CN102126134A

CN102126134A - 五轴五联动倒置式车铣复合加工装置

Info

Publication number: CN102126134A
Application number: CN 201110089252
Authority: CN
Inventors: 刘江; 蔡鸣; 朱鹤
Original assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Current assignee: University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2031-04-11
Also published as: CN102126134B

Abstract

五轴五联动倒置式车铣复合加工装置属于数控机床制造技术领域。本发明主要技术方案是：床身水平放置，滑板安装在床身X向导轨上，滑柱式滑鞍安装在滑板Y向导轨上，在滑鞍前端Z向导轨上安装包含倒置式电主轴单元和分度盘的摆动头单元，动力刀塔固装于床身的左下侧。本加工装置用倒置式电主轴单元替代了机械手，实现了倒置式电主轴单元的抓料和五轴五联动的车铣复合加工，整体结构紧凑，零件加工自动化和连续化程度高，生产效率高，操作劳动强度低，加工质量好，尤其适合各类盘、套类零件加工使用。

Description

五轴五联动倒置式车铣复合加工装置

技术领域

五轴五联动倒置式车铣复合加工装置属于数控机床制造技术领域。本装置面向机械零件自动化加工，主要针对盘、套类零件进行车铣复合加工，具有人性化、高效率、高精度等优势。

背景技术

目前，虽然独立式正立车床和独立式倒立车床在对盘、套类零件的加工中，对提高零件加工精度和生产效率等方面都起到了积极的作用，但是，由于正立式车床和倒立式车床采用独立式结构设计，在毛坯件有多个面需要加工或复合工序加工时，就需要人工参与调整或转送到相应的机床进行处理，不但降低了加工效率，增加了操作人员的劳动负荷，还使得作业连续化程度降低，导致加工零件的精度不易保证。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术中独立式正立车床和独立式倒立车床存在的问题和缺陷，设计一种以独立式倒立车床为基础，具有车铣复合加工功能的倒置式车铣复合加工装置，达到提高数控机床生产加工自动化水平和连续化水平，提高零件加工生产效率、减轻操作人员劳动强度、保证产品加工质量、降低零件加工成本的目的。

本发明的基本设计是：在床身水平方向布置的X向线性导轨上放置滑板结构，在伺服电机的驱动下滑板实现左右高速移动；在滑板的Y向线性导轨上放置滑鞍和配重结构，在伺服电机的驱动下实现前后高速移动；包含倒置式电主轴单元和分度盘的单轴摆动头单元则沿滑鞍的竖直方向布置的Z向线性导轨上下移动；动力刀塔安装于床身左下侧，轴向和径向的动力刀座在动力刀塔电机的驱动下，实现刀具旋转，完成铣削加工；主轴跟随分度盘摆动，具备了B轴功能；主轴既可以高速旋转，同时也具备C轴功能，配合X、Y、Z三轴进给，最终完成五轴五联动车铣复合加工。

本发明避免了独立式正立车床和独立式倒立车床自身所存在的不足，实现了多工序的加工，加工件的抓取、放回，整个过程中不需要重复装夹，提高了加工效率，降低了工作人员的劳动强度，并进一步保证了加工件的加工质量，降低了工件的生产成本和加工周期，尤其适用于各种盘、套类以及有多工序加工零件的使用。

附图说明

图1是本发明总体装配结构示意图主视图；

图2是本发明总体装配结构示意图左视图；

图中件号说明：

1、液压卡盘，2、倒立式电主轴单元，3、回转油缸，4、Z向导轨副，5、分度盘电机，6、Z向丝杠副，7、Z向伺服电机，8、Z向滑板，9、分度盘，10、X向导轨副，11、动力刀塔，12、X向伺服电机， 13、配重系统链轮机构，14、配重系统导轨机构，15、配重块，16、滑鞍，17、Y向导轨副，18、Y向滑板，19、Y向伺服电机，20、Y向丝杠副，21、床身。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方案进行详细描述说明。

本发明整体布局：该装置属于十字滑柱式主轴倒置式车铣复合加工装置。床身21水平放置，床身21顶部导轨面安装X向线性导轨副10。两个线性导轨之间选用滚珠丝杠传动，X向伺服电机12安装于床身21左侧，通过梅花联轴器驱动滚珠丝杠旋转。

Y向滑板18安装于X向线性导轨副10上，Y向滑板18顶部导轨面安装Y向线性导轨副17。两个线性导轨之间选用滚珠丝杠传动，Y向伺服电机19安装于Y向滑板18后侧，通过梅花联轴器驱动滚珠丝杠旋转。Y向滑板18底部与丝母座连接并整体与X向滚珠丝杠副相联，在X向伺服电机12的驱动下沿X向线性导轨左右高速移动。

立柱式滑鞍16安装于Y向线性导轨副17上，滑鞍16中间腔体安装配重块15。滑鞍16顶部安装配重系统链轮机构13，配重块15左右两侧是配重系统导轨机构14，滑鞍16前侧导轨面安装Z向导轨副4，两导轨之间选用Z向丝杠副6传动，Z向伺服电机7安装于滑鞍16顶端前部。滑鞍16底部与丝母座连接并整体与Y向滚珠丝杠副20相联，在Y向伺服电机19的驱动下沿Y向线性导轨17前后高速移动。

Z向滑板8的前侧安装分度盘9，分度盘9的前侧安装倒立式电主轴单元2，倒立式电主轴单元2上端安装回转油缸3，倒立式电主轴单元2下端安装液压卡盘1，倒立式电主轴单元2取代机械手实现取、放料。Z向滑板8的上面安装分度盘电机5。Z向滑板8的后平面与丝母座相连接并整体与滚珠丝杠相联，在Z向伺服电机7的驱动下沿着Z向线性导轨上下运动。

动力刀塔11安装于床身21的左下侧，动力刀座由动力刀塔的交流伺服电机驱动，刀具旋转使工件移动时与刀具产生相对切削运动，在工件的端面和圆弧面进行铣削加工。

加工工件时，工人在装料位置放置工件毛坯，并旋转顶层托盘锁紧工件，输送到上料位置后，上料机构行程开关将信号反馈至系统，系统停止上料机构电机及减速器运动。并同时发出指令给X向伺服电机12，驱动滚珠丝杠带动Y向滑板18向右移动，Y向滑板18带动滑鞍16和Z向滑板8一起运动。到达指定上料位置后，发出指令给Y向伺服电机19，驱动Y向滚珠丝杠20带动滑鞍16前后移动，找正上料的位置并同时发出指令给Z向伺服电机7驱动Z向滚珠丝杠6带动Z向滑板8向下移动，在此过程中打开液压卡盘1卡爪，对准上料托盘机构，对工件进行压紧并闭合卡盘1抓取工件，抓料到动力刀塔11所在的加工区域，然后根据预先编制好的加工程序指令进行车削、铣削、钻孔、镗孔或是车铣复合加工。完成加工后，倒立式电主轴单元2携带加工好的零件沿X向原路返回至上料位置，松开液压卡盘1放下加工完毕的工件。然后发指令给上料机构电机，顺时针移动下一个工位的工件毛坯至上料位置，重复之前工序完成下一个工件的加工。在下料位置，人工辅助取下加工完毕的工件，并放上新的工件毛坯进行下一批次加工。至此，本发明完成全部加工工序。

Claims

1.一种五轴五联动倒置式车铣复合加工装置，包括X向、Y向、Z向进给和B轴摆动与C轴旋转，其特征在于：Y向滑板（18）在床身（21）上实现X向左、右移动；滑鞍（16）在Y向滑板（18）上实现Y向前、后移动；滑鞍（16）前端安装了沿Z向上、下移动的包含分度盘（9）和倒置式电主轴单元（2）的单轴摇摆头单元；动力刀塔（11）则固装在床身（21）左下侧；自动上料机构作为独立的上料单元安装于床身（21）的右前侧；最终实现X轴、Y轴、Z轴、B轴及C轴五轴五联动车铣复合加工。

2.根据权利要求1所述的五轴五联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于：床身（21）顶部加工导轨面，安装相互平行的X向线性导轨（10），Y向滑板（18）安装在线性导轨滑块上，并与X向丝杠单元通过丝母座连接配合，在X向伺服电机（12）的驱动下沿X向线性导轨（10）左右移动。

3.根据权利要求1所述的五轴五联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于：Y向滑板（18）顶部加工导轨面，安装相互平行的Y向线性导轨副（17），滑鞍（16）安装在线性导轨滑块上，并与Y向丝杠单元（20）通过丝母座连接配合，在Y向伺服电机（19）的驱动下沿Y向线性导轨副（17）前后移动。

4.根据权利要求1所述的五轴五联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于：分度盘（9）安装于Z向滑板（8）的前侧，倒置式电主轴单元（2）安装于分度盘的前侧，倒置式电主轴单元（2），分度盘（9）与滑板（8）组装成一体；滑鞍（16）前部导轨加工面安装相互平行的Z向线性导轨副（4），Z向滑板（8）安装在线性导轨滑块上，并与Z向丝杠单元（6）通过丝母座连接配合，在Z向伺服电机（7）的驱动下沿Z向线性导轨副（4）上下移动。

5.根据权利要求1所述的五轴五联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于：本加工装置X轴、Y轴、Z轴三个方向采用大导程滚珠丝杠，实现高速进给；倒置式电主轴单元（2）上端安装回转油缸（3），下端安装液压卡盘（1），液压卡盘（1）夹持工件自行环绕Z轴360°旋转，成为C轴，倒置式电主轴单元（2）通过分度盘（9）旋转最大转角为±120°，成为B轴；进行简单的车削加工时，该装置作为一般的倒立式车床使用；当工件具有复杂曲面需要铣削时，动力刀塔的动力刀座带动刀具旋转，配合X、Y、Z三个方向进给和B轴与C轴的偏转，完成复杂的曲面加工。