[发明专利]一种弯曲轴类零件外圆切削加工装置及切削加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及机加工技术领域，属于外圆切屑加工方法，具体说来，尤其涉及具有弧度弯曲的轴类零件外圆进行切削加工方法及其专有切削装置。

背景技术

具有一定弧度弯曲轴类零件的外圆加工，大多采用手工打磨的加工方式，但手工打磨具有劳动强度大、生产周期长、质量不稳定、影响因素复杂等许多缺陷，很难保证精确的加工质量；即使现有的多轴联动机床为弯曲轴类零件的加工提供可能，但这种加工方式不仅前期的对刀、程序控制、仿真加工等工作非常繁琐，而且加工后工件的圆弧曲率和截面圆度很难保证，轴向弯曲表面存在不一致光滑的缺陷。专利号ZL201420601367.4公开一种车削加工弯曲长轴的装置，包括径向夹持待加工弯曲轴的压辊装置及其固定座，压辊装置包括分置于待加工弯曲轴横向两侧的非弹性压辊机构和弹性压辊机构，固定架以垂直于车床加工轴线可滑动的连接于车床的大拖板上，固定架上连接有车刀架。加工时，待加工弯曲轴旋转，固定座带动整个装置垂直于弯曲轴的轴线作直线往复运动，两个压辊机构对弯曲轴的外形进行在线测量的同时通过固定架来实时调整车刀在车削过程中的位置，保证刀尖与弯曲轴轴线之间的距离不变，即通过机械方式保证车刀恒定的背吃刀量来实现弯曲轴的加工且保持原有曲率不变。车削加工过程中的轴向进给通过大拖板带动整个装置沿弯曲轴的轴向移动实现。采用此种加工方式，车刀与工件的轴线之有一定偏差，加工后所得外圆为一近似椭圆，加工弯曲轴的弯曲弧度很小，且仅适用于车削直径大于400mm，长度大于4m，直线度在0.2‰--14‰之间的弯曲轴，而且加工过程中工件转速不能太高，切削效率极低。上述弯曲轴类零件加工的传统方法是造成相关制造企业工人劳动强度大、加工质量不稳定、加工成本高的主要原因，已经严重制约相关制造企业的生产质量和生产效益。本发明的目的即是对上述问题的一种具体解决方案。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种弧形弯曲轴类零件外圆的切削装置及切削方法，应该具有劳动强度低、工序简单、容易操作和成本低等优点，能完成直线轴类和具有较大弧度弯曲轴类零件的外圆切屑工作，不仅可以保证加工后的零件在轴线方向的曲率精度，而且加工的表面质量较高。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种弯曲轴类零件外圆切削加工装置，包括固定基座、设置在所述固定基座上的XY平面内轴向进给平台，其特征在于：还包括一绕Z轴转动输出的刀盘偏转装置，该绕Z轴转动输出的刀盘偏转装置包括固定座、转动台以及使所述转动台在所述固定座上转动的第一驱动机构，所述固定座固定在所述XY平面内轴向进给平台上，在所述转动台上设置有一旋风铣削装置，该旋风铣削装置在所述XY平面内轴向进给平台和刀盘偏转装置的同步作用下具有沿弯曲轴类零件弯曲方向的进给。

所述第一驱动机构包括涡轮蜗杆机构和第一电机。

所述旋风铣削装置包括机座、刀盘、转轴以及带动转轴转动的第二驱动机构，所述刀盘固定在所述转轴上，所述转轴的中心为输送待加工工件的圆形通道；所述机座固定在所述转动台上。

所述第二驱动机构包括大带轮、小带轮、传动带以及第二电机，所述大带轮连接在所述转轴上，所述小带轮连接在所述第二电机输出轴上。

在所述刀盘同心圆周上均布连接有至少一把可径向调节的刀具。

一种弯曲轴外圆切削加工方法，其特征是：利用旋风铣削装置提供刀具绕Y轴旋转铣削的动力，通过内旋风铣头绕Z轴的偏转和铣刀盘在XY平面内沿轴线轨迹追踪的实时联动，使得切削刀具随弯曲轴线进给运动的同时，切削面实时与弯曲轴线的切线垂直。

具体方法为：

步骤一、将待加工零件从旋风铣削装置内部穿过，通过固定基座上的工件装夹部件夹紧待加工零件；

步骤二、根据待加工零件弯曲轴的瞬时曲率为r，实时控制沿轴线a₁a₂切向进给切削速度v₁和刀盘绕Z轴偏转角速度ω₁，使v₁、ω₁和r满足关系为：v₁＝rω₁。