CN104191317A - 五轴高速联动加工中心 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种五轴高速联动加工中心,具有X﹑Y﹑Z三个直线运动的数控坐标轴和A、C二个旋转运动的数控坐标轴,可实现五轴联动,各坐标轴可自动定位,工件在一次装夹后,可自动完成铣﹑钻﹑镗﹑铰和攻丝等多种工序的加工,特别适用于蜗轮、叶片、复杂模具和空间凸轮等具有复杂曲面的零件加工;机床坐标可以自动高精度定位,加工时不需钻、镗模具即可直接钻、镗孔,且能保证孔距加工精度,节省工艺装备,缩短生产周期,降低成本,提高经济效益,广泛应用于军工、航空、航天、发电和造船等机械加工行业。

Description

五轴高速联动加工中心
技术领域
[0001] 本发明涉及一种五轴高速联动加工中心。
背景技术
[0002]目前,五轴联动数控机床一般控制三个直线坐标轴和两个旋转坐标轴同时运动,使刀具和工件能够按照规定的运动轨迹进行切削加工,两个旋转坐标轴是转台的回转及刀具的摆动,不能真正意义上实现五轴联动,加工精度不高;主轴的转速最高只能达到每分钟18000转,不能达到高速的要求,而且主轴和主电机之间有很多的传动零部件,结构复杂,体积庞大。
发明内容
[0003] 本发明的目的是为了克服以上的不足,提供一种主轴最高转速可达24000转/分钟、加工精度高、结构紧凑的五轴高速联动加工中心。
[0004] 本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种五轴高速联动加工中心,包括床身,床身上方设有主轴箱,主轴箱内设有主轴,主轴由主电机驱动,主轴箱后部设有拖板,主轴箱置于拖板上的Z轴导轨中,主轴箱内设有Z轴丝杆及带动Z轴丝杆的Z轴电机,拖板置于横梁上的X轴导轨中,拖板中穿入X轴丝杆,X轴丝杆由X轴电机带动,横梁的两端下部置于Y轴导轨中,横梁的两端下部穿入Y轴丝杆,两个Y轴丝杆均由Y轴电机带动,主轴箱的下方后部设有刀库,床身中设有可360°旋转的工作台,工作台下部连接有C轴,工作台置于摆动体上,摆动体的两端均通过A轴与床身相连,C轴与A轴均采用大扭矩力矩电机驱动。
[0005] 本发明的进一步改进在于:X轴导轨采用两条滚柱直线导轨和一贴塑滑动导轨,Y轴导轨、Z轴导轨均采用两滚柱直线导轨。
[0006] 本发明的进一步改进在于:刀库为带有20把刀的链式斗笠刀库,并通过变频电机驱动。
[0007] 本发明的进一步改进在于:主轴前端设有双排轴承。
[0008] 本发明与现有技术相比具有以下优点:本发明可实现X、Y、Z、A、C轴五轴联动,特别适用于蜗轮、叶片、复杂模具和空间凸轮等具有复杂曲面的零件加工;机床坐标可以自动高精度定位,加工时不需钻、镗模具即可直接钻、镗孔,且能保证孔距加工精度,节省工艺装备,缩短生产周期,降低成本,提高经济效益,广泛应用于军工、航空、航天、发电和造船等机械加工行业。
[0009] 附图说明:
图1为本发明的结构示意图;
图中标号:1-床身、2-主轴箱、3-拖板、4-Z轴导轨、5-横梁、6-X轴导轨、7-X轴丝杆、8-Y轴导轨、9-Y轴丝杆、1-Y轴电机、11-工作台、12-摆动体。
[0010] 具体实施方式: 为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
[0011] 如图1示出了本发明五轴高速联动加工中心的一种实施方式,包括床身1,床身I上方设有主轴箱2,主轴箱2内设有主轴,内藏式主轴由主电机直接驱动,省掉了主电机到主轴之间的所有传动零部件,大大简化了机床主传动结构,主轴最高转速可达每分钟24000转,从系统开始控制主轴,利用电主轴高效、稳定的结构原理,对主轴系统进行动力学仿真分析,对原主轴系统的轴承支承系统和主轴结构进行了动态优化设计,针对主轴前端的单排轴承的不足,提出了双排轴承的设计方案,对主轴结构进行了优化设计,从而提高了主轴系统的静力学和动力学特性,满足了设计要求。
[0012] 主轴箱2后部设有拖板3,主轴箱2置于拖板3上的Z轴导轨4中,主轴箱2内设有Z轴丝杆及带动Z轴丝杆的Z轴电机,拖板3置于横梁5上的X轴导轨6中,拖板3中穿入X轴丝杆7,X轴丝杆7由X轴电机带动,横梁5的两端下部置于Y轴导轨8中,横梁5的两端下部穿入Y轴丝杆9,两个Y轴丝杆9均由Y轴电机10带动。
[0013] X、Y、Z三轴导轨均采用滚柱直线滚动导轨,刚性好、移动速度快;X轴导轨采用两条滚柱直线导轨另加一贴塑滑动导轨,Y、Z两轴导轨均采用两滚柱直线导轨,因而机床在高速进给时振动小,在低速进给时无爬行;x轴进给采用交流伺服电机经同步带轮1:1.5的减速后,带动滚珠丝杠来实现,Y轴进给采用2个交流伺服电机经弹性联轴器直接带动2根滚珠丝杠来实现,Z轴进给采用交流伺服电机经弹性联轴器直接带动滚珠丝杠来实现。X、
Y、Z三坐标轴均带光栅全闭环反馈装置,可以进行精确定位,具有精度稳定性高的特点,可以对工件进行高效、高精度的加工;本发明采用高刚性的龙门型结构,床身、立柱一体化的铸造结构,具有刚性高、变形小、精度高等特点,主轴中心到Z轴导轨面的距离缩到最小,减小了主轴箱的翻转力矩,延长了 Z轴导轨的精度寿命。
[0014] 主轴箱2的下方后部设有刀库,刀库为带有20把刀的链式斗笠刀库,通过变频电机驱动,可对刀具进行固定地址换刀;刀库移门与刀库移动为机械联动式,换刀动作稳定、可靠。
[0015] 床身I中设有可360°旋转的工作台11,工作台11下部连接有C轴,工作台11置于摆动体12上,摆动体12的两端均通过A轴与床身I相连,C轴与A轴均采用大扭矩力矩电机驱动,采用液压夹紧,并采用高精度绝对角度编码器形成闭环控制,分度精度高、夹紧力大、刚性好;A轴摆动平稳、精度高;C轴结构简单,转动惯量小;双回转的工作台直接安装在床身的侧板上,承重大,刚性好,整机结构紧凑。
[0016] 在加工过程中,采用六个环形喷嘴喷射冷却液对刀具进行冷却;主轴和A、C轴的扭矩电机通过水冷装置进行循环冷却,保证加工精度。
[0017] 各部件的技术参数如下表: — 名称 I m [ mm
_1......aass__2®__iso_
_Y 撕程__aas__740
_Z.......1tilS__am__1.50_
_4__蘆__S__±1,102—IM_
_c.籠度__度__360_
_____sal__纖二纖_
工作台 _XfiaRlt__ms__¢,5,10_
工作台最大承重 kg 420
_王麵.1ts__:__HSK...M3_
主轴^:高$$速 r Zmxn 24000 主^^定扭ϋ__Km__78__...............................................................................................................................志 Sfe定SM....................................................1/ku1.......................................................ίΜ>,...................................._1.......Ζ..臟臟.__aisaa__40__
immm..................................................................................虐臟Jan...........................................................................................................A„,^fe„SB,It,MS;..............................................KimB.............................................................,s0...........................................................................................................................................................................................................................................—£■——— ^xJmn,...........................................................................................................................36,.....................................................................—.................................................-ZEJiML...................................................................................................,,,,,,,,,,,,
Tl 翼数 Pcs 20
換刀时闻 _ 6
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刀具*大HS cSJl/t»
_ Φ75/Φ120
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_c 龜tii___bs___las__
电_率 ---fa--SLlS-,
_iaia___ks__i^§_
_水泠批水聚电机__kw__4.5
_湖1111¾!!__M__0,...025_
_獲纖|11_规__b!__0,02_
___■翻圖■机__fcs__¢.2
τίιίζ.....鐘_碰盤藍__MS__0,008_
精度 3C/Y/Z轴单随驗位.__aa__Q,.....00.5_
_Α/C轴单向定位精度____8_
__ΑΛ:轴_向重复定位If度 秒__3_
_机床尺寸_ ΐα斤e高_ I mm I 3500_]
本发明可实现X、Y、Z、A、C轴五轴联动,特别适用于蜗轮、叶片、复杂模具和空间凸轮等具有复杂曲面的零件加工;机床坐标可以自动高精度定位,加工时不需钻、镗模具即可直接钻、镗孔,且能保证孔距加工精度,节省工艺装备,缩短生产周期,降低成本,提高经济效益,广泛应用于军工、航空、航天、发电和造船等机械加工行业。

Claims (4)

1.一种五轴高速联动加工中心,包括床身(1),其特征在于:所述床身(I)上方设有主轴箱(2 ),所述主轴箱(2 )内设有主轴,所述主轴由主电机驱动,所述主轴箱(2 )后部设有拖板(3 ),所述主轴箱(2 )置于所述拖板(3 )上的Z轴导轨(4)中,所述主轴箱(2 )内设有Z轴丝杆及带动Z轴丝杆的Z轴电机,所述拖板(3)置于横梁(5)上的X轴导轨(6)中,所述拖板(3)中穿入X轴丝杆(7),所述X轴丝杆(7)由X轴电机带动,所述横梁(5)的两端下部置于Y轴导轨(8)中,所述横梁(5)的两端下部穿入Y轴丝杆(9),两个所述Y轴丝杆(9)均由Y轴电机(10)带动,所述主轴箱(2)的下方后部设有刀库,所述床身(I)中设有可360°旋转的工作台(11),所述工作台(11)下部连接有C轴,所述工作台(11)置于摆动体(12 )上,所述摆动体(12)的两端均通过A轴与所述床身(I)相连,所述C轴与所述A轴均采用大扭矩力矩电机驱动。
2.根据权利要求1所述五轴高速联动加工中心,其特征在于:所述X轴导轨(6)采用两条滚柱直线导轨和一贴塑滑动导轨,所述Y轴导轨(8)、所述Z轴导轨(4)均采用两滚柱直线导轨。
3.根据权利要求1所述五轴高速联动加工中心,其特征在于:所述刀库为带有20把刀的链式斗笠刀库,并通过变频电机驱动。
4.根据权利要求1所述五轴高速联动加工中心,其特征在于:所述主轴前端设有双排轴承。
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