CN105171495A - 一种龙门立式数控单头铣床加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种龙门立式数控单头铣床加工中心，包括底座、龙门立柱、固定式横梁、十字数控滑台、X轴主滑台和工件平台、夹具、主轴铣刀头、圆盘刀库及数控系统，所述X轴主滑台的工件平台上装有夹具；所述固定式横梁上方设有Y轴及Z轴滑台组成的十字数控滑台，在十字数控滑台正中装有专用立式主轴铣刀头，在左侧立柱的外侧，装有圆盘式刀库，机床在数控系统的控制下，即能对复杂工件进行连续切削加工要求。所述主轴带拉刀机构，在打刀缸和刀库的配合下，可实现快速自动换刀；所述的主轴铣刀头用交流伺服电机加ZF减速箱传动，运转平稳，传递扭矩大，工件一次装夹后，可自动完成工件的镗、铣、钻、绞多工序的粗、精加工。

Description

一种龙门立式数控单头铣床加工中心

技术领域

本发明属于机械制造装备技术领域，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单头铣床加工中心。

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，根据国家重点行业核心制造领域的需求，此类装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、中型零件的连续精加工的需要。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理的改进提升，使之成为具有刀库的龙门立式数控单头铣床加工中心。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种布局合理、整机刚性强、承载能力大、定位精度高、运转噪音小、可适应多样化加工生产的龙门立式铣床加工中心，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：

龙门立式数控单头铣床加工中心主要由X轴主滑台单元及安装在主滑台两侧的龙门横梁单元组成。在X轴主滑台单元的台体上,安装有固定工件的电磁吸盘/液压夹具。龙门单元由两立柱及十字数控滑台组成Y轴及Z轴，在十字数控滑台体上，安装一台专用带滑枕的主轴铣刀头，以实现对工件的铣削加工；在立柱的外侧，安装一台卧式圆盘刀库。机床在数控系统的控制下，即可实现对工件的连续多工序铣削加工。其它辅助单元还有自动排屑、冷却、集中润滑及防护罩。

所述的龙门立式数控单头铣床加工中心设有一台专用立式主轴铣刀头，采用主轴单元式结构，刚性好，转速高；其主轴带拉刀机构，在打刀缸和圆盘刀库的配合下，由数控系统可控制加工中快速自动换刀，具有结构紧凑，使用方便的特点。

所述的主轴铣刀头的主轴通过电机带动，电机采用变频电机加ZF减速箱传动，运转平稳，变速范围宽，传递扭矩大，适用于大型工件的粗、精切屑加工。

所述的机床X轴主滑台采用重载直线滚动导轨，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，具有快速、稳定、精确的特点；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。

所述的机床横梁滑台是十字数控滑台导轨即Y轴滑台及Z轴滑台，采用硬轨，并用斜面镶块调整滑枕间隙。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；Y轴滑台Z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。

根据本发明的龙门立式数控单头铣床加工中心还可以具有以下附加技术特征：

优选的，所述机床夹具是保证工件在机床上正确定位的关键环节，根据工件形状特点，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；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。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，以保证其加工质量。

优选的，所述的机床设置机床主滑台底座、滑台台体、龙门立柱、专用铣削头主轴箱体及固定横梁大型结构件，均采用高强度铸铁材料及树脂砂工艺铸造,采用合理的加强筋板设计结构，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，所述的机床各导轨及滚珠丝杠都带有固定的润滑系统，滚珠丝杠为上银品牌，各润滑系统采用集中润滑泵,定时、定量、自动润滑。

优选的，所述的机床X轴主滑台导轨及十字数控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，所述的机床还包括Z轴平衡装置，它包括两根平衡链条、两个固定在Z轴数控滑台顶端的链轮，所述平衡链条绕过其顶端的链轮与内藏的氮气平衡油缸相连接。

优选的，所述的机床数控系统采用西门子840D双通道系统控制，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，又可编程循环运动。

优选的，所述的机床刀具是完成机床切削的关键环节，采用国内知名品牌山特维克刀具，其刀体刚性好，精度高，刀片铣削轻快，经久耐用，加工工件表面质量好。

本发明相对现有技术具有以下有益的技术效果：

本发明的铣床加工中心数控系统采用西门子840D数控系统或者采用华中HNC-21MD铣削数控系统和其他部件进行配合，具有编程简单，操控方便，能满足对复杂工件的快速连续加工的使用要求。

附图说明：

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明的主体结构主视图；

图2是本发明的主体结构侧视图；

图3是本发明的主体结构俯视图；

图1中：底座1、龙门立柱2、X轴伺服电机3、工件平台4、夹具5、主轴铣刀头6、固定式横梁7、圆盘刀库8、Y轴伺服电机9、Y轴滑台10、刀头放下位11、换刀机构12、上刀位置13、排屑系统14、数控系统操纵屏15、排屑小车16、Z轴平衡链条17、主轴电机18、Z轴滑台19、X轴主滑台20、打刀杆21、

图2中：防护栏22、Z轴伺服电机23、X轴防护罩24、排屑电机25、集中润滑26、图3中：液压站30、电控系统31、排屑链带32、

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例对本发明进一步详细说明：

实施例一：

参见图1、图2、图3所示，本发明的龙门立式数控单头铣床加工中心，包括底座1、龙门立柱2、X轴主滑台20和工件平台4、夹具5、主轴铣刀头6、固定式横梁7、圆盘刀库8、数控系统15等部件，数控系统15的操作通过操纵屏实现。所述的底座1上方设有X轴主滑台20以及驱动X轴主滑台20的X轴伺服电机3和滚珠丝杠。

所述的底座1两侧分别设置一根龙门立柱，在左侧龙门立柱2外侧上方装有换刀机构12，龙门立柱的上方是固定式横梁7，所述的固定式横梁7上设有十字数控滑台，所述十字数控滑台即Y轴滑台10和Z轴滑台19，Y轴滑台10和Z轴滑台19滑动连接，其中Y轴滑台10能够带动Z轴滑台19沿着固定式横梁7左右横向移动，Z轴滑台19能够带动主轴铣刀头6沿着Y轴滑台10做垂直上下移动。

所述的Y轴滑台10由Y轴伺服电机9驱动，其沿Y轴方向横向滑动的是Y轴滑台10，即Y轴伺服电机9驱动Y轴滑台10沿着固定式横梁7左右移动，同时由于Y轴滑台10和Z轴滑台19滑动连接，Z轴滑台19也能够跟着Y轴滑台10左右移动；Y轴横向行程为1450㎜；所述Y轴滑台10上方设有Z轴滑台19以及驱动所述Z轴滑台19沿Z轴垂直上下移动的Z轴伺服电机23，Z轴的垂直上下行程为320㎜。

所述的十字数控滑台正中部上方装有立式铣床主轴铣刀头6，在固定式横梁下方是X轴主滑台20，X轴主滑台20安装在底座上，X轴纵向水平行程为2200㎜。

所述的固定式横梁7还包括Z轴平衡装置，它由两根Z轴平衡链条17，通过两个固定在Z轴滑台19顶端的链轮，绕过其顶端的链轮与内藏的平衡油缸重物相连接。

本发明的机床采用在固定式横梁7上安装十字数控滑台的方式使得立式专用主轴铣刀头6在所述十字数控滑台上垂直上下(Z轴)、横向左右(Y轴)走刀；机床主工作台的前后水平运动既X轴由底座1上方的X轴主滑台20实现，X轴主滑台20上安放有工件平台4和夹具5，以上各轴伺服电机均能伺服运行控制，以适合切屑加工的控制需要。

所述的圆盘刀库8自动换刀工作步骤如下：首先将主轴铣刀头6自动开到其上刀位置13上，将圆盘刀库8中目标位第N把刀自动转到垂直向下的最低下刀位置上，刀体爪转动90°使刀柄朝上则如同刀头放下位11上，然后换刀机构12中的油缸向下移动，主轴内打刀杆21打刀，顶住一个接刀杆的中心，使得一端接下圆盘刀库8中的第N把铣刀，另一端则把主轴铣刀头6上的刀具取下，换刀机构12油缸下行到位，然后驱动接刀杆转动180°，就将铣刀交换了，再使换刀机构12油缸自动向上，将铣刀装上，并把用过的铣刀放回刀头放下位11上，刀库爪回转动90°将换过的刀具收入圆盘刀库8中N-1或中空的位置上。

实施例二：

根据本发明的实施例二，铣床加工中心还包括机床导轨防护装置，所述主导轨X轴防护罩24设在所述底座1上方的X轴主滑台20的导轨上方，固定式横梁7的Y轴导轨的外侧也设置防护罩。优选的，所述防护罩装置为全封闭不锈钢伸缩式的防护罩。

本发明的机床辅助装置还包括润滑系统、磁性自动排屑系统和冷却液系统。机床采用集中润滑26装置，选用贝奇尔润滑站。所述的铣床加工中心设有的磁性自动排屑系统，排屑系统由布置X轴主滑台20两侧的绞龙排屑通道构成，由双排屑电机25引出铁屑，再由排削链带32引出到一侧面，自动倒入排削小车16上，以实现集中排屑，冷却液则回流过滤后循环使用，以便于现场管理。

所述的X轴主滑台20采用45号重载直线滚动导轨，X轴行程为2000mm，由X轴伺服电机3与滚珠丝杠直连传动，联轴器带过载保护；X轴主滑台20的台面尺寸(长×宽)2000×1000，滑台快速移动速度：6000mm/min，滑台工进速度：0～800mm/min。

所述的主轴铣刀头6，带有垂直滑枕，滑枕Z轴垂直行程为300mm，所有刀头工具均采用BT50锥。

所述的主轴铣刀头6的主轴电机18功率为15KW；采用变频电机加ZF减速箱齿轮传动，转动平稳，变速范围宽，传递扭矩大，适用于大型工件的粗、精铣削加工。主轴转速范围150～6000r/min无级调速。

所述的主轴铣刀头6的主轴带有拉刀缸打刀杆21，与圆盘刀库8配合，由电控系统31、液压站30、换刀机构12和机床数控系统程序控制下可实现快速自动换刀，该圆盘刀库8的容量是24把刀具。

Claims (6)

1.一种龙门立式数控单头铣床加工中心，其特征在于：包括底座(1)、数根龙门立柱(2)、X轴主滑台(20)、工件平台(4)、主轴铣刀头(6)、固定式横梁(7)、圆盘刀库(8)、数控系统(15)，其中底座(1)的两端分别安装龙门立柱(2)，龙门立柱(2)的顶端安装固定式横梁7，其中固定式横梁7上安装十字数控滑台，所述十字数控滑台包括Y轴滑台(10)、Z轴滑台(19)，Z轴滑台(19)上安装主轴铣刀头(6)，所述的Y轴滑台(10)和Z轴滑台(19)滑动连接，Y轴滑台(10)能够带动Z轴滑台(19)沿着固定式横梁(7)左右横向移动，同时Z轴滑台(19)还能够带动主轴铣刀头(6)沿着Y轴滑台(10)做垂直上下移动；

其中底座(1)的上方安装X轴主滑台(20)，X轴主滑台(20)上安装工作平台(4)，工作平台上放置工件，工作平台(4)上安装有固定工件的电磁吸盘和/或液压夹具(5)；在其中一根龙门立柱(2)的外侧设有卧式圆盘刀库(8)；

数控系统(15)分别与X轴主滑台(20)、工件平台(4)、主轴铣刀头(6)、固定式横梁(7)、圆盘刀库(8)电连接或信号连接，控制上述部件的作动。

2.根据权利要求1所述的龙门立式数控单头铣床加工中心，其特征在于：所述底座(1)与X轴主滑台(20)之间、固定式横梁(7)与Y轴滑台(10)之间以及Y轴滑台(10)与Z轴滑台(19)之间均采用导轨方式连接。

3.根据权利要求1所述的龙门立式数控单头铣床加工中心，其特征在于：底座的宽度方向上设有两条重载滚动直线导轨，所述底座(1)和X轴主滑台(20)之间通过重载滚动直线导轨连接；所述固定式横梁7和Y轴滑台(10)之间采用滑动硬轨的连接方式；所述Y轴滑台(10)和Z轴滑台(19)之间采用贴塑形式的滑动导轨连接。

4.根据权利要求1所述的龙门立式数控单头铣床加工中心，其特征在于：所述的主轴铣刀头(6)的主轴采用电机带动，所述电机采用变频电机加ZF减速箱齿轮传动的方式。

5.根据权利要求1所述的龙门立式数控单头铣床加工中心，其特征在于：还包括换刀机构(12)、打刀杆(21)，换刀机构(12)与圆盘刀库(8)连接，打刀杆(21)安装在主轴铣刀头(6)的主轴上，所述的主轴铣刀头(6)的主轴带有拉刀机构，在换刀机构(12)、打刀杆(21)和圆盘刀库(8)的配合下，由数控系统(15)控制加工中心快速自动换刀，刀库容量为24把。

6.根据权利要求1所述的龙门立式数控单头铣床加工中心，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(14)、冷却液系统、集中润滑(26)及主导轨X轴防护罩(24)，其中主导轨X轴防护罩(24)设在底座1上方的X轴主滑台(20)的导轨上方。