CN105171534A - 九轴五联动立卧复合数控加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种九轴五联动立卧复合数控加工中心，该加工中心具有一底座，该加工中心还包括设置在底座上的高精度工作台、立式加工机组和卧侧加工机组，所述侧卧加工机组具有一侧立柱，该侧立柱安装有第二Z向滑轨机构和第二Z向伺服电机，该第二Z向滑轨机构上安装有分度盘固定板，分度盘固定板上安装有卧式加工机头分度盘，于卧式加工机头分度盘上安装有第二Y向滑轨机构、第二Y向伺服电机和Y向滑板；Y向滑板上安装有卧式主轴箱；卧式加工机头分度盘还连接有驱动其旋转的液压驱动装置；在侧立柱的一侧面安装有第二刀库。本发明数控加工中心通过上述的九轴五联动式运行，形成立卧复合加工模式，省时省工省成本，有特别大的优势。

Description

九轴五联动立卧复合数控加工中心

技术领域：

本发明涉及加工机床技术领域，特指一种九轴五联动立卧复合数控加工中心。

背景技术：

现有的数控加工机床一般都是独立卧式或者独立立式的，即只能从横向或者纵向择一对工件进行垂直或者平行加工，而对于不同工件而言，有时在工件上会同时有横向(X轴向)和纵向(Y轴向)的加工点，尤其是对于比较复杂的工件，还需要跟三坐标(即X\Y\Z轴)成倾斜角加工，还有不单纯是工件表面加工，还需要对工件的内腔进行斜角角度加工，例如像汽车的发动机缸体，它不仅需要工件表面进行倾斜切削和钻孔，还需要在腔体内进行倾斜切削钻孔等多个复杂加工工序，这种情况下，采用现有的独立式加工机床加工此类工件时，不仅需要几台性能各异的机床配合切换才能完成对该工件的加工，同时还需要制作多种复杂的夹治具。这种方式主要存在以下缺点：其一，需要花费大量的时间、人力在工件的夹装和拆卸中，导致生产加工的效率不高；其二，多次的装夹容易造成工件定位误差，加工精度下降，容易出现不良品；其三，需要多台机器才能完成作业，机器成本高、占用空间也大；其四,需要定制各类专用的夹治具，增加额外的加工成本。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足之处，提供一种九轴五联动立卧复合数控加工中心。

本发明实现其目的所采用的技术方案是：一种九轴五联动立卧复合数控加工中心，该加工中心具有一底座，该加工中心还包括设置在底座上的高精度工作台、立式加工机组和卧侧加工机组，其中，

所述高精度工作台依次包括沿底座长度方向安装的第一Y向滑轨机构、安装在该第一Y向滑轨机构上并沿第一Y向滑轨机构滑行的X向机床鞍座、安装在该X向机床鞍座的X向滑轨机构、安装在该X向滑轨机构上并沿X向滑轨机构滑行的X向滑板、安装在该X向滑板上的旋转工作台；所述X向机床鞍座由设置在底座上的第一Y向伺服电机驱动沿第一Y向滑轨机构运动；所述X向滑板由安装在X向机床鞍座上的X向伺服电机驱动沿X向滑轨机构运动；

所述立式加工机组具有一人字形立柱，该人字形立柱安装在底座上、与第一Y向滑轨机构的一端相邻；在该人字形立柱上、与高精度工作台相对的一面设有第一Z向滑轨机构和第一Z向伺服电机，第一Z向滑轨机构上安装有立式主轴箱，第一Z向伺服电机驱动立式主轴箱沿第一Z向滑轨机构运动；所述立式主轴箱上安装有立式加工主轴以及立式加工主轴驱动电机；在所述人字形立柱的一侧面还安装有第一刀库架，第一刀库架上安装有与立式加工主轴配套的第一刀库；

所述侧卧加工机组具有一侧立柱，该侧立柱安装在底座上、位于底座上第一Y向滑轨机构另一端的一角部；在所述侧立柱上、与Y向滑轨机构相对且平行的一面设有第二Z向滑轨机构和第二Z向伺服电机，该第二Z向滑轨机构上安装有分度盘固定板，第二Z向伺服电机驱动分度盘固定板沿第二Z向滑轨机构运动；所述分度盘固定板上安装有卧式加工机头分度盘，于所述卧式加工机头分度盘上安装有第二Y向滑轨机构、第二Y向伺服电机和Y向滑板，第二Y向伺服电机驱动Y向滑板沿第二Y向滑轨机构运动；所述Y向滑板上安装有卧式主轴箱，卧式主轴箱上安装有卧式加工主轴以及卧式加工主轴驱动电机；所述卧式加工机头分度盘还连接有驱动其旋转的液压驱动装置；在所述侧立柱的一侧面安装有第二刀库架，第二刀库架上安装有与所述卧式加工主轴配套的第二刀库。

于所述人字形立柱、侧立柱上还分别安装有与立式加工主轴箱和卧式加工主轴箱联接的氮气平衡液压系统装置，每套氮气平衡液压系统装置均包括氮气瓶、平衡缸和液压油管。

该加工中心还包括与立式加工主轴和卧式加工主轴连接的独立式冷却机。

所述底座呈半人字形，其包括用于安装所述第一Y向滑轨机构的主体部，于该主体部的一端设有用于安装所述人字形立柱的第一立柱安装部，于该主体部的另一端的一角部外侧设有第二立柱安装部，且主体部与第二立柱安装部之间通过一渐近式带倾角过渡部连接；所述底座的内部呈由若干组呈#字形结构的支撑筋骨形成的空腔结构。

所述底座主体部的宽高之比为2.6:1。

所述底座上设有两条容纳排屑装置的排屑槽，排屑装置具有排屑螺杆，排屑槽的一端安装有驱动排屑螺杆的驱动电机，另一端开通并连接有排屑管，排屑管的外部下方设有与底座分离的可移动排屑车。

所述的第一刀库和第二刀库为BT40-24T型刀臂式刀库。

所述加工中心还包括围设于外围的机箱组件，还包括机头罩、刀库罩、控制箱以及电箱，且所述电箱外侧还安装有与其内相通的恒温空调器。

本发明数控加工中心通过上述的九轴五联动式运行，形成立卧复合加工模式，卧侧加工机头可实现多个角度摆角和主轴轴向可伸缩，工作台采用大工作面的旋转工作台，可以解决多面，多角度斜面铣、钻、镗等加工要求，整合了立式加工中心、卧式加工中心、镗铣床等各类机床的加工特性，实现了机床多功能高效率加工；本发明数控加工中心实现了一次装夹，自动换刀，全部完成多面、多角度、多工位铣、钻、镗等加工需求(多把刀具供加工选择)，成功解决了困扰加工行业多年的技术性难题，尤其是在加工像缸体零件多工序加工品，省时省工省成本，有特别大的优势。

附图说明：

图1、图2是本发明的整体内部结构示意图；

图3、图4是本发明的整体外部结构示意图；

图5是本发明中底座的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。

如图1-图4所示，本发明所述的是一种九轴五联动立卧复合数控加工中心，该加工中心具有一底座1，该加工中心还包括设置在底座上的高精度工作台2、立式加工机组3和卧侧加工机组4，其中，

所述高精度工作台2依次包括沿底座1长度方向安装的第一Y向滑轨机构21、安装在该第一Y向滑轨机构21上并沿第一Y向滑轨机构21滑行的X向机床鞍座22、安装在该X向机床鞍座22的X向滑轨机构23、安装在该X向滑轨机构23上并沿X向滑轨机构23滑行的X向滑板24、安装在该X向滑板24上的旋转工作台25；所述X向机床鞍座22由设置在底座1上的第一Y向伺服电机26驱动沿第一Y向滑轨机构21运动；所述X向滑板24由安装在X向机床鞍座22上的X向伺服电机27驱动沿X向滑轨机构23运动；

所述立式加工机组3具有一人字形立柱31，该人字形立柱31安装在底座1上、与第一Y向滑轨机构21的一端相邻；在该人字形立柱31上、与高精度工作台2相对的一面设有第一Z向滑轨机构32和第一Z向伺服电机33，第一Z向滑轨机构32上安装有立式主轴箱34，第一Z向伺服电机33驱动立式主轴箱34沿第一Z向滑轨机构32运动；所述立式主轴箱34上安装有立式加工主轴35以及立式加工主轴驱动电机36；在所述人字形立柱31的一侧面还安装有第一刀库架37，第一刀库架37上安装有与立式加工主轴35配套的第一刀库38；

所述侧卧加工机组4具有一侧立柱41，该侧立柱41安装在底座1上、位于底座1上第一Y向滑轨机构21另一端的一角部；在所述侧立柱41上、与第一Y向滑轨机构21相对且平行的一面设有第二Z向滑轨机构42和第二Z向伺服电机43，该第二Z向滑轨机构42上安装有分度盘固定板44，第二Z向伺服电机43驱动分度盘固定板44沿第二Z向滑轨机构42运动；所述分度盘固定板44上安装有卧式加工机头分度盘45，于所述卧式加工机头分度盘45上安装有第二Y向滑轨机构46、第二Y向伺服电机47和Y向滑板48，第二Y向伺服电机47驱动Y向滑板48沿第二Y向滑轨机构46运动；所述Y向滑板48上安装有卧式主轴箱49，卧式主轴箱49上安装有卧式加工主轴491以及卧式加工主轴驱动电机492；所述卧式加工机头分度盘45还连接有驱动其旋转的液压驱动装置(图中未示出)；在所述侧立柱41的一侧面安装有第二刀库架411，第二刀库架411上安装有与所述卧式加工主轴491配套的第二刀库412；

本发明通过上述结构，形成九轴五联动式运动，

九轴是：立式加工机组3配合高精度工作台2的移动所在的X、Y、Z三轴；高精度工作台2旋转所在的旋转轴；侧卧加工机组4所在的第二个Z向轴、卧式加工主轴箱49所在的第二个Y向轴以及卧式加工主轴箱49旋转所在的机头旋转轴；

五联动是：高精度工作台2的X向移动、Y向移动以及其绕Z轴的360°旋转运动；立式加工机组3的立式加工主轴箱34的Z向移动、立式加工主轴35绕Z轴的360°旋转运动；侧卧加工机组4的卧式主轴箱49的Z向移动、卧式加工主轴箱49随Y向滑板48沿第二Y向的移动、卧式主轴箱49随卧式加工机头分度盘的转动、卧式加工主轴491的旋转运动；

上述结构中，各滑轨机构采用高精度线性导轨支撑，滑动部分的驱动采用高精度高导程高刚性丝杠副传动，高分辨率伺服电机直联驱动，旋转工作台通过高分辨率伺服电机直接驱动，卧式加工侧机头分度盘通过液压系统驱动，2个高速主轴直联高分辨率伺服主轴电机进行驱动，2个高速主轴配备独立的刀臂式刀库(BT40-24T)，实现自动换刀，采用BT40-24T刀臂式刀库有换刀快、定位准、稳定性好、装刀数量多等特点。

于所述人字形立柱31、侧立柱41上还分别安装有与立式加工主轴箱34和卧式加工主轴箱49联接的氮气平衡液压系统装置5，每套氮气平衡液压系统装置5均包括氮气瓶、平衡缸和液压油管等，以确保机床不会出现重心失衡，提高机床稳定性，同时又不影响机床的高速运行。

该加工中心还包括与立式加工主轴35和卧式加工主轴491连接的独立式冷却机6，以避免在主轴高速运转状态下发热烧坏情况发生,同时可以延长主轴至少20％寿命。

结合图5所示，所述底座1呈半人字形，其包括用于安装所述第一Y向滑轨机构21的主体部11，于该主体部11的一端设有用于安装所述人字形立柱31的第一立柱安装部12，于该主体部11的另一端的一角部外侧设有第二立柱安装部13，且主体部11与第二立柱安装部13之间通过一渐近式带倾角过渡部14连接；所述底座1的内部呈由若干组呈#字形结构的支撑筋骨15形成的空腔结构。

所述底座1主体部11的宽高之比为2.6:1。本发明底座1具有高刚性高稳定性和外形总体尺寸精巧的特点，为立卧复合多轴数控加工中心机床的整体稳定性，高速高精加工提供了基础保障，同时又达到了机床空间利用的最大化，和有效的控制了制造成本，提高了该机床的经济效益。

所述底座1上设有两条容纳排屑装置7的排屑槽16，排屑装置7具有排屑螺杆，排屑槽16的一端安装有驱动排屑螺杆的驱动电机71，另一端开通并连接有排屑管72，排屑管72的外部下方设有与底座1分离的可移动排屑车73。采用螺旋式排屑方式能使排屑更彻底，更干净，同时排屑装置7安装在底座1中，结构简单成本低，占地空间小。

所述的第一刀库38和第二刀库412为BT40-24T型刀臂式刀库。

所述加工中心还包括围设于外围的机箱组件8，还包括机头罩81、刀库罩82、控制箱83、电箱84以及床身外罩等操作安全隔离防护装置，以保证操作人员的人身安全和不对周边环境造成任何影响，同时提高机床的使用寿命；所述电箱84外侧还安装有与其内相通的恒温空调器85，以便及时散去大量电子元件工作时产生的热量，确保电气元件正常工作以及延长它们的使用寿命。

本发明数控加工中心通过上述的九轴五联动式运行，形成立卧复合加工模式，卧侧加工机头可实现多个角度摆角和主轴轴向可伸缩，工作台采用大工作面的旋转工作台，可以解决多面，多角度斜面铣、钻、镗等加工要求，整合了立式加工中心、卧式加工中心、镗铣床等各类机床的加工特性，实现了机床多功能高效率加工；本发明数控加工中心实现了一次装夹，自动换刀，全部完成多面、多角度、多工位铣、钻、镗等加工需求(多把刀具供加工选择)，成功解决了困扰加工行业多年的技术性难题，尤其是在加工像缸体零件多工序加工品，省时省工省成本，有特别大的优势。

Claims (8)

1.一种九轴五联动立卧复合数控加工中心，该加工中心具有一底座，其特征在于：该加工中心还包括设置在底座上的高精度工作台、立式加工机组和卧侧加工机组，其中，

所述高精度工作台依次包括沿底座长度方向安装的第一Y向滑轨机构、安装在该第一Y向滑轨机构上并沿第一Y向滑轨机构滑行的X向机床鞍座、安装在该X向机床鞍座的X向滑轨机构、安装在该X向滑轨机构上并沿X向滑轨机构滑行的X向滑板、安装在该X向滑板上的旋转工作台；所述X向机床鞍座由设置在底座上的第一Y向伺服电机驱动沿第一Y向滑轨机构运动；所述X向滑板由安装在X向机床鞍座上的X向伺服电机驱动沿X向滑轨机构运动；

所述立式加工机组具有一人字形立柱，该人字形立柱安装在底座上、与第一Y向滑轨机构的一端相邻；在该人字形立柱上、与高精度工作台相对的一面设有第一Z向滑轨机构和第一Z向伺服电机，第一Z向滑轨机构上安装有立式主轴箱，第一Z向伺服电机驱动立式主轴箱沿第一Z向滑轨机构运动；所述立式主轴箱上安装有立式加工主轴以及立式加工主轴驱动电机；在所述人字形立柱的一侧面还安装有第一刀库架，第一刀库架上安装有与立式加工主轴配套的第一刀库；

所述侧卧加工机组具有一侧立柱，该侧立柱安装在底座上、位于底座上第一Y向滑轨机构另一端的一角部；在所述侧立柱上、与Y向滑轨机构相对且平行的一面设有第二Z向滑轨机构和第二Z向伺服电机，该第二Z向滑轨机构上安装有分度盘固定板，第二Z向伺服电机驱动分度盘固定板沿第二Z向滑轨机构运动；所述分度盘固定板上安装有卧式加工机头分度盘，于所述卧式加工机头分度盘上安装有第二Y向滑轨机构、第二Y向伺服电机和Y向滑板，第二Y向伺服电机驱动Y向滑板沿第二Y向滑轨机构运动；所述Y向滑板上安装有卧式主轴箱，卧式主轴箱上安装有卧式加工主轴以及卧式加工主轴驱动电机；所述卧式加工机头分度盘还连接有驱动其旋转的液压驱动装置；在所述侧立柱的一侧面安装有第二刀库架，第二刀库架上安装有与所述卧式加工主轴配套的第二刀库。

2.根据权利要求1所述的九轴五联动立卧复合数控加工中心，其特征在于：于所述人字形立柱、侧立柱上还分别安装有与立式加工主轴箱和卧式加工主轴箱联接的氮气平衡液压系统装置，每套氮气平衡液压系统装置均包括氮气瓶、平衡缸和液压油管。

3.根据权利要求1所述的九轴五联动立卧复合数控加工中心，其特征在于：该加工中心还包括与立式加工主轴和卧式加工主轴连接的独立式冷却机。

4.根据权利要求1所述的九轴五联动立卧复合数控加工中心，其特征在于：所述底座呈半人字形，其包括用于安装所述第一Y向滑轨机构的主体部，于该主体部的一端设有用于安装所述人字形立柱的第一立柱安装部，于该主体部的另一端的一角部外侧设有第二立柱安装部，且主体部与第二立柱安装部之间通过一渐近式带倾角过渡部连接；所述底座的内部呈由若干组呈#字形结构的支撑筋骨形成的空腔结构。

5.根据权利要求4所述的九轴五联动立卧复合数控加工中心，其特征在于：所述底座主体部的宽高之比为2.6:1。

6.根据权利要求1所述的九轴五联动立卧复合数控加工中心，其特征在于：所述底座上设有两条容纳排屑装置的排屑槽，排屑装置具有排屑螺杆，排屑槽的一端安装有驱动排屑螺杆的驱动电机，另一端开通并连接有排屑管，排屑管的外部下方设有与底座分离的可移动排屑车。

7.根据权利要求1所述的九轴五联动立卧复合数控加工中心，其特征在于：所述的第一刀库和第二刀库为BT40-24T型刀臂式刀库。

8.根据权利要求1所述的九轴五联动立卧复合数控加工中心，其特征在于：所述加工中心还包括围设于外围的机箱组件，还包括机头罩、刀库罩、控制箱以及电箱，且所述电箱外侧还安装有与其内相通的恒温空调器。