本發明屬于大型圓盤類機械零件加工技術領域，具體涉及一種車銑鉆組合加工裝備以及車銑鉆組合加工方法。

背景技術：

大型圓盤類零件，例如固體火箭發動機的連接裙等，不僅需要圓柱面和端面車削加工，往往還需要切槽的銑削加工以及圓柱面上的鉆孔加工。通常，因為尺寸過大，這些加工方式無法在傳統的車銑復合加工機床上實現。通常做法是：首先在立式車床進行圓柱面及端面的車削加工，然后轉運至龍門銑床上進行銑削和鉆孔。如果需要在圓柱面進行全圓周均勻分布的長槽孔的銑削加工，通常是在龍門銑床上增加分度盤，進行分度銑削。

近年來，復合材料的大型圓盤類零件也得到越來越多的應用，采用上述加工方式時，因復雜工藝流程而導致加工效率低下。因此，急需一種適應大型圓盤類零件的車銑鉆組合加工裝備，用以提高加工效率。

技術實現要素：

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種車銑鉆組合加工裝備以及車銑鉆組合加工方法，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種車銑鉆組合加工裝備，包括：底座(1)、車削加工單元(2)、鉆孔加工單元(3)、銑削加工單元(4)和數控直驅轉臺單元(5)；其中，所述車削加工單元(2)、所述鉆孔加工單元(3)和所述銑削加工單元(4)呈“品”字形安裝于所述底座(1)之上；所述數控直驅轉臺單元(5)安裝在所述底座(1)之上，且位于所述車削加工單元(2)、所述鉆孔加工單元(3)和所述銑削加工單元(4)的中心位置。

優選的，所述車削加工單元(2)包括車削加工基本結構、車刀(13)和刀座(14)；

所述鉆孔加工單元(3)包括鉆孔加工基本結構、鉆孔高速電主軸(18)和鉆頭(19)；

所述銑削加工單元(4)包括銑削加工基本結構、銑削高速電主軸和銑刀(20)；

其中，所述車削加工基本結構、所述鉆孔加工基本結構和所述銑削加工基本結構相同，均包括：立柱(6)、Z向運動驅動單元和徑向運動驅動單元；所述Z向運動驅動單元和所述徑向運動驅動單元均裝配于所述立柱(6)上，用于分別驅動車刀(13)、鉆頭(19)或銑刀(20)進行Z向運動或徑向運動。

優選的，所述Z向運動驅動單元包括：Z向進給導軌副(7)、Z向移動板(8)、Z向進給伺服電機(15)、齒形帶(16)和Z向進給絲杠副(17)；

所述徑向運動驅動單元包括：徑向進給箱(9)、徑向進給絲杠副(10)、徑向進給導軌副(11)和徑向進給伺服電機(12)；

其中：所述Z向進給導軌副(7)共有4個，包括：左前Z向進給導軌副、右前Z向進給導軌副、左后Z向進給導軌副和右后Z向進給導軌副，分別分布于所述立柱(6)前面的左右兩側以及所述立柱(6)后面的左右兩側；每個所述Z向進給導軌副(7)均包括Z向導軌、第1Z向滑塊和第2Z向滑塊；

所述Z向移動板(8)共有兩塊，包括：前Z向移動板和后Z向移動板；所述前Z向移動板位于所述立柱(6)的前面，并且，所述前Z向移動板左側的上下兩端分別與所述左前Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和所述左前Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；所述前Z向移動板右側的上下兩端分別與所述右前Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和所述右前Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；因此，所述前Z向移動板的左右兩側可沿所述左前Z向進給導軌副和所述右前Z向進給導軌副進行Z向的滑動；

所述后Z向移動板位于所述立柱(6)的后面，并且，所述后Z向移動板左側的上下兩端分別與所述左后Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和所述左后Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；所述后Z向移動板右側的上下兩端分別與所述右后Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和所述右后Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；因此，所述后Z向移動板的左右兩側可沿所述左后Z向進給導軌副和所述右后Z向進給導軌副進行Z向的滑動；

所述徑向進給箱(9)沿徑向設置，并且，所述徑向進給箱(9)的前后兩端分別與所述前Z向移動板和所述后Z向移動板連接固定；

所述Z向進給絲杠副(17)共有兩個，包括左Z向進給絲杠副和右Z向進給絲杠副；所述左Z向進給絲杠副的螺母和所述右Z向進給絲杠副的螺母分別與所述徑向進給箱(9)的左右兩端固定；

所述齒形帶(16)共有兩個，分別為左齒形帶和右左齒形帶；所述Z向進給伺服電機(15)固定在所述立柱(6)頂部，所述Z向進給伺服電機(15)輸出軸的一側通過所述左齒形帶與所述左Z向進給絲杠副的絲桿聯動；所述Z向進給伺服電機(15)輸出軸的另一側通過所述右齒形帶與所述右Z向進給絲杠副的絲桿聯動；

所述Z向進給伺服電機(15)同時帶動所述左Z向進給絲杠副的絲桿和所述右Z向進給絲杠副的絲桿轉動，將所述Z向進給伺服電機(15)輸出軸的旋轉運動同時轉變為左Z向進給絲杠副螺母的直線運動和右Z向進給絲杠副螺母的直線運動；進而穩定的帶動所述徑向進給箱(9)沿左前Z向進給導軌、右前Z向進給導軌、左后Z向進給導軌和右后Z向進給導軌進行Z向的升降運動；

此外，所述徑向進給導軌副(11)共2個，包括：左徑向進給導軌副和右徑向進給導軌副，分別安裝于所述徑向進給箱(9)上部的左右兩側；

所述徑向進給絲杠副(10)通過軸承組安裝在所述徑向進給箱(9)內部；所述徑向進給伺服電機(12)固定安裝在徑向進給箱(9)后部，并通過聯軸器與所述徑向進給絲杠副(10)的絲桿聯動；

由此得到加工基本結構；

對于所述車削加工單元(2)，所述刀座(14)的左右兩端分別與所述左徑向進給導軌副的滑塊和所述右徑向進給導軌副的滑塊固定，并同時與所述徑向進給絲杠副(10)的螺母固定連接；所述車刀(13)固定在所述刀座(14)的前面；所述徑向進給伺服電機(12)驅動所述徑向進給絲杠副(10)的絲桿轉動，從而將所述徑向進給伺服電機(12)輸出軸的旋轉運動轉化為所述徑向進給絲杠副(10)螺母的直線運動，進而實現所述車刀(13)的徑向直線運動；當所述Z向進給伺服電機(15)穩定的帶動所述徑向進給箱(9)進行Z向的升降運動時，帶動所述車刀(13)進行Z向直線運動；

對于所述鉆孔加工單元(3)，所述鉆孔高速電主軸(18)具有自動換刀機構，所述鉆頭(19)通過所述自動換刀機構安裝到所述鉆孔高速電主軸(18)前端；而所述鉆孔高速電主軸(18)與所述徑向進給導軌副(11)的滑塊固定連接；啟動所述鉆孔高速電主軸(18)，驅動所述鉆頭(19)進行徑向直線運動；當所述Z向進給伺服電機(15)穩定的帶動所述徑向進給箱(9)進行Z向的升降運動時，帶動所述鉆頭(19)進行Z向直線運動；

對于所述銑削加工單元(4)，所述銑削高速電主軸具有自動換刀機構，所述銑刀(20)通過自動換刀機構安裝到所述銑削高速電主軸前端；而所述銑削高速電主軸與所述徑向進給導軌副(11)的滑塊固定連接；啟動所述銑削高速電主軸，驅動所述鉆頭銑刀(20)進行徑向直線運動；當所述Z向進給伺服電機(15)穩定的帶動所述徑向進給箱(9)進行Z向的升降運動時，帶動所述銑刀(20)進行Z向直線運動。

優選的，所述立柱(6)采用龍門式結構。

優選的，所述數控直驅轉臺單元(5)包括轉臺過渡盤(21)、工裝(22)和數控直驅轉臺(23)；所述轉臺過渡盤(21)固定安裝于所述數控直驅轉臺(23)的T形槽上，所述工裝(22)固定在所述轉臺過渡盤(21)上部；所述數控直驅轉臺(23)轉動時，帶動所述轉臺過渡盤(21)轉動，進而帶動通過所述工裝(22)固定的零件轉動。

本發明還提供一種應用上述的車銑鉆組合加工裝備的車銑鉆組合加工方法，包括以下步驟：

步驟1，將被加工零件通過工裝(22)固定于轉臺過渡盤(21)上；

步驟2，控制器啟動數控直驅轉臺(23)，數控直驅轉臺(23)轉動時，帶動轉臺過渡盤(21)轉動，進而帶動通過工裝(22)固定的零件轉動；在零件轉動過程中，根據預設定的加工要求，控制車刀(13)進行Z向直線升降運動和/或控制車刀(13)進行徑向直線運動和/或控制鉆頭(19)進行Z向直線升降運動和/或控制鉆頭(19)進行徑向直線運動和/或控制銑刀(20)進行Z向直線升降運動和/或控制銑刀(20)進行徑向直線運動，從而實現對零件的加工。

本發明提供的車銑鉆組合加工裝備以及車銑鉆組合加工方法具有以下優點：

本發明將車銑、車削、鉆孔三種加工工藝進行組合。有效提高了大型圓盤類零件加工效率。

附圖說明

圖1為本發明提供的車銑鉆組合加工裝備的立體結構示意圖；

圖2為圖1的前視圖；

圖3為本發明提供的車削加工單元的立體結構示意圖；

圖4為圖3的側視圖；

圖5為圖3的前視圖；

圖6為本發明提供的鉆孔加工單元的立體結構示意圖；

圖7為本發明提供的銑削加工單元的立體結構示意圖；

圖8為本發明提供的數控直驅轉臺單元的立體結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

結合圖1和圖2，本發明提供一種車銑鉆組合加工裝備，包括：底座1、車削加工單元2、鉆孔加工單元3、銑削加工單元4和數控直驅轉臺單元5；其中，車削加工單元2、鉆孔加工單元3和銑削加工單元4呈“品”字形安裝于底座1之上；數控直驅轉臺單元5安裝在底座1之上，且位于車削加工單元2、鉆孔加工單元3和銑削加工單元4的中心位置。

車削加工單元2如圖3-5所示，包括車削加工基本結構、車刀13和刀座14；

鉆孔加工單元3如圖6所示，包括鉆孔加工基本結構、鉆孔高速電主軸18和鉆頭19；

銑削加工單元4如圖7所示，包括銑削加工基本結構、銑削高速電主軸和銑刀20；

其中，車削加工基本結構、鉆孔加工基本結構和銑削加工基本結構相同，均包括：立柱6、Z向運動驅動單元和徑向運動驅動單元；Z向運動驅動單元和徑向運動驅動單元均裝配于立柱6上，用于分別驅動車刀13、鉆頭19或銑刀20進行Z向運動或徑向運動。

因此，首先介紹加工基本結構：

立柱6采用龍門式結構。Z向運動驅動單元包括：Z向進給導軌副7、Z向移動板8、Z向進給伺服電機15、齒形帶16和Z向進給絲杠副17；

徑向運動驅動單元包括：徑向進給箱9、徑向進給絲杠副10、徑向進給導軌副11和徑向進給伺服電機12；

其中：Z向進給導軌副7共有4個，包括：左前Z向進給導軌副、右前Z向進給導軌副、左后Z向進給導軌副和右后Z向進給導軌副，分別分布于立柱6前面的左右兩側以及立柱6后面的左右兩側；每個Z向進給導軌副7均包括Z向導軌、第1Z向滑塊和第2Z向滑塊；

Z向移動板8共有兩塊，包括：前Z向移動板和后Z向移動板；前Z向移動板位于立柱6的前面，并且，前Z向移動板左側的上下兩端分別與左前Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和左前Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；前Z向移動板右側的上下兩端分別與右前Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和右前Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；因此，前Z向移動板的左右兩側可沿左前Z向進給導軌副和右前Z向進給導軌副進行Z向的滑動；

后Z向移動板位于立柱6的后面，并且，后Z向移動板左側的上下兩端分別與左后Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和左后Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；后Z向移動板右側的上下兩端分別與右后Z向進給導軌副的第1Z向滑塊和右后Z向進給導軌副的第2Z向滑塊固定；因此，后Z向移動板的左右兩側可沿左后Z向進給導軌副和右后Z向進給導軌副進行Z向的滑動；

徑向進給箱9沿徑向設置，并且，徑向進給箱9的前后兩端分別與前Z向移動板和后Z向移動板連接固定；

Z向進給絲杠副17共有兩個，包括左Z向進給絲杠副和右Z向進給絲杠副；左Z向進給絲杠副的螺母和右Z向進給絲杠副的螺母分別與徑向進給箱9的左右兩端固定；

齒形帶16共有兩個，分別為左齒形帶和右左齒形帶；Z向進給伺服電機15固定在立柱6頂部，Z向進給伺服電機15輸出軸的一側通過左齒形帶與左Z向進給絲杠副的絲桿聯動；Z向進給伺服電機15輸出軸的另一側通過右齒形帶與右Z向進給絲杠副的絲桿聯動；

Z向進給伺服電機15同時帶動左Z向進給絲杠副的絲桿和右Z向進給絲杠副的絲桿轉動，將Z向進給伺服電機15輸出軸的旋轉運動同時轉變為左Z向進給絲杠副螺母的直線運動和右Z向進給絲杠副螺母的直線運動；進而穩定的帶動徑向進給箱9沿左前Z向進給導軌、右前Z向進給導軌、左后Z向進給導軌和右后Z向進給導軌進行Z向的升降運動；

此外，徑向進給導軌副11共2個，包括：左徑向進給導軌副和右徑向進給導軌副，分別安裝于徑向進給箱9上部的左右兩側；

徑向進給絲杠副10通過軸承組安裝在徑向進給箱9內部；徑向進給伺服電機12固定安裝在徑向進給箱9后部，并通過聯軸器與徑向進給絲杠副10的絲桿聯動；

由此得到加工基本結構；

對于車削加工單元2，刀座14的左右兩端分別與左徑向進給導軌副的滑塊和右徑向進給導軌副的滑塊固定，并同時與徑向進給絲杠副10的螺母固定連接；車刀13固定在刀座14的前面；徑向進給伺服電機12驅動徑向進給絲杠副10的絲桿轉動，從而將徑向進給伺服電機12輸出軸的旋轉運動轉化為徑向進給絲杠副10螺母的直線運動，進而實現車刀13的徑向直線運動；

當Z向進給伺服電機15穩定的帶動徑向進給箱9進行Z向的升降運動時，帶動車刀13進行Z向直線運動；

對于鉆孔加工單元3，鉆孔高速電主軸18具有自動換刀機構，鉆頭19通過自動換刀機構安裝到鉆孔高速電主軸18前端；而鉆孔高速電主軸18與徑向進給導軌副11的滑塊固定連接；啟動鉆孔高速電主軸18，驅動鉆頭19進行徑向直線運動；當Z向進給伺服電機15穩定的帶動徑向進給箱9進行Z向的升降運動時，帶動鉆頭19進行Z向直線運動；

對于銑削加工單元4，銑削高速電主軸具有自動換刀機構，銑刀20通過自動換刀機構安裝到銑削高速電主軸前端；而銑削高速電主軸與徑向進給導軌副11的滑塊固定連接；啟動銑削高速電主軸，驅動鉆頭銑刀20進行徑向直線運動；當Z向進給伺服電機15穩定的帶動徑向進給箱9進行Z向的升降運動時，帶動銑刀20進行Z向直線運動。

數控直驅轉臺單元5的結構如圖8所示，包括轉臺過渡盤21、工裝22和數控直驅轉臺23；轉臺過渡盤21固定安裝于數控直驅轉臺23的T形槽上，工裝22固定在轉臺過渡盤21上部；數控直驅轉臺23轉動時，帶動轉臺過渡盤21轉動，進而帶動通過工裝22固定的零件轉動。

本發明還提供一種應用上述的車銑鉆組合加工裝備的車銑鉆組合加工方法，包括以下步驟：

步驟1，將被加工零件通過工裝22固定于轉臺過渡盤21上；

步驟2，控制器啟動數控直驅轉臺23，數控直驅轉臺23轉動時，帶動轉臺過渡盤21轉動，進而帶動通過工裝22固定的零件轉動；在零件轉動過程中，根據預設定的加工要求，控制車刀13進行Z向直線升降運動和/或控制車刀13進行徑向直線運動和/或控制鉆頭19進行Z向直線升降運動和/或控制鉆頭19進行徑向直線運動和/或控制銑刀20進行Z向直線升降運動和/或控制銑刀20進行徑向直線運動，從而實現對零件的加工。

本發明提供的車銑鉆組合加工裝備以及車銑鉆組合加工方法具有以下優點：

1.本發明將車銑、車削、鉆孔三種加工工藝進行組合，有效解決了大型圓盤類零件加工效率低下的問題。

2.銑削單元采用高速電主軸，可有效解決復合材料的大型圓盤類零件的毛刺問題，可有效提高復合類零件的銑削加工質量。

3.轉臺采用數控直驅轉臺，不僅可實現車削加工時的高速轉動，也可實現銑削、鉆孔加工時的分度轉動，具有轉動速度高、分度精確度高的特點，可有效解決傳統車銑組合加工設備轉臺不能同時具備高轉速、精確分度的問題，從而使本發明可有效提高銑削和鉆孔加工的精度。

4.本發明所有電機均采用伺服電機，導軌副采用滾動直線導軌副，絲杠副采用滾珠絲杠副，以上所述具有可控精度高、易于安裝、維護性能優良的特點，使大型圓盤類零件加工的質量得到最大限度的保障。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視本發明的保護范圍。