CN104801987A - 一种大型五面体龙门加工中心及补偿移动横梁变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种大型五面体龙门加工中心及补偿移动横梁变形的方法，加工中心包括固定横梁、移动横梁、工作台等，两个固定横梁分别安装在左右立柱上，X轴直线导轨装在固定横梁上，X轴滑块装在X轴直线导轨上，移动横梁与X轴滑块连接，X轴直线电机驱动X轴滑块运动沿X轴直线导轨移动，Y轴直线导轨装在移动横梁上，Y轴滑块装在Y轴直线导轨上，滑鞍与Y轴滑块连接，Y轴驱动电机驱动Y轴滑块沿Y轴直线导轨移动，滑鞍上装有Z轴直线导轨，Z轴滑块装在Z轴直线导轨上，滑枕与Z轴滑块连接，Z轴驱动电机驱动Z轴滑块运动沿Z轴直线导轨运动，主轴单元包括A轴旋转驱动轴和C轴旋转驱动轴，主轴单元安装在滑枕上。本发明适于大型零件的高速、高精度加工场合。

Description

一种大型五面体龙门加工中心及补偿移动横梁变形的方法

技术领域

本发明适用于精密零件加工领域，特别是一种大型五面体龙门加工中心及补偿移动横梁变形的方法，属于大型五面体龙门加工中心及补偿移动横梁变形的方法的创新技术。

背景技术

国内外针对五面加工的专用机床很少，很多都是通过多种机床组合加工，多次装夹才能完成。但行业内有些精度要求高的零件，则无法保证期加工精度的稳定性，造成废品率高，效率低，产出低的局面。有些大型五面体龙门加工中心可对大型、重型工件五面体进行强力重载荷切削和加工，可完成空间曲面的五坐标及联动数控加工，但现有大型五面体龙门加工中心存在的缺点是床身在加工大型模具过程中稳定性欠佳，以致直接影响加工精度及加个效率。此外，其中移动横梁是龙门加工中心的关键零件，现有移动横梁一般安装在立柱上，中间悬空、滑鞍及滑枕压在移动横梁上，重力会造成移动横梁下压变形，另外，由于滑枕及滑鞍等部件是前倾结构，对移动横梁产生一个向前的颠覆力，从而导致移动横梁变形。所以，解决移动横梁变形补偿问题对于龙门加工中心来说非常重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种加工精度高，效率高的大型五面体龙门加工中心。

本发明的另一目的是提供一种大型五面体龙门加工中心补偿移动横梁变形的方法。本发明补偿速度较快，适合于大型零件的高速、高精度加工场合。

实现上述目的的技术方案是：本发明的大型五面体龙门加工中心，包括有左右立柱、固定横梁、移动横梁、X轴滑块、滑鞍、滑枕、Y轴驱动电机、X轴直线导轨、X轴直线电机、Y轴直线导轨、工作台、主轴单元、Z轴驱动电机、Y轴滑块、Z轴直线导轨、Z轴滑块，其中工作台安装在地面，两个固定横梁分别安装在左右立柱上，左右立柱支撑两个固定横梁, X轴直线导轨装设在固定横梁上，X轴滑块装设在X轴直线导轨上，移动横梁与X轴滑块连接，X轴直线电机驱动X轴滑块运动，使移动横梁能随X轴滑块沿X轴直线导轨前后移动，Y轴直线导轨安装在移动横梁上，Y轴滑块装设在Y轴直线导轨上，滑鞍与Y轴滑块连接，Y轴驱动电机驱动Y轴滑块运动，使滑鞍能随Y轴滑块沿Y轴直线导轨左右移动，滑鞍上装设有Z轴直线导轨，Z轴滑块装设在Z轴直线导轨上，滑枕与Z轴滑块连接，Z轴驱动电机驱动Z轴滑块运动，使滑枕能随Z轴滑块沿Z轴直线导轨实现垂向上下运动，主轴单元包括有A轴旋转驱动轴和C轴旋转驱动轴，主轴单元安装在滑枕上，能实现A轴旋转与C轴旋转及X轴移动、Y轴移动、Z轴移动的五轴联动插补。

本发明大型五面体龙门加工中心补偿移动横梁变形的方法，包括如下步骤：

1）在实际加工前，在移动横梁3上从左到右等距离选择若干个点，逐次移动滑鞍到测量点，测量移动横梁的变形量；

2）建立移动变形量与补偿值对应表；

3）实际加工过程中，利用直线光栅尺测量滑鞍在移动横梁上的位置，查对应表获得加工补偿量，完成移动横梁的加工变形补偿。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1）本发明采用床身联体设计结构，改变普通龙门铣床不能承载大型模胚的缺点，整机床身、左右立柱、工作台联体铸造，以保证机床刚性，并在铸件粗加工后二次回火消除内应力，保证床身在加工大型模具过程中的稳定性。

2）本发明Y轴纵向导轨采用四轨同步双驱动结构，传动精度平稳可靠；

3）本发明X轴直线导轨、Y轴直线导轨、Z轴直线导轨三个方向的进给传动导轨采用高品质p3级精密滚柱真线导轨，保证传动效率和机床精度。

4）本发明X轴直线电机采用双驱动直线电机，由于电机和工作台之间无机械连接件，工作台对位置指令几乎能立即反应，从而使得跟随误差减至最小而达到较高的精度。

本发明是一种加工精度高，效率高的大型五面体龙门加工中心；本发明补偿移动横梁变形的方法补偿速度较快，本发明适合于大型零件的高速、高精度加工场合。

附图说明

图1为本发明的俯视图；

图2为本发明的主视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明关键技术要点作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的大型五面体龙门加工中心，包括有左右立柱1、固定横梁2、移动横梁3、X轴滑块4、滑鞍5、滑枕6、Y轴驱动电机7、X轴直线导轨8、X轴直线电机9、Y轴直线导轨10、工作台12、主轴单元13、Z轴驱动电机14、Y轴滑块15、Z轴直线导轨16、Z轴滑块17，其中工作台12安装在地面，左右立柱1装设在工作台12的两侧，左右立柱1支撑两个固定横梁2, 两个固定横梁2分别安装在左右立柱1上，X轴直线导轨8装设在固定横梁2上，X轴滑块4装设在X轴直线导轨8上，移动横梁3与X轴滑块4连接，X轴直线电机9驱动X轴滑块4运动，使移动横梁3能随X轴滑块4沿X轴直线导轨8前后移动，Y轴直线导轨10安装在移动横梁3上，Y轴滑块15装设在Y轴直线导轨10上，滑鞍5与Y轴滑块15连接，Y轴驱动电机7驱动Y轴滑块15运动，使滑鞍5能随Y轴滑块15沿Y轴直线导轨10左右移动，滑鞍5上装设有Z轴直线导轨16，Z轴滑块17装设在Z轴直线导轨16上，滑枕6与Z轴滑块17连接，Z轴驱动电机14驱动Z轴滑块17运动，使滑枕6能随Z轴滑块17沿Z轴直线导轨16实现垂向上下运动，主轴单元13包括有A轴旋转驱动轴和C轴旋转驱动轴，主轴单元13安装在滑枕6上，能实现A轴旋转与C轴旋转及X轴移动、Y轴移动、Z轴移动的五轴联动插补。上述A轴旋转驱动轴和C轴旋转驱动轴都可以通过电机驱动其转动。

本实施例中，上述Y轴驱动电机7通过Y轴滚珠丝杆传动副11驱动Y轴滑块15运动，其中Y轴驱动电机7的输出轴与Y轴滚珠丝杆传动副11中的丝杆连接，Y轴滑块15与Y轴滚珠丝杆传动副11中的螺母连接；Z轴驱动电机14通过Z轴滚珠丝杆传动副18驱动Z轴滑块17运动，其中Z轴驱动电机14的输出轴与Z轴滚珠丝杆传动副18中的丝杆连接，Z轴滑块17与Z轴滚珠丝杆传动副18中的的螺母连接。同理，X轴直线电机9也可以应该通过滚珠丝杆传动副驱动X轴滑块4运动。

本实施例中，上述Y轴直线导轨10上装设有六个Y轴滑块15，滑鞍5与6个Y轴滑块15连接；Z轴直线导轨16上安装有六个Z轴滑块17，滑枕6与六个Z轴滑块17连接。

本实施例中，上述左右立柱1分别用螺钉联接在工作台12的两个侧面的凸台面上。

本实施例中，上述固定横梁2内部为带有许多加强筋板的高刚性箱式结构。

本实施例中，上述Y轴驱动电机7是伺服驱动电机；上述X轴直线电机9是双驱动直线电机；上述Z轴驱动电机14是伺服驱动电机。

本实施例中，上述X轴直线导轨8包括有四条线性导轨。

本实施例中，上述主轴单元13主轴单元13是包括有A轴旋转驱动轴和C轴旋转驱动轴的机构架。其中A轴旋转驱动轴的转动角度不超过360度，即在一定范围摆动。

本实施例中，上述Y轴纵向导轨10采用四轨同步双驱动结构，且X轴直线导轨8、Y轴直线导轨10、Z轴直线导轨16都是采用高品质p3级精密滚柱直线导轨。

本发明的大型五面体龙门加工中心补偿移动横梁变形的方法，包括如下步骤：

1）在实际加工前，在移动横梁3上从左到右等距离选择10个点，逐次移动滑鞍5到测量点，测量移动横梁3的变形量；

2）建立移动变形量与补偿值对应表；

3）实际加工过程中，利用直线光栅尺测量滑鞍5在移动横梁3上的位置，查对应表获得加工补偿量，完成移动横梁3的加工变形补偿。

本发明床身采用联体设计结构，整机床身，左右立柱，工作台联体铸造。工作台12安装在地面，左右立柱1主要起联结支撑两个固定横梁2的作用，左右立柱1分别用螺钉联接在工作台12的两个侧面的凸台面上，两个固定横梁2分别安装在左右立柱1上，固定横梁2内部为带有许多加强筋板的高刚性箱式结构；结合移动横梁3、左右立柱1形成高架桥式结构。移动横梁3装在两边各六个滑块上，配合安装了直线电机动子，使移动横梁3能沿X轴直线导轨8前后移动，即实现四轨双驱动结构，另外，它还起到支承Y轴直线导轨10的作用。X轴直线导轨8、Y轴直线导轨10、Z轴直线导轨16三个方向的进给传动导轨采用高品质p3级精密滚柱真线导轨。因此，通过上述结构的设计，改变了普通龙门铣床不能承载大型模胚的缺点，保证床身在加工大型模具过程中的稳定性，采用四轨双驱动高速传动机构，适合精密汽车模具和大型机械配件的加工制造特点。

Claims (10)

1.一种大型五面体龙门加工中心，其特征在于包括有左右立柱、固定横梁、移动横梁、X轴滑块、滑鞍、滑枕、Y轴驱动电机、X轴直线导轨、X轴直线电机、Y轴直线导轨、工作台、主轴单元、Z轴驱动电机、Y轴滑块、Z轴直线导轨、Z轴滑块，其中工作台安装在地面，两个固定横梁分别安装在左右立柱上，左右立柱支撑两个固定横梁, X轴直线导轨装设在固定横梁上，X轴滑块装设在X轴直线导轨上，移动横梁与X轴滑块连接，X轴直线电机驱动X轴滑块运动，使移动横梁能随X轴滑块沿X轴直线导轨前后移动，Y轴直线导轨安装在移动横梁上，Y轴滑块装设在Y轴直线导轨上，滑鞍与Y轴滑块连接，Y轴驱动电机驱动Y轴滑块运动，使滑鞍能随Y轴滑块沿Y轴直线导轨左右移动，滑鞍上装设有Z轴直线导轨，Z轴滑块装设在Z轴直线导轨上，滑枕与Z轴滑块连接，Z轴驱动电机驱动Z轴滑块运动，使滑枕能随Z轴滑块沿Z轴直线导轨实现垂向上下运动，主轴单元包括有A轴旋转驱动轴和C轴旋转驱动轴，主轴单元安装在滑枕上，能实现A轴旋转与C轴旋转及X轴移动、Y轴移动、Z轴移动的五轴联动插补。

2.根据权利要求1所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述Y轴驱动电机通过Y轴滚珠丝杆传动副驱动Y轴滑块运动，其中Y轴驱动电机的输出轴与Y轴滚珠丝杆传动副中的丝杆连接，Y轴滑块与Y轴滚珠丝杆传动副中的螺母连接；Z轴驱动电机通过Z轴滚珠丝杆传动副驱动Z轴滑块17运动，其中Z轴驱动电机的输出轴与Z轴滚珠丝杆传动副中的丝杆连接，Z轴滑块与Z轴滚珠丝杆传动副中的的螺母连接。

3.根据权利要求2所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述Y轴直线导轨上装设有六个Y轴滑块，滑鞍与6个Y轴滑块连接；Z轴直线导轨上安装有六个Z轴滑块，滑枕与六个Z轴滑块连接。

4.根据权利要求1所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述左右立柱分别用螺钉联接在工作台的两个侧面的凸台面上。

5.根据权利要求1所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述固定横梁为内部设有加强筋板的刚性箱式结构。

6.根据权利要求1至5任一项所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述Y轴驱动电机是伺服驱动电机；上述X轴直线电机是双驱动直线电机；上述Z轴驱动电机是伺服驱动电机。

7.根据权利要求6所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述X轴直线导轨包括有四条线性导轨。

8.根据权利要求7所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述主轴单元是包括有A轴旋转驱动轴和C轴旋转驱动轴的机构架。

9.根据权利要求8所述的大型五面体龙门加工中心，其特征在于上述Y轴纵向导轨采用四轨同步双驱动结构，X轴直线导轨、Y轴直线导轨、Z轴直线导轨采用p3级精密滚柱直线导轨。

10.一种大型五面体龙门加工中心补偿移动横梁变形的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）在实际加工前，在移动横梁上从左到右等距离选择若干个点，逐次移动滑鞍到测量点，测量移动横梁的变形量；

2）建立移动变形量与补偿值对应表；

3）实际加工过程中，利用直线光栅尺测量滑鞍在移动横梁上的位置，查对应表获得加工补偿量，完成移动横梁的加工变形补偿。