丝杆副、右溜板18依次连接传动，右溜板18上安装刀塔19。下面结合附图对本专利技术的具体实施作进一步详细说明 参见图1本专利技术特种数控立式双溜板活塞车床结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特种数控立式双溜板活塞车床，其特征在于：具有控制系统、床座和安装固定在床座上的主轴总成、主电机，在床座上面固定有立柱，立柱上对称布置有左、右两组滚动导轨、左、右滑座运动伺服驱动装置，左、右两组滚动导轨上分别装有左滑座和右滑座，左滑座运动伺服驱动装置、左滚动丝杆副、左滑座依次连接传动，右滑座运动伺服驱动装置、右滚动丝杆副、右滑座依次连接传动，左滑座上装有左溜板滚动导轨、左溜板运动伺服电机，左溜板装在左溜板滚动导轨上，左溜板运动伺服电机、左溜板滚动丝杆副、左溜板依次连接传动，左溜板上装有多刀直线伺服机构，多刀直线伺服机构前端配置了自动换刀多刀刀架，右滑座上装有右溜板滚动导轨、右溜板运动伺服电机，右溜板装在右溜板滚动导轨上，右溜板运动伺服电机、右溜板滚动丝杆副、右溜板依次连接传动，右溜板上安装刀塔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谌国权，李凡，邓美军，刘军，杨坚，伍超，刘飞，
申请(专利权)人：湖南一派数控设备有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]