一种对球阀体进行车铣和磨削的四工位数控机床及加工方法技术领域
本发明涉及一种数控机床，特别是一种对球阀体进行车铣和磨削的四工位数控机
床及加工方法。
背景技术
球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不
断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家，
球阀的使用正在逐年不断的上升。
在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、
市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。它具有旋转90度的动作，旋塞体为
球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。
球阀体的加工分为粗铣、精铣、左右端面以及柄颈的精磨、球面的半精磨和精磨。
从目前的加工手段来看,粗铣和精铣在一台机床上完成，左右端面以及柄颈的精磨在一台
机床上完成，球面的半精磨和精磨在一台机床上完成，这意味着球阀体的加工需要三台机
床，需要不断地装夹定位和拆卸，非常繁琐，因此加工效率极低，工人劳动强度大。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种对球阀体进行车铣和磨
削的四工位数控机床及加工方法，将车铣、磨削的功能综合在一台机床上，一次装夹，即可
按照设定程序完成对球阀体的整个车铣、磨削加工过程。
本发明采用的技术方案是这样的：
一种对球阀体进行车铣和磨削的四工位数控机床，包括床身，所述床身的X轴向上滑动
式安装X轴滑动式尾座箱和X轴滑动式床头箱，所述床身中部两侧分别沿垂直于X轴向的方
向滑动式安装两台旋转主轴进给装置，各旋转主轴进给装置上分别安装铣刀、端面精磨砂
轮、球面半精磨砂轮、球面精磨砂轮。
作为优选，每台旋转主轴进给装置包括进给滑台、主轴箱和刀具安装架，所述进给
滑台沿垂直于X轴向的方向滑动式安装，所述主轴箱安装在进给滑台上，所述刀具安装架安
装在主轴箱的输出轴端头。
作为优选，安装铣刀、球面半精磨砂轮、球面精磨砂轮的刀具安装架的安装面均为
圆弧形，铣刀、球面半精磨砂轮、球面精磨砂轮均沿着圆弧形安装面的径向安装且随着主轴
箱的输出轴进行旋转的半径等于球阀体两端面距离的一半。
本发明还提供了一种利用上述数控机床对球阀体进行加工的方法，包括以下步
骤：
1）、将待加工球阀体的两端面装夹定位在X轴滑动式尾座箱和X轴滑动式床头箱之间；
2）、将待加工球阀体移动到安装铣刀的一号刀具安装架处并将球面对准一号刀具安装
架的圆弧；启动一号进给滑台，带动一号主轴箱和一号刀具安装架抵近待加工球阀体，同时
启动一号主轴箱，一号刀具安装架旋转；铣刀对待加工球阀体的球面进行铣削加工，铣刀铣
至设定尺寸后一号进给滑台停止进给；在铣刀对加工球阀体进行铣削加工的同时，X轴滑动
式尾座箱的驱动主轴驱动待加工球阀体沿着X轴旋转，铣削加工完成后，待加工球阀体和一
号刀具安装架停止旋转，一号进给滑台退回原位；
3）、将待加工球阀体的一个端面移动到安装到端面精磨砂轮的二号刀具安装架处，启
动二号进给滑台，带动二号主轴箱和二号刀具安装架抵近待加工球阀体，同时启动二号主
轴箱，二号刀具安装架带动端面精磨砂轮旋转；端面精磨砂轮对待加工球阀体的端面进行
磨削加工，磨削至设定柄颈处之后，二号进给滑台停止进给；在端面精磨砂轮对加工球阀体
进行磨削加工的同时，X轴滑动式尾座箱的驱动主轴驱动待加工球阀体沿着X轴旋转，直到
端面磨削加工完成；X轴滑动式尾座箱和X轴滑动式床头箱带动待加工球阀体沿X轴向移动，
端面精磨砂轮继续对柄的表面进行磨削；柄表面磨削完毕后，二号刀具安装架停止旋转，二
号进给滑台退回原位；
4）、将待加工球阀体的另一个端面移动到安装到端面精磨砂轮的二号刀具安装架处，
重复第3步；
5）、将待加工球阀体移动到安装球面半精磨砂轮的三号刀具安装架处，待加工球阀体
的球面对准三号刀具安装架的圆弧；启动三号进给滑台，带动三号主轴箱和三号刀具安装
架抵近待加工球阀体，同时启动三号主轴箱，三号刀具安装架旋转；球面半精磨砂轮对待加
工球阀体的球面进行磨削加工，球面半精磨砂轮磨至设定尺寸后三号进给滑台停止进给；
在球面半精磨砂轮对待加工球阀体进行磨削加工的同时，X轴滑动式尾座箱的驱动主轴驱
动待加工球阀体沿着X轴旋转，当待加工球阀体旋转一周后，铣削加工完成，待加工球阀体
和三号刀具安装架停止旋转，三号进给滑台退回原位；
6）、启动四号进给滑台，带动四号主轴箱和四号刀具安装架抵近待加工球阀体，同时启
动四号主轴箱，四号刀具安装架旋转；球面精磨砂轮对待加工球阀体的球面进行磨削加工，
球面精磨砂轮磨至设定尺寸后四号进给滑台停止进给；在球面精磨砂轮对待加工球阀体进
行磨削加工的同时，X轴滑动式尾座箱的驱动主轴驱动待加工球阀体沿着X轴旋转，当待加
工球阀体旋转一周后，铣削加工完成，待加工球阀体和四号刀具安装架停止旋转，四号进给
滑台退回原位。
对上述方法进行优选，步骤2的操作可以调整到步骤3、4的操作完成后再进行。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、在一台机床上集球面车铣、半精磨、精磨以及端面和柄颈的磨削功能于一体，结构紧
凑，相比原来需要三台机床，大大节省了设备配置成本和占地面积；
2、待加工球阀体一次装夹到位之后，直到完成球面的车铣、半精磨、精磨以及端面和柄
颈的磨削之后才取下，不需要反复装夹，因此节省下大量反复装夹固定、取下的工作量，大
大提高了工作效率；
3、通过X轴滑动式尾座箱和X轴滑动式床头箱在X轴向上滑动将待加工球阀体移动到相
应的位置即可实现不同工序之间的切换，方便快捷。
附图说明
图1是本发明的俯视图。
图2是本发明的主视图。
图3是本发明的左视图。
图4是本发明的右视图。
图5是本发明对球阀体进行球面车铣加工的示意图。
图6是本发明对球阀体进行左端面和左柄颈精磨的示意图。
图7是本发明对球阀体进行右端面和右柄颈精磨的示意图。
图8是本发明对球阀体进行球面半精磨的示意图。
图9是本发明对球阀体进行球面精磨的示意图。
图中标记：1为床身，2为X轴滑动式尾座箱，31为一号刀具安装架，32为一号主轴
箱，33为一号进给滑台，41为二号刀具安装架，42为二号主轴箱，43为二号进给滑台，51为三
号刀具安装架，52为二号主轴箱，53为三号进给滑台，6为X轴滑动式床头箱，71为四号刀具
安装架，72为四号主轴箱，73为四号进给滑台。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
实施例：
如图1、2、3、4所示，一种对球阀体进行车铣和磨削的四工位数控机床，包括床身1，所述
床身1的X轴向上滑动式安装X轴滑动式尾座箱2和X轴滑动式床头箱6，所述床身1中部两侧
分别沿垂直于X轴向的方向滑动式安装两台旋转主轴进给装置，各旋转主轴进给装置上分
别安装铣刀、端面精磨砂轮、球面半精磨砂轮、球面精磨砂轮。
每台旋转主轴进给装置包括进给滑台、主轴箱和刀具安装架，所述进给滑台沿垂
直于X轴向的方向滑动式安装，所述主轴箱安装在进给滑台上，所述刀具安装架安装在主轴
箱的输出轴端头。
安装铣刀、球面半精磨砂轮、球面精磨砂轮的刀具安装架的安装面均为圆弧形，铣
刀、球面半精磨砂轮、球面精磨砂轮均沿着圆弧形安装面的径向安装且随着主轴箱的输出
轴进行旋转的半径等于球阀体两端面距离的一半。
利用本发明机床对球阀体进行加工的方法：
1、将待加工球阀体的两端面装夹定位在X轴滑动式尾座箱2和X轴滑动式床头箱6之间。
待加工球阀体在X轴滑动式尾座箱2和X轴滑动式床头箱6得共同作用下，可沿着X轴向移动，
并可在X轴滑动式尾座箱2的驱动主轴的驱动下沿着X轴旋转。
2、将待加工球阀体移动到安装铣刀的一号刀具安装架31处，待加工球阀体的球面
对准一号刀具安装架31的圆弧；启动一号进给滑台33，带动一号主轴箱32和一号刀具安装
架31抵近待加工球阀体，同时启动一号主轴箱32，一号刀具安装架31旋转；铣刀对待加工球
阀体的球面进行铣削加工，铣刀铣至设定尺寸后一号进给滑台33停止进给；在铣刀对加工
球阀体进行铣削加工的同时，X轴滑动式尾座箱2的驱动主轴驱动待加工球阀体沿着X轴旋
转，当待加工球阀体旋转一周后，铣削加工完成，待加工球阀体和一号刀具安装架31停止旋
转，一号进给滑台33退回原位。步骤3如图5所示。
3、启动二号进给滑台43，带动二号主轴箱42和二号刀具安装架41抵近待加工球阀
体，同时启动二号主轴箱42，二号刀具安装架41带动端面精磨砂轮旋转；端面精磨砂轮对待
加工球阀体的端面进行磨削加工，磨削至设定柄颈处之后，二号进给滑台43停止进给；在端
面精磨砂轮对加工球阀体进行磨削加工的同时，X轴滑动式尾座箱2的驱动主轴驱动待加工
球阀体沿着X轴旋转，当待加工球阀体旋转一周后，端面磨削加工完成；X轴滑动式尾座箱2
和X轴滑动式床头箱6带动待加工球阀体沿X轴向移动，端面精磨砂轮继续对柄的表面进行
磨削；柄表面磨削完毕后，二号刀具安装架41停止旋转，二号进给滑台43退回原位。
4、将待加工球阀体的另一个端面移动到安装到端面精磨砂轮的二号刀具安装架
41处，重复第3步。
步骤3、4如图6、7所示。
步骤3、4可以放在步骤2之前。
5、将待加工球阀体移动到安装球面半精磨砂轮的三号刀具安装架51处，待加工球
阀体的球面对准三号刀具安装架51的圆弧；启动三号进给滑台53，带动三号主轴箱52和三
号刀具安装架51抵近待加工球阀体，同时启动三号主轴箱52，三号刀具安装架51旋转；球面
半精磨砂轮对待加工球阀体的球面进行磨削加工，球面半精磨砂轮磨至设定尺寸后三号进
给滑台53停止进给；在球面半精磨砂轮对待加工球阀体进行磨削加工的同时，X轴滑动式尾
座箱2的驱动主轴驱动待加工球阀体沿着X轴旋转，当待加工球阀体旋转一周后，铣削加工
完成，待加工球阀体和三号刀具安装架51停止旋转，三号进给滑台53退回原位。步骤5如图8
所示。
6、启动四号进给滑台73，带动四号主轴箱72和四号刀具安装架71抵近待加工球阀
体，同时启动四号主轴箱72，四号刀具安装架71旋转；球面精磨砂轮对待加工球阀体的球面
进行磨削加工，球面精磨砂轮磨至设定尺寸后四号进给滑台73停止进给；在球面精磨砂轮
对待加工球阀体进行磨削加工的同时，X轴滑动式尾座箱2的驱动主轴驱动待加工球阀体沿
着X轴旋转，当待加工球阀体旋转一周后，铣削加工完成，待加工球阀体和四号刀具安装架
71停止旋转，四号进给滑台73退回原位。步骤6如图9所示。