CN106670823A - 一种新型的立卧复合加工中心 - Google Patents

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姜辉
许普生
周蕾
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/015Frames, beds, pillars

Abstract

本发明涉及一种新型的立卧复合加工中心,包括机身、底座、立式立柱、卧式立柱和床鞍。所述的机身和底座的横截面呈十字型,机身的两端固定安装有立式立柱和卧式立柱,底座上安装有X轴进给装置;所述的床鞍安装在底座上方,通过底座上的X轴导轨与底座连接,X轴导轨横向置于两立柱之间;所述的床鞍上安装有转台,在转台的上方有工作台,工作台连接有与之实现工作台交换的交换台。本发明提供的新型立卧复合加工中心,可完成对工件的不同位置、不同方向的加工,提供了一种整机的刚性、稳定性更高的复合加工中心,同时操作区和换刀区完全分开,便于操作工装卸工件或吊车吊装工件,便于自动线对工件的抓取,并且能够实现双工作台的交换。

Description

一种新型的立卧复合加工中心
技术领域
本发明属于加工技术领域,具体是一种新型的立卧复合加工中心。
背景技术
目前的立卧复合型加工中心主要分为以下几种:
1.立卧转换型加工中心:在卧式加工中心的基础上,增加一套主轴水平方向和垂直方向的转换机构,实现立卧两个方向的加工,不仅能加工零件的上面,配合工作台的转位,还可对于待加工零件的侧面各个方向进行加工。
2.龙门型五面体加工中心:用于大型零件的上面加工,可以通过加装侧铣头,对于零件的侧面进行加工。
3单立柱立卧复合型:立主轴和卧主轴上下排列在一个立柱上。
4.双动柱立卧复合型:立主轴和卧主轴分别在两个立柱上,两个立柱各自沿一个轴向导轨移动,两个刀库分别为立卧主轴换刀。
5.现有的双固定立柱立卧复合型:立卧主轴分别在两个立柱上,底座上导轨的方向平行于两个立柱的连线,床鞍在底座导轨上方沿底座导轨移动,旋转工作台在床鞍上移动。
但是,上述的复合加工中心分别有以下缺陷:
1.立卧转换型加工中心:可实现一次装夹不仅能加工上面,而且能加工侧面的各个方向。但由于加工中心的主轴箱是一个非常重要的部件,不仅复杂 而且在刚性、扭力、精度、高转速、低噪音、长寿命等方面都要求很高。要保持如此高的技术要求,又要实现垂直方向和水平方向的相互转换,技术难度和制造成本都非常之大,而且以国内目前的技术水平来看,也很难保证较高的可靠性。
2.龙门加工中心:为了能够实现一次装夹加工上面和侧面,虽然可以采用自动装卸侧铣头的方式,但侧面的不同方向都要加工时,又要求侧铣头必须能够自动转换角度,这样的机型价格非常昂贵,非一般用户所能承受。同时由于龙门型结构上的原因,加工精度方面比上述几种机型略低,主要用于大型零件的加工。
3.单立柱立卧复合型:单立柱、立卧主轴上下排列的结构,使得卧主轴不得不非常低,如果工件较高的话就没法加工;同时,由于卧主轴的自动换刀机构(刀库)也非常低,对于加工时的切削液和铁屑等的防护也很困难,很容易导致故障。立卧主轴左右排列结构,同样存在着很多严重的缺陷:因相互干涉导致加工范围受限、有一个主轴很难实现自动换刀、很难保证两个主轴都有足够的加工刚性和精度等。
4.双动柱型由于立卧两套主轴箱都要在各自的立柱上垂直移动,同时两个立柱也都需要前后或左右移动,该方案制造难度、制造成本都很高,实用价值不大。
5.现有的双固定立柱立卧复合型,由于底座上的导轨方向平行于两立柱的连线,床鞍的方向横置于两立柱之间,这种结构通常床鞍两头会明显超出底座的范围,当工作台位于床鞍两头时,机床的刚性和稳定性会变差,所以通常不会超出太多,工件装卸位置很不方便。再加上现有结构的两个刀库分别安装在两立柱连线的两边,也就是床鞍两头的上方都会有刀库,所以该结构机床的工件装卸位置如果遇到工件较大必须使用吊车时很难做到不干涉,而且由于床鞍不适合超出底座太多,使工作台不易到达适合交换的位置,因此也较难实现双工作台交换。还有就是现有结构床鞍的长度方向是垂直于卧式主轴的轴心线,卧式加工状态下多数情况是沿主轴轴心线方向受力更大些,尤其是钻扩孔时,现有结构沿主轴轴心线方向是床鞍的宽度,尺寸较短,所以会导致刚性不足。
发明内容
本发明的目的在于了一种新型的立卧复合加工中心,克服了现有各类复合加工中心上述描述的技术不足之处。
本发明采用的技术方案是: 一种新型的立卧复合加工中心,包括机身、底座、立式立柱、卧式立柱和床鞍。所述的机身和底座的横截面呈十字型,机身的两端固定安装有立式立柱和卧式立柱,底座上安装有X轴进给装置;所述的床鞍安装在底座上方,通过底座上的X轴导轨与底座连接,X轴导轨横向置于两立柱之间;所述的床鞍上安装有转台,在转台的上方有工作台;所述的工作台连接有与之实现工作台交换的交换台;所述的立式立柱上安装有立式主轴箱,立式主轴箱上设有立式加工主轴及与立式加工主轴连接的第一刀库;所述的卧式立柱上安装有卧式主轴箱,卧式主轴箱上安装有卧式加工主轴及与卧式加工主轴连接的第二刀库。
所述的X轴进给装置包括X轴丝杆,X轴丝杆通过床鞍上的通孔贯穿整个床鞍,X轴丝杆两端固定在底座上。
所述的第一刀库和第二刀库在立式立柱、卧式立柱连线的同一侧。
本发明说明的新型立卧复合加工中心,对于需要多面加工的零件,为了减少工序、提高加工精度的一致性,一次装夹尽量全部加工完毕的要求,提供了更为理想的解决方案,整机的刚性、稳定性更高,同时操作区和换刀区完全分开,便于操作工装卸工件或吊车吊装工件,便于自动线对工件的抓取,并且能够实现双工作台的交换。
附图说明
图1是本发明的整体示意图;
图2是本发明的工作台移动到X轴极限位置的结构示意图;
图3是本发明实现工作台交换时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1、图2、图3所示,本发明描述的一种新型的立卧复合加工中心,包括机身1、底座18、立式立柱2、卧式立柱12和床鞍9,所述的机身和底座18的横截面呈十字型,机身1的两端固定安装有立式立柱2和卧式立柱12,底座18上安装有X轴进给装置19;所述的床鞍9安装在底座18上方,通过底座18上的X轴导轨8与底座18连接,X轴导轨横向置于两立柱之间;所述的床鞍9上安装有转台10,在转台10的上方有工作台11;所述的工作台11连接有与之实现工作台交换的交换台23;所述的立式立柱2上安装有立式主轴箱3,立式主轴箱3上设有立式加工主轴4及与立式加工主轴4连接的第一刀库5;所述的卧式立柱(12)上安装有卧式主轴箱13,卧式主轴箱13上安装有卧式加工主轴14及与卧式加工主轴14连接的第二刀库16。
机身、底座呈十字型,两个固定的立柱安装于十字型一条线的两头,稳定性极佳。双立柱都是固定型,既稳定又易于制造。底座上的X轴导轨横向置于两立柱之间,工作台不论移动到任何位置,下面都有底座的支撑,不会因悬空导致机床不稳定。加工中心工作时,将工件固定安装在工作台11上,根据加工的位置,利用监测、数控等技术精确确定工作台11在水平轴向上的位移和转台10的角度,配合控制系统和驱动系统,在卧式加工状态下,可对工件的侧面进行加工,同时转台可以按照控制命令进行任意角度转位,这样就可以把工件一周多个侧面全部加工完毕。在立式加工状态下,工作台沿水平方向两个相互垂直的轴向移动,立主轴在主轴箱上上下移动,可完成对工件上面的加工。
如图2所示,当工作台11移动到X轴极限位置(工件装卸区域)时,如果不用交换台,工作台11可以在不悬空、不影响机床稳定性的前提下,对于自动生产线或工业机器人抓取和放置工件带来了极大的方便,有利于简化自动线的设计、降低自动线的成本。如图3所示,当工作台11移动到X轴极限位置时,交换台23上的托架22由静止状态开始逆时针转动90度到达工作台11位置,托架在驱动装置的作用下向上托起工作台11,然后逆时针旋转180度,机外工作台21与工作台11实现位置互换,然后托架向下放下工作台实现机内、机外工作台互换,托架最后顺时针旋转90度回到静止状态。这样一来,操作工只需要更换外部工作台上的工件,更换工件不会影响机床加工,使操作工可以很从容地同时操作更多台机床而又不会影响机床的加工节拍。
有需要的话第一刀库5、第二刀库16 分别给立式加工主轴4、卧式加工主轴14进行换刀作业,然后即可进行后续加工,因此中间无需重新夹装工件,可大幅提高生产效率和节约人力。
所述的床鞍9本体内贯穿有X轴丝杆7,X轴丝杆7两端固定在底座18上。由于本例的床鞍采用了床鞍本体代替螺母座、无螺母座的结构,显著减小了沿床鞍水平垂直轴向的侧向力对加工精度和刚性的影响。
所述的第一刀库5和第二刀库16在立式立柱2、卧式立柱12连线的同一侧。采用这样的方案,工件装卸区域与刀库所在区域完全分开,不会相互干涉,方便操作以及方便使用吊车。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述,只是用于帮助理解本发明,并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员,依据本发明的思想,还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (3)

1.一种新型的立卧复合加工中心,包括机身(1)、底座(18)、立式立柱(2)、卧式立柱(12)和床鞍(9),其特征在于,所述的机身(1)和底座(18)的横截面呈十字型,机身(1)的两端固定安装有立式立柱(2)和卧式立柱(12),底座(18)上安装有X轴进给装置(19);所述的床鞍(9)安装在底座(18)上方,通过底座(18)上的X轴导轨(8)与底座(18)连接,X轴导轨横向置于两立柱之间;所述的床鞍(9)上安装有转台(10),在转台(10)的上方有工作台(11);所述的工作台(11)连接有与之实现工作台交换的交换台(23);所述的立式立柱(2)上安装有立式主轴箱(3),立式主轴箱(3)上设有立式加工主轴(4)及与立式加工主轴(4)连接的第一刀库(5);所述的卧式立柱(12)上安装有卧式主轴箱(13),卧式主轴箱(13)上安装有卧式加工主轴(14)及与卧式加工主轴(14)连接的第二刀库(16)。
2.根据权利要求1所述的复合加工中心,其特征在于,所述的X轴进给装置(19)包括X轴丝杆(7),X轴丝杆(7)通过床鞍上的通孔(20)贯穿整个床鞍,X轴丝杆(7)两端固定在底座(18)上。
3.根据权利要求1所述的复合加工中心,其特征在于,所述的第一刀库(5)和第二刀库(16)在立式立柱(2)、卧式立柱(12)连线的同一侧。
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