CN103158038A - 高速立式加工中心 - Google Patents

Abstract

一种高速立式加工中心，包括床身、滑座、工作台、立柱和主轴箱，该滑座架设在床身上的第一水平导轨上，并可在滑座驱动机构的驱动下沿第一水平导轨运动，该工作台架设在滑座上的第二水平导轨上，并可在工作台驱动机构的驱动下沿第二水平导轨运动，该主轴箱架设在立柱上的竖直导轨上，并可在主轴箱驱动机构的驱动下沿竖直导轨运动，该主轴箱上固定连接主轴及主轴电机，主轴上安装有刀具，并且，至少该主轴上和/或主轴箱内还设有冷却机构。本发明主轴转速可提高到24000转/分以上，加工效率能提高至少30％，加工精度可达0.002mm，工件粗糙度可达Ra0.4μm；同时，还能将主轴及主轴电机温度控制在合理温度范围内，并有效降低轴承磨损率，提高轴承使用寿命。

Description

高速立式加工中心

技术领域

本发明涉及一种机械加工设备，特别涉及一种高速立式加工中心，属于机械加工技术领域。

背景技术

目前国内所生产或使用的立式加工中心机床主轴转速可达8000转/分，在切削加工时，基本上能满足各行业需求。但现今客户又提出了更高加工要求，即：a.加工精度更高；b.加工效率更快；c.加工后的产品粗糙度更好。在这样的需求下，必须设计出具有更高主轴转速的高速加工中心来满足加工行业的最大需求，例如，把主轴转速由原来的8000转/分提高到24000转/分，但在高主轴转速时，又会产生如下新问题需要克服，包括：轴承磨损较大；主轴温度升高过快，等等。另外，现有高速立式加工设备操控不易，加工复杂形状工件的效率亦有待提升。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高速立式加工中心，其在高速运转状态下，能有效减少磨损，并控制主轴等部件温度在合适范围内，从而克服现有技术中的不足。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高速立式加工中心，它包括床身、滑座、工作台、立柱和主轴箱，所述滑座架设在床身上的第一水平导轨上，并可在滑座驱动机构的驱动下沿第一水平导轨运动，所述工作台架设在滑座上的第二水平导轨上，并可在工作台驱动机构的驱动下沿第二水平导轨运动，所述立柱固定在床身上，所述主轴箱架设在立柱上的竖直导轨上，并可在主轴箱驱动机构的驱动下沿竖直导轨运动，所述主轴箱上固定连接主轴及主轴电机，主轴上安装有刀具，并且，至少所述主轴上和/或主轴箱内还设有冷却机构。

作为优选的方案之一，所述滑座驱动机构包括与滑座传动连接的伺服电机和丝杠。

作为又一优选的方案，所述主轴箱驱动机构包括与主轴箱传动连接的伺服电机和丝杠。

进一步的，所述主轴电机通过电机安装板与主轴箱固定连接。

尤为优选的，所述主轴箱内设有封闭空腔，所述封闭空腔通过设置在主轴箱上的进水口和出水口与外设冷却流体管路连通。

更为优选的，所述电机安装板内设有封闭空腔，所述封闭空腔通过设置在电机安装板上的进水口和出水口与外设冷却流体管路连通。

所述滑座和工作台之间还装设有栅光尺。

所述滑座驱动机构、工作台驱动机构、主轴箱驱动机构和主轴电机可分别与一数控单元(如单片机、计算机系统等)连接，以实现该高速立式加工中心的自动控制。

更具体的，所述主轴通过轴承与主轴箱固连接，所述轴承采用与润滑系统连接的高精度耐磨轴承。

本发明加工中心是由机械设备与数控系统组成的自动化机床，属于高度机电一体化的产品，可用于高效率的自动加工复杂形状的工件。利用该加工中心，在工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，完成产品加工。

具体而言，本发明加工中心的工作过程为：床身上架有滑座，在伺服电机带动丝杠旋转，滑座沿床身导轨运动；滑座上架有工作台，在伺服电机带动丝杠旋转，工作台沿滑座导轨运动；立柱固定在床身上，立柱上架有主轴箱，在伺服电机带动丝杠旋转，主轴箱沿立柱导轨运动；主轴箱上固定有主轴，主轴上装有刀具，主轴带动刀具旋转完成加工任务。

再及，本发明加工中心还采用了如下设计：

(1)选配高精度耐磨轴承，并对此轴承进行单独润滑，及装有润滑系统，以保证工作正常，有效运行。

(2)除主轴本身有降温装置外，另外主轴箱及电机安装板也进行了冷却。冷却水从电机安装板一端进，在电机安装板内循环后，出来进入主轴箱内，在轴箱内循环后，在轴箱另一端流出，是主轴电机周围的温度保持在规定的范围内，可保高速主轴正常运行。

藉由前述设计，使得本发明加工中心主轴转速可由原来8000转/分提高到24000转/分，其加工效率能提高至少30％，加工精度可达到0.002mm，工件粗糙度可提高到Ra0.4μm。

附图说明

图1是本发明一优选实施例中高速立式加工中心的结构示意图；

图2是本发明一优选实施例中电机安装板及主轴箱的结构示意图；

图3是本发明一优选实施例中电机安装板的结构示意图；

图4是本发明一优选实施例中主轴箱的结构示意图；

图5是图4所示主轴箱的沿A-A向的剖面结构示意图；

图中各组件及其附图标记分别为：床身1、滑座2、丝杠3、工作台4、立柱5、主轴箱6、进水口61、出水口62、主轴电机7、主轴8、丝杠电机9、导轨10、栅光尺11、连接水管12、电机安装板13、出水口131、进水口132、进水管14以及出水管15。

具体实施方式

以下结合附图及一优选实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

参阅图1-5，该高速立式加工中心包括床身1、滑座2、工作台4、立柱5、主轴箱6、主轴电机7和主轴8；

其中：

该滑座2架设在床身1上的纵向水平导轨上，并可在滑座驱动机构的驱动下沿该纵向水平导轨运动；

该工作台4架设在滑座2上的横向水平导轨上，并可在工作台驱动机构的驱动下沿横向水平导轨运动；

该立柱5固定在床身1上，该主轴箱6架设在立柱5上的竖直导轨上，并可在主轴箱驱动机构的驱动下沿竖直导轨运动，该主轴箱上还固定连接主轴8及主轴电机7，主轴上安装有刀具，并且，至少该主轴上和/或主轴箱内还设有冷却机构。

作为优选的方案之一，该滑座驱动机构包括与滑座传动连接的伺服电机和丝杠。该主轴箱驱动机构包括与主轴箱传动连接的伺服电机和丝杠。

同样的，该工作台驱动机构亦包括与工作台传动连接的伺服电机9和丝杠3。

进一步的，该主轴电机7通过电机安装板13与主轴箱6固定连接。

优选的，该主轴箱内设有封闭空腔，该封闭空腔通过设置在主轴箱上的进水口61和出水口62与外设冷却流体管路连通。

尤为优选的，该电机安装板13内亦设有封闭空腔，该封闭空腔通过设置在电机安装板上的进水口132和出水口131与外设冷却流体管路连通。

更为优选的，可将进水口132与一进水管14连通，出水口131通过一连接水管12与进水口61连接，并将出水口62与一出水管15连接，从而简化冷却管路结构，提高冷却液利用效率。

此外，该滑座和工作台之间还装设有栅光尺11。

该滑座驱动机构、工作台驱动机构、主轴箱驱动机构和主轴电机可分别与一数控单元(如单片机、计算机系统等)连接，以实现该高速立式加工中心的自动控制。

更具体的，该高速立式加工中心中所用之轴承，特别是用于固定主轴的轴承可采用高精度耐磨轴承，并与润滑系统连接。

藉由前述设计，使得该加工中心主轴转速可由原来8000转/分提高到24000转/分以上，其加工效率能提高至少30％，加工精度可达到0.002mm，工件粗糙度可提高到Ra0.4μm；同时，还能将主轴及主轴电机温度控制在合理温度范围内，并有效降低轴承磨损率，提高轴承使用寿命。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，所作出的各种变换或变型，均属于本发明的范畴。

Claims (9)

1.一种高速立式加工中心，其特征在于，它包括床身、滑座、工作台、立柱和主轴箱，所述滑座架设在床身上的第一水平导轨上，并可在滑座驱动机构的驱动下沿第一水平导轨运动，所述工作台架设在滑座上的第二水平导轨上，并可在工作台驱动机构的驱动下沿第二水平导轨运动，所述立柱固定在床身上，所述主轴箱架设在立柱上的竖直导轨上，并可在主轴箱驱动机构的驱动下沿竖直导轨运动，所述主轴箱上固定连接主轴及主轴电机，主轴上安装有刀具，并且，至少所述主轴上和/或主轴箱内还设有冷却机构。

2.根据权利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述滑座驱动机构包括与滑座传动连接的伺服电机和丝杠。

3.根据权利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述主轴箱驱动机构包括与主轴箱传动连接的伺服电机和丝杠。

4.根据权利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述主轴电机通过电机安装板与主轴箱固定连接。

5.根据权利要求1或3或4所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述主轴箱内设有封闭空腔，所述封闭空腔通过设置在主轴箱上的进水口和出水口与外设冷却流体管路连通。

6.根据权利要求4所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述电机安装板内设有封闭空腔，所述封闭空腔通过设置在电机安装板上的进水口和出水口与外设冷却流体管路连通。

7.根据权利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述滑座和工作台之间还装设有栅光尺。

8.根据权利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述滑座驱动机构、工作台驱动机构、主轴箱驱动机构和主轴电机分别与一数控单元连接。

9.根据权利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述主轴通过轴承与主轴箱固连接，所述轴承采用与润滑系统连接的高精度耐磨轴承。

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