CN101502890A

CN101502890A - 双主轴双速复合数控铣床

Info

Publication number: CN101502890A
Application number: CNA2009101059459A
Authority: CN
Inventors: 周勇; 罗勇刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-09
Filing date: 2009-03-09
Publication date: 2009-08-12

Abstract

一种双主轴双速复合数控铣床，它属于机械加工技术领域，它包括一个主动力主轴和一个高速电主轴，用于安装主动力主轴和高速电主轴的主轴箱，立柱、工作台、床鞍和床身，和伺服电机、伺服驱动以及数控系统；其特征在于主动力主轴和高速电主轴设置在主轴箱中，主轴箱支撑在立柱的导轨上并可在导轨上滑动；在床鞍上设置实现工作台水平移动的X轴电机，在床身上设置了实现床鞍前后移动的Y轴电机，在立柱上设置有驱动主轴箱直线运动的Z轴电机；数控系统由控制器、系统输入、输出I/O单元、伺服放大单元以及连接这些部件的系统总线构成；冷却系统为一个串联的油冷回路。本发明加工效率高，同时也减少了成本。

Description

双主轴双速复合数控铣床

技术领域：

本发明涉及一种双主轴双速复合数控铣床，它属于机械加工技术领域。

背景技术：

在金属切削领域，普通立式铣加工中心得到广泛应用。它具有输出扭矩大，加工效率高，同时具有铣削、钻削、镗孔、铰孔、攻牙等多种功能，有较强的刚性和稳定性，重切削能力强，普通型加工中心主轴转速通常低于8000rpm，由于主轴转速较低，无法进行高速精密加工、另外加工工件表面光洁度较差。高速加工中心，由于采用内藏式高速主轴，主轴转速可达20000rpm以上，可进行零件快速加工、高精密和超精表面加工，但由于电机的特性限制，一般都不适于低速强力加工。这种高速加工中心目前基本依赖进口，价格昂贵。实际使用过程中，为延长昂贵的内藏式主轴的使用寿命，使用者一般采用普通加工中心进行粗加工，再在高速加工中心上进行高精密和超精表面加工。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种数控铣床，既可利用主动力强力主轴实现铣削、钻削、铰孔、攻牙等加工，还可利用高速电主轴进行高精密和超精表面加工的双主轴双速复合数控铣床。

本发明的目的是这样实现的：

一种双主轴双速复合数控铣床，它包括一个主动力主轴和一个高速电主轴，用于安装主动力主轴和高速电主轴的主轴箱，用于支撑并可使主轴箱侧边滑动的的立柱、工作台、床鞍和床身，和实现机床传动的伺服电机、伺服驱动以及数控系统；其特征在于所述的主动力主轴和高速电主轴设置在主轴箱中，所述的主轴箱支撑在所述的立柱的导轨上并可在导轨上滑动；在所述的床鞍上设置实现工作台水平移动的X轴电机，在床身上设置了实现床鞍前后移动的Y轴电机，在所述的立柱上设置有驱动主轴箱直线运动的Z轴电机；所述的数控系统由控制器、系统输入、输出I/O单元、伺服放大单元以及连接这些部件的系统总线构成。控制器通过系统总线与伺服驱动器连接控制X、Y、Z三轴运动；控制器通过系统总线与主轴驱动器连接控制主动力主轴运动；控制器通过系统总线与I/O单元连接完成外部信号的输入输出，其中通过几个开关量输入输出信号和一个模拟量输出信号控制变频器驱动第二高速主轴运动；所述的冷却系统为一个串联的油冷回路。。

所述的X轴电机轴、Y轴电机轴和Z轴电机为伺服电机，所述的三个电机轴由丝杆副传动，所述的三个电机轴通过联轴器与传动丝杆直接连接。

所述的X轴电机轴和Y轴电机轴为线性轨道轴；所述的Z轴电机为高刚性淬火导轨轴。

所述的串联的油冷回路包括一个油冷机，在所述的油冷机的出油口处连接一个输油管到高速电主轴处，所述的输油管经过高速电主轴接入主动力主轴的进油端；所述的主动力主轴的出油端通过输油管连接在油冷机的进油口。

所述的主动力主轴为可进行强力铣削、钻削、镗孔、铰孔、攻牙等加工的加工中心主轴。高速电主轴为可进行工件高速高精表面等加工的高速轴

本发明既有主动力主轴，又有高速电主轴，并将两者设置在一个主轴箱体中，结构紧凑合理，利用主动力强力主轴实现铣削、钻削、铰孔、攻牙等加工，利用高速电主轴进行高精密和超精表面加工，实现了在一台设备上靠一套数控系统控制两个主轴完成两类加工的目的，提高了加工效率，同时也减少了成本。

附图说明：

图1为本发明的立体结构粘示意图

图2为本发明的平面结构示意图

图3为本发明的冷却部分的结构示意图

图4为本发明的双主轴硬件控制框图

图5为本发明的整体运行信号控制框图

具体实施方式：

下面结合附图1、图2、图3、图4、图5，对本发明进行进一步的说明：

如附图1、图2中所示，本发明包括一个可以安装两个主轴的主轴箱1，主动力主轴2和一个高速电主轴3安装在主轴箱1上，用于支撑并可使主轴箱侧边滑动的立柱4、工作台5、机床鞍6和机床身7，和实现机床传动的电机、丝杆副以及数控系统。所述的主动力主轴2为可进行强力铣削、钻削、镗孔、铰孔、攻牙等加工的加工中心主轴；这样的主动力主轴可以是现有技术中的加工中心主轴。为了实现主动力主轴2和高速电主轴3在垂直方向的整体运动，将所述的主动力主轴2和高速电主轴3设置在一个主轴箱1中，所述的主轴箱1支撑在所述的立柱4的导轨上并可上下滑动，即Z向运动；在所述的床鞍上设置实现工作台水平移动的X轴电机10；在床身上设置实现床鞍前后移动的Y轴电机9，在所述的立柱4上设置有驱动主轴箱垂直运动的Z轴电机8。X轴电机轴10和Y轴电机轴9采用线性轨道设计，便于机床在X、Y平面内快速移动；Z轴采用高刚性淬火导轨，增加Z轴的加工时的刚性和稳定性。床鞍6安装在床身7的上方，可以沿床身7上的导轨带动工作台做前后运动，即Y向运动；运动工作台5在床鞍6上方，可沿床鞍6上的导轨进行左右运动，即X向运动。

在本实施例中，所述的X轴电机轴10、Y轴电机轴9和Z轴电机8为伺服电机，所述的三个电机轴由丝杆副传动，所述的三个电机轴通过联轴器与传动丝杆直接连接。即电机轴与丝杆通过联轴器直接连接，伺服电机直接驱动丝杆旋转带动床鞍、工作台、双主轴箱等部件进行运动。双主轴箱体同时安装主动力主轴2，其转速为60-8000rpm，高速电主轴3，其转速为200-24000rpm，主动力主轴2采用加工中心主轴，可进行强力铣削、钻削、镗孔、铰孔、攻牙等加工，高速电主轴3主要用于高精密和工件表面的超精加工。

为了最大的简化了管路连接，降低了成本。在本实施例中，所述的冷却系统为一个串联的油冷回路，如附图3中所示。所述的串联的油冷回路包括一个油冷机11，在所述的油冷机的出油口13处连接一个输油管15到高速电主轴的进油口处151，所述的输油管16经过高速电主轴3的出油口161接入主动力主轴2的进油端161；所述的主动力主轴2的出油端21通过输油管14连接在油冷机的进油口12。

本发明采用数控系统控制，其硬件控制部分如附图4中所示。所述的数控系统包括控制器通过伺服控制总线连接主轴驱动器，动力电源和编码信号连接在主动力主轴伺服电机上；系统模拟量输出和系统I/O连接在高速主轴变频器上，高速主轴变频器通过动力电源与高速电主轴电机连接；数控系统通过指令分别独立控制两个主轴的启动、停止和转速；通过加工程序的坐标变换等方法，可以随时通过程序任意切换主动力主轴2和高速电主轴3对同一工件进行不同要求的加工。

本发明的传动信号的控制流程如图5中所示：

系统内置可编程控制器接到主轴正、反转和转速指令后，通过可编程控制器判断如是主动力主轴2的正、反转指令(M03、M04)，则将指令送入系统总线，通过系统总线发出主动力主轴的正反转信号给主动力主轴驱动器；如可编程控制器接到的是高速主轴的正、反转指令(M13、M14)，则将指令通过译码程序进行译码生成高速主轴正反转信号，该信号通过I/O接口输出给变频器实现对高速主轴正、反转的控制。

两个主轴转速指令都是用S代码，这部分属于现有技术。可编程控制器PLC的程序根据对正反转指令指定主轴的判断，选择通道将转速指令送入所要控制的主轴。当主动力主轴正反转指令(M03、M04)有效时，开关SW1接通，转速指令送入系统总线，通过对主动力主轴的转速进行控制；当高速主轴正反转指令有效时(M13、M14)，则开关SW2接通，转速指令被转换为模拟信号通过可编程控制器PLC模拟接口输出，转速模拟信号送入变频器实现对高速主轴转速的控制。

Claims

1、一种双主轴双速复合数控铣床，它包括一个主动力主轴(2)和一个高速电主轴(3)，用于安装主动力主轴(2)和高速电主轴(3)的主轴箱(1)，用于支撑并可使主轴箱侧边滑动的的立柱(4)、工作台(5)、床鞍(6)和床身(7)，和实现机床传动的伺服电机、伺服驱动以及数控系统；其特征在于所述的主动力主轴(2)和高速电主轴(3)设置在主轴箱(1)中，所述的主轴箱(1)支撑在所述的立柱(4)的导轨上并可在导轨上滑动；在所述的床鞍(6)上设置实现工作台水平移动的X轴电机(10)，在床身上设置了实现床鞍前后移动的Y轴电机(9)，在所述的立柱(4)上设置有驱动主轴箱直线运动的Z轴电机(8)；所述的数控系统由控制器、系统输入、输出I/O单元、伺服放大单元以及连接这些部件的系统总线构成。控制器通过系统总线与伺服驱动器连接控制X、Y、Z三轴运动；控制器通过系统总线与主轴驱动器连接控制主动力主轴运动；控制器通过系统总线与I/O单元连接完成外部信号的输入输出，其中通过若干开关量输入输出信号和一个模拟量输出信号控制变频器驱动第二高速主轴(3)运动；所述的冷却系统为一个串联的油冷回路。

2、如权利要求1中所述的双主轴双速复合数控铣床，其特征在于所述主轴箱(1)上同时安装了主动力主轴(2)和高速电主轴(3)。

3、如权利要求1中所述的双主轴双速复合数控铣床，其特征在于所述的X轴电机轴(10)、Y轴电机轴(9)和Z轴电机(8)为伺服电机，所述的三个电机轴由丝杆副传动，所述的三个电机轴通过联轴器与传动丝杆直接连接。

4、如权利要求2中所述的双主轴双速复合数控铣床，其特征在于所述的X轴电机轴(10)和Y轴电机轴(9)为线性轨道轴；所述的Z轴电机(8)为高刚性淬火导轨轴。

5、如权利要求1中所述的双主轴双速复合数控铣床，其特征在于所述的串联的油冷回路包括一个油冷机(11)，在所述的油冷机的出油口(13)处连接一个输油管(15)到高速电主轴处，所述的输油管(15)经过高速电主轴(3)接入主动力主轴(2)的进油端；所述的主动力主轴(2)的出油端通过输油管(14)连接在油冷机的进油口(12)。

6、如权利要求1或2或3或4或5中所述的双主轴双速复合数控铣床，其特征在于所述的主动力主轴(2)为可进行强力铣削、钻削、镗孔、铰孔、攻牙的加工中心主轴；高速电主轴(3)为可进行工件高速高精表面等加工的高速轴。