CN109202138A - 可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床 - Google Patents

Abstract

提供一种可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，包括斜床身，左、右Z轴主轴；一体式结构的左、右X轴床鞍，左、右X向滑板、滑板的左、右X轴驱动电机、左、右Z轴电主轴、驱动电主轴和左、右Z轴床头箱的左、右Z轴驱动电机；左、右X向滑板上配套安装左、右Y轴动力头；左、右Y轴动力头通过Y轴驱动电机驱动沿Y轴的位移。本发明结构紧凑；节约机床空间；应用方式灵活多样；即可实现双通道同步加工，也可实现双主轴对接换面掉头加工；还可不拆卸工件连续实现侧面加工；减少人工干预操作；提高产率；保证加工精度。

Description

可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床

技术领域

本发明属可实现双面加工的数控机床技术领域，具体涉及一种可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床。

背景技术

目前，大多数的数控机床无法实现待加工工件的双面加工；而且，大多数的数控机床无法在一台床身实现双通道的同时同步加工，即在相同时间内以二倍的产量加工待加工工件；与此同时，现有技术下，可实现Z向双主轴双排刀加工的数控机床又存在无法实现Z向双主轴对接加工的技术问题，而且掉头加工后的定位较为繁琐；延长了加工周期；再者；又存在无法实现Y向双排刀沿Y轴位移的功能；不利于通过Y向的给进进一步连续进行铣削加工的实现；对此，现提供一种解决双主轴对接掉头加工技术问题的同时；还能连续下一步在Y向实现给进，有利缩短加工进程地进行铣削加工的数控机床；减少装夹定位周期；缩短加工进程的同时；节约占地面积并紧凑化机床的Z向空间；紧凑化小型化机床设计；同时大大提高加工效率；且使得机床的加工应用变得更为灵活；通用性更好；现提出如下改进技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，解决背景技术中所涉及的技术问题。

本发明采用的技术方案：可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，包括上端面所在平面与水平面呈α夹角的床身，所述床身上方与床身上端面平行安装左、右Z轴主轴；与左、右Z轴主轴空间垂直安装左右对称且斜置的左、右X轴床鞍，所述左、右X轴床鞍上安装的左、右X向滑板分别通过左、右X轴驱动电机驱动使左、右X向滑板沿左、右X轴床鞍线性移动，特征在于：所述左、右X轴床鞍为以X轴为对称轴的左右对称一体式床鞍结构，并与左、右X向滑板组成一床鞍两位移滑板结构；与左、右X轴床鞍空间垂直的左、右Z轴主轴均为左、右Z轴电主轴；且左、右Z轴电主轴分别通过左、右Z轴床头箱固定支撑安装；所述左、右Z轴床头箱底部分别通过左、右Z轴驱动电机驱动以实现左、右Z轴床头箱连同左、右Z轴电主轴沿Z轴的移动；其中所述左、右X向滑板上配套安装与X轴、Z轴空间垂直的左、右Y轴动力头；所述左、右Y轴动力头分别具有左、右Y向动力头刀座；且左、右Y向动力头刀座分别通过刀座外侧安装的与X轴、Z轴空间垂直的Y轴驱动电机驱动实现刀座带动左、右Y轴动力头沿Y轴的位移。

上述技术方案中，为实现左、右Y向动力刀具的铣削加工：所述左、右Y轴动力头为沿Y向具有多个动力头的左、右Y轴多工位动力头；所述左、右Y轴多工位动力头分别通过其后侧与Y轴垂直的左、右X轴动力头驱动电机驱动实现左、右Y轴动力头绕X轴的径向高速旋转。参见图1-3

上述技术方案中，为通过左、右Z轴电主轴实现对接掉头加工或同步切断加工等多样化加工需求，进一步地：所述左、右Z轴电主轴的前端同时安装卡盘或夹头或一个安装夹头另一个安装卡盘；且左、右Z轴电主轴通过左、右Z轴床头箱的支撑以及左、右Z轴驱动电机的驱动实现左、右Z轴电主轴沿Z轴方向上的对接掉头加工。

上述技术方案中，为满足双主轴掉头加工需求的同时紧凑化机床结构：所述左、右X轴床鞍以X轴为对称轴制有一对左右对称的左、右X轴圆柱凹槽；所述左、右X轴圆柱凹槽纳入安装以X轴为对称轴左右对称的左、右X向滑板的传动机构。

上述技术方案中，为实现电主轴电机定子和主轴轴承的同时充分冷却，进一步地：所述左、右Z轴电主轴配备水冷却结构；所述水冷却结构具有对电机定子实现径向螺旋冷却的电机定子螺旋水通道，以及位于电机定子外部配套安装的电机定子水套；所述水冷却结构还具有与电机定子螺旋水通道连通对主轴轴承套筒实现径向螺旋冷却的轴承套筒螺旋水通道，以及位于轴承套筒外部配套安装的轴承套筒水套。

上述技术方案中，为简化电机定子和主轴轴承的冷却系统结构：所述左、右Z轴电主轴均具有对电机定子实现螺旋冷却的电机定子水套和对主轴轴承冷却的轴承套筒水套；所述电机定子水套与床头箱固连为一体；并通过床头箱将电机定子水套与轴承套筒水套固连为一体，且电机定子水套和轴承套筒水套组成一个完整的电主轴水冷却循环系统。

上述技术方案中，为满足大型工件节约占地空间的加工，优选地：所述床身、左、右X轴床鞍、左、右X向滑板上端面所在平面与水平面的α夹角大于30°；所述左、右Z轴床头箱垂直于床身上端面安装且左、右Z轴床头箱下底面所在平面与水平面的α夹角大于30°。

上述技术方案中，为简化水冷系统结构；为有利形成更为流畅的水冷循环：所述左、右Z轴床头箱以Z轴为对称轴的壳体上、下对称侧分别安装冷却液进水管和冷却液处水管，且进、出水管依靠冷却液重力势能促进左、右Z轴床头箱安装的左、右Z轴电主轴冷却液的循环流动。

上述技术方案中，为节约空间，进一步地：所述床身内安装对左、右Z轴电主轴进行水冷却循环供给的冷却液源。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案在现有双主轴双通道数控机床上增设左、右Y轴驱动电机和左、右Y轴动力头；实现不拆卸工件换面加工的同时，通过双通道加工大大提高了加工效率；有利提高双倍产量；结合左、右Y轴动力头可实现不拆卸工件的Y向多工位高效率换面侧铣加工；减少二次对刀操作；保证加工精度；

2、本方案左、右Y轴动力头在Y向刀具装配上具有更多选择，能将侧铣功能不仅提高了侧铣加工效率；而且能实现多样化铣削加工；三个动力头可通过高精度轴承以及同步带轮或同步齿传动等结构传递来自左、右X轴动力头驱动电机提供的动力；

3、本方案采用电主轴完成Z向双通道的高速加工；较伺服电机简化了传动设计；协同左右床头箱的Z向移动以及左右对称的一体式结构的左、右X轴床鞍共同作用；克服Z向双电主轴对接掉头加工技术问题的同时，协同左、右Y轴动力头多工位侧铣加工以及动力头的Y向位移功能共同作用，可实现不拆卸工件、电主轴双切断的换面连续钻、铣加工；在此基础上，结合电主轴和床头箱设计；数控机床整机具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快的优势；大大减小了机床占据空间；同时更有利主轴快速响应和定位；

4、本方案以45°斜面床身和床鞍设计为例，不仅能满足大零件加工，而且克服了重力，具有更好的稳定性；提高了空间利用率；同时有利排屑。

附图说明

图1为本发明双电主轴分别安装夹头和卡盘实施例的立体图；

图2为本发明双电主轴同时安装卡盘实施例以及床鞍的立体图；

图3为图2实施例的主视图；

图4为图3实施例的侧视图；

图5为图3实施例中右Z轴电主轴的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图1-5描述本发明的具体实施例。

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例，仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。下述实施例中所用的部件，如无特殊说明，均为市售。下述实施例中控制电路的实现，如无特殊说明，均为常规控制方式。在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、左、右、内、外”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，包括上端面所在平面与水平面呈α夹角的床身1，所述床身1上方与床身上端面平行安装左、右Z轴主轴2；与左、右Z轴主轴2空间垂直安装左右对称且斜置的左、右X轴床鞍3，所述左、右X轴床鞍3上安装的左、右X向滑板5分别通过左、右X轴驱动电机4驱动使左、右X向滑板5沿左、右X轴床鞍3线性移动，此外，为实现左、右Z轴主轴2的对接掉头加工功能；并能够实现双主轴双通道同时加工；根据需要灵活切换或选择：特征在于：(参见图1实施例并结合图2)所述左、右X轴床鞍3为以X轴为对称轴的左右对称一体式床鞍结构，并与左、右X向滑板5组成一床鞍两位移滑板结构；为紧凑化设计机床整体空间；有利机床主轴加工的快速响应和定位；与左、右X轴床鞍3空间垂直的左、右Z轴主轴2均为左、右Z轴电主轴；且左、右Z轴电主轴分别通过左、右Z轴床头箱6固定支撑安装；所述左、右Z轴床头箱6底部分别通过左、右Z轴驱动电机7驱动以实现左、右Z轴床头箱6连同左、右Z轴电主轴沿Z轴的移动；其中所述左、右X向滑板5上配套安装与X轴、Z轴空间垂直的左、右Y轴动力头8；所述左、右Y轴动力头8分别具有左、右Y向动力头刀座802；且左、右Y向动力头刀座802分别通过刀座外侧安装的与X轴、Z轴空间垂直的Y轴驱动电机9驱动实现刀座带动左、右Y轴动力头8沿Y轴的位移。

上述实施例中，为实现左、右Y向动力刀具8不拆卸工件的侧面铣削加工：所述左、右Y轴动力头8为沿Y向具有多个动力头的左、右Y轴多工位动力头；所述左、右Y轴多工位动力头分别通过其后侧与Y轴垂直的左、右X轴动力头驱动电机801驱动实现左、右Y轴动力头8绕X轴的径向高速旋转。(参见图1-3)。其中，所述左、右X轴动力头驱动电机801通过同步齿传动或同步带传动实现Y向多个动力头的高速径向旋转。再者，上述实施例中，为通过左、右Z轴电主轴实现对接掉头加工或同步切断加工后的换面加工等多样化灵活组合的加工需求，进一步地：所述左、右Z轴电主轴的前端同时安装卡盘或夹头或一个安装夹头另一个安装卡盘(参见图1或图2实施例)；且左、右Z轴电主轴通过左、右Z轴床头箱6的支撑以及左、右Z轴驱动电机7的驱动实现左、右Z轴电主轴沿Z轴方向上的对接掉头加工。(参见图4)上述实施例中，为满足双主轴掉头加工需求的同时紧凑化机床结构：所述左、右X轴床鞍3以X轴为对称轴制有一对左右对称的左、右X轴圆柱凹槽301；所述左、右X轴圆柱凹槽301纳入安装以X轴为对称轴左右对称的左、右X向滑板5的传动机构。(参见图2)具体地，为保证加工精度，所述传动机构为滚珠丝杠螺母副。上述实施例中，为实现电主轴电机定子和主轴轴承的同时充分冷却，进一步地：(参见图5)所述左、右Z轴电主轴配备水冷却结构；所述水冷却结构具有对电机定子101实现径向螺旋冷却的电机定子螺旋水通道102，以及位于电机定子外部配套安装的电机定子水套10；所述水冷却结构还具有与电机定子螺旋水通道102连通对主轴轴承套筒111实现径向螺旋冷却的轴承套筒螺旋水通道112，以及位于轴承套筒113外部配套安装的轴承套筒水套11。

上述实施例中，为简化电机定子和主轴轴承的冷却系统结构：并实现电主轴的充分冷却(参见图5结合图1或图2)所述左、右Z轴电主轴均具有对电机定子实现螺旋冷却的电机定子水套10和对主轴轴承冷却的轴承套筒水套11；所述电机定子水套10与床头箱6固连为一体；并通过床头箱6将电机定子水套10与轴承套筒水套11固连为一体，且电机定子水套10和轴承套筒水套11组成一个完整的电主轴水冷却循环系统。上述实施例中，为满足大型工件节约占地空间的加工，优选地：(参见图4)所述床身1、左、右X轴床鞍3、左、右X向滑板5上端面所在平面与水平面的α夹角大于30°；所述左、右Z轴床头箱6垂直于床身1上端面安装且左、右Z轴床头箱6下底面所在平面与水平面的α夹角大于30°。如图所示α角为45°角的斜床身实施例。以满足大尺寸零件克服重力势能的稳定加工；同时有利排屑；有利节约床身占据空间；上述实施例中，为简化水冷系统结构；为有利形成更为流畅的水冷循环：所述左、右Z轴床头箱6以Z轴为对称轴的壳体上、下对称侧分别安装冷却液进水管121和冷却液处水管122，且进、出水管依靠冷却液重力势能促进左、右Z轴床头箱6安装的左、右Z轴电主轴冷却液的循环流动。(参见图3、图4并结合图5)。其中，图5床头箱内箭头方向为冷却液的流体流通方向。上述实施例中，为节约空间，进一步地：所述床身1内安装对左、右Z轴电主轴进行水冷却循环供给的冷却液源。

工作原理：(参见图1)以实现对接掉头加工为例：将工件装夹在右Z轴主轴2的卡盘，由右Z轴驱动电机7驱动带动右6和右Z轴主轴2沿Z轴给进，启动右Z轴主轴2电主轴带动工件旋转；右X轴驱动电机4驱动右X向滑板5沿X轴给进；由右Y轴驱动电机9驱动实现右Y轴动力头8在Y轴的位移；由右X轴动力头驱动电机801驱动右Y轴动力头8刀头高速径向旋转加工右Z轴主轴2前端卡盘安装的工件；加工完成后，右Z轴主轴2沿Z轴带动工件继续向前给进并对接左Z轴主轴2，左Z轴主轴2的弹簧夹头夹紧工件；右Z轴主轴2的卡盘松开工件；通过更换右Z轴主轴2刀具；左Z轴主轴2夹紧工件另一面；通过右Z轴主轴2对左Z轴主轴2上工件的另一面对接换面加工。当工件Z向另一面加工完成后，将Z轴主轴2实现双切断；不用拆卸工件；由左X轴驱动电机4驱动带动左X向滑板5靠近主轴给进；且通过左Y轴驱动电机9调节左Y轴动力头8的Y向移动；由左X轴动力头驱动电机801驱动实现左Y轴动力头8的高速旋转加工不拆卸左Z轴主轴2上夹持工件的侧面加工。此外，参见图2实施例，还可实现双通道同时同步加工，以提高常规机床加工工件的二倍产量。

本发明在现有双主轴双通道数控机床上增设左、右Y轴驱动电机9和左、右Y轴动力头8；实现不拆卸工件换面加工的同时，通过双通道加工大大提高了加工效率；有利提高双倍产量；结合左、右Y轴动力头8可实现不拆卸工件的Y向多工位高效率换面侧铣加工；减少二次对刀操作；保证加工精度；本发明左、右Y轴动力头8在Y向刀具装配上具有更多选择，能将侧铣功能不仅提高了侧铣加工效率；而且能实现多样化铣削加工；三个动力头可通过高精度轴承以及同步带轮或同步齿传动等结构传递来自左、右X轴动力头驱动电机801提供的动力；本发明采用电主轴完成Z向双通道的高速加工；较伺服电机简化了传动设计；协同左右床头箱的Z向移动以及左右对称的一体式结构的左、右X轴床鞍共同作用；克服Z向双电主轴对接掉头加工技术问题的同时，协同左、右Y轴动力头8多工位侧铣加工以及动力头的Y向位移功能共同作用，可实现不拆卸工件、电主轴双切断的换面连续钻、铣、销加工；在此基础上，结合电主轴和床头箱设计；数控机床整机具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快的优势；大大减小了机床占据空间；同时更有利主轴快速响应和定位；本发明以45°斜面床身和床鞍设计为例，不仅能满足大零件加工，而且克服了重力，具有更好的稳定性；提高了空间利用率；同时有利排屑。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (9)

1.可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，包括上端面所在平面与水平面呈α夹角的床身(1)，所述床身(1)上方与床身上端面平行安装左、右Z轴主轴(2)；与左、右Z轴主轴(2)空间垂直安装左右对称且斜置的左、右X轴床鞍(3)，所述左、右X轴床鞍(3)上安装的左、右X向滑板(5)分别通过左、右X轴驱动电机(4)驱动使左、右X向滑板(5)沿左、右X轴床鞍(3)线性移动，特征在于：所述左、右X轴床鞍(3)为以X轴为对称轴的左右对称一体式床鞍结构，并与左、右X向滑板(5)组成一床鞍两位移滑板结构；与左、右X轴床鞍(3)空间垂直的左、右Z轴主轴(2)均为左、右Z轴电主轴；且左、右Z轴电主轴分别通过左、右Z轴床头箱(6)固定支撑安装；所述左、右Z轴床头箱(6)底部分别通过左、右Z轴驱动电机(7)驱动以实现左、右Z轴床头箱(6)连同左、右Z轴电主轴沿Z轴的移动；其中所述左、右X向滑板(5)上配套安装与X轴、Z轴空间垂直的左、右Y轴动力头(8)；所述左、右Y轴动力头(8)分别具有左、右Y向动力头刀座(802)；且左、右Y向动力头刀座(802)分别通过刀座外侧安装的与X轴、Z轴空间垂直的Y轴驱动电机(9)驱动实现刀座带动左、右Y轴动力头(8)沿Y轴的位移。

2.根据权利要求1所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述左、右Y轴动力头(8)为沿Y向具有多个动力头的左、右Y轴多工位动力头；所述左、右Y轴多工位动力头分别通过其后侧与Y轴垂直的左、右X轴动力头驱动电机(801)驱动实现左、右Y轴动力头(8)绕X轴的径向高速旋转。

3.根据权利要求1所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述左、右Z轴电主轴的前端同时安装卡盘或夹头或一个安装夹头另一个安装卡盘；且左、右Z轴电主轴通过左、右Z轴床头箱(6)的支撑以及左、右Z轴驱动电机(7)的驱动实现左、右Z轴电主轴沿Z轴方向上的对接掉头加工。

4.根据权利要求1所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述左、右X轴床鞍(3)以X轴为对称轴制有一对左右对称的左、右X轴圆柱凹槽(301)；所述左、右X轴圆柱凹槽(301)纳入安装以X轴为对称轴左右对称的左、右X向滑板(5)的传动机构。

5.根据权利要求1所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述左、右Z轴电主轴配备水冷却结构；所述水冷却结构具有对电机定子(101)实现径向螺旋冷却的电机定子螺旋水通道(102)，以及位于电机定子外部配套安装的电机定子水套(10)；所述水冷却结构还具有与电机定子螺旋水通道(102)连通对主轴轴承套筒(111)实现径向螺旋冷却的轴承套筒螺旋水通道(112)，以及位于轴承套筒(113)外部配套安装的轴承套筒水套(11)。

6.根据权利要求1所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述左、右Z轴电主轴均具有对电机定子实现螺旋冷却的电机定子水套(10)和对主轴轴承冷却的轴承套筒水套(11)；所述电机定子水套(10)与床头箱(6)固连为一体；并通过床头箱(6)将电机定子水套(10)与轴承套筒水套(11)固连为一体，且电机定子水套(10)和轴承套筒水套(11)组成一个完整的电主轴水冷却循环系统。

7.根据权利要求1所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述床身(1)、左、右X轴床鞍(3)、左、右X向滑板(5)上端面所在平面与水平面的α夹角大于30°；所述左、右Z轴床头箱(6)垂直于床身(1)上端面安装且左、右Z轴床头箱(6)下底面所在平面与水平面的α夹角大于30°。

8.根据权利要求7所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述左、右Z轴床头箱(6)以Z轴为对称轴的壳体上、下对称侧分别安装冷却液进水管(121)和冷却液处水管(122)，且进、出水管依靠冷却液重力势能促进左、右Z轴床头箱(6)安装的左、右Z轴电主轴冷却液的循环流动。

9.根据权利要求1所述的可实现主轴对接加工的斜床身双主轴双排刀数控机床，其特征在于：所述床身(1)内安装对左、右Z轴电主轴进行水冷却循环供给的冷却液源。