CN101380716A - 十轴五联动双龙门移动镗铣床 - Google Patents

十轴五联动双龙门移动镗铣床 Download PDF

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马旭升
周忠军
谢沛青
任璐
李国振
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Abstract

本发明公开了一种十轴五联动双龙门移动镗铣床。其两个五轴联动龙门移动系统运行于两条公共床身的直线导轨上构成X1、X2轴,所述工作台位于两五轴联动龙门移动镗铣床之间;其各自铣头的溜板分别滑行于龙门框架横梁的水平导轨构成Y1、Y2轴;铣头随垂直滑枕上下滑行构成Z1、Z2轴;铣头下端绕所述X1、X2轴或Y1、X2轴的摆动副构成A1、A2轴或B1、B2轴;绕所述Z1、Z2轴的回转幅或者摆动副构成C1、C2轴;上述各轴以及主传动通过伺服电机经机械传动机构驱动;两个五轴联动龙门移动镗铣床的数控系统通过基于CAN现场工业总线相连。本发明提供了一种加工精度高,适于加工具有复杂三维曲面工件的十轴五联动双龙门移动镗铣床。

Description

十轴五联动双龙门移动镗铣床
(一) 技术领域
本发明涉及一种十轴五联动双龙门移动镗铣床,其具有两个统一程控 的五轴五联动龙门移动系统,对诸如水轮机机组的叶片、水泵叶片、轮船 螺旋桨、潜艇螺旋桨、高精度冲压模具具有复杂几何轮廓的工件进行精密 高效加工,以获得高精度的几何轮廓。
(二) 背景技术
近年来,我国的工业经济总体增长较快,甚至有新的世界制造业中心 之称,但尚未摆脱产品档次低、国际竞争力弱的局面。那些高精度机械设 备除进口外,还有可能通过再上游的进口装备机械生产。即每个生产环节, 进口的总比国产的要高一个档次。以手机为例,虽然部分国产手机质量超 过进口产品,但机壳大多由进口模具生产。而最高精度的模具又须借助高 端进口数控加工中心生产。整个制造业长期依赖进口设备,导致恶性循环, 可能带来三个结果: 一是始终不能获得国际上最新最好的技术设备,导致 中国的制造业永远停留在二流水平。二是最终产品的大部分价值被发达国 家所获取。三是不能掌握整个经济发展的核心技术,国民经济的命脉始终 掌握在他人手里。
目前,包括水轮机机组的叶片、水泵叶片、轮船螺旋桨、潜艇螺旋桨、 高精度冲压模具等的工件,其具有复杂的几何曲面,比如螺旋面,其对加 工机床要求比较高,并且上述配件对加工精度要求比较高,其加工质量很 大程度上依赖数控加工设备。其中五轴联动是高档数控的代表,能够加工 出具有复杂几何曲面的工件。但是,包括西方发达国家以五轴加工机床可 用于军工生产为由而对我国禁运。
十轴五联动机床可以一次性加工完成除底面(工件固定面)之外的所 有面的五轴联动加工,加工精度极高。两个五轴五联动龙门移动镗铣床及 可以独立完成两个不同零件的五轴联动加工,也可以同时对同一个零件进 行五轴联动加工,生产效率极高。而五轴联动机床只能先加工一侧180度 范围内的面,再对工件进行重新定位、夹紧,然后再进行另外180范围内 的面进行加工,其定位、夹紧过程必然会存在误差,且刀具作用于一个半 球范围内对工件进行加工,切削力无法平衡,必然会使工件产生一定的挠
曲变形,从而影响工件的加工精度。十轴五联动则是两面同时加工,切削 力很大程度上可以得到平衡,从而可以保证工件的加工精度。然而,目前 由于西方发达国家的禁运,我们无法使用到该现在最先进的加工机械,更 无从知道其机械原理。
但就我国五轴联动的数控机床来看,通常其采用电主轴作为主切削动 力,没有主传动系统,结构比较简单。而且电主轴具有输出功率、扭矩小, 维护困难这些固有的缺陷,无法满足水轮机叶片、金属模具等难加工材料 复杂三维曲面的实现五轴数控机床的强力高效加工。 (三)发明内容
本发明为了改善我国在高端数控机床上的现状,提供了一种加工精度 高,适于加工具有复杂三维曲面工件的十轴五联动双龙门移动镗铣床。 本发明采用以下技术方案:
本发明包括两个五轴联动龙门移动系统和工作台,所述两个五轴联动 龙门移动系统运行于两条公共床身的直线导轨上构成X,、 X2轴,所述工作 台位于两五轴联动龙门移动镗铣床之间;其各自铣头的溜板分别滑行于龙 门框架横梁的水平导轨构成Yh Y2轴;铣头随垂直滑枕上下滑行构成Zh
Z2轴;铣头下端绕所述Xi、 X2轴或Y^ X2轴的摆动副构成Ai、 A2轴或Bi、
B2轴;绕所述Zi、 Z2轴的回转幅或者摆动副构成d、 C2轴;上述各轴以及 主传动通过伺服电机经机械传动机构驱动;两个五轴联动龙门移动镗铣床
的数控系统通过基于CAN现场工业总线相连。
上述十轴五联动双龙门移动镗铣床,所述对应两个五轴联动龙门移动 镗铣床的数控系统,其一设置为主机,另一设置为辅机。
本发明先从机械原理上来说,首先公共床身轨道上的两个龙门框架, 工作台位于两个龙门框架之间,这样加工本身就可以是不用翻转工件,就 可以加工出地面的其他各面。每个龙门具有五轴联动数控系统,其本身可
以加工出具有复杂的几何曲面的工件。从机械传动实现方式上来讲,Xp X2轴、Y2轴、Z!、 Z2轴为直线导轨副。Ai、 A2轴或Bp B2轴、d、 C2 轴为旋转轴,上述各轴及主传动轴均采用机械传动方式,传动功率、扭矩 大,可靠性高,适用于难加工材料大型复杂三维曲面零件的大功率、大扭 矩精密高效加工。本发明引入现场工业总线,使整套系统统一程控。包括 西门子PLC在内的PLC都支持CAN现场工业总线,便于数控控制的编程和 统一控制。
(四) 附图说明
图1为本发明实施例的主视结构示意图。 图2为本发明实施例的左视结构示意图。
图中:1、垂直滑枕,2、铣头,3、溜板,4、横梁,5、龙门框架,6、工 作台,7、直线导轨。
(五) 具体实施方式
下面结合说明书附图来具体说明一下本发明的方案:
参照说明书附图1和2,本实施例十轴五联动双龙门移动镗铣床,包 括两个五轴联动龙门移动系统和工作台6,所述两个五轴联动龙门移动系 统运行于两条公共床身的直线导轨7上构成Xi、 1轴,所述工作台位于两 五轴联动龙门移动镗铣床之间;其各自铣头2的溜板3分别滑行于龙门框 架5横梁4的水平导轨构成Yi、 Y2轴;铣头随垂直滑枕1上下滑行构成 Z2轴;铣头下端绕所述&、 X4由或Yh X2轴的摆动副构成A" A2轴或Bh
B2轴;绕所述Zb Z2轴的回转幅或者摆动副构成d、 G轴;上述各轴以及 主传动通过伺服电机经机械传动机构驱动;两个五轴联动龙门移动镗铣床 的数控系统通过基于CAN现场工业总线相连。其中所述铣头采用数控双摆 角铣头,容易实现A轴和C轴的动作。
所述对应两个五轴联动龙门移动镗铣床身的数控系统,其一设置为主 机,另一设置为辅机,以便于数控系统的设置和现有PLC的兼容。

Claims (2)

1. 一种十轴五联动双龙门移动镗铣床,包括两个五轴联动龙门移动系统和工作台(6),其特征在于:所述两个五轴联动龙门移动系统运行于两条公共床身的直线导轨(7)上构成X1、X2轴,所述工作台位于两五轴联动龙门移动镗铣床之间;其各自铣头(2)的溜板(3)分别滑行于龙门框架(5)横梁(4)的水平导轨构成Y1、Y2轴;铣头随垂直滑枕(1)上下滑行构成Z1、Z2轴;铣头下端绕所述X1、X2轴或Y1、X2轴的摆动副构成A1、A2轴或B1、B2轴;绕所述Z1、Z2轴的回转幅或者摆动副构成C1、C2轴;上述各轴以及主传动通过伺服电机经机械传动机构驱动;两个五轴联动龙门移动镗铣床的数控系统通过基于CAN现场工业总线相连。
2. 根据权利要求1所述的十轴五联动双龙门移动镗铣床,其特征 在于:所述对应两个五轴联动龙门移动镗铣床的数控系统,其 一设置为主机,另一设置为辅机。
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