CN108927668A - 立式双立柱五轴联动加工中心 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立式双立柱五轴联动加工中心,包括:床身、立柱、工作台和刀具进给系统;其中所述立柱设置有两根,分别位于所述床身两侧;所述工作台设置于所述床身顶面一侧;所述自动刀库设置在所述床身顶面中心。本发明提供了一种立式双立柱五轴联动加工中心,不仅能够实现对工件进行高效率加工,在工件的加工过程中,缩短工件装卸、刀具调整等辅助时间,从而在有限空间内形成更多的产能,提升了工作效率,而且整个系统动力传递平稳,从而保证了工件的加工精度,进而提升产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及加工中心技术领域,更具体的说是涉及一种立式双立柱五轴联动加工中心。
背景技术
在现有传统的加工中心中,主要是立式单主轴单五轴联动结构,一方面,现有的单主轴单五轴联动加工中心无法实现对工件进行高效率加工,在工件的加工过程中,工件装卸、刀具调整等辅助时间,占加工周期中相当大的比例,其中刀具的调整既费时费力,又不易准确,最后还需要试切造成生产效率较低;另一方面,采用单主轴单五轴联动加工中心对工件进行加工时精度保持性差、并且加工中心的稳定性差;
因此,如何提供一种辅助加工时间耗费短,并且加工精度较高,系统稳定性强的立式双立柱五轴联动加工中心是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种立式双立柱五轴联动加工中心,不仅能够实现对工件进行高效率加工,在工件的加工过程中,缩短工件装卸、刀具调整等辅助时间,从而在有限空间内形成更多的产能,提升了工作效率,而且整个系统动力传递平稳,从而保证了工件的加工精度,进而提升产品质量。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种立式双立柱五轴联动加工中心,包括:床身、立柱、工作台和刀具进给系统;其中所述立柱设置有两根,分别位于所述床身两侧;所述工作台设置于所述床身顶面一侧;所述自动刀库设置在所述床身顶面中心;
所述刀具进给系统包括:鞍座、主轴、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给装置和自动刀库;所述主轴安装在所述鞍座上,并且与所述自动刀库配合执行自动换刀工序;所述Y轴进给装置设置在所述所述立柱顶端,沿所述立柱长度方向往复移动;所述X轴进给装置设置在所述Y轴进给装置上,沿两个所述立柱宽度方向往复移动;所述Z轴进给装置设置在两侧所述立柱之间并位于所述Y轴进给装置上,并且所述Z轴进给装置沿所述立柱竖直方向往复移动,并且所述Z轴进给装置的运动方向垂直于所述X轴进给装置和所述Y轴进给装置运动方向;
所述X轴进给装置包括:X轴驱动装置、X轴滚珠丝杠副、X导轨和X滑板;其中所述X轴驱动装置与所述X轴滚珠丝杠副传动连接,所述X轴滚珠丝杠副驱动所述X滑板在所述X导轨上沿所述立柱宽度方向往复运动,使所述X滑板驱动所述鞍座沿X轴方向往复移动,从而使所述主轴沿X轴往复运动;所述X轴与所述立柱宽度方向平行;
所述Y轴进给装置包括:Y轴驱动装置、Y轴滚珠丝杠副、Y导轨和Y滑板;其中所述Y轴驱动装置与所述Y轴滚珠丝杠副传动连接,所述Y轴滚珠丝杠副驱动所述Y滑板在所述Y导轨上沿所述立柱长度方向往复运动,使所述Y滑板驱动所述鞍座沿Y轴方向往复移动;所述Y轴滚珠丝杠副设置有两个,分别位于两侧所述立柱上,并且所述Y轴驱动装置、所述Y轴滚珠丝杠副同步转动驱动所述Y滑板在所述Y导轨上沿Y轴往复运动,使所述Y滑板驱动所述鞍座沿Y轴方向往复移动,从而使所述主轴沿Y轴方向往复运动;所述Y轴与所述立柱长度方向平行;所述X轴进给装置设置在所述Y滑板上;
所述Z轴进给装置包括:Z轴驱动装置、Z轴滚珠丝杠副、Z导轨和Z滑板;其中所述Z轴驱动装置与所述Z轴滚珠丝杠副传动连接,所述Z轴滚珠丝杠副驱动所述Z滑板在所述Z导轨上往复移动,使所述Z滑板驱动所述鞍座沿垂直所述X轴和所述Y轴方向往复移动,从而使所述主轴沿Z轴往复运动;所述Z轴与所述X轴和所述Y轴垂直;
所述工作台包括:A轴、翻转工作台、旋转工件夹持装置;所述翻转工作台设置在所述A轴上,并且所述A轴可旋转±180°;所述翻转工作台设置有可自由旋转的旋转轴,所述旋转工件夹持装置设置在所述翻转工作台的台面上。
本发明通过立式双立柱自动换刀五轴联动及工作台的结构设计,在加工过程中实现了高动态,提高生产效率;立式主轴及整体结构的设计,保证了平稳的动力传递,且排屑方便,同时便于机加工人员观察加工区的状态,从而提高了加工精度和稳定性;压缩单个工件的加工节拍时间,降低生产成本,提高工作效率;
并且所述主轴与所述自动刀库配合进行换刀时,无需机械手辅助换刀,只需所述自动刀库将需要选择的刀具转动到所述主轴相对应的位置,然后所述主轴前进,将所用刀具顶出所述自动刀库并进行安装,使用完毕需要换刀时,所述主轴后退,后退过程中所述刀具随所述主轴运动一段距离后,留在所述自动刀库中,所述主轴退回初始位置。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述X轴进给装置、所述Y轴进给装置、所述Z轴进给装置、A轴和所述旋转轴构成五轴联动。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述X轴驱动装置为伺服电机。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述Y轴驱动装置包括:Y1驱动装置和Y2驱动装置,并且所述Y1驱动装置和所述Y2驱动装置均为伺服电机;所述Y导轨与所述所述Y轴驱动装置匹配设置有两个,分别为Y1导轨和Y2导轨。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述Z轴驱动装置为伺服电机。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述A轴由A轴伺服电机驱动,使所述A轴旋转±180°;在对所述翻转工作台上的工件完成加工后,所述A轴旋转180°,使所述翻转工作台由加工位置转向工件装卸位置,对完成加工的工件进行拆卸,并防止下一待加工工件,然后所述A轴反向旋转180°,所述翻转工作台转向工件加工位置。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述旋转工件夹持装置装有用于驱动自身动作的力矩电机,实现对工件的夹持和旋转。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述旋转工件夹持装置所述旋转轴与力矩电机传动连接,使所述旋转工件夹持装置能够在数控系统下360°旋转。
优选的,在上述一种立式双立柱五轴联动加工中心中,所述自动刀库一侧设置有对刀仪,在进行换刀后对所述刀具的状态进行检测,核实刀具位置是否符合设定参数,所述对刀仪对自动刀库更换后的刀具进行刀偏值的测量和补偿,机床在工作循环过程中,产生的各种热量,导致机床的变形特别是丝杠的热伸长,使刀尖位置发生的变化,其结果是加工工件的尺寸精度会受到影响。在机床上安装所述对刀仪,便可解决上述问题,安装的所述对刀仪把这种由热变形产生的刀尖位置变化,视为刀具的磨损值,通过所述对刀仪来测量这种刀具偏置值,即可解决;所述对刀仪的使用,减少了机床的辅助时间,降低了返工和废品率。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种立式双立柱五轴联动加工中心,通过立式双立柱自动换刀五轴联动及工作台的结构设计,在加工过程中实现了高动态,提高生产效率;立式主轴及整体结构的设计,保证了平稳的动力传递,且排屑方便,同时便于机加工人员观察加工区的状态,从而提高了加工精度和稳定性;压缩单个工件的加工节拍时间,降低生产成本;
并且所述主轴与所述自动刀库配合进行换刀时,无需机械手辅助换刀,只需所述自动刀库将需要选择的刀具转动到所述主轴相对应的位置,然后所述主轴前进,将所用刀具顶出所述自动刀库并进行安装,使用完毕需要换刀时,所述主轴后退,后退过程中所述刀具随所述主轴运动一段距离后,留在所述自动刀库中,所述主轴退回初始位置;
所述X轴进给装置、所述Y轴进给装置、所述Z轴进给装置、所述A轴和所述旋转轴构成五轴联动;所述X轴驱动装置、所述Y轴驱动装置、所述Z轴驱动装置均为伺服电机;
所述A轴由A轴伺服电机驱动,使所述A轴旋转±180°;在对所述翻转工作台上的工件完成加工后,所述A轴旋转180°,使所述翻转工作台由加工位置转向工件装卸位置,对完成加工的工件进行拆卸,并放置下一个待加工工件,然后所述A轴旋转±180°使所述翻转工作台转向工件加工位置,所述旋转工件夹持装置内装有用于驱动自身动作的力矩电机,实现对工件的夹持和旋转。
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,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的主视图;
图2附图为本发明的右视图;
图3附图为本发明的左视图;
图4附图为本发明的俯视图。
具体实施方式
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,所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种立式双立柱五轴联动加工中心,不仅能够实现对工件进行高效率加工,在工件的加工过程中,缩短工件装卸、刀具调整等辅助时间,从而在有限空间内形成更多的产能,提升了工作效率,而且双立柱结构设计增强了机床刚度,使整个系统动力传递平稳,从而保证了工件的加工精度,进而提升产品质量。
结合附图1-3,本发明公开了一种立式双立柱五轴联动加工中心,包括:床身1、立柱5、工作台2、刀具进给系统;其中立柱5设置有两根,分别位于床身1两侧;工作台2设置于床身1顶面一侧;自动刀库3设置在床身1顶面中心;
刀具进给系统包括:鞍座6、主轴7、X轴进给装置8、Y轴进给装置9、Z轴进给装置10和自动刀库3;主轴7安装在鞍座6上,并且与自动刀库3配合执行自动换刀工序;Y轴进给装置9设置在立柱5顶端,沿立柱5长度方向往复移动;X轴进给装置8设置在Y轴进给装置9上,沿两个立柱5宽度方向往复移动;Z轴进给装置10设置在两侧立柱5之间并位于Y轴进给装置9上,并且Z轴进给装置10沿立柱5竖直方向往复移动,并且Z轴进给装置10的运动方向垂直于X轴进给装置8和Y轴进给装置9运动方向;
X轴进给装置8包括:X轴驱动装置、X轴滚珠丝杠副、X导轨4和X滑板11;其中X轴驱动装置与X轴滚珠丝杠副传动连接,X轴滚珠丝杠副驱动X滑板11在X导轨4上沿立柱5宽度方向往复运动,使X滑板11驱动鞍座6沿X轴方向往复移动,从而使主轴7沿X轴往复运动;X轴与立柱5宽度方向平行;
Y轴进给装置9包括:Y轴驱动装置、Y轴滚珠丝杠副、Y导轨和Y滑板12;其中Y轴驱动装置与Y轴滚珠丝杠副传动连接,Y轴滚珠丝杠副驱动Y滑板12在Y导轨上沿立柱5长度方向往复运动,使Y滑板12驱动鞍座6沿Y轴方向往复移动,从而使主轴7沿Y轴方向往复运动;Y轴滚珠丝杠副设置有两个,分别位于两侧立柱5上,并且Y轴驱动装置、Y轴滚珠丝杠副同步转动驱动Y滑板12在Y导轨上沿Y轴往复运动,使Y滑板12驱动鞍座6沿Y轴方向往复移动,从而使主轴7沿Y轴方向往复运动;Y轴与立柱5长度方向平行;X轴进给装置8设置在Y滑板12上;
Z轴进给装置10包括:Z轴驱动装置、Z轴滚珠丝杠副、Z导轨16和Z滑板13;其中Z轴驱动装置与Z轴滚珠丝杠副传动连接,Z轴滚珠丝杠副驱动Z滑板在Z导轨上13移动,使Z滑板13驱动鞍座6沿垂直X轴和Y轴方向往复移动,从而使主轴7沿Z轴往复运动;Z轴与X轴和Y轴垂直;
工作台2包括:A轴14、翻转工作台15、旋转工件夹持装置;翻转工作台15布置在A轴14上,并且A轴14可旋转±180°;翻转工作台15设置有可自由旋转的旋转轴,旋转工件夹持装置设置在翻转工作台15的台面上。
为了进一步优化上述技术方案,X轴进给装置8、Y轴进给装置9、Z轴进给装置10、A轴14和旋转轴构成五轴联动。
为了进一步优化上述技术方案,X轴驱动装置为伺服电机。
为了进一步优化上述技术方案,Y轴驱动装置包括:Y1驱动装置17和Y2驱动装置18,并且所述Y1驱动装置17和所述Y2驱动装置18均为伺服电机;Y导轨与Y轴驱动装置匹配设置有两个,分别为Y1导轨19和Y2导轨20。
为了进一步优化上述技术方案,Z轴驱动装置为伺服电机。
为了进一步优化上述技术方案,A轴14由A轴伺服电机驱动,使A轴14旋转±180°;在对翻转工作台15上的工件完成加工后,A轴14旋转180°,使翻转工作台15由加工位置转向工件装卸位置,对完成加工的工件进行拆卸,放置下一待加工工件后,A轴14反向旋转180°,翻转工作台15转向工件加工位置。
为了进一步优化上述技术方案,旋转工件夹持装置内装有用于驱动自身动作的力矩电机,实现对工件的夹持和旋转。
为了进一步优化上述技术方案,旋转工件夹持装置的旋转轴与力矩电机传动连接,使旋转工件夹持装置能够在数控系统下360°旋转。
为了进一步优化上述技术方案,自动刀库3一侧设置有对刀仪,在进行换刀后对刀具的状态进行检测,核实刀具位置是否符合设定参数,对刀仪对自动刀库更换后的刀具进行刀偏值的测量和补偿,机床在工作循环过程中,产生的各种热量,导致机床的变形特别是丝杠的热伸长,使刀尖位置发生的变化,其结果是加工工件的尺寸精度会受到影响。在机床上安装对刀仪,便可解决上述问题,安装的对刀仪把这种由热变形产生的刀尖位置变化,视为刀具的磨损值,通过对刀仪来测量这种刀具偏置值,即可解决;对刀仪的使用,减少了机床的辅助时间,降低了返工和废品率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,包括:床身、立柱、工作台和刀具进给系统;其中所述立柱设置有两根,分别位于所述床身两侧;所述工作台设置于所述床身顶面一侧;所述自动刀库设置在所述床身顶面中心;
所述刀具进给系统包括:鞍座、主轴、X轴进给装置、Y轴进给装置、Z轴进给装置和自动刀库;所述主轴安装在所述鞍座上,并且与所述自动刀库配合执行自动换刀工序;所述Y轴进给装置设置在所述立柱顶端,沿所述立柱长度方向往复移动;所述X轴进给装置设置在所述Y轴进给装置上,沿两个所述立柱宽度方向往复移动;所述Z轴进给装置设置在两侧所述立柱之间并位于所述Y轴进给装置上,并且所述Z轴进给装置沿所述立柱竖直方向往复移动,并且所述Z轴进给装置的运动方向垂直于所述X轴进给装置和所述Y轴进给装置运动方向;
所述X轴进给装置包括:X轴驱动装置、X轴滚珠丝杠副、X导轨和X滑板;其中所述X轴驱动装置与所述X轴滚珠丝杠副传动连接,所述X轴滚珠丝杠副驱动所述X滑板在所述X导轨上沿所述立柱宽度方向往复运动,使所述X滑板驱动所述鞍座沿X轴方向往复移动,从而使所述主轴沿X轴往复运动;所述X轴与所述立柱宽度方向平行;
所述Y轴进给装置包括:Y轴驱动装置、Y轴滚珠丝杠副、Y导轨和Y滑板;其中所述Y轴驱动装置与所述Y轴滚珠丝杠副传动连接,所述Y轴滚珠丝杠副驱动所述Y滑板在所述Y导轨上沿所述立柱长度方向往复运动,使所述Y滑板驱动所述鞍座沿Y轴方向往复移动;所述Y轴滚珠丝杠副设置有两个,分别位于两侧所述立柱上,并且所述Y轴驱动装置、所述Y轴滚珠丝杠副同步转动驱动所述Y滑板在所述Y导轨上沿Y轴往复运动,使所述Y滑板驱动所述鞍座沿Y轴方向往复移动,从而使所述主轴沿Y轴方向往复运动;所述Y轴与所述立柱长度方向平行;所述X轴进给装置设置在所述Y滑板上;
所述Z轴进给装置包括:Z轴驱动装置、Z轴滚珠丝杠副、Z导轨和Z滑板;其中所述Z轴驱动装置与所述Z轴滚珠丝杠副传动连接,所述Z轴滚珠丝杠副驱动所述Z滑板在所述Z导轨上往复移动,使所述Z滑板驱动所述鞍座沿垂直所述X轴和所述Y轴方向往复移动,从而使所述主轴沿Z轴往复运动;所述Z轴与所述X轴和所述Y轴垂直;
所述工作台包括:A轴、翻转工作台、旋转工件夹持装置;所述翻转工作台设置在所述A轴上,并且所述A轴可旋转±180°;所述翻转工作台设置有可自由旋转的旋转轴,所述旋转工件夹持装置设置在所述翻转工作台的台面上。
2.根据权利要求1所述的一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,所述X轴进给装置、所述Y轴进给装置、所述Z轴进给装置、A轴和所述旋转轴构成五轴联动。
3.根据权利要求1所述的一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,所述X轴驱动装置为伺服电机。
4.根据权利要求1所述的一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,所述Y轴驱动装置包括:Y1驱动装置和Y2驱动装置,并且所述Y1驱动装置和所述Y2驱动装置均为伺服电机;所述Y导轨与所述所述Y轴驱动装置匹配设置有两个,分别为Y1导轨和Y2导轨。
5.根据权利要求1所述的一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,所述Z轴驱动装置为伺服电机。
6.根据权利要求5所述的一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,所述A轴由A轴伺服电机驱动,使所述A轴旋转±180°。
7.根据权利要求6所述的一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,所述旋转工件夹持装置内装有用于驱动自身动作的力矩电机。
8.根据权利要求7所述的一种立式双立柱五轴联动加工中心,其特征在于,所述旋转工件夹持装置的所述旋转轴与力矩电机传动连接。
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