一种多轴联动自动车床复合加工机构的制作方法

本发明属于橡胶制品加工设备，具体涉及一种多轴联动自动车床复合加工机构。

背景技术：

1、橡胶密封件等橡胶制品在生产成型后，通常还需要对其外圆、内孔、端面及密封槽等部位进行精加工，以满足不同规格和密封性能的使用要求，车床能够通过工件旋转并配合刀具进给，对橡胶制品进行车削、切槽、倒角等加工，因此适用于部分橡胶制品的精细化加工。

2、现有用于橡胶制品加工的车床通常包括机架、主轴、夹持机构和刀具组件，通过夹持机构将橡胶制品固定后进行旋转加工，对于需要进行车削、切槽、倒角以及钻孔等多种工序的橡胶密封件，现有设备通常需要更换刀具或调整加工位置，部分加工工序还需要重新装夹工件。

3、但是，由于橡胶制品具有柔软、弹性大的特点，采用传统刚性夹具进行夹紧时，容易使橡胶制品产生挤压变形或定位偏移，影响加工精度；同时，多次装夹会增加加工误差并降低加工效率，因此，有必要提供一种多轴联动自动车床复合加工机构，通过设置柔性夹紧结构对橡胶制品进行稳定支撑和夹紧，并通过多轴联动实现多种加工工序，从而减少重复装夹，提高橡胶制品的加工精度和加工效率。

技术实现思路

1、本发明的目的是：旨在提供一种多轴联动自动车床复合加工机构，能够对橡胶制品进行稳定支撑和夹紧，并通过多轴联动实现多种加工工序，从而减少重复装夹，提高橡胶制品的加工精度和加工效率。

2、为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

3、包括机架，所述机架内设置有上腔体和下腔体，所述上腔体和下腔体之间设置有工作台，所述上腔体内设置有用于夹持橡胶圈的夹持机构以及用于对橡胶圈进行加工的刀具组件，所述刀具组件与设置于上腔体的多轴联动机构连接；

4、所述夹持机构包括插筒，所述插筒包括刚性筒和柔性筒，所述刚性筒和柔性筒的底部均与工作台固定连接，所述柔性筒间隔套设于刚性筒外侧，所述刚性筒和柔性筒之间形成密闭的环形气腔，所述刚性筒内设置有主气管，所述插筒下方于下腔体内设置有打气筒，所述主气管一端与气腔连通、另一端与打气筒连通；

5、所述打气筒内设置有活塞，所述活塞底部设置有向打气筒外部延伸并与之滑动连接的第一滑杆，所述下腔体内设置有转杆，所述转杆中部与机架转动连接，所述第一滑杆底部与转杆一端转动滑动连接，所述下腔体内设置有第二滑杆，所述转杆另一端与第二滑杆滑动转动连接，所述第二滑杆向上腔体延伸并与工作台滑动连接，所述多轴联动机构与第二滑杆传动连接，以驱动第二滑杆沿竖直方向往复移动，所述第二滑杆通过转杆带动第一滑杆往复移动，以使活塞在打气筒内往复运动并向气腔内充气，从而使柔性筒膨胀并对套设于插筒外侧的橡胶圈进行径向内撑夹持。

6、这样的结构设计，工作时，首先将待加工的橡胶圈套设于插筒的外侧，使橡胶圈的内圈与柔性筒相对应，随后通过多轴联动机构驱动第二滑杆沿竖直方向进行移动，当第二滑杆向下移动时，第二滑杆带动与其连接的转杆绕转杆中部与机架之间的转动连接位置进行转动，转杆转动时，其另一端带动第一滑杆进行移动，使第一滑杆带动打气筒内部的活塞进行往复运动；活塞在打气筒内部往复移动的过程中，使打气筒产生气体并经主气管输送至刚性筒与柔性筒之间形成的密闭环形气腔内，随着气体持续进入气腔，气腔内部的压力逐渐升高，使柔性筒向外侧发生膨胀，从而使柔性筒的外周面逐渐抵接于橡胶圈的内壁，并从橡胶圈的内侧对橡胶圈形成径向支撑和夹持，当柔性筒达到相应的膨胀状态后，橡胶圈被稳定地定位在插筒外侧，此时多轴联动机构能够继续驱动刀具组件按照预定的运动轨迹移动，对橡胶圈进行相应的加工；加工完成后，柔性筒内部的气压降低，使柔性筒解除对橡胶圈内壁的抵压，从而便于取下加工完成的橡胶圈，通过刚性筒对柔性筒形成内侧支撑，并利用柔性筒充气膨胀的方式从橡胶圈内侧进行夹持，相较于刚性夹具直接对橡胶圈进行局部夹紧，能够使夹持作用更加柔和并扩大支撑接触范围，降低橡胶圈因局部受力集中而产生变形的可能性；同时，夹持机构与多轴联动机构进行联动，使橡胶圈的定位动作能够与刀具组件的运动相配合，有利于减少重复装夹操作，并提高橡胶圈多工序加工时的定位稳定性和加工效率。

7、所述多轴联动机构包括用于驱动刀具组件沿多个方向移动的多轴驱动组件，所述多轴驱动组件包括用于驱动刀具组件竖向移动的竖向驱动组件，所述刀具组件与竖向驱动组件连接，所述第二滑杆的顶部位于刀具组件的竖向移动路径上，所述刀具组件向下移动预设距离后与第二滑杆的顶部抵接，并在刀具组件继续向下移动时推动第二滑杆向下移动，所述下腔体内设置有拉簧，所述拉簧绕设于第二滑杆，所述拉簧一端与工作台连接、另一端与第二滑杆连接，所述第二滑杆向下移动时拉伸所述拉簧，所述拉簧用于在刀具组件与第二滑杆分离后收缩并带动第二滑杆向上复位。

8、这样的结构设计，工作时，竖向驱动组件带动刀具组件向下移动，刀具组件移动至预设距离后与第二滑杆顶部抵接，并在继续向下移动时推动第二滑杆向下移动，此时第二滑杆相对于工作台向下移动，使连接于工作台与第二滑杆之间的拉簧受到拉伸并储存弹性势能，第二滑杆向下移动的同时，通过转杆和第一滑杆带动活塞运动，使打气筒向气腔内充气，从而使柔性筒膨胀并夹紧橡胶圈，待橡胶圈完成夹持后，刀具组件继续移动至对应加工位置进行加工；加工完成后，刀具组件向上移动并与第二滑杆分离，拉簧在自身弹性恢复力作用下收缩，并带动第二滑杆向上移动，使第二滑杆通过转杆带动第一滑杆及活塞复位，从而使夹持机构恢复至初始状态，通过设置拉簧，能够利用刀具组件的竖向移动实现第二滑杆的下移，并利用拉簧的弹性恢复作用实现第二滑杆的自动复位，使橡胶圈的夹紧和松开形成联动，减少额外设置复位驱动结构。

9、所述主气管沿插筒的轴向延伸，所述主气管上连通有多个导气管，多个所述导气管沿主气管的轴向间隔设置，且多个所述导气管的出气端分别与气腔连通，以使气体经主气管分流至多个导气管并由多个位置进入气腔，从而使柔性筒沿周向和轴向均匀膨胀。

10、这样的结构设计，工作时，打气筒产生的气体进入主气管，并分别流入多个沿轴向间隔设置的导气管，再由多个导气管从不同位置进入气腔，使气体能够分散进入气腔的不同区域，随着气体持续进入，柔性筒各区域受到较为均匀的气压作用并向外膨胀，从而使橡胶圈内壁沿不同位置均获得支撑，通过多个导气管进行分流供气，能够减少气体集中进入单一区域而造成柔性筒局部膨胀的情况，使柔性筒膨胀更加均匀，提高橡胶圈内撑夹持的稳定性，并降低橡胶圈局部受力变形的可能性。

11、所述插筒整体呈圆锥台状，所述刚性筒和柔性筒沿竖直方向的外径逐渐变化，以使插筒沿竖直方向具有不同的外径尺寸，橡胶圈套设于插筒外侧时能够根据其内圈尺寸沿竖直方向移动至与其内圈相适配的位置，并通过柔性筒膨胀对橡胶圈进行内撑夹持。

12、这样的结构设计，由于插筒沿竖直方向具有不同的外径尺寸，因此安装不同内圈尺寸的橡胶圈时，可将橡胶圈沿插筒轴向移动至与其内圈相适配的位置，再通过柔性筒充气膨胀对橡胶圈进行内撑夹持；通过圆锥台状插筒与柔性筒的配合，能够使同一夹持机构适应不同内圈尺寸的橡胶圈，减少更换夹具的操作，同时柔性筒能够对橡胶圈内壁进行弹性支撑，提高不同规格橡胶圈的夹持稳定性。

13、所述柔性筒的外周面设置有多个向外凸出的支撑凸起，多个所述支撑凸起沿柔性筒的周向和轴向间隔分布，相邻所述支撑凸起之间形成加工避让空间。

14、这样的结构设计，柔性筒充气膨胀时，多个支撑凸起随柔性筒向外移动并抵接橡胶圈内壁，从多个位置对橡胶圈形成分散支撑，而相邻支撑凸起之间形成加工避让空间；当进行钻孔加工时，可使钻孔位置对应于加工避让空间，使钻孔刀具穿过橡胶圈后进入加工避让空间，从而避免与柔性筒直接接触。由此既能够利用支撑凸起保持橡胶圈的内撑定位，又能够为钻孔刀具提供避让位置，降低钻孔过程中损坏柔性筒的可能性，使该夹持机构能够适用于包含钻孔工序的橡胶圈复合加工。

15、所述夹持机构还包括两个压杆和用于驱动两个所述压杆移动的动力驱动组件，两个所述压杆分别设置于插筒的两侧，所述机架上设置有与两个所述压杆对应的口字形导向路径，两个所述压杆分别与对应的口字形导向路径滑动连接，所述动力驱动组件与两个所述压杆传动连接，以驱动两个所述压杆沿对应的口字形导向路径移动，所述口字形导向路径靠近插筒的一侧设置为倾斜段，当所述压杆移动至所述倾斜段时，所述压杆逐渐靠近插筒并向下移动，以抵压橡胶圈的上表面。

16、这样的结构设计，工作时，动力驱动组件带动两个压杆沿对应的口字形导向路径移动，当压杆移动至靠近插筒的倾斜段时，在倾斜段的导向作用下，压杆逐渐靠近插筒并同时向下移动，直至抵压于橡胶圈上表面；此时，柔性筒从橡胶圈内侧进行径向内撑，两个压杆从橡胶圈上方进行下压定位，从而对橡胶圈形成径向和轴向相结合的定位作用，限制橡胶圈加工过程中产生的轴向窜动或翘起，提高加工稳定性；加工完成后，压杆沿口字形导向路径返回并远离橡胶圈，以便取出加工完成的橡胶圈。

17、所述主气管沿刚性筒的轴向向上延伸，所述主气管的顶部延伸至柔性筒的顶部位置并与柔性筒的顶部相抵接，以对柔性筒的顶部进行支撑，使柔性筒充气膨胀时能够保持预定的形态。

18、这样的结构设计，当气体进入气腔使柔性筒膨胀时，主气管的顶部对柔性筒顶部形成支撑，限制柔性筒顶部向内塌陷或发生过度变形，使柔性筒能够保持相对稳定的膨胀形态。这样能够提高柔性筒顶部的结构稳定性，使其在夹持橡胶圈以及后续加工过程中持续保持对橡胶圈内壁的支撑，从而提高橡胶圈的夹持可靠性和加工稳定性。

19、采用上述技术方案的发明，具有如下优点：

20、1、本发明通过多轴联动机构驱动刀具组件进行多方向移动，并利用刀具组件的竖向移动触发第二滑杆、转杆、第一滑杆及打气筒动作，使柔性筒膨胀并自动夹紧橡胶圈，同时配合刀具组件完成车削、切槽、倒角、钻孔等多种加工工序，由此可减少橡胶圈在不同加工工序之间重复装夹和重新定位造成的定位误差，使橡胶圈在同一装夹状态下完成多种加工，有利于提高加工精度、加工效率以及加工过程的连续性。

21、2、本发明利用柔性筒充气膨胀从橡胶圈内侧进行径向支撑，并通过两侧压杆沿口字形导向路径移动，使压杆在倾斜段逐渐靠近并向下抵压橡胶圈，从而形成径向内撑和轴向下压相结合的夹持方式，柔性筒能够与橡胶圈内壁形成较大范围的贴合支撑，降低局部刚性夹紧造成的变形，同时压杆能够限制橡胶圈加工过程中的轴向窜动和翘起，使橡胶圈在车削、切槽、倒角及钻孔过程中保持更加稳定的定位状态。

22、3、本发明将插筒设置为圆锥台结构，使不同内圈尺寸的橡胶圈能够根据其内圈尺寸移动至相应的安装位置，并通过柔性筒膨胀进行内撑夹持；同时，柔性筒外周面的多个支撑凸起之间形成加工避让空间，可在橡胶圈钻孔时为钻孔刀具提供避让区域，避免钻孔刀具直接作用于柔性筒，配合主气管及多个导气管对柔性筒进行均匀供气，以及拉簧对第二滑杆进行自动复位，能够提高夹持机构的适配能力、夹持稳定性和循环使用的可靠性。

23、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。