大型回转体精密加工机床及利用其进行精密加工的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于中空回转体精密加工的机床，包括：机床底座，内轮廓加工部分，其包括支架、横梁、内轮廓加工主轴头、主轴滑台驱动电机、固定底座和可移动底座；外轮廓加工部分，包括外轮廓加工底座、轨道、外轮廓加工主轴头、滑台机构、丝杠及外圆主轴滑台驱动电机，外轮廓加工底座设置在机床底座上，轨道安装在外轮廓加工底座上，外轮廓加工主轴头与滑台机构固定连接，外轮廓主轴滑台驱动电机安装在导轨末端。本发明专利技术还公开了利用上述机床进行回转体轮廓精加工的方法。本发明专利技术的机床可用于大型回转体精密加工的机床，结构紧凑、尺寸较小，而且加工精度和加工效率较高，适用于大型回转体的精密加工，本发明专利技术的方法具有高的加工精度和加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于 回转体精密加工
，具体涉及一种可用于大型回转体精密加工的机床及利用该机床进行大型回转体的精密加工的方法。
技术介绍
在大型的物料输送和起重设备中，回转体常被用作设备的支撑和回转部件，如三峡工程中塔带机的基础节和标准节、港口码头塔机的回转支撑回转体，以及电厂和水泥厂的圆形堆取料机的回转体等等。对回转体铸件或回转体锻件的进一步加工以扩大孔径，提高精度，纠正原来孔轴线的偏斜，减小表面粗糙度是回转体加工必不可少的。目前，对于大型机械零件的加工，主要依靠重型复合加工机床大型回转体零件通常采用重型立式车削复合机床在机械加工车间的厂房内完成零件的精密加工，然后再将其运输到用户所需使用场所。这种加工方法不可避免有以下几点问题(1)这类大型回转体零件由于其几何尺寸超长超大、甚至超重，从生产企业到用户目的地，沿途受桥梁、隧道、公路、弯道、路边房屋、树木、电缆、电线等在高度和宽度方面的限制，根本无法把这类大型回转体零件运输到用户指定地点；即使能够运输到用户所需地点，沿途运输所需开销极大，而且还需要花费大量的时间去排除沿途障碍，有时甚至花费数月的时间。(2)对于生产企业来说，需要有重型的卧式或立式复合加工机床，才能完成这类大型回转体零件的加工。前期投入巨大，技术装备要求强，加工成本高。(3)对于一些薄壁的大型回转体零件，由于其径向刚度很弱，无法在重型的卧式或立式复合加工机床上进行定位和夹紧。由于采用大型立式或卧式车床和镗床有以上几点问题，也有采用托辊支撑大型回转体，电机驱动托辊转动，从而利用摩擦力带动回转体旋转，使用进给量可调的铣削头对回转体进行加工的方案，但由于回转体外圆有形位误差，刀具与回转体相对位置一直在变化，很难对刀具进给量进行精确控制，使得回转体内外轮廓加工精度难以得到保证。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而进行的，其目的之一是提供一种可用于大型回转体精密加工的机床，该机床结构紧凑、尺寸较小，而且加工精度和加工效率较高，适用于大型回转体的精密加工。实现本专利技术目的的技术方案如下。一种用于中空回转体精密加工的机床，包括托辊底座，其上设置有对称布置的至少两个托辊，用于可转动地支撑待加工的回转体；内轮廓加工部分，用于中空回转体内轮廓的加工，其包括支架、横梁、内轮廓加工主轴头、主轴滑台驱动电机、固定底座、可移动底座，其中所述固定底座和可移动底座对置于托辊底座两侧，所述支架立于机床两端，分别固定在可移动底座和固定底座上，所述横梁轴向穿过待加工的回转体，其两端架设在支架上，内轮廓加工主轴头安装在横梁上，主轴滑台驱动电机设置在横梁的一端，内轮廓加工主轴头可在主轴滑台电机的驱动下在横梁上纵向移动，实现对回转体内轮廓的加工；外轮廓加工部分，用于中空回转体外轮廓的加工，其包括外轮廓加工部分底座、轨道、外轮廓加工主轴头、滑台机构、丝杠及外圆主轴滑台驱动电机组成，其中，所述外轮廓加工部分底座设置在机床底座上，所述轨道安装在机床底座上，外轮廓加工主轴头与滑台机构固定连接，外轮廓主轴滑台驱动电机安装在导轨末端，其可通过丝杠带动滑台机构在导轨上纵向移动，实现回转体外轮廓的加工。作为本专利技术的改进，所述外轮廓加工主轴头以及内轮廓加工主轴上安装有位移传感器，分别用于检测回转体外轮廓和内轮廓。作为本专利技术的改进，所述机床固定底座上的托辊之间设置有限位块，用于限定回转体的位置。本专利技术的主轴头为复合主轴头，既能实现刀具旋转，又能实现主轴垂直方向进给， 其垂直方向进给由伺服系统控制，主轴头刀具可换，以完成铣削、磨削、钻孔、攻丝等复合加工。本专利技术回转件放在托辊上，横梁穿过回转体，固定底座上有限位块，限制回转体纵向移动，托辊由电机带动，靠回转体自重及摩擦带动回转体转动。本专利技术外圆加工机床上滑台固定在两个基座上，滑台上装有专用铣削动力头加工回转件外轮廓。滑台可在横向及垂直方向移动以满足对不同直径回转体的加工。本专利技术的目的之二在于提供一种利用上述机床进行回转体轮廓精加工的方法，其通过对回转体轮廓与标准轮廓的实时检测和比较，确定加工误差，从而控制刀具进给量实现精密加工，该方法具体步骤如下(I)托辊带动回转体旋转，使用位移传感器检测刀具加工位置处回转体轮廓的半径误差，获得回转体轮廓曲线；(2)对回转体轮廓曲线均匀采样，确定出加工回转体基准轮廓；(3)计算回转体轮廓上的点到基准轮廓的相应点的距离，得到各点的轮廓半径误差;(4)根据所述轮廓半径误差确定刀具的进给量，进而获得刀具在回转体轮廓不同位置的进给量，根据上述进给量控制加工主轴对回转体轮廓进行精密加工。作为本专利技术的改进，所述确定回转体横截面的加工基准轮廓的具体过程为在待加工的轮廓圆弧上获得η个均匀采样点Ptl, P1, P2……Ρη_1;其中Ptl点的半径坐标为IV角坐标为0，点Ptl的坐标记为(IV0)，任意第i个点Pi的半径坐标为Γ(ι+ Δr,( Ari为点Pi相对点P0的半径误差)，角坐标是Θ J = 2 31 /n,设该点Pi的平面直角坐标为(Xi, Yi),则Xi = (r0+Ari) cos Θ i7 Yi = Crtl+Ari) sin Θ i;根据下述公式即可得到轮廓基准圆的圆心O1 (a, b) fπ-1i 2V a ^ — > Xi n彳.3 v i=0基准圆半径根据加工目标确定，即基准圆半径等于加工目标圆半径r。作为本专利技术的进一步改进，所述的得到各刀位点的轮廓半径误差的具体过程为工件轮廓上的任一点Pi (Xi, Yi)到基准圆圆心的距离可用公式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于中空回转体精密加工的机床，包括：托辊底座（13），其上设置有对称布置的至少两个托辊（12），用于可转动地支撑待加工的回转体（11）；内轮廓加工部分，用于中空回转体内轮廓的加工，其包括支架（1）、横梁（2）、内轮廓加工主轴头（3）、主轴滑台驱动电机（9）、固定底座（10）和可移动底座（14），其中所述固定底座（10）和可移动底座（14）对置于托辊底座（13）两侧，所述支架（1）立于机床两端，分别固定在可移动底座（14）和固定底座（10）上，所述横梁轴向穿过待加工的回转体（11），其两端架设在支架（1）上，内轮廓加工主轴头（3）安装在横梁（2）上，主轴滑台驱动电机（9）设置在横梁（2）的一端，内轮廓加工主轴头（3）可在主轴滑台驱动电机（9）的驱动下在横梁（2）上轴向移动，实现对回转体内轮廓的加工；外轮廓加工部分，用于中空回转体外轮廓的加工，其包括外轮廓加工底座（5）、轨道（6）、外轮廓加工主轴头（7）、滑台机构（15）、丝杠（16）及外圆主轴滑台驱动电机（17），其中，所述轨道（6）安装在外轮廓加工底座（5）上，外轮廓加工主轴头（7）与滑台机构（15）固定连接，外轮廓主轴滑台驱动电机（17）安装在导轨（6）末端，其可通过丝杠（16）带动滑台机构（15）在导轨（6）上纵向移动，实现回转体外轮廓的加工。...

【技术特征摘要】
1.一种用于中空回转体精密加工的机床，包括 托辊底座(13)，其上设置有对称布置的至少两个托辊(12)，用于可转动地支撑待加工的回转体(11); 内轮廓加工部分，用于中空回转体内轮廓的加工，其包括支架(I)、横梁(2)、内轮廓加工主轴头(3)、主轴滑台驱动电机(9)、固定底座(10)和可移动底座(14)，其中所述固定底座(10)和可移动底座(14)对置于托辊底座(13)两侧，所述支架(I)立于机床两端，分别固定在可移动底座(14)和固定底座(10)上，所述横梁轴向穿过待加工的回转体(11 )，其两端架设在支架(I)上，内轮廓加工主轴头(3)安装在横梁(2)上，主轴滑台驱动电机(9)设置在横梁(2)的一端，内轮廓加工主轴头(3)可在主轴滑台驱动电机(9)的驱动下在横梁(2)上轴向移动，实现对回转体内轮廓的加工； 外轮廓加工部分，用于中空回转体外轮廓的加工，其包括外轮廓加工底座(5)、轨道(6)、外轮廓加工主轴头(7)、滑台机构(15)、丝杠(16)及外圆主轴滑台驱动电机(17)，其中，所述轨道(6)安装在外轮廓加工底座(5)上，外轮廓加工主轴头(7)与滑台机构(15)固定连接，外轮廓主轴滑台驱动电机(17)安装在导轨(6)末端，其可通过丝杠(16)带动滑台机构(15 )在导轨(6 )上纵向移动，实现回转体外轮廓的加工。2.根据权利要求I所述的一种用于中空回转体精密加工的机床，其特征在于，所述外轮廓加工主轴头(7)以及内轮廓加工主轴(3)上安装有位移传感器(8)，用于中空回转体(11)的外轮廓和内轮廓的轮廓检测。3.根据权利要求I或2所述的一种用于中空回转体精密加工的机床，其特征在于，所述托辊(12)之间设置有限位块(4)，用于对中空回转体(11)进行限位。4.根据权利要求1-3之一所述的一种用于中空回转体精密加工的机床，其特征在于，所述的外轮廓加工主轴头(7)和内轮廓加工主轴头(3)均安装有刀具，该刀具可实现沿主轴的旋转或沿垂直主轴方向的进给。5.应用权利要求1-4之一所述的机床进行回转体轮廓精加工的方法，其通过将回转体轮廓与标准轮廓的实时检测和比较，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈大为，于岚旭，郑金来，邵新宇，崔海斌，喻道远，吴胜，龚文明，周伯华，张三强，
申请(专利权)人：江苏高精机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：