[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种壳体摇椅面加工系统及其加工方法。

[0002] 柱塞液压泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵，柱塞液压泵的壳体内部设置两个摇椅面，柱塞的往复运动是通过摇椅面的摆动来实现的，因此摇椅面是柱塞液压泵的关键。如图1‑2所示，柱塞液压泵的壳体1一端开口，壳体1的开口一端是大端部，相对的另一端是小端部；壳体1内具有内腔，壳体1的内部具有上侧面、下侧面、左侧面、右侧面和后侧面；壳体1的后侧面（小端部）上设置上侧摇椅面101和下侧摇椅面102；柱塞液压泵的壳体1的外部具有凸台103和耳部里侧毛坯面104。

[0003] 柱塞液压泵壳体的摇椅面不仅尺寸精度和形位公差要求高，而且还是个小半圆，加工和检测都很困难，另外柱塞液压泵为了减少空间占用，外形尺寸也在不断缩小，这就导致了它的壳体内部空间狭小，而设置在其内部的摇椅面就显得很大，摇椅面的加工对机械加工厂商来说，更是雪上加霜。

[0004] 传统的加工方法是在专机上加工，并且需要制作专用的动力头，其上有专用刀具，动力头伸入到壳体的内部，专机提供动力给动力头，通过各机械轴的传动，来实现动力头对摇椅面的加工。这种加工方式虽然能够达到摇椅面的加工要求，但是成本太高，因为其所使用的设备、动力头、刀具等都是特殊定制的，这种加工方法根本不具备通用性和广泛性。

[0005] 另外，柱塞液压泵壳体产品在夹具中的定位面都是铸造出来的毛坯面，不仅外周有定位面，特别是内腔也有，这些定位面尺寸的偏差是偏大的，这是铸造工艺的特点，无法避免，再加上壳体产品的内腔狭小，在内腔中加工摇椅面时，差一点就可能导致摇椅面与内腔毛坯定位面的位置尺寸要求超差，造成废品，还有可能导致角度头与壳体产品的内腔发生碰撞而造成生产事故。如果通过夹具在内腔进行定位，势必会遮挡而导致角度头无法进入内腔加工摇椅面。因此，目前摇椅面加工定位困难，加工困难，易造成废品，生产效率较低。

[0024] 为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。实施例一

[0025] 如图3所示，本发明实施例提供的一种壳体摇椅面加工系统，包括：夹持机构2、高精度测头3、粗镗角度头4和精镗角度头5。

[0026] 如图4‑6所示，所述夹持机构2，包括：夹具底板201、第一支撑架202和第二支撑架203；所述夹具底板201固定在可旋转的工作台7上，夹具底板201与工作台7定位并夹紧。工作台7能够带动夹持机构2旋转一定的角度，方便适应不同的工况。

[0027] 所述第一支撑架202和第二支撑架203平行设置在夹具底板201上。

[0028] 所述第一支撑架202和第二支撑架203呈U形；所述第一支撑架202具有一体连接的第一支腿、第一底座和第二支腿，所述第一支腿比第二支腿的高度低；所述第二支撑架203具有一体连接的第三支腿、第二底座和第四支腿。

[0029] 所述第二支腿上可拆卸设置第一压块204；所述第三支腿上可拆卸设置第二压块205，所述第二压块205伸向第一支腿，所述第二压块205上可拆卸设置第四压块207；所述第四支腿上可拆卸设置第三压块206。具体的，所述第二压块205上通过连接座208设置第四压块207。

[0030] 采用高强度框架式的第一支撑架202和第二支撑架203，是夹持机构的主体，第一支撑架202和第二支撑架203采用了U形设计，在它们的顶端设置了四处压块。四处压块均可拆卸设置，实现多点夹紧，它们都设置在了支撑架的顶端，都可旋转。在夹紧前，壳体1从夹持机构的装入或者取出时，第一压块204、第二压块205、第三压块206和第四压块207的轴线与壳体放置状态的轴线平行，压块不遮挡壳体1的放置位置，方便壳体1从夹持机构的上方装入或者取出。在放入壳体1后，旋转第一压块204、第二压块205、第三压块206和第四压块207，至其轴线与壳体放置状态的轴线垂直，各压块和下面的各支撑点（固定定位柱210和可调支撑钉211）相对应，可以对壳体1进行夹紧。各压块的表面设置成齿面，由于壳体1的毛坯面是凸凹粗糙的，当齿面与其接触并夹紧时会施加更大的夹紧力，特别是能避免摇椅面加工时由于切削力大而导致滑动的风险，有着非常好的夹紧效果。

[0031] 在第一支撑架202的一端设置了一个空档（所述第一支腿比第二支腿的高度低），实现了除摇椅面外的侧面斜孔的加工，省去了壳体加工的一道工序，这就大大降低了壳体产品的加工成本。由于第一支撑架202的一端设置了空档，也就不能在上面设置压板，为此第二压块205采用一种L型压板，它的支撑点设置在了第三支腿上，可绕支撑点旋转，这就实现了对壳体1左下部位的夹紧。由于第三支腿的顶端被L型的第二压块205占用，设置连接座208，它的下部通过内六角螺钉与第三支腿连接固定，在它的上部设置用于壳体1左上部夹紧的第四压块207。通过以上巧妙的设计，方便了壳体产品的装卸、有效地夹紧、没有遮挡侧面斜孔的加工，是非常好的夹紧方案。

[0032] 所述第一底座和第二底座上分别设置多个定位柱；具体的，所述第一底座上设置两个固定定位柱210，所述第二底座上设置一个固定定位柱210和一个可调支撑钉211。所述第一支腿上设置第一侧向可调定位柱213；所述第二支腿上设置第一夹紧螺钉215；所述第三支腿上设置第二侧向可调定位柱214和第二夹紧螺钉216；所述第四支腿上设置第三夹紧螺钉217和第四夹紧螺钉218。

[0033] 所述第一底座的内侧面上设置夹紧压板209；所述第二底座的内侧面上设置轴向定位座212；所述轴向定位座212上设置可调定位钉。

[0034] 本发明的夹持机构采用多点定位，设置了多个固定定位柱210和一个可调支撑钉211，壳体1的一个侧面与三个固定定位柱210接触并完成水平定位，调整可调支撑钉211与侧面接触，接触后它们能够提供可靠的支撑力，便于后续的夹紧。另外，设置第一侧向可调定位柱213和第二侧向可调定位柱214，用来进行壳体1的侧向定位，由于壳体1的铸造毛坯面的变差偏大，采用了可调式的定位柱。在第二支撑架203的下部设置了一个轴向定位座
212，其上设置了一个可调定位钉，它与壳体1的小端部耳部里侧毛坯面104接触并实现轴向定位。通过以上定位点的设置，使得壳体1在夹持机构中能可靠定位，并具有很好的一致性，为摇椅面的正确加工提供了保障。

[0035] 当加工摇椅面轴向进给时会产生很大的切削力进而导致壳体1窜动，为此需要在反方向设置夹紧来防止产品窜动，需要在壳体的外周对凸台103进行夹紧。因此，在第一支撑架202的下部设置它们的底面设置了一个夹紧压板209，并设置了一个特殊的夹紧螺杆219，它穿过夹紧压板209螺纹旋置在第一支撑架202上，旋紧夹紧螺杆219时它的大端与夹紧压板209接触并推动，实现对壳体产品的夹紧，旋松夹紧螺杆219时里侧止动的螺母会推动夹紧压板209，实现对壳体产品的松开，（螺母和夹紧压板209之间是有间隙的，螺母和夹紧螺杆219之间是用一个开口销穿设连接的，当夹紧压板209压紧壳体的时候，它不起作用，但当松开的时候，夹紧螺杆219转动，带动螺母转动并顶着夹紧压板209松开）夹紧螺杆219的小端设置了内六方孔，在夹持机构的外部就可以通过内六角扳手来旋动夹紧螺杆219，非常方便；在装入壳体1后，能够方便的对夹紧压板209进行夹紧和松开操作。

[0036] 本发明的夹持机构通过定位柱、可调支撑钉、夹紧螺钉和夹紧螺杆219进行定位紧固，本发明的夹持机构在夹具底板201与第一支撑架202和第二支撑架203之间设置了垫板220，这样的设计就减小了壳体1与夹具底板201之间的空档，当壳体1装入夹持机构并定位夹紧后，整体上就形成了一个框架式的结构，有着很高的强度。本发明夹紧机构的设计非常巧妙，使得本夹持机构不仅结构紧凑，更是便利实用。

[0037] 本发明的夹持机构在使用时，首先，确认位于上部的四个压板与壳体1放置状态的轴线平行，内部的夹紧压板209处于松开位置，避免装入壳体1时发生干涉。之后，将壳体1的小端朝向里侧，壳体1的凸台103的一侧朝向下侧，将壳体1吊至夹持机构上方，缓慢下降壳体1进入夹持机构的内部。壳体1的下侧面与三个固定定位柱210相对应，小端部耳部里侧毛坯面104与轴向定位座212的可调定位钉相对应，左侧面与第一侧向可调定位柱213和第二侧向可调定位柱214相对应，继续装入壳体1直至各定位面接触。旋转并预夹紧第一压块204、第二压块205、第三压块206，预顶紧第一夹紧螺钉215和第四夹紧螺钉218，预夹紧内部的夹紧压板209，此时再次确认各定位面都能完全接触并完好定位，并备紧各夹紧螺钉，防止它们在以后的加工过程中发生松动。之后调整一个可调支撑钉211，使其与壳体1的底面相接触，注意稍用力即可，避免顶动壳体1，之后旋转并预夹紧第四压块207。最后夹紧上述提高的各压板和各夹紧螺钉，以及位于上部的第二夹紧螺钉216和第三夹紧螺钉217，至此就完成了壳体1在夹持机构中的定位及夹紧。

[0038] 所述高精度测头3、粗镗角度头4和精镗角度头5分别用于安装在卧式加工中心的主轴上。如图7所示，本发明采用的高精度测头3，将高精度测头的锥柄与卧式加工中心的主轴高精定位连接，与主轴的锥孔完全紧密贴合，使得测头的轴线与卧式加工中心的主轴轴线完全共线，为后续的精准检测提供了保障。高精度测头3的测针伸入到壳体1的内腔，通过检测获得准确的壳体内腔各侧面的位置数据；本发明的高精度测头3内设置无线传输模块，它能够把信号以无线方式发送到卧式加工中心的数控系统中，数控系统的自动处理，进而精准地确定壳体的中心坐标。采用高精度测头3来实现自动精准找心，它的精度达到微米以内，并具有无线传输、工作距离长达15m、深腔检测等功能，并能够匹配功能强大的能安装到数控系统中的测量软件。

[0039] 如图8所示，所述粗镗角度头4的端部两侧分别设置粗镗刀头401，粗镗刀头401在圆周方向均匀分布多个刀刃；如图9所示，所述精镗角度头5的端部两侧分别设置精镗刀头501，精镗刀头501在外周设置一个刀刃。角度头的一端是高精度的刀柄，刀柄与卧式加工中心的主轴高精定位连接，与主轴的锥孔完全紧密贴合，这就使得角度头在加工过程中一直具有足够的刚性。另一端在两侧分别设置刀头。粗镗角度头4和精镗角度头5都是双头的，粗镗刀头401是固定的，而精镗刀头501具有微调功能。

[0040] 如图10‑11所示，精镗刀头501，包括：精镗刀体502、精镗刀片503和微调块504；所述精镗刀体502的外周通过锁紧螺钉505安装一个精镗刀片503；所述精镗刀体502在精镗刀片503的安装位置上方设置一个倾斜槽；所述微调块504通过调整螺钉506安装在倾斜槽中；微调块504的下侧面与精镗刀片503接触。微调块504和精镗刀片503能够在一个小角度的倾斜槽内紧密配合滑动，当微调块504向里侧滑动时，下侧面就会向外发生微量移动，最大位移量在0.3mm以内。当旋动调整螺钉506，微调块504就会在倾斜槽内滑动，它的下侧面就会发生微量位移，和它接触的精镗刀片503会跟着发生微量位移，位移量的大小可以通过对刀仪精确地显示出来，调整结束后，旋动锁紧螺钉505，对精镗刀片503进行紧固，至此就完成了精镗刀头501的微调。当摇椅面的尺寸不合格时，就可以通过微调精镗刀头501对摇椅面进行补偿加工。

[0041] 由于自身内部应力的变化、尺寸接近极限偏差值等原因，少数壳体1加工完成从夹持机构上卸下后，摇椅面的尺寸值可能还会发生变化，个别情况会超差，为了能够及时发现这些少数的不合格品，本发明提供一种便捷能读取精准检测值的检测机构6，本发明的检测机构6能够同时检测两个摇椅面，并通过指针表读取准确数值。

[0042] 因此，如图12‑15所示，本发明的壳体摇椅面加工系统，还包括：检测机构6；所述检测机构6，包括：专用校准块601、摆动块602、固定板603和指针表604。所述专用校准块601上设置两个校准摇椅面606，两个校准摇椅面606与壳体1的上侧摇椅面101和下侧摇椅面102对应；所述摆动块602的两侧每侧设置两个触点605，所述触点605分别与校准摇椅面606对应；所述摆动块602上设置固定板603，所述固定板603上分别设置两个指针表604；所述指针表604的测针穿过固定板603和摆动块602，并从固定板603和摆动块602中伸出。

[0043] 专用校准块601的样式和壳体1的摇椅面是一样的，其内部弧面的尺寸值为摇椅面尺寸的极限偏差值。摆动块602左右各有两个触点605，它们分别与壳体1的上侧摇椅面101和下侧摇椅面102相接触，在摆动块602的上面设置了固定板603，固定板603下部的两个定位柱插入摆动块602并使用内六角紧定螺钉紧固，两个指针表604穿设在固定板603中间，也使用内六角紧定螺钉紧固，两个指针表604的测针穿过固定板603和摆动块602，并与需要检测的摇椅面相接触。双手握持固定板603进行摆动，摆动块602的触点就会在摇椅面上滑动，滑动的过程中通过指针表604就很方便地读取检测数值，非常容易就可以判定摇椅面的尺寸是否合格，此检测方法简单易学，检测过程快速精准。实施例二

[0044] 本发明提供一种根据本发明任意实施例的壳体摇椅面加工系统的加工方法，包括以下过程：步骤1，将壳体1夹紧在壳体摇椅面加工系统的夹持机构2上。

[0045] 步骤2，利用高精度测头3，确定壳体1的中心。

[0046] 将高精度测头3装入卧式加工中心的主轴上，高精度测头3移动至壳体1的内腔中，高精度测头3分别与上侧面、下侧面、左侧面、右侧面接触，检测到确定壳体1的中心坐标。

[0047] 具体的，高精度测头3的测针与壳体1的上侧面接触检测，此时它会把信号自动传送到卧式加工中心的数控系统中，数控系统获得第一机床坐标a，当测针与壳体1的下侧面接触检测后，获得第二机床坐标b，进而确定壳体1上下方向的中心坐标为a‑(a‑b)/2。

[0048] 之后，高精度测头3的测针与壳体1的左侧面接触检测，数控系统获得第三机床坐标c，当测针与壳体1的右侧面接触检测后，数控系统获得第四机床坐标d，进而确定壳体1左右方向的中心坐标为d‑(d‑c)/2。

[0049] 壳体1上下方向的中心坐标和壳体1左右方向的中心坐标确定后，即得到壳体1的中心坐标。

[0050] 以上确定壳体1中心坐标的过程，可通过安装在数控系统的测试软件来实现，最后测量软件会自动把计算出来的中心坐标输入到数控系统的坐标系中，建立用于壳体加工的坐标系。

[0051] 本发明的高精度测头3采集的数据能够无线方式发送到卧式加工中心的数控系统，方便卧式加工中心根据壳体1的中心坐标控制粗镗角度头4和精镗角度头5的移动。在确定壳体1的中心坐标之后，就完成了对壳体1的自动找心，之后将高精度测头3装入卧式加工中心的刀具库中，以便于后续再次使用时随时调用。

[0052] 步骤3，利用粗镗角度头4，对上侧摇椅面101和下侧摇椅面102进行粗镗加工。

[0053] 将粗镗角度头4装入主轴上，使粗镗角度头4移动至壳体1的内腔中，再将粗镗角度头4移动至壳体1的中心坐标处，向上进给进行上侧摇椅面101的粗镗加工，向下进给进行下侧摇椅面102的粗镗加工，上侧摇椅面101和下侧摇椅面102的粗镗加工完成后，将粗镗角度头4装入卧式加工中心的刀具库中。

[0054] 步骤4，利用精镗角度头5，对上侧摇椅面101和下侧摇椅面102进行精镗加工。

[0055] 将精镗角度头5装入主轴上，使精镗角度头5移动至壳体1的内腔中，再将精镗角度头5移动至壳体1的中心坐标处，向上进给进行上侧摇椅面101的精镗加工，向下进给进行下侧摇椅面102的精镗加工，上侧摇椅面101和下侧摇椅面102的精镗加工完成后，将精镗角度头5装入卧式加工中心的刀具库中。

[0056] 步骤5，利用高精度测头3，对上侧摇椅面101和下侧摇椅面102进行检测。

[0057] 将高精度测头3再次装入主轴上，将高精度测头3移动至壳体1内腔的上侧摇椅面101处，对上侧摇椅面101进行检测；将高精度测头3移动至壳体1内腔的下侧摇椅面102处，对下侧摇椅面102进行检测；如果上侧摇椅面101和下侧摇椅面102均合格，就完成了壳体1摇椅面的精加工；如果上侧摇椅面101和/或下侧摇椅面102不合格，再次调出精镗角度头5，按补偿值微调精镗角度头5上的精镗刀头501后，再次精镗加工，直至加工合格。其中，对摇椅面进行检测是在线检测摇椅面直径的尺寸，需要高精度测头3在上侧摇椅面101和下侧摇椅面102的弧面上多次测量，能得到很多的测量点，这些点拟合成一个弧面，再对弧面进行分析，取平均值作为摇椅面直径的测量值。该摇椅面检测过程，可通过安装在数控系统的测试软件来实现。

[0058] 上侧摇椅面101和下侧摇椅面102的精镗加工完成后，将精镗角度头5装入卧式加工中心的刀具库中。

[0059] 步骤5是为了能够及时确认加工后的摇椅面尺寸是否合格，通过高精度测头3进行在线检测；能够在线检测对壳体摇椅面来说，是有着非常明显优势的，因为壳体1在夹持机构中的定位面全是毛坯面，一旦卸下后，无论怎样再次安装都不可能和之前的定位情况完全一样，根本原因是用来定位毛坯面的尺寸变差是偏大的，这就意味着一旦卸下，就无法进行返工了，只能报废处理，所以说第一次就把摇椅面加工合格至关重要。当摇椅面加工完成后，及时驱动高精度测头3去检测两个摇椅面的尺寸，特别是刚开始加工或者有变更的时候，它们的尺寸不会一次就合格，并且也不会是同一个尺寸值，将获得的具体检测数据与理论尺寸进行计算，确定需要补偿加工的补偿值，此时就分别微调精镗角度头5的两个精镗刀头501，重新镗加工，如此反复，直至确认摇椅面的尺寸加工合格为止。在实际生产过程中，一般只是在最开始调试产品阶段、更换刀片或者更换批次壳体毛坯等时候，摇椅面的尺寸才会发生波动而出现不合格，而在加工过程中尺寸一般都是合格的，不需要经常调整。通过这样的方法，就实现了壳体产品摇椅面加工的在线检测，并及时补偿加工，这就大大提高了壳体产品的成品率。

[0060] 计算补偿值的公式：Q=(Dl‑Dc)/2，其中，Dl=D+(H‑L)/2；在上述公式中，摇椅面直径尺寸的理论值为公差带的中间尺寸值，D代表公称尺寸，H代表上公差，L代表下公差，Dl代表摇椅面直径尺寸的理论值，Dc代表摇椅面直径尺寸的测量值，Q代表补偿值。

[0061] 下面举例说明：以φ125（0 +0.04）为例，公称尺寸D=125，上公差H=0.04，下公差L=~0，按照以上公式计算，它的理论值Dl=125+(0.04‑0)/2=125.02。

[0062] 如果精镗后测量摇椅面的尺寸值Dc=φ124.98，这个尺寸值超下差了，但是可以返工，按照以上公式计算，它的补偿值Q=(125.02‑124.98)/2=0.02，此时需要调整精镗头，将刀尖往大调整0.02，重新镗加工。

[0063] 步骤6，利用检测机构6，对壳体1的上侧摇椅面101和下侧摇椅面102进行人工复检。

[0064] 当壳体1完成加工后，去除壳体1及夹持机构上残留的切屑、切削液等，松开各夹紧螺钉和各压板，并转动上部的第一压块204、第二压块205、第三压块206、第四压块207至初始位置；将壳体1从夹持机构2上取下（吊出来），放在检测机构6上；用压缩空气吹净放在检测台上。检测机构6平放在检测台上。

[0065] 将摆动块602置于专用校准块601上，让摆动块602左右两侧的触点605，分别与两个校准摇椅面606相接触，双手握持固定板603进行摆动，摆动块602的触点605就会在校准摇椅面606上滑动，滑动的过程中关注指针表604，当指针稳定后及时清零，此时就完成了摇椅面的校准。

[0066] 握持固定板603，将检测机构6置于壳体1内腔加工好的上侧摇椅面101和下侧摇椅面102上，让摆动块602左右两侧的触点605，分别与上侧摇椅面101和下侧摇椅面102相接触，双手握持固定板603进行摆动，摆动块602的触点605就会在上侧摇椅面101和下侧摇椅面102上滑动，滑动的过程中关注指针表604，通过指针表604的检测数值，判定上侧摇椅面101和下侧摇椅面102是否合格。

[0067] 再次加工产品时，重复以上步骤1至步骤6。

[0068] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。