一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床。其床身为整体的框式结构；床身下部设有可在地轨上运动的轨道小车；沿工件的长度方向设有至少两个加工工位，每个工位的前侧和后侧设置有底架，左、右床身的前、后端与相对应的底架之间设有夹紧装置。床身与轨道小车之间安装有升降装置和同步装置。利用上述设备加工轨道客车底架的方法，包括以下步骤：工件吊装到位；主机移动至第一工位；主机夹紧；调整工件位置至待加工状态；工件夹紧；对刀，找出工件坐标系原点；对工件进行铣削、钻削加工；夹紧装置松开，主机移动至第二工位；重复以上步骤，完成第二工位的加工内容；重复以上步骤，进行下一工件的加工。具有结构简单、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床及其加工方法
本专利技术涉及轨道客车加工设备
，特别涉及一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床及其加工方法。
技术介绍
车体是城市轨道交通车辆中最重要的组成部件之一，它支撑在转向架上，车体底架下部及车顶安装大量的机电设备，构成车辆的主体。车体由底架、两侧墙（包括车门、车窗）、前后端墙、车顶6大部分组成。大型轨道客车底架是由地板、边梁、焊接结构件等组合成的铝合金、碳钢或不锈钢大型构件，是车体的结构基础，它不仅要承受车体本身和车内所有设备的重量，同时还传递车辆的牵引力和制动力，并承受运行过程中的弯曲、扭转等各种复杂载荷。开始曾采用单独加工各零部件后组焊形成整个车体的加工方式，由于误差累积、焊接变形等因素的影响，此方式加工的车体的总成精度比较低，不能满足高速列车对整车车体高速、稳定、可靠运行的要求；后来逐渐开始采用零部件组焊后整体机械加工的工艺方法，可以有效解决焊接应力变形、装配误差对整车精度的影响问题。但同时也对加工设备、加工工艺、工装提出了更高的要求，不仅需要大型的加工设备，还需配备专用加工工装装卡固定。图1、图2为一种轨道客车底架（倒置）的结构示意图，轨道客车车体底架结构采用各种型材插接组焊而成，是车体总成的装配基准，通常把底架分成地板、边梁、牵引梁、缓冲梁、枕梁和横梁等单元，进行模块化设计，然后组焊，布焊加强筋，构成整体框架式结构，边梁主要承担纵向载荷，传递前后方向力，横梁、地板承担垂向载荷，支持客室设备和乘客等并吊装地板下的机器；而牵引梁、枕梁、缓冲梁同时承担纵向和垂向载荷，枕梁用于连接转向架，用于支持车体的重量，是车体与转向架直接相接的地方，承受巨大的载荷力，同时要满足制动和电气管路的安装需求，使得枕梁必须具有很高的结构刚度、强度和平面度。枕梁由焊接在底架边梁上的枕梁座组成，枕梁座为厚壁型材加工而成的箱形结构，具有抗扭和抗弯曲的高刚性,A面上的中心孔和8个连接孔用于连接中心销，进而连接牵引梁，B面用于连接旁承，二者在高度方向相差171mm，B面预留5mm的加工余量，用于在整个底架组焊完成后铣除，达到需要的平面度要求，以便安装转向架和减振装置。由图1、图2可见，轨道客车车体底架具有特有的大断面薄板箱型结构特点，其长度达24.2米，宽度2.82米，形状复杂且不规则，其加工特点是，1、不仅需要大型的加工设备，2、还需配备专用加工工装装卡固定；下面就上述两点的现有技术情况分析如下：1、目前针对轨道客车底架的加工设备采用的是大跨距、长行程的大型数控龙门式加工设备，以横梁移动与否可分为定梁式和动梁式两种，龙门移动式数控钻铣床的结构特点是龙门架移动、工作台固定，所以其对工件的重量没有限制，可以加工超长型零件，随着其自动化性能以及复合化程度的不断提高，获得越来越广泛的应用。龙门移动式数控钻铣床，其结构包括床身、龙门、十字滑台、工作台、液压动力装置和电气控制装置，龙门通过安装于龙门立柱和床身之间的驱动装置和传动装置沿安装于床身上的直线导轨作X向移动，十字滑台由滑台、滑板组成，滑台和龙门横梁之间设置有驱动装置和传动装置，带动滑台沿龙门横梁上的直线导轨作Y向移动，动力头与滑板固连，滑板与滑台之间设置有驱动装置和传动装置，带动滑板和动力头沿安装于滑台上的直线导轨作Z向移动。如国家知识产权局于2013年7月17日公开的由陆松茂、薛静清设计的、申请号为201310130111.X、名称为龙门移动式多功能数控钻铣床的专利技术专利申请，包括床身、操作箱及电控柜，立柱可滑动地支撑在床身上，立柱上固装有横梁机构，上钻铣削机构可滑动地支撑在横梁机构上，电控柜固装于横梁机构上，床身为分体结构，包括左部床身及右部床身，左部床身及右部床身由中间连接架连接，工作台固装在连接架上；左立柱、右立柱分别通过滑动机构可滑动地支撑在左部床身与右部床身上；横梁机构横跨并固定装在左立柱及右立柱上，上钻铣削机构装在移动撑板上，移动撑板带动上钻铣削机构的主轴沿横梁机构移动，主轴的升降运动由升降机构控制，升降机构中的移动板可滑动地支撑在上钻铣削机构上，移动板带动主轴进行升、降运动。《山东工业技术》杂志2014年第8期发表的、作者为长春轨道客车股份有限公司李保国、标题为“铁路客车铝合金底架整体加工工艺”的文章，介绍了长春轨道客车股份有限公司引进德国FOOKE公司生产的30米龙门移动式五轴联动数控加工中心，其走行轴尺寸可满足底架整体加工的要求，42kW电主轴的主轴头，满足铝合金切削高转速大功率低扭矩的特性。即使这种进口的大型加工中心，由于机床加工面积庞大，整体工作台造价高，安装困难，所以放弃了整体工作台方案，采用了分段工作台方案；而工装与工件加工位置发生干涉要求装夹位置必须具备灵活可调的功能，因此采用了双纵向导轨上安装可移动横梁作为基座、上面均布提升工件高度的折叠工装的装夹方案。此种结构的加工设备是将工件直接固定于工作台上完成加工，因此工作台的长度需比工件更长，龙门需在超过工件全长的范围内进行移动，在如此长的行程上进行精确地加工、定位，可见结构的复杂程度，其结构的复杂程度显而易见，价格亦非常昂贵。2、如上所述，由于底架的形状并非一平板，无法直接在加工设备的工作平台上加工，因此，需借助工装来固定底架。国家知识产权局于2014年2月26日公开的由鲍洪阳、王军田设计的、申请号为201310568276.5、名称为轨道车辆大部件加工自动化工装的专利技术专利申请、2014年1月29日公开的由袁峰、刘凯等设计的、申请号为201310517132.7、名称为一种地铁铝合金车体大部件机加工多功能通用工装的专利技术专利申请，均提出了应用于大型加工设备上对车体底架等大型部件进行装卡固定的专用加工工装的技术方案，此种工装结构体积大，有时候会出现与加工设备主刀头发生干涉的现象，使加工效率因此受到很大影响；此外，由于底架和地板结构迥异，此种工装也难以适应多种底架、地板的装卡使用，存有适用范围小的局限性。为此，需要研制提供可消除上述缺陷的轨道客车车体底架加工用的钻铣加工设备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉、适用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床。本专利技术还提供了一种利用该设备进行轨道客车底架钻铣加工的加工方法。为实现上述目的本专利技术所采用的技术方案是：一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，包括床身、龙门、工件夹紧装置、工件定位装置、液压动力装置和电气控制装置，所述龙门可沿床身上的导轨作X向移动，龙门横梁上滑动安装有沿Y向移动的十字滑台，十字滑台上滑动安装有沿Z向移动的动力头，其特征在于：所述床身包括左床身、右床身、前连接梁和后连接梁，左床身、右床身的前端通过前连接梁固连，左床身、右床身的后端通过后连接梁固连，构成整体结构的框式床身；所述左床身、右床身两端的下部、与前连接梁和后连接梁相应分别设有轨道小车，轨道小车分别可在固定于地基基础上的两条地轨上沿X轴方向往复运动；所述的工件夹紧装置和工件定位装置固定于两条地轨之间的地基基础上；沿工件的长度方向设有至少两个加工工位，在每个加工工位的前侧和后侧分别设置有两个固连于地基基础上的底架，前侧的两个底架位于前连接梁的外侧、且分别与左床身、右床身的前端相对应，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，包括床身、龙门、工件夹紧装置、工件定位装置、液压动力装置和电气控制装置，所述龙门可沿床身上的导轨作X向移动，龙门横梁上滑动安装有沿Y向移动的十字滑台，十字滑台上滑动安装有沿Z向移动的动力头，其特征在于：所述床身包括左床身、右床身、前连接梁和后连接梁，左床身、右床身的前端通过前连接梁固连，左床身、右床身的后端通过后连接梁固连；所述左床身、右床身两端的下部、与前连接梁和后连接梁相应分别设有轨道小车，轨道小车分别可在固定于地基基础上的两条地轨上沿X 轴方向往复运动；所述的工件夹紧装置和工件定位装置固定于两条地轨之间的地基基础上；沿工件的长度方向设有至少两个加工工位，在每个加工工位的前侧和后侧分别设置有两个固连于地基基础上的底架，前侧的两个底架位于前连接梁的外侧、且分别与左床身、右床身的前端相对应，后侧的两个底架位于后连接梁的外侧、且分别与左床身、右床身的后端相对应；所述左床身、右床身的前端与相对应的底架之间设置有夹紧装置，左床身、右床身的后端与相对应的底架之间分别设置有夹紧装置。

【技术特征摘要】
1.一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，包括床身、龙门、工件夹紧装置、工件定位装置、液压动力装置和电气控制装置，所述龙门可沿床身上的导轨作X向移动，龙门横梁上滑动安装有沿Y向移动的十字滑台，十字滑台上滑动安装有沿Z向移动的动力头，其特征在于：所述床身包括左床身、右床身、前连接梁和后连接梁，左床身、右床身的前端通过前连接梁固连，左床身、右床身的后端通过后连接梁固连；所述左床身、右床身两端的下部，与前连接梁和后连接梁相应、且位于前连接梁和后连接梁外侧的下方分别设有轨道小车，轨道小车分别可在固定于地基基础上的两条地轨上沿X轴方向往复运动；所述的工件夹紧装置和工件定位装置固定于两条地轨之间的地基基础上；沿工件的长度方向设有至少两个加工工位，在每个加工工位的前侧和后侧分别设置有两个固连于地基基础上的底架，前侧的两个底架位于前连接梁的外侧、且分别与左床身、右床身的前端相对应，后侧的两个底架位于后连接梁的外侧、且分别与左床身、右床身的后端相对应；所述左床身、右床身的前端与相对应的底架之间设置有夹紧装置，左床身、右床身的后端与相对应的底架之间分别设置有夹紧装置。2.根据权利要求1所述的一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，其特征在于：所述的床身与轨道小车之间安装有升降装置和同步装置。3.根据权利要求2所述的一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，其特征在于：所述升降装置包括连接架、升降油缸、导套A和导柱A，连接架分别固连于前连接梁、后连接梁的外侧，升降油缸和导套A安装于连接架上，升降油缸的活塞杆杆端与轨道小车固连，导柱A与导套A相对应，安装于轨道小车上，可在导套A中滑动；所述同步装置包括齿轮、齿条、齿条安装座、轴承座、同步轴，两个轴承座分别安装于左床身外侧的前后两端，两个轴承座之间转动连接有同步轴，同步轴的两端分别安装有齿轮，与齿轮相啮合的齿条安装于齿条安装座上，齿条安装座安装于轨道小车上。4.根据权利要求3所述的一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，其特征在于：所述同步装置还包括分别与升降油缸对应设置的液压比例阀，液压比例阀连接于升降油缸与液压动力装置之间。5.根据权利要求2所述的一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，其特征在于：所述升降装置包括连接架、驱动电机、减速机、换向器、丝杠、丝母、导套A和导柱A，连接架分别固连于前连接梁、后连接梁的外侧，换向器和导套A安装于连接架上，导柱A与导套A相对应，安装于轨道小车上，可在导套A中滑动；驱动电机和减速机安装于床身上，减速机输入轴与驱动电机相连、输出轴连接有连接杆，换向器输入端与连接杆相连，输出端连接有丝杠，丝母与丝杠相配合，安装于轨道小车上。6.根据权利要求1所述的一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，其特征在于：所述轨道小车包括车架体、驱动装置以及按从左到右依次转动连接于车架体上的车轮A、车轮B和车轮C，车轮C上同轴安装有链轮，链轮通过链条与驱动装置上的主动链轮相连；所述的驱动装置为安装于车架体上的电机和减速机，所述的主动链轮设置于减速机的输出轴上，减速机的输入轴与电机相连。7.根据权利要求1所述的一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，其特征在于：所述底架通过第一地脚板与地基基础相连接，顶部安装有支撑板，支撑板的一端突出于底架，支撑板突出于底架一端的外侧安装有调整板，调整板上安装有调整螺栓；所述的夹紧装置包括安装架、夹紧油缸、导套B、导柱B和夹钳，安装架由立板、筋板和横板组成，安装架通过立板与床身固连，夹紧油缸和导套B安装于安装架的横板上，夹紧油缸的活塞杆杆端与夹钳固连，将支撑板夹持于夹钳与横板之间，导柱B与导套B相对应，安装在夹钳上，可在导套B中滑动。8.根据权利要求2所述的一种应用于轨道客车底架加工的数控龙门钻铣床，其特征在于：所述底架通过第一地脚板与地基基础相连接，顶部安装有支撑板，支撑板的一端突出于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，吕多勇，陈晓萍，陈小娇，邹丽艳，于目观，
申请(专利权)人：济南天辰铝机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37