CN108311898A - 一种卧式翻板结构五轴复合加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卧式翻板结构五轴复合加工中心，床身水平布置，翻板工作台在床身上前后运动为Z轴运动。立柱安装在床身后部，滑鞍在立柱上左右运动实现X轴运动。主轴箱带动主轴在滑鞍上下运动实现Y轴运动。翻板工作台绕X轴运动实现A轴运动。主轴箱绕Y轴运动为B轴运动。X轴、Y轴、Z轴、A轴与B轴联动可实现面向飞机结构件的高效切削加工。床身左侧布置有刀库及换刀机械手，实现加工中心自动换刀，提供生产效率。

Description

一种卧式翻板结构五轴复合加工中心

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，尤其涉及一种卧式翻板结构五轴复合加工中心。

背景技术

卧式五轴加工中心为两个旋转轴都在主轴端的双摆头卧式五轴加工中心与主轴端和工作台端各布置一个旋转轴的单摆头配回转工作台结构的卧式五轴加工中心，为满足切削工件对大切削力、大扭矩的需求，摆头的结构尺寸一般设计得比较大，结构也比较复杂，导致摆头和主轴悬伸长，刚性差。

目前，卧式加工中心在转台驱动上采取一根滚珠丝杠单独驱动，使驱动力不能准确地作用在运动部件的重心，因而在高速切屑时易产生扭转趋势，引起机床的振动，使机床大件发生弯曲和变形，同时对转台的精度以及寿命都有一定的影响。

发明内容

本发明提供一种卧式翻板结构五轴复合加工中心，以克服上述技术问题。

本发明卧式翻板结构五轴复合加工中心，包括：

床身、立柱、Z轴导轨、Z轴滑座、X轴导轨、X轴丝杠、X轴滑块、滑鞍、Y轴导轨、主轴箱、工作台、刀库、换刀机械手以及中间排屑口，所述X轴导轨包括：第一X轴导轨、第二X轴导轨、第三X轴导轨、所述X轴丝杠包括：第一X轴丝杠、第二X轴丝杠；

所述床身水平设置，所述床身中间设置所述中间排屑口，所述立柱设置于所述床身的后端，且与所述床身垂直，所述Z轴导轨对称设置于所述床身的左右两侧，所述Z轴导轨上设置Z轴滑座，所述Z轴滑座上安装两个翻板A轴旋转耳座，所述第一X轴导轨、第二X轴导轨以及第三X轴导轨平行设置于所述立柱的正立面，所述第一X轴丝杠设置于立柱顶端，所述第二X轴丝杠设置于所述第一X轴导轨和所述第二X轴导轨之间，所述X轴滑块设置于所述X轴导轨上，所述X轴滑块上设置所述滑鞍，所述滑鞍上设置所述Y轴导轨，所述Y轴导轨上设置所述主轴箱，所述主轴箱内设置主轴，所述主轴绕Y轴旋转；

两个翻板A轴摇臂分别连接于所述两个旋转耳座内侧，所述工作台设置于所述两个翻板A轴摇臂之间，所述床身一侧设置所述刀库和所述换刀机械手。

进一步地，还包括：

四个Z轴滑块，所述四个Z轴滑块设置于所述Z轴滑座的四角，所述滑块与所述Z轴导轨相连接；

Z轴前防护罩，所述Z轴前防护罩设置于所述Z轴滑座前端；

Z轴后防护钢板，所述Z轴后防护钢板设置于所述Z轴滑座后端。

进一步地，还包括：

调整块，所述调整块设置于所述Z轴滑座与所述翻板A轴旋转耳座连接处。

进一步地，所述Z轴滑座、所述主轴箱、以及所述滑鞍的驱动单元均为双丝杠双电机驱动，所述翻板A轴为双力矩电机直驱。

进一步地，所述立柱为L型结构。

进一步地，还包括：

后排屑口，所述后排屑口设置于所述床身的后端。

本发明、X轴导轨包括：第一X轴导轨、第二X轴导轨、第三X轴导轨、所述X轴丝杠包括：第一X轴丝杠、第二X轴丝杠；驱动力能准确地作用在运动部件的重心，在高速切屑时不易产生扭转趋势，不会引起机床的振动，避免了机床大件发生弯曲和变形，提高了转台的精度，延长了使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明卧式翻板结构五轴复合加工中心结构示意图；

图2为本发明卧式翻板结构五轴复合加工中心结构坐标示意图；

图3为本发明的翻板A轴工作台的立体结构示意图；

图4为本发明的主轴箱B轴的立体结构示意图；

图5为本发明的立柱的立体结构示意图；

图6为本发明的床身的立体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明卧式翻板结构五轴复合加工中心结构示意图，如图1所示，本实施例的卧式翻板结构五轴复合加工中心可以包括：

床身2、立柱8、Z轴导轨30、Z轴滑座33、X轴导轨、X轴丝杠、X轴滑块15、滑鞍20、Y轴导轨16、Y轴导轨19、主轴箱6、工作台38、刀库与换刀机械手26以及中间排屑口41，所述X轴导轨包括：第一X轴导轨5、第二X轴导轨9、第三X轴导轨12、所述X轴丝杠包括：第一X轴丝杠14、第二X轴丝杠10；

所述床身2水平设置，所述床身2中间设置所述中间排屑口41，所述立柱8设置于所述床身2的后端，且与所述床身2垂直，所述Z轴导轨总计2根对称设置于所述床身2的左右两侧，所述Z轴导轨上设置Z轴滑座33，所述Z轴滑座33上安装两个翻板A轴旋转耳座27和翻板A轴旋转耳座37，所述第一X轴导轨5、第二X轴导轨9以及第三X轴导轨12平行设置于所述立柱8的正立面，所述第一X轴丝杠14设置于立柱8顶端，所述第二X轴丝杠10设置于所述第一X轴导轨5和所述第二X轴导轨9之间，所述X轴滑块15设置于所述X轴导轨上，所述X轴滑块15上设置所述滑鞍20，所述滑鞍20上设置所述Y轴导轨16、Y轴导轨19，所述Y轴导轨16、Y轴导轨19上设置所述主轴箱6，所述主轴箱6内设置主轴25，所述主轴25绕Y轴旋转；

所述工作台38设置于所述两个翻板A轴旋转耳座27、翻板A轴旋转耳座37之间，通过摇臂35连接，摇臂35上安装工作台38.所述床身2一侧设置所述刀库换刀机械手26。

具体而言，水平设置的床身2及与其垂直设置的立柱8。床身2上左右两侧分别对称设置有Z轴导轨30，Z轴滑座33安装于Z轴导轨30、Z轴导轨的滑块上，在Z轴两个伺服电机32的驱动下，沿着Z轴导轨30前后运动。立柱8布置在床身2后端部上侧，X轴导轨平行布置于立柱8的正立面，X轴丝杠分别设置在X轴导轨之间与立柱8的顶面，滑鞍20通过滑块15安装在X轴导轨上，丝母座与X轴丝杠的丝母分别连接，滑鞍20在X轴两个伺服电机7、伺服电机13的驱动下，沿着X轴导轨左右运动。主轴箱6安装于滑鞍20的Y轴导轨16、Y轴导轨19上，主轴箱6在两个Y轴伺服电机17、Y轴伺服电机18的驱动下，沿着Y轴导轨上下运动，主轴25安装在主轴箱6中，绕Y轴旋转实现B轴运动。翻板A轴35绕X轴运动实现A轴的摆动，工作台38安装于翻板A轴27、翻板A轴37两个旋转耳座中间，床身2左侧布置有刀库及换刀机械手部分26，实现加工中心自动换刀。立柱8为L型结构，抗弯抗扭。床身2上设有中间排屑口41，便于切屑集中排出，提供生产效率。上述各轴坐标方向如图2所示。

进一步地，还包括：

四个Z轴滑块34，所述Z轴滑块34设置于所述Z轴滑座33的四角，所述滑块与所述Z轴导轨30相连接；

Z轴前防护罩28、Z轴前防护罩31，所述Z轴前防护罩28、Z轴前防护罩31设置于所述Z轴滑座33前端；

Z轴后防护钢板3，所述Z轴后防护钢板3对称设置于所述Z轴滑座33后端。

进一步地，还包括：

调整块，所述调整块39设置于所述Z轴滑座33与所述翻板A轴旋转耳座27、翻板A轴旋转耳座37连接处，所述翻板A轴旋转耳座27、翻板A轴旋转耳座37内侧。

具体而言，如图3所示，为本专利的翻板工作台部分三维立体结构示意图：33为Z轴Z轴滑座，通过下面一样的四个滑块安装位置与Z轴导轨30上的四个滑块34相连，共同实现Z轴进给运动。Z轴滑座33前面装有Z轴前防护罩28、Z轴前防护罩31；后端装有Z轴后钢板防护3，两边对称设置；35为翻板A轴摇臂，其上装有工作台38。通过摇臂35两端法兰与两端A轴旋转耳座27、A轴旋转耳座37相连。力矩电机定子36上面安装有力矩电机的冷却接口及电气液压接口。两端A轴旋转耳座27、37与Z轴滑座33相连的调整垫39。通过调整垫片39调整相关几何精度后，用紧固螺栓实现翻板A轴旋转耳座27、翻板A轴旋转耳座37与Z轴滑座33的固定连接。

进一步地，所述Z轴滑座、所述主轴箱、以及所述滑鞍的驱动单元均为双丝杠双电机驱动，所述翻板A轴为双力矩电机直驱。

具体而言，翻板A轴主要由两端力矩电机双驱实现A轴旋转动作，水平状态上下工件，翻板工作台38翻转90°状态，面向机床主轴，实现翻板加工。

本实施例的翻板A轴工作台及主轴箱B轴均采用力矩电机直驱，大大的提高了A轴与B轴的响应速度，零间隙传动，使功能部件能够平稳运转，从而提高机床的整体稳定性，工作台整体尺寸变小，使整机结构更加紧凑，同时留有自动化的接口。

本实施例的翻板A轴工作台38由Z轴的两个伺服电机32驱动沿着Z轴前后运动，能够保证Z轴方向进行高速运动时不产生振动与扭曲，重心不变，运行平稳。

图4为本实施例的B轴部分三维立体结构示意图：主轴25通过力矩电机4直驱并绕Y轴旋转实现B轴运动。主轴箱体防护钣金件40，主轴箱体6，主轴箱11与Y轴滑板连接的滑块安装位置。主轴箱连接面上共6处位置。实现主轴箱与Y轴滑板的高刚性牢固连接。主轴出线穿板23，所有主轴出来的电气、液压、冷却、气动等都在此处完成转接。A、B轴动力单元均采用力矩电机直驱，大大的提高了A轴与B轴的响应速度，零间隙传动，功能部件运转平稳，提高了机床的整体可靠性。

进一步地，如图5所示，所述立柱8为L型结构。

床身2为中间后排屑结构，立柱8固定在床身2上，整体为L型结构，滑鞍20与主轴箱6等运动部件重心始终在立柱8之内，提高整体刚性。此结构适合对铝合金航空结构件的高效、高精度加工。有利于上下料的实现及大切削的排屑，满足国内航空领域对铝合金航空结构件的高效、高精度加工需求。提高立柱8抗弯抗扭性能。

进一步地，还包括：

如图6所示，床身2上设有后排屑口41，所述后排屑口41设置于所述床身2的后端。具体而言，结合整机结构床身2中间后排屑，便于切屑集中排出以及切屑液回收循环。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种卧式翻板结构五轴复合加工中心，其特征在于，包括：

床身、立柱、Z轴导轨、Z轴滑座、X轴导轨、X轴丝杠、X轴滑块、滑鞍、Y轴导轨、主轴箱、工作台、刀库、换刀机械手以及中间排屑口，所述X轴导轨包括：第一X轴导轨、第二X轴导轨、第三X轴导轨、所述X轴丝杠包括：第一X轴丝杠、第二X轴丝杠；

所述床身水平设置，所述床身中间设置所述中间排屑口，所述立柱设置于所述床身的后端，且与所述床身垂直，所述Z轴导轨对称设置于所述床身的左右两侧，所述Z轴导轨上设置Z轴滑座，所述Z轴滑座上安装两个翻板A轴旋转耳座，所述第一X轴导轨、第二X轴导轨以及第三X轴导轨平行设置于所述立柱的正立面，所述第一X轴丝杠设置于立柱顶端，所述第二X轴丝杠设置于所述第一X轴导轨和所述第二X轴导轨之间，所述X轴滑块设置于所述X轴导轨上，所述X轴滑块上设置所述滑鞍，所述滑鞍上设置所述Y轴导轨，所述Y轴导轨上设置所述主轴箱，所述主轴箱内设置主轴，所述主轴绕Y轴旋转；

两个翻板A轴摇臂分别连接于所述两个旋转耳座内侧，所述工作台设置于所述两个翻板A轴摇臂之间，所述床身一侧设置所述刀库和所述换刀机械手。

2.根据权利要求1所述的卧式翻板结构五轴复合加工中心，其特征在于，还包括：

四个Z轴滑块，所述四个Z轴滑块设置于所述Z轴滑座的四角，所述滑块与所述Z轴导轨相连接；

Z轴前防护罩，所述Z轴前防护罩设置于所述Z轴滑座前端；

Z轴后防护钢板，所述Z轴后防护钢板设置于所述Z轴滑座后端。

3.根据权利要求2所述的卧式翻板结构五轴复合加工中心，其特征在于，还包括：

调整块，所述调整块设置于所述Z轴滑座与所述翻板A轴旋转耳座连接处。

4.根据权利要求1所述的卧式翻板结构五轴复合加工中心，其特征在于，所述Z轴滑座、所述主轴箱、以及所述滑鞍的驱动单元均为双丝杠双电机驱动，所述翻板A轴为双力矩电机直驱。

5.根据权利要求1所述的卧式翻板结构五轴复合加工中心，其特征在，所述立柱为L型结构。

6.根据权利要求1或2所述的卧式翻板结构五轴复合加工中心，其特征在于，还包括：

后排屑口，所述后排屑口设置于所述床身的后端。