一种轮毂加工用的车钻复合机床的制作方法

本发明涉及复合机床，具体涉及一种轮毂加工用的车钻复合机床。

背景技术：

1、汽车轮毂加工过程中，为减少工件多次装夹带来的定位误差，提升加工效率，车钻复合机床得到广泛应用，该类机床将车削加工与钻孔加工功能集成于一体，工件一次装夹即可完成轮毂外圆、端面车削以及螺栓孔钻孔作业。

2、部分车钻复合机床将钻孔动力头直接刚性紧固安装在刀塔或者公共滑座上，使刀塔与钻孔动力头始终保持刚性固连状态。但车削与钻孔属于两种完全不同的加工工况，车削加工以连续刮削切削为主，加工振动相对平缓，对加工部件的振动抑制要求高；钻孔加工为断续冲击式切削，钻头进给过程会持续产生冲击振动，对整体结构的刚性强度要求较高。

3、当刀塔与钻孔动力头采用上述刚性拼接结构时，两套机构容易出现振动相互耦合的问题。在进行车削作业时，即便钻孔动力头不参与工作，但其自身较大质量会改变刀塔组件系统固有特性，当切削激励频率接近系统固有频率时，钻孔动力头的固有振动会传递至刀塔，易使轮毂车削表面产生振纹，降低工件表面加工质量；在进行钻孔作业时，刀塔的结构特性又会反作用于钻孔动力头，削弱钻孔机构的抗冲击能力，在恶劣切削工况下，容易出现孔口崩边、孔位偏移等加工缺陷。

4、目前行业内针对振动问题的改善手段多为单纯增加铸件壁厚、增大整机重量来提升结构静刚度。该方式虽能够在一定程度上抑制振动，但会大幅增加机床制造成本，并且难以从根源上消除两种工况下部件之间的振动互相干扰问题，难以兼顾车削精加工与钻孔抗冲击的双重使用需求。

技术实现思路

1、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种轮毂加工用的车钻复合机床，能够有效地解决车钻复合机床车削、钻孔工况振动相互耦合，难以同时兼顾车削隔振与钻孔抗冲击的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供一种轮毂加工用的车钻复合机床，包括车床架、轮毂本体、刀塔总成、钻孔动力头总成以及主滑动座；轮毂本体装夹于车床架主轴端部，主滑动座滑动装配于车床架上，所述主滑动座上设有副滑动座以及用于驱动副滑动座滑移切换工位的切换气缸；刀塔总成通过刀塔底座固定于副滑动座顶部，钻孔动力头总成通过给进组件装配于副滑动座顶部；

4、所述给进组件包括给进气缸、移动座；钻孔动力头总成通过含阻尼弹性垫块的弹性隔振组件支承于移动座上；

5、所述刀塔底座与移动座之间设有模态匹配耦合锁紧机构；模态匹配耦合锁紧机构包括锁紧销、预紧托架以及锁紧驱动单元；

6、所述锁紧驱动单元驱动锁紧销伸出实现移动座与刀塔底座刚性锁合，且同步联动预紧托架压缩阻尼弹性垫块；锁紧驱动单元驱动锁紧销缩回解锁时，预紧托架解除对阻尼弹性垫块的压紧，钻孔动力头总成由弹性隔振组件悬浮支承。

7、进一步的，所述刀塔底座侧壁开设有用于锁紧销插入的锁紧口，所述锁紧销滑动连接于移动座内部，且锁紧销的插销端延伸至移动座外部；所述锁紧驱动单元包括用于带动锁紧销向锁紧口方向位移的电动推杆；

8、所述刀塔底座的内部设置有加固单元，所述加固单元包括四个内嵌块，所述锁紧销的顶部和底部均开设有内嵌槽，用于锁紧销插入锁紧口内部时内嵌块同步插入内嵌槽中，实现多向咬合定位，增大锁紧销抗剪切承载面积。

9、进一步的，所述刀塔底座的内部开设有液压腔，且液压腔内部填充有液压油；四个内嵌块均为中空状，且液压腔与四个内嵌块内部连通；四个内嵌块的顶面和底面均设为膨胀金属面；

10、所述锁紧口的内部滑动连接有顶压部，且顶压部的一端延伸至液压腔内部，用于锁紧销插入锁紧口内部时对顶压部向液压腔内部方向驱动。

11、进一步的，所述电动推杆固定于移动座的外部，且电动推杆的伸缩端延伸至移动座内部并与锁紧销的驱动端连接；

12、所述锁紧销的内部开设有滑槽，且滑槽内部设有沿锁紧销伸缩方向滑动的抵紧块，电动推杆的伸缩端与抵紧块固定连接；滑槽内部设置有用于对抵紧块弹性挤压的弹性件，所述电动推杆包括锁紧工况和锁紧加固工况。

13、进一步的，所述弹性隔振组件还包括上承垫板和下承垫板，阻尼弹性垫块装配于上承垫板和下承垫板之间；所述上承垫板的内部固定连接有多个连接柱，多个连接柱的顶端均通过移动座顶部开设的通口向外伸出并与钻孔动力头总成底部固定，多个通口内部均固定有用于对连接柱进行包裹的阻尼套；多个连接柱的底端均与下承垫板上的导向套内部滑动连接；

14、所述移动座内部设置承托单元用于竖向支承下承垫板；下承垫板通过垂直滑动副装配于移动座内腔，可沿竖直方向位移，以此改变阻尼弹性垫块压缩量。

15、进一步的，所述上承垫板上表面一体成型有居中校准凸起；移动座顶面开设有相匹配的校准口；当预紧托架向上抬升对阻尼弹性垫块压缩时，居中校准凸起同步嵌入校准口，对上承垫板实现径向、周向定位约束。

16、进一步的，所述承托单元包括两个楔形块和调节螺杆，其中一个楔形块固定于下承垫板底部，另一个楔形块呈水平方式滑动连接于移动座内底部，该楔形块与调节螺杆螺纹连接，调节螺杆转动连接于移动座上，两个楔形块的斜面相互接触。

17、进一步的，所述预紧托架通过垂直滑动副滑动连接于移动座内部，且布置于下承垫板下方，所述预紧托架的一侧固定有导向块，所述导向块的一侧开设有复合导向槽，复合导向槽由相互连通的倾斜槽、直线槽两段构成；所述锁紧销的驱动端固定连接有导向轴，且导向轴末端伸入导向槽内部。

18、本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

19、1、本发明通过模态匹配耦合锁紧机构与弹性隔振组件相配合，车削工况下锁紧销缩回解锁，钻孔动力头总成依靠弹性隔振组件实现悬浮支撑，切断刀塔向钻孔动力头的振动传递，避免附加质量诱发共振耦合，消除轮毂车削表面振纹。钻孔工况下锁紧销伸出，将移动座与刀塔底座刚性锁合，借用刀塔的大刚度基体抵抗钻孔冲击；同时设置主、副滑动座与给进组件，车削时将钻孔动力头收缩避让，规避大尺寸轮毂带来的部件干涉问题，兼顾加工精度与设备运行安全性。

20、2、本发明设置锁紧与锁紧加固双工作工况，锁紧销插入锁紧口完成初步对接锁合后，电动推杆继续驱动抵紧块挤压顶压部，驱动液压腔充油使内嵌块膨胀。膨胀后的内嵌块填充锁紧销与锁紧口之间的装配间隙，消除锁合副的配合旷量，让移动座与刀塔底座实现无间隙贴合锁止，强化二者连接一体性。避免钻孔冲击载荷下因装配间隙产生相对微位移，保障刀塔总成、钻孔动力头总成形成完整刚性整体，抑制振动形变，提升螺栓孔加工位置精度。

21、3、本发明利用锁紧销伸缩带动导向轴沿导向槽滑移，导向槽分为倾斜槽与直线槽。导向轴在倾斜槽滑移时，可带动预紧托架改变阻尼弹性垫块压缩量，在线调整悬浮系统等效刚度；进入直线槽时弹性垫块达到极致压缩状态。配合传感器组识别共振区间，可在不拆解设备的前提下动态调节隔振参数，适配不同轮毂规格与切削工况，快速避开共振区间，无需停机拆装调整，提升机床工况适配能力与加工稳定性。

1.一种轮毂加工用的车钻复合机床，包括车床架（10）、轮毂本体（11）、刀塔总成（12）、钻孔动力头总成（13）以及主滑动座（14）；轮毂本体（11）装夹于车床架（10）主轴端部，主滑动座（14）滑动装配于车床架（10）上，其特征在于：主滑动座（14）上设有副滑动座（141）以及用于驱动副滑动座（141）滑移切换工位的切换气缸（142）；刀塔总成（12）通过刀塔底座（20）固定于副滑动座（141）顶部，钻孔动力头总成（13）通过给进组件（30）装配于副滑动座（141）顶部；

2.根据权利要求1所述的一种轮毂加工用的车钻复合机床，其特征在于：所述刀塔底座（20）侧壁开设有用于锁紧销（51）插入的锁紧口（21），所述锁紧销（51）滑动连接于移动座（32）内部，且锁紧销（51）的插销端延伸至移动座（32）外部；所述锁紧驱动单元包括用于带动锁紧销（51）向锁紧口（21）方向位移的电动推杆（53）；

3.根据权利要求2所述的一种轮毂加工用的车钻复合机床，其特征在于：所述刀塔底座（20）的内部开设有液压腔，且液压腔内部填充有液压油；四个内嵌块（22）均为中空状，且液压腔与四个内嵌块（22）内部连通；四个内嵌块（22）的顶面和底面均设为膨胀金属面；

4.根据权利要求3所述的一种轮毂加工用的车钻复合机床，其特征在于：所述电动推杆（53）固定于移动座（32）的外部，且电动推杆（53）的伸缩端延伸至移动座（32）内部并与锁紧销（51）的驱动端连接；

5.根据权利要求1所述的一种轮毂加工用的车钻复合机床，其特征在于：所述弹性隔振组件（40）还包括上承垫板（42）和下承垫板（43），阻尼弹性垫块（41）装配于上承垫板（42）和下承垫板（43）之间；所述上承垫板（42）的内部固定连接有多个连接柱（44），多个连接柱（44）的顶端均通过移动座（32）顶部开设的通口向外伸出并与钻孔动力头总成（13）底部固定，多个通口内部均固定有用于对连接柱（44）进行包裹的阻尼套（45）；多个连接柱（44）的底端均与下承垫板（43）上的导向套内部滑动连接；

6.根据权利要求5所述的一种轮毂加工用的车钻复合机床，其特征在于：所述上承垫板（42）上表面一体成型有居中校准凸起（46）；移动座（32）顶面开设有相匹配的校准口；当预紧托架（52）向上抬升对阻尼弹性垫块（41）压缩时，居中校准凸起（46）同步嵌入校准口，对上承垫板（42）实现径向、周向定位约束。

7.根据权利要求5所述的一种轮毂加工用的车钻复合机床，其特征在于：所述承托单元包括两个楔形块（47）和调节螺杆（48），其中一个楔形块（47）固定于下承垫板（43）底部，另一个楔形块（47）呈水平方式滑动连接于移动座（32）内底部，该楔形块（47）与调节螺杆（48）螺纹连接，调节螺杆（48）转动连接于移动座（32）上，两个楔形块（47）的斜面相互接触。

8.根据权利要求5所述的一种轮毂加工用的车钻复合机床，其特征在于：所述预紧托架（52）通过垂直滑动副滑动连接于移动座（32）内部，且布置于下承垫板（43）下方；所述预紧托架（52）的一侧固定有导向块（57），所述导向块（57）的一侧开设有复合导向槽，复合导向槽由相互连通的倾斜槽、直线槽两段构成；所述锁紧销（51）的驱动端固定连接有导向轴（58），且导向轴（58）末端伸入导向槽内部。