一种用于铣削型材内腔的铣削装置及铣削方法

摘要

本发明涉及铣削设备技术领域，尤其涉及一种用于铣削型材内腔的铣削装置及铣削方法。该用于铣削型材内腔的铣削装置中，基座用于固定型材；铣削台可移动的安装在基座和型材之间，铣削台上安装有铣刀，铣刀的刀头部伸入至型材的内腔中，以对型材的内腔进行铣削；三轴驱动机构分别连接基座和铣削台，用于驱动所述铣刀的铣削进给。基于该装置提供了一种铣削方法。该装置及方法利用三轴联动控制铣刀自型材下部深入型材的内腔中进行铣削，通过三轴联动保证打磨铣削面与非打磨铣削面的圆滑过渡，保证打磨铣削面的表面质量，并能实现对打磨铣削长度和深度的精确控制，产品施工质量稳定、可靠性高，从而提高对型材内腔铣削的铣削质量和稳定性。

权利要求

1.一种用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，包括：

基座，用于固定型材；

铣削台，可移动的安装在所述基座和型材之间，所述铣削台上安装有铣刀，所述铣刀的刀头部伸入至所述型材的内腔中，以对所述型材的内腔进行铣削；

三轴驱动机构，分别连接所述基座和所述铣削台，用于驱动所述铣削台并带动所述铣刀作进给运动；

其中，所述铣削台包括移动台体和导向夹紧机构，所述移动台体安装在所述基座和型材之间，并能在所述三轴驱动机构带动下移动，所述导向夹紧机构安装在所述移动台体的顶部，所述导向夹紧机构包括导向轮组和夹紧轮组，所述铣刀设置在所述移动台体的中心，在所述铣刀的前后两端分别顺次安装有至少一组所述夹紧轮组和导向轮组，所述夹紧轮组和导向轮组分别设有成对设置的轮体，每对所述轮体分别成对的贴紧在所述型材的外壁两侧。

2.根据权利要求1所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述铣削台包括主轴驱动件，所述主轴驱动件竖直固定在所述移动台体内，且所述主轴驱动件的顶部装有所述铣刀，所述铣刀自所述移动台体向上伸入至所述型材的内腔中，并能在所述主轴驱动件的驱动下旋转。

3.根据权利要求1所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述三轴驱动机构包括X轴驱动件、Y轴驱动件和Z轴驱动件，每组所述驱动件分别与所述铣削台连接，以分别驱动所述铣刀沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动。

4.根据权利要求3所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述X轴驱动件包括X轴滑轨和导向单元，所述X轴滑轨水平固定在基座上，并与所述型材的轴向平行，所述铣削台的底部与所述X轴滑轨之间滑动配合，所述导向单元安装在所述基座的一侧，并与所述铣削台连接，以引导所述铣削台沿X轴方向移动。

5.根据权利要求4所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述导向单元包括导向杆和滑块，所述导向杆水平固定在所述基座的一侧，且与所述型材的轴向平行，所述导向杆外可活动的套装有所述滑块，所述滑块固定连接在所述铣削台的侧面。

6.根据权利要求3所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述Y轴驱动件包括Y轴滑杆和滑道，所述滑道水平设置在所述铣削台内，并与所述型材的轴向垂直，所述Y轴滑杆固定在所述基座上，所述铣削台通过所述滑道穿套在所述Y轴滑杆外，以使所述铣刀与Y轴滑杆连接，所述滑道沿所述Y轴滑杆的轴向移动时，带动所述铣刀Y轴进给。

7.根据权利要求3所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述Z轴驱动件包括一对伸缩杆，一对所述伸缩杆分别安装在所述铣刀两侧，并与所述铣刀的轴线平行；每个所述伸缩杆的固定端分别固定在所述基座上，每个所述伸缩杆的移动端分别竖直连接在所述铣削台的底部。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述基座上安装有辅助固定机构，所述辅助固定机构用于将所述型材固定在所述基座上。

9.根据权利要求8所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，所述基座的两端分别设有所述辅助固定机构，以使所述型材的两端同时卡装在所述辅助固定机构内。

10.根据权利要求1-7任一项所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，其特征在于，该装置还包括升降小车，所述升降小车包括车体、折叠升降梯和固定平台，所述车体的底部设有万向轮，所述固定平台通过所述折叠升降梯固定在所述车体上，所述基座通过支撑柱固定在所述固定平台上。

11.一种基于如权利要求1-10任一项所述的用于铣削型材内腔的铣削装置的铣削方法，其特征在于，包括：将型材的内腔朝下固定在基座上，并使所述铣削台位于所述基座和型材之间，以使所述铣削台上的铣刀的刀头部伸入至所述型材的内腔中；

在铣削时，保持所述型材固定，利用所述三轴驱动机构驱动所述铣削台相对于所述型材沿三轴移动，以带动所述铣刀在所述型材的内腔中进行铣削。

说明书

一种用于铣削型材内腔的铣削装置及铣削方法

技术领域

[0001] 本发明涉及铣削设备技术领域，尤其涉及一种用于铣削型材内腔的铣削装置及铣削方法。

背景技术

[0002] 铣削是指使用旋转的多刃刀具切削型材，是高效率的加工方法。在铣削作业时，铣削刀具通过旋转作主运动，而型材通过移动作进给运动；此外，型材也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动，即利用刀具同时完成主运动和进给运动。

[0003] 动车组在进行检修时，铝合金车体底部型材内腔安装位置长时间使用螺栓固定后，螺栓对铝型材内腔接触面产生磨痕与压痕，为了去除磨痕与挤压痕迹，消除应力集中，检修时需对铝型材内腔安装螺栓处进行微量打磨或铣削来消除磨痕与压痕。

[0004] 目前，由于车体底部型材的构造，使得一般的铣削(打磨)装置仅能完成型材的表面铣削和打磨，而对型材的内腔无法做到稳定铣削，这是由于常见的铣削(打磨)装置通常
对型材的表面进行磨削，而采用人工对铝型材内腔进行打磨铣削处理时，铝型材内腔处于
人的视觉盲区，人工操作不方便，打磨铣削质量不稳定，也不能够保证打磨铣削深度的稳定控制。

发明内容

[0005] (一)发明目的

[0006] 本发明的目的是提供了一种用于铣削型材内腔的铣削装置及铣削方法，能够利用三轴联动控制铣刀自型材下部深入型材的内腔中进行铣削，从而提高对型材内腔铣削的铣
削质量和稳定性。

[0007] (二)技术方案

[0008] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于铣削型材内腔的铣削装置，包括：

[0009] 基座，用于固定型材；

[0010] 铣削台，可移动的安装在所述基座和型材之间，所述铣削台上安装有铣刀，所述铣刀的刀头部伸入至所述型材的内腔中，以对所述型材的内腔进行铣削；

[0011] 三轴驱动机构，分别连接所述基座和所述铣削台，用于驱动所述铣削台并带动所述铣刀作进给运动；

[0012] 其中，所述铣削台包括移动台体和导向夹紧机构，所述移动台体安装在所述基座和型材之间，并能在所述三轴驱动机构带动下移动，所述导向夹紧机构安装在所述移动台
体的顶部，所述导向夹紧机构包括导向轮组和夹紧轮组，所述铣刀设置在所述移动台体的
中心，在所述铣刀的前后两端分别顺次安装有至少一组所述夹紧轮组和导向轮组，所述夹
紧轮组和导向轮组分别设有成对设置的轮体，每对所述轮体分别成对的贴紧在所述型材的
外壁两侧。

[0013] 其中，所述铣削台包括主轴驱动件，所述主轴驱动件竖直固定在所述移动台体内，且所述主轴驱动件的顶部装有所述铣刀，所述铣刀自所述移动台体向上伸入至所述型材的内腔中，并能在所述主轴驱动件的驱动下旋转。

[0014] 其中，所述三轴驱动机构包括X轴驱动件、Y轴驱动件和Z轴驱动件，每组所述驱动件分别与所述铣削台连接，以分别驱动所述铣刀沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动。

[0015] 其中，所述X轴驱动件包括X轴滑轨和导向单元，所述X轴滑轨水平固定在基座上，并与所述型材的轴向平行，所述铣削台的底部与所述X轴滑轨之间滑动配合，所述导向单元安装在所述基座的一侧，并与所述铣削台连接，以引导所述铣削台沿X轴方向移动。

[0016] 其中，所述导向单元包括导向杆和滑块，所述导向杆水平固定在所述基座的一侧，且与所述型材的轴向平行，所述导向杆外可活动的套装有所述滑块，所述滑块固定连接在所述铣削台的侧面。

[0017] 其中，所述Y轴驱动件包括Y轴滑杆和滑道，所述滑道水平设置在所述铣削台内，并与所述型材的轴向垂直，所述Y轴滑杆固定在所述基座上，所述铣削台通过所述滑道穿套在所述Y轴滑杆外，以使所述铣刀与Y轴滑杆连接，所述滑道沿所述Y轴滑杆的轴向移动时，带动所述铣刀Y轴进给。

[0018] 其中，所述Z轴驱动件包括一对伸缩杆，一对所述伸缩杆分别安装在所述铣刀两侧，并与所述铣刀的轴线平行；每个所述伸缩杆的固定端分别固定在所述基座上，每个所述伸缩杆的移动端分别竖直连接在所述铣削台的底部。

[0019] 其中，所述基座上安装有辅助固定机构，所述辅助固定机构用于将所述型材固定在所述基座上。

[0020] 其中，所述基座的两端分别设有所述辅助固定机构，以使所述型材的两端同时卡装在所述辅助固定机构内。

[0021] 其中，该装置还包括升降小车，所述升降小车包括车体、折叠升降梯和固定平台，所述车体的底部设有万向轮，所述固定平台通过所述折叠升降梯固定在所述车体上，所述基座通过支撑柱固定在所述固定平台上。

[0022] 本发明还提供了一种基于如上所述的用于铣削型材内腔的铣削装置的铣削方法，包括：

[0023] 将型材的内腔朝下固定在基座上，并使所述铣削台位于所述基座和型材之间，以使所述铣削台上的铣刀的刀头部伸入至所述型材的内腔中；

[0024] 在铣削时，保持所述型材固定，利用所述三轴驱动机构驱动所述铣削台相对于所述型材沿三轴移动，以带动所述铣刀在所述型材的内腔中进行铣削。

[0025] (三)有益效果

[0026] 本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

[0027] 该装置及方法中，型材被固定在基座上，铣削台可移动的安装在基座和型材之间，铣削台上安装的铣刀的刀头部伸入至型材的内腔中，以对型材的内腔进行铣削，铣刀在三轴驱动机构带动下移动，从而利用三轴联动控制铣刀自型材下部深入型材的内腔中进行铣
削，并通过三轴联动保证打磨铣削面与非打磨铣削面的圆滑过渡，保证打磨铣削面的表面
质量，还能通过程序控制实现对打磨铣削长度和深度的精确控制，以使产品施工质量稳定、可靠性高，从而提高对型材内腔铣削的铣削质量和稳定性。

[0028] 该装置及方法中，在铣削时预先利用导向夹紧机构贴近在型材外表面，从而当铣刀在型材内腔内铣削时，导向夹紧机构既能对型材产生夹紧固定作用，又能对铣削台的移
动方向起到导向作用，特别是在铣削台做X轴进给移动时，保证铣削台与型材底部贴合，从而确保铣削精准，减少甚至避免型材与铣削台之间的滑动摩擦，进而对型材起到良好的保
护作用。

[0029] 该装置及方法中，在基座的两端分别设有辅助固定机构，在铣削时，能够利用辅助固定机构固定住型材的上部，以配合导向夹紧机构将型材固定并防止其晃动，从而提高铣削质量。

附图说明

[0030] 图1为本发明实施例的用于铣削型材内腔的铣削装置的轴侧结构示意图(一)；

[0031] 图2为本发明实施例的用于铣削型材内腔的铣削装置的轴侧结构示意图(二)；

[0032] 图3为本发明实施例的用于铣削型材内腔的铣削装置的主视结构示意图；

[0033] 图4为本发明实施例的用于铣削型材内腔的铣削装置的俯视结构示意图；

[0034] 图5为图4中A-A向的剖视结构示意图；

[0035] 图6为本发明实施例的三轴联动驱动机构的结构示意图；

[0036] 图7为本发明实施例的导向夹紧装置的结构示意图。

[0037] 其中，1、升降小车；2、支撑柱；3、X轴驱动件；4、导向夹紧机构；5、辅助固定机构；6、基座；7、Y轴驱动件；8、Z轴驱动件；9、主轴驱动件；10、型材；11、铣刀；12、X轴滑轨；13、导向杆；14、Y轴滑杆；15、滑道；16、伸缩杆；17、夹紧轮组；18、导向轮组。

具体实施方式

[0038] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

[0039] 在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。

[0040] 如图1～图3所示，本实施例提供的用于铣削型材内腔的铣削装置包括基座6、铣削台和三轴驱动机构，在本实施例的装置及方法中，型材10被固定在基座6上，铣削台可移动的安装在基座6和型材10之间，铣削台上安装有铣刀11，如图5所示，铣刀11的刀头部伸入至型材10的内腔中，以对型材10的内腔进行铣削，三轴驱动机构分别安装在基座6上，并与铣削台连接，用于驱动铣削台，并使得铣削台带动铣刀11铣削进给，利用三轴联动控制铣刀11自型材10下部深入型材10的内腔中进行铣削，并通过三轴联动保证打磨铣削面与非打磨铣
削面的圆滑过渡，保证打磨铣削面的表面质量，还能通过程序控制实现对打磨铣削长度和
深度的精确控制，以使产品施工质量稳定、可靠性高，从而提高对型材内腔铣削的铣削质量和稳定性。

[0041] 具体的，本实施例的装置用于铣削具有一定长度的型材10，故而基座6优选制成具有一定长度的架体，在基座6上安装有三轴驱动机构和铣削台，其中，型材10固定在基座6
上，并位于铣削台的顶部，将型材10的内腔开口朝下设置，以使铣削台位于型材10和基座6之间，并保证铣削台上安装的铣刀11能自下而上伸入型材10底部的内腔中进行铣削；同时
为了便于驱动铣刀11与型材10的铣削相对位置，三轴驱动机构能控制铣削台沿X轴移动，并能驱动铣刀11相对于铣削台沿Y轴和Z轴移动，从而可以精确控制铣刀11在型材10内的定
位。

[0042] 本实施例中，如图7所示，在基座6上安装有辅助固定机构5，辅助固定机构5用于将型材10固定在基座6上；为了提高型材10固定的稳定性，优选在基座6的中部安装有三轴驱动机构的X轴滑轨12，并在X轴滑轨12上可滑动的安装有铣削台，在基座6的两端分别设有辅助固定机构5，以使型材10的两端同时卡装在辅助固定机构5内，并且能够被安装在于铣削
台的顶部，从而使得铣刀11自下而上伸入型材10的内腔中。本实施例中的辅助固定机构5优选为凹形卡座，型材10固定在基座6上时，内腔的开口朝下，且型材10内腔的两个侧壁底部卡装在卡座内，以保证型材10与卡座之间的可靠卡固。

[0043] 本实施例中，如图6和图7所示，铣削台包括移动台体和主轴驱动件9，移动台体安装在基座6和型材10之间，并能在三轴驱动机构带动下移动，主轴驱动件9竖直固定在移动
台体内，且主轴驱动件9的顶部装有铣刀11，铣刀11自移动台体向上伸入至型材10的内腔
中，并能在主轴驱动件9的驱动下旋转；优选的，主轴驱动件9包括主轴和驱动电机，驱动电机的动力输出轴与主轴连接，以带动主轴旋转，在移动台体的中心处设置有用于安装主轴
的轴承，主轴竖直套装在轴承内，且主轴的顶部设有铣刀11安装座，以使铣刀11安装在主轴的顶端，并自移动台体向上伸出。

[0044] 本实施例的铣削台还包括导向夹紧机构4，导向夹紧机构4安装在移动台体的顶部，用于在移动台体移动时夹紧在型材10的外壁两侧，利用导向夹紧机构4贴紧在型材10外表面，从而当铣刀11在型材10内腔内铣削时，导向夹紧机构4既能对型材10产生夹紧固定的作用，同时又能对铣削台的移动方向起到导向作用，特别是在铣削台作X轴进给移动时，保证铣削台与型材10底部贴合，从而确保铣削精准，减少甚至避免型材10与铣削台之间的滑
动摩擦，进而对型材10起到良好的保护作用。

[0045] 优选的，如图4、图5和图7所示，导向夹紧机构4包括导向轮组18和夹紧轮组17，由于铣刀11设置在移动台体的中心，为了在铣削时保证型材10受力均匀，确保铣刀11对铣削的稳定，以图4中的上方为铣刀11的前方，则图7中，沿基座6长度方向向右下的方向同样为铣刀11的前方，优选在铣刀11的前后两端分别顺次安装有至少一组夹紧轮组17和导向轮组
18，夹紧轮组17和导向轮组18分别设有成对设置的轮体，每对轮体分别成对的贴紧在型材
10的外壁两侧。

[0046] 优选的，每组夹紧轮组17中均设有多个分别两两相对设置的轮体，在本实施例中，设置在铣刀11前端的一组导向轮组18内设有两对轮体，两对轮体中设置在同一侧的轮体利用架体固接，以保证两对轮体的相对位置固定，能够保证同时夹紧在型材10的外壁上。

[0047] 优选的，在铣削台的最前端和最后端各设有一组导向轮组18，从而保证在铣削台移动时能够贴紧型材10，对铣削台及铣刀11的移动起到纠偏作用，从而起到保护型材10的
作用；其中，每组导向轮组18中分别设有一对轮体，这对轮体对称的设置在型材10的左右两侧，当铣刀11移动出现偏差时，该导向轮组18的轮体能够因接触型材10而提示铣刀11位置
偏移的信号，并且阻止铣刀11继续进给，从而保护型材10。

[0048] 如图6和图7所示，以图中型材10的轴线方向为X轴，型材10的水平径向为Y轴，型材10的竖直径向为Z轴建立坐标系，本实施例的三轴驱动机构包括X轴驱动件3、Y轴驱动件7和Z轴驱动件8，每组驱动件分别与铣削台连接，以分别驱动铣刀11沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动。

[0049] 具体的，如图7所示，本实施例的X轴驱动件3包括X轴滑轨12和导向单元，X轴滑轨12水平固定在基座6上，并与型材10的轴向平行，铣削台的底部与X轴滑轨12之间滑动配合，以使铣削台带动铣刀11沿X轴方向进给；导向单元安装在基座6的一侧，并与铣削台连接，以引导铣削台沿X轴方向移动，导向单元包括导向杆13和滑块，导向杆13水平固定在基座6的
一侧，且与型材10的轴向平行，导向杆13外可活动的套装有滑块，滑块固定连接在铣削台的侧面。

[0050] 需要说明的是，上述的导向杆13可以设置为伸缩导向杆，并在伸缩导向杆的一端连接驱动电机，利用液压或气压作用驱动伸缩导向杆移动，从而带动铣削台在X轴滑轨12上移动，进而带动铣刀11在型材10的内腔中沿长度方向做X轴方向上的铣削进给运动。

[0051] 如图6所示，本实施例的Y轴驱动件7包括Y轴滑杆14和滑道15，滑道15水平设置在铣削台内，并与型材10的轴向垂直，以贯通主轴驱动件9所在的位置，Y轴滑杆14固定在基座
6上，铣削台通过滑道15穿套在Y轴滑杆14外，以使Y轴滑杆14与铣刀11或与铣刀11连接的主轴驱动件9连接，滑道15沿Y轴滑杆14的轴向移动时能够带动铣刀11Y轴进给。

[0052] 如图7所示，Z轴驱动件8包括一对伸缩杆16，这对伸缩杆16分别安装在铣削台轴线的两端，每个伸缩杆16的固定端分别固定在基座6上，每个伸缩杆16的移动端分别竖直连接在铣削台的底部，优选在伸缩杆16上安装有驱动电机，在铣削台上设有与铣刀11上的轴承
座连接的活动台架，当伸缩杆16伸缩时，能够带动活动台架与铣削台的移动台体之间分离，从而驱动铣刀11沿Z轴作铣削进给运动。

[0053] 为了便于移动该装置，提高装置的灵活性和实用性，优选该装置还包括升降小车1，升降小车1包括车体、折叠升降梯和固定平台，车体的底部设有万向轮，固定平台通过折叠升降梯固定在车体上，基座6通过支撑柱2固定在固定平台上。

[0054] 基于如上所述的用于铣削型材内腔的铣削装置，本实施例还提出了一种铣削方法，该方法中，先将型材10的内腔朝下固定在基座6上，并使铣削台位于基座6和型材10之
间，以使铣削台上的铣刀11的刀头部伸入至型材10的内腔中；在铣削时，保持型材10固定，利用三轴驱动机构驱动铣削台相对于型材10沿三轴移动，以带动铣刀11在型材10的内腔中
进行铣削即可。该方法能够利用三轴联动控制铣刀11自型材10下部深入型材10的内腔中进
行铣削，从而提高对型材内腔铣削的铣削质量和稳定性。

[0055] 综上所述，本实施例的装置及方法中，型材10被固定在基座6上，铣削台可移动的安装在基座6和型材10之间，铣削台上安装的铣刀11的刀头部伸入至型材10的内腔中，以对型材10的内腔进行铣削，铣削台在三轴驱动机构带动铣削台在基座6上移动，利用三轴联动控制铣刀11自型材10下部深入型材10的内腔中进行铣削，并通过三轴联动保证打磨铣削面
与非打磨铣削面的圆滑过渡，保证打磨铣削面的表面质量，还能通过程序控制实现对打磨
铣削长度和深度的精确控制，以使产品施工质量稳定、可靠性高，从而提高对型材内腔铣削的铣削质量和稳定性；在铣削时预先利用导向夹紧机构4贴近在型材10外表面，从而当铣刀
11在型材10内腔内铣削时，导向夹紧机构4既能对型材10产生夹紧固定作用，又能对铣削台的移动方向起到导向作用，特别是在铣削台作X轴进给移动时，保证铣削台与型材10底部贴合，从而确保铣削精准，减少甚至避免型材10与铣削台之间的滑动摩擦，进而对型材10起到良好的保护作用；在基座6的两端分别设有辅助固定机构5，在铣削时，能够利用辅助固定机构5固定住型材10的上部，以配合导向夹紧机构4将型材10固定并防止其晃动，从而提高铣
削质量。

[0056] 本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选
择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员
能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。