CN105171074A - 龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，包括主滑台单元，龙门横梁单元，在X轴主滑台体上设有工件平台和电磁吸盘/液压夹具；龙门横梁单元由双向十字数控滑台组成，在横梁两侧双向滑台上，设有两台专用立式主轴铣刀头，以实现对工件的铣削；在横梁两外侧，分别安装圆盘式刀库；在数控系统的程序指令控制下，实现对工件的曲面对称式双边同时加工。附助单元还有自动排屑系统、冷却、集中润滑及防护罩。所述主轴单元带拉刀机构,在换刀机构和刀库的配合下，可实现快速自动换刀。主轴采用交流伺服主轴电机加齿形带减速传动，传动平稳，变速范围宽，传递扭矩大。工件一次装夹后，可自动完成镗、铣、钻、绞多工序的连续加工。

Description

龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心

技术领域

本发明属于机械制造装备技术领域，涉及一种机械加工切屑机床，尤其涉及一种可适用于汽车、冶金、风电、船舶、煤矿机械、工程机械中的大、中型零件粗、精加工的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心。

背景技术

目前，龙门式镗铣机床是集机、电、液等先进技术于一体的机械加工设备，适用于重机、机车、发电、机床、汽车、模具等行业半精加工和精加工，也可用于粗加工。举例分析，龙门式镗铣机床总体结构由一个龙门架组成，龙门架由双立柱、活动横梁、连接梁、横向溜板及铣头滑枕组成刚性框架，横梁上大多配置一台立式大功率多功能滑枕式垂直上下运动(Z轴)，立式主轴镗铣刀头，镗铣刀头的溜板沿横梁导轨左右运动(Y轴)；龙门框架下方沿床身工作台纵向运动(X轴)。然而，根据国家重点行业核心制造领域的需求，此类设备目标应为数控专用机床及其柔性制造系统，当前很多现有设备无法适用于各行业大、中型零件的连续性加工的需要。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理的改进和创新提升，使之成为具有双主轴双刀库的龙门立式铣床加工中心。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提出一种布局合理、整机刚性强、承载能力大、定位精度高、运转噪音小、可适应多样化连续加工生产的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，以解决现有技术装备的诸多不足。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，包括X轴主滑台单元及龙门横梁两侧的龙门单元，其特征在于：所述X轴主滑台13的台体上设有工件平台31和电磁吸盘和/或夹紧夹具33，龙门单元由两立柱及横梁双向十字数控滑台构成，在龙门横梁27左右侧均设有双向十字数控滑台，双向十字数控滑台包括左横移Y轴滑台26和右横移Y轴滑台23，双向十字数控滑台上各装一台立式专用的右主轴电机铣刀头22和左主轴电机铣刀头25，用以实现对工件的铣削加工；在两立柱横梁的外侧，分别装有圆盘式刀库3；右主轴电机铣刀头22和左主轴电机铣刀头25通过数控系统12进行控制，实现对复杂工件的曲面对称式双边同时镜像对称铣削加工；所述右主轴电机铣刀头22和左主轴电机铣刀头25的主轴带拉刀机构；

右横移Y轴滑台、左横移Y轴滑台的一侧分别设置Z轴滑台，所述Z轴滑台分别为右Z轴滑台、左Z轴滑台；

还包括打刀缸21、换刀机构25，打刀缸21安装在右主轴电机铣刀头22的上方，换刀机构安装在两侧立柱的下部，其中打刀缸21、换刀机构和圆盘刀库3由数控系统12控制，进行自动换刀，实现快速更换刀具连续加工。

其它辅助单元还有自动排屑系统、冷却液、集中润滑及滑台轨道防护罩。设计具有高效多功能型带主轴自动拉刀和双刀库自动换刀系统的龙门立式双头铣床加工中心。

根据本发明的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心具有X轴，Y轴，Z轴三个基本直线坐标轴，各坐标轴均可以数字化控制自动定位。工件一次装夹后，可自动完成镗、铣、钻、绞等多工序的连续加工，还可以根据用户需要配备合适附件直角铣头、万能铣头、等多种特殊形状的附件铣刀头，配备双刀库，以实现多面体的双头同步镜像对称多种工序的连续铣削精加工。

所述的机床主轴配备两台专用立式主轴铣削刀头，采用台湾产主轴单元式结构，刚性好，转速高。所述的立式主轴铣削刀头的主轴带拉刀机构，在打刀缸和圆盘刀库的配合下，由液压系统、换刀机构可实现快速自动换刀，其结构紧凑，刀库容量是8把或16把刀，由数控系统控制，使用简便。所述的主轴电机采用交流伺服电机由交流变频器驱动电机加上带齿形皮带减速传动机构，传动平稳，变速范围宽，传递扭矩更大。所述的专用铣刀头主轴单元，刀头BT50锥度；伺服主轴电机功率15KW；主轴转速范围150～6000r/min无级调速。

根据本发明的龙门立式数控双主轴双刀库铣床加工中心还具有以下附加技术特征：

优选的，所述的底座与机床X轴主滑台之间采用重载直线滚动导轨的结构，承载力大，切削抗振，摩擦系数小，伺服驱动性能优，快速进给时振动小，稳定性高，低速进给时无爬行的特点；所述的X轴主滑台采用滚珠丝杠副传动，结构紧凑，传动平稳，定位精度高。

优选的，所述的机床横梁与右横移Y轴滑台导轨之间采用硬轨，用斜面镶块调整滑枕间隙。其主要特点是，刚性好，承载力大，切削抗振，快速进给时振动小，稳定性高，低速进给时无爬行；右横移Y轴滑台采用滚珠丝杠副传动，结构紧凑，传动平稳，定位精度高。

优选的，所述的机床滑台底座、滑台台体、立柱、横梁、专用铣刀头主箱体及固定横梁，采用高强度铸铁材料及树脂砂工艺铸造,采用合理的筋板结构设计，并采用粗加工后二次回火的工艺，保证机床整体的高刚性和高稳定性。

优选的，方法一：所述的机床X轴主滑台上设有工件平台还包括机床夹具，它是保证工件在机床上正确定位的关键环节。根据加工工件形状特点，采用双自定心机构中线定位及油缸推动工件轴向定位，始终使工件在机床上保持正确的位置。

优选的，方法二：所述的机床夹具采用电磁吸盘作为夹紧工件的工具，其夹持面积大，夹紧牢固可靠，以提高切削速度。在夹具上还设有零位参考点，刀具可方便的找零位，始终使刀具与工件在机床上保持正确的位置，以保证复杂工件其加工质量。

优选的，所述的机床各导轨的滚珠丝杠均为上银品牌，都带有固定的润滑系统，各润滑系统采用南京贝奇尔集中润滑泵,定时、定量、自动润滑。

优选的，所述的机床X轴主滑台导轨及右横移Y轴滑台导轨均安装伸缩式不锈钢防护罩防护，外形美观，经久耐用。

优选的，所述的数控系统操作屏采用西门子840D双通道系统控制，可很方便的实现双铣削刀头同时曲面铣削加工，即双铣削头同时对称走差补,同时对称换刀，即可保证加工质量，又大幅提高加工效率；其控制精确，性能稳定，操作方便，带手摇脉冲发生器，方便手动调整，又可编程指令运动加工过程控制。

本发明与现有技术相比具有以下有益的技术效果：

本发明的数控系统采用西门子840D数控系统或者采用华中HNC-21MD铣削数控系统，编程简单，操控方便，能满足加工中心对复杂工件的快速连续加工的使用要求。

进一步，本发明的双主轴铣刀头和双刀库自动换刀功能，适合复杂工件的曲面对称式双边同时镜像切削加工，与单主轴相比提高工效2倍以上，工件一次装夹后，可自动完成镗、铣、钻、绞等多工序的连续加工。

附图说明：

下面根据附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

图1是本发明的加工中心主体结构主视图；

图2是本发明的加工中心主体结构侧视图；

图3是本发明的加工中心主体结构俯视图；

图1中：龙门右立柱1、排屑系统11、X轴主滑台13、龙门右立柱17、电缆吊架21、右主轴电机铣刀头22、右横移Y轴滑台23、装屑小车24、左主轴电机铣刀头25、左横移Y轴滑台26、龙门横梁27、左侧刀库28、右侧刀库29、右侧铣刀30、工件平台31、左侧铣刀32、夹紧夹具33、右侧换刀机构34、左侧换刀机构35、放刀位置36、接刀杆37、举升抬刀缸38、刀头定位处39、左Z轴滑台40、右Z轴滑台41、

图2中：龙门右立柱1、床身底座2、圆盘刀库3、铣刀头4、液压夹具5、集中润滑6、防护栏7、横向Y轴滚珠丝杠8、Z轴伺服电机9、X主轴伺服电机10、排屑系统11、数控系统操纵屏12、X轴主滑台13、排屑电机14、主轴换刀位置15、上刀缸执行机构16、

图3中：液压站42、换刀旋转空间43、换刀旋转空间44、X轴主平台工件45、X轴主防护罩46、左排屑通道47、右排屑通道48、电控柜49、

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

参见图1、图2、图3所示，本发明龙门立式数控双主轴双刀库铣床加工中心，包括床身底座2，X轴主滑台单元及龙门横梁27和两侧的龙门单元，所述的床身底座2的两侧设有龙门左立柱17和龙门右立柱1，所述的龙门左立柱17和龙门右立柱1上方设有龙门横梁27，所述的龙门横梁27上设有双向十字数控滑台，包括左横移Y轴滑台26和右横移Y轴滑台23。所述的右横移Y轴滑台、左横移Y轴滑台上方分别设有上下移动的右主轴电机铣刀头22和左主轴电机铣刀头25。

在所述的左主轴电机铣刀头25的下端安装有左侧铣刀32，在所述的右主轴电机铣刀头22的下端安装有右侧铣刀30。所述的主轴电机铣刀头是向内侧置布置的，即主轴电机安放在外侧，而专用主轴立铣头固定在内侧，打刀缸21则装在主轴立铣头22的上方。

所述的X轴主滑台13上方安放固定有工件平台31，工件由夹紧夹具33固定，包括磁力夹具或液压夹具。

所述的龙门横梁两端侧分别设有圆盘刀库3，刀库容量是8把刀或者最大16把刀。

所述的右换刀机构34和左换刀机构35装在两侧立柱的下部，刀库正中心的下方对应放刀位置36，接刀杆37负责接刀，左换刀机构38升降、旋转180°和圆盘刀库3配合完成自动换刀。换刀机构由液压站42提供动力，必须要求左横移Y轴滑台和Z轴垂直滑台先行进到刀头定位处39位置上。

本发明的左侧刀库自动换刀工作步骤如下：

a是首先将左侧主轴铣刀头25自动开到其换刀位置的刀头定位处39位置上，将左侧刀库28目标位第N把刀具自动转到垂直向下的下刀1#位置上。

b刀体转动90°使刀柄朝上则如同放刀位置36，右主轴上方打刀缸21动作，内打刀杆打刀，由一个接刀杆37的一端接下刀库中的第N把铣刀，另一端把左主轴铣刀头25上的刀具接下。

c然后左换刀机构35油缸下行到位，然后接刀杆37转动180°，就将铣刀交换了。

d左侧换刀机构35中油缸向上升，将新铣刀柄装上主轴，并把旧铣刀放回到放刀位置36上，刀库爪转动90°将铣刀放入左刀库28之中。

同样，右侧刀库自动换刀工作步骤与左侧工作基本相同，在此已作省略，由右侧换刀机构34和右侧刀库29配合完成，由液压站42中油缸执行工作，可以同步完成双主轴铣刀头的自动换刀。

根据本发明的实例，所述机床加工中心还包括润滑系统、磁性自动排屑系统和冷却液系统。所述机床采用集中润滑器6，选用贝奇尔润滑站。

所述的机床设有的自动排屑系统11，自动排屑系统11为磁性自动排屑系统，包括：由X轴主滑台两侧的绞龙左排屑通道47、右排屑通道48收集，排屑电机14驱动，再由传送链带输送到机床的一侧面，集中排屑，由装屑小车24收集。所述冷却液回流过滤后循环使用，以便于现场管理。

所述的床身底座2、X轴主滑台13、左横移Y轴滑台26和龙门左立柱17、龙门右立柱1、龙门横梁27、拖板、方滑枕等大型铸件均采用高强度铸铁材料和树脂砂工艺铸造，采用合理的筋板结构设计，并采用粗加工后二次失效工艺，保证机床整体的高刚性，高稳定性。

所述的床身底座2与X轴主滑台13之间、龙门横梁27与左横移Y轴滑台26之间以及左横移Y轴滑台26与左Z轴滑台40之间均采用导轨方式连接，其连接定位精度高、承载能力大。

所述的X轴主滑台13采用45重载直线滚动导轨，X轴行程为2100mm，伺服电机与滚珠丝杠直连传动，联轴器带过载保护；滑台台面尺寸(长×宽)2000×1000，滑台快速移动：6000mm/min，滑台工进速度：0～800mm/min。

所述的左横移Y轴滑台26通过电机驱动其沿Y轴方向横向滑动，Y轴横向行程为700㎜；该滑台上方设有左Z轴滑台40，左Z轴滑台40通过电机驱动该Z轴滑台上下行程为320㎜。

所述的右横移Y轴滑台23通过电机驱动其沿Y轴方向横向滑动，Y轴横向行程为700㎜；该滑台上方设有左Z轴滑台41，左Z轴滑台41通过电机驱动该Z轴滑台上下行程为320㎜。

所述的机床采用在龙门横梁27上两侧均装有双向十字数控滑台，使立式专用左主轴电机铣刀头25、右左主轴电机铣刀头22、在双向十字数控滑台上做上下垂直方向(Z轴)左右横向方向(Y轴)走刀；机床主工作台的前后运动既X轴由床身底座2上方的X轴主滑台13实现行走，以上各电机均为能伺服电机，驱动滚珠丝杠调速加工控制。

所述的机床液压系统由液压站42组成，主要用于右主轴铣刀头22的自动换刀和工件的夹紧，拉刀油缸21在右主轴电机铣刀头22的正上方，右换刀机构34在龙门右立柱1的正下方。工件的夹紧由夹紧夹具33的夹紧油缸实现完成。所述的加工中心电气控制系统由电控柜49组成。

以上所述，仅为本发明实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容及所附权利要求的限定所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明所涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，包括X轴主滑台单元及龙门横梁两侧的龙门单元，其特征在于：所述X轴主滑台(13)的台体上设有工件平台(31)和电磁吸盘和/或夹紧夹具(33)，龙门单元由两立柱及横梁双向十字数控滑台构成，在龙门横梁(27)左右侧均设有双向十字数控滑台，双向十字数控滑台包括左横移Y轴滑台(26)和右横移Y轴滑台(23)，双向十字数控滑台上各装一台立式专用的右主轴电机铣刀头(22)和左主轴电机铣刀头(25)，用以实现对工件的铣削加工；在两立柱横梁的外侧，分别装有圆盘式刀库(3)；右主轴电机铣刀头(22)和左主轴电机铣刀头(25)通过数控系统(12)进行控制，实现对复杂工件的曲面对称式双边同时镜像对称铣削加工；所述右主轴电机铣刀头(22)和左主轴电机铣刀头(25)的主轴带拉刀机构；

右横移Y轴滑台、左横移Y轴滑台的一侧分别设置Z轴滑台，所述Z轴滑台分别为右Z轴滑台、左Z轴滑台；

还包括打刀缸(21)、换刀机构(25)，打刀缸21安装在右主轴电机铣刀头(22)的上方，换刀机构安装在两侧立柱的下部，其中打刀缸(21)、换刀机构和圆盘刀库(3)由数控系统(12)控制，进行自动换刀，实现快速更换刀具连续加工。

2.根据权利要求1所述的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，其特征在于：所述底座(2)与X轴主滑台(13)之间、横梁与右横移Y轴滑台(23)之间以及右横移Y轴滑台(23)与Z轴滑台之间均采用导轨方式连接。

3.根据权利要求2所述的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，其特征在于：在底座的宽度方向上设有两条直线导轨，所述导轨为重载滚动直线导轨，所述底座(2)和X轴主滑台(13)之间通过重载滚动直线导轨连接；所述龙门横梁(27)和右横移Y轴滑台(23)之间采用滑动硬轨的连接结构；所述右横移Y轴滑台滑台(23)和Z轴滑台之间采用贴塑形式的滑动导轨副结构连接。

4.根据权利要求3所述的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，其特征在于：所述X轴主滑台(13)和双向十字数控滑台的驱动由X轴伺服电机(10)、Y轴伺服电机(26)和Z轴伺服电机(9)均与相应的滚珠丝杠副相连接。

5.根据权利要求2所述的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，其特征在于，所述的X轴主滑台(13)的导轨上设有X轴主防护罩(46)，所述防护罩为不锈钢全封闭伸缩式防护罩。

6.根据权利要求1所述的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，其特征在于：还包括辅助单元，所述辅助单元包括自动排屑系统(11)、冷却液、集中润滑(6)，其中自动排屑系统(11)由左右侧排屑通道(48)组成并由传送链带输送，集中排屑，由装屑小车(24)收集。

7.根据权利要求1所述的龙门立式数控双头双刀库铣床加工中心，其特征在于：所述的数控系统(12)为西门子840D数控系统或者华中HNC-21MD铣削数控系统。