CN109940395A - 九轴控制五轴联动桥式加工中心及车铣复合加工中心 - Google Patents

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CN109940395A CN201910431665.0A CN201910431665A CN109940395A CN 109940395 A CN109940395 A CN 109940395A CN 201910431665 A CN201910431665 A CN 201910431665A CN 109940395 A CN109940395 A CN 109940395A
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夏向阳
李旭华
严蕾
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Abstract

本发明涉及一种九轴控制五轴联动桥式加工中心及车铣复合加工中心,本九轴控制五轴联动桥式加工中心包括:数控系统,以及由所述数控系统控制的Y轴进给机构、X轴进给机构、Z轴进给机构、主轴、直驱式A‑C摇篮式转台、电主轴机构和伺服刀库机构;其中所述Y轴进给机构包括Y1轴和Y2轴,并与X轴进给机构、Z轴进给机构以形成四个直线进给坐标轴;所述直驱式A‑C摇篮式转台包括A1轴、A2轴和C轴,以形成三个旋转坐标轴;所述主轴机构为电主轴机构;以及所述伺服刀库机构作为刀库用旋转轴即W轴。

Description

九轴控制五轴联动桥式加工中心及车铣复合加工中心
技术领域
本发明涉及一种自动化领域,具体而言涉及一种九轴控制五轴联动桥式加工中心及车铣复合加工中心。
背景技术
目前市场上的五轴加工中心多为涡轮蜗杆驱动A-C摇篮式转台,转台精度低、动态性能差,不具有Y轴、A轴双驱结构,因此造成机床无法满足高精度加工要求。
因此,为了解决上述技术问题,需要设计一种九轴控制五轴联动桥式加工中心及车铣复合加工中心。
发明内容
本发明的目的是提供一种九轴控制五轴联动桥式加工中心及车铣复合加工中心。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种九轴控制五轴联动桥式加工中心,包括:
数控系统,以及由所述数控系统控制的Y轴进给机构、X轴进给机构、Z轴进给机构、主轴、直驱式A-C摇篮式转台、电主轴机构和伺服刀库机构;其中
所述Y轴进给机构包括Y1轴和Y2轴,并与X轴进给机构、Z轴进给机构以形成四个直线进给坐标轴;
所述直驱式A-C摇篮式转台包括A1轴、A2轴和C轴,以形成三个旋转坐标轴;
所述主轴为电主轴机构;以及
所述伺服刀库机构作为刀库用旋转轴即W轴。
进一步,所述Y轴进给机构包括:位于床身上的两立柱;
所述两立柱的上方通过滚动导轨支撑一横梁,形成桥式结构;
所述横梁适于带动Z轴进给机构沿床身做Y轴方向的进给运动。
进一步,所述两立柱的上方设置的滚动导轨分别由Y1轴、Y2轴同步控制;
所述Y1轴、Y2轴的结构相同,且包括:由数控系统控制的Y轴进给电机,由Y轴进给电机控制的丝杠,以及位于滚动导轨一侧的光栅测量装置;其中
所述数控系统适于控制两Y轴进给电机按照实际动态驱动负载自动分配合适的输出扭矩,以控制Z轴进给机构沿床身做Y轴方向的进给运动。
进一步,所述床身与立柱采用分体式结构,且通过紧固件连接并定位;以及
所述床身和立柱上分别设置有浇筑用工艺孔。
进一步,所述两立柱上分别设置有A-C轴转台主连接面、A-C轴转台辅助连接面;
在床身且安装A-C摇篮式转台的正下方位置为漏斗结构,漏斗的底部设置安装链式排屑装置,且通过链式排屑装置将切屑提升到收集小车内;以及
所述床身上还设置有冷却水收集水槽和放水接头,将收集到的残余冷却水通过放水接头连接的冷却管把冷却水引导至漏斗,将残余在漏斗四周的切屑冲刷到链式排屑装置上。
进一步,位于所述床身的底部的链式排屑装置的安装位处适用于排屑器抽出的让位倒角结构。
进一步,A1轴为摇摆轴主进给轴,A2轴为摇摆轴辅助进给轴,C轴为旋转进给轴;其中
所述摇摆轴主进给轴包括:摇摆轴进给A1轴力矩电机、摇摆轴进给A1轴环抱式刹车装置、摇摆轴进给A1轴转台轴承、摇摆轴进给A1轴角度测量装置和摇摆轴进给A1轴底座;
所述摇摆轴辅助进给轴包括:摇摆轴进给A2轴力矩电机、摇摆轴进给A2轴环抱式刹车装置、摇摆轴进给A2轴转台轴承、摇摆轴进给A2轴角度测量装置、摇摆轴进给A2轴底座;以及
所述旋转进给轴包括:旋转进给C轴力矩电机、旋转进给C轴环抱式刹车装置、旋转进给C轴转台轴承、旋转进给C轴角度测量装置、旋转进给C轴旋转分配装置、转台台面、A-C轴连接座。
进一步,所述伺服刀库机构为伞形伺服分度刀库且安装在床身的尾部,且通过外防护的刀库移门与机床加工区域隔离开;
在需要换刀时,刀库移门通过气缸打开;
所述伺服刀库机构包括:刀库伺服电机、伺服电机过渡盘、刀库减速机构、刀库分度连接盘、检测开关安装支架、换刀位检测开关、检测开关支架固定螺钉;其中
所述伺服电机通过伺服电机过渡盘及刀库减速机构带动刀库分度连接盘转动;
所述刀库分度连接盘同构检测开关安装支架安装有设置有换刀位检测开关,以检测换刀位有无刀具。
进一步,所述直驱式A-C摇篮式转台设有液压保压单元;
所述液压保压单元包括:
辅助供电模块、主保压组件、辅助保压组件、主夹紧油缸和辅助夹紧油缸;其中
所述辅助供电模块适于在直驱式A-C摇篮式转台突然断电时,向数控系统的强电单元的直流母线供电,以使所述主保压组件、辅助保压组件内液压油分别进入所述主夹紧油缸、辅助夹紧油缸,保持摇摆轴进给A1轴环抱式刹车装置、摇摆进给A2轴环抱式刹车装置分别夹紧A1轴、A2轴状态。
又一方面,本发明还提供了一种九轴控制五轴联动桥式车铣复合加工中心,包括:
数控系统,以及由所述数控系统控制的Y轴进给机构、X轴进给机构、Z轴进给机构、主轴、直驱式A-C摇篮式转台、电主轴机构和伺服刀库机构;其中
所述Y轴进给机构包括Y1轴和Y2轴,并与X轴进给机构、Z轴进给机构以形成四个直线进给坐标轴;
所述直驱式A-C摇篮式转台为车铣复合型转台,以形成三个旋转坐标轴;
所述主轴为电主轴机构;以及
所述伺服刀库机构作为刀库用旋转轴即W轴。
本发明的有益效果是,本发明所涉及的九轴控制五轴联动桥式加工中心及九轴控制五轴联动桥式车铣复合加工中心采用九个伺服控制轴,其中五个坐标轴可以联动,机床采用桥式布局,可以尽量的将各进给轴驱动的负载轻量化和均衡化;Y轴采用双电机双丝杠双光栅控制,采用同步驱动控制技术保证Y1轴和Y2轴保持同步,两个进给电机按照实际动态驱动负载自动分配合适的输出扭矩,提高机床动态响应性能;机床主轴、A轴、C轴都采用力矩电机直接驱动,提高机床旋转坐标轴的定位精度、加工精度、响应速度;摇摆A轴采用双力矩电机驱动,采用主从跟随控制技术,对主从驱动力矩电机采用了按比例分配输出力矩技术来降低力矩电机的发热,最大程度发挥各个力矩电机的负载潜力,提高摇摆A轴的驱动力矩和动态响应性能;机床采用了A轴夹紧液压保压措施和方法,提高机床A-C摇篮式转台的刹车可靠性;机床采用了突然断电摇摆A轴防掉落措施及方法,提高机床A-C摇篮式转台的加工运行的可靠性;特殊的大角度漏斗状床身结构和大流量排屑装置,提升机床的排屑效果,提高机床可靠性,床身底部安放链式排屑器特殊的倒角结构,通过原地旋转可以减小排屑器抽出的空间,减小机床占地面积;床身和立柱采用矿物铸件浇筑结构,提高机床的抗震性和机床热性能,提高机床精度;并且还解决了A-C摇篮式转台A轴和C轴中心线不能严格共面的问题的方法,提高机床五轴联动的刀具空间运动精度和五轴联动加工精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1a是本发明的九轴控制五轴联动桥式加工中心的优选实施例的正视图;
图1b是本发明的九轴控制五轴联动桥式加工中心的优选实施例的后视图;
图1c是本发明的九轴控制五轴联动桥式加工中心的优选实施例的俯视图;
图2a是本发明的机床的优选实施例的结构示图一;
图2b是本发明的机床的优选实施例的结构示图二;
图3a是Y轴进给机构的俯视图;
图3b是Y轴进给机构的立体图;
图3c是Y轴进给机构的后视图;
图4a是直驱式A-C摇篮式转台的俯视图;
图4b是图4a中A-A的剖视图;
图5a是伺服刀库机构的俯视图;
图5b是图5a中A-A的剖视图;
图6是本发明的液压系统的原理图;
图7是本发明的液压保压单元的原理图;
图8是本发明的电容单元模块的原理图;
图9是本发明的UPS不间断电源模块的原理图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例
机械结构及工作原理:五轴联动的数控机床是指具有三个直线进给轴和两个旋转进给轴并且这五个进给轴能够同时联动进给,数控机床三个直线进给轴就是笛卡尔坐标系中的X、Y、Z三个直线进给轴,两个旋转进给轴可以是A、B、C轴中的任意两个组合,即AC组合、AB组合或BC组合。
如图1a至图1c所示,本实施例提供了一台九轴控制五轴联动桥式加工中心,其中机床可以包括:由机床1、机床外防护2、操纵箱和操纵单元3、踏脚板4、水冷机5、液压站6、电柜箱7、刀具冷却系统及排屑系统8、气动系统及润滑系统9(安装在机床外防护内部);电主轴专用油气润滑系统10;关于各部分的配合关系以及具体结构和工作原理将在以下实施例展开说明。
如图2a和图2b所示,机床包括Y轴进给机构11(含Y1轴Y2轴)、X轴进给机构12、Z轴进给机构13(含有拖板)、滑枕单元14、电主轴机构15、直驱式A-C摇篮式转台16(含A1轴A2轴C轴)、伺服刀库机构17(含W轴)。
本九轴控制五轴联动桥式加工中心具有九个数控控制轴分别为:四个直线进给坐标轴即对应X轴、Y1轴、Y2轴、Z轴;三个旋转坐标轴即对应A1轴、A2轴、C轴;一个主轴即电主轴;一个刀库用旋转轴即W轴。其中Y轴采用双驱结构,即Y轴采用双电机双丝杠双光栅控制,采用同步驱动控制技术保证Y1轴和Y2轴保持同步,两个进给电机按照实际动态驱动负载自动分配合适的输出扭矩,可以随着Z轴进给机构13在横梁上进给到不同位置,Y1轴进给电机和Y2轴进给电机的输出扭矩的大小在不断地自动的变化和调整。直驱式A-C摇篮式转台包括摇摆A轴和旋转轴C轴,其中摇摆A轴包括主驱动A1轴和辅助驱动A2轴,主驱动A1轴和辅助驱动A2轴采用主从轴跟随驱动技术,对主从驱动力矩电机采用了按比例分配输出力矩技术来降低力矩电机的发热,最大程度发挥各个力矩电机的负载潜力,提高摇摆A轴的驱动力矩和动态响应性能。五个可以联动进给轴为:X轴、Y轴、Z轴、A轴、C轴。
作为一种可选的实施方式,机床的电主轴机构15可以采用车铣复合型电主轴,同时A-C摇篮式转台可以采用车铣复合型转台,即其A轴和C轴力矩电机采用高转速的力矩电机,转台A轴和C轴转台轴承采用高速转台轴承,九轴控制五轴联动桥式加工中心就可以升级为九轴控制五轴联动型车铣复合加工中心,机床就可以铣削也可以车削具备车铣复合功能,提高机床的加工能力。
如图2a和图3a所示,机床采用桥式布局。具体的,在床身111上设置有两个立柱,即左立柱112和右立柱113,以及通过横梁形成桥式结构;横梁通过布置在左立柱112和右立柱113上滚动导轨支撑,可以沿着床身上导轨前后做Y方向的进给运动。机床采用桥式布局,可以尽量的将各进给轴驱动的负载轻量化和均衡化,从而减小各移动部件所需的驱动功率和扭矩,使机床更低碳环保,提高机床各个进给轴的动态响应性能和加速性能,并使机床各轴的加速度和加加速度匹配性更好,提升机床的客户体验效果。
如图3a、图3b图3c所示,所述X轴进给机构12可以包括:床身111 、左立柱112、右立柱113、定位圆柱销114、螺钉115、定位骑缝销116、Y轴进给机构117、Y轴光栅测量装置118、刀库连接安装面119、排屑漏斗口1110、A-C轴转台主连接面1111、A-C轴转台辅助连接面1112、排屑器安装位1113、排屑器抽出用让位倒角1114、地脚垫铁1115、放水接头1116、冷却水收集水槽1117、立柱矿物材料浇筑用工艺孔1118、床身矿物材料浇筑用工艺孔1119。
Y轴进给机构117采用双电机、双丝杠、双光栅控制。如图3a所示,安装于左边立柱顶面的117为Y1轴,安装于右边立柱顶面的117为Y2轴,并且数控系统采用同步驱动控制技术来保证Y1轴和Y2轴保持同步,两个进给电机按照实际动态驱动负载自动分配合适的输出扭矩,也就是随着Z轴进给机构13在横梁上进给到不同位置,Y1轴进给电机和Y2轴进给电机的输出扭矩的大小在不断地自动的变化和调整,提高机床动态响应性能。
为了方便加工床身上的刀库安装面和A-C转台安装面,也为了便于安装调整A-C转台,立柱采用分体式结构,床身和左右立柱采用螺钉115连接,采用圆柱销和定位骑缝销116组合定位,保证床身、立柱的重复安装定位。
所述两立柱采用矿物铸件浇筑技术,以提高机床的抗震性和机床热性能,提高机床精度,为了便于浇筑矿物材料,在床身和立柱上分别设计有立柱矿物材料浇筑用工艺孔1118、床身矿物材料浇筑用工艺孔1119。
为了收集机床加工零件时机床外防护2四周立板上溅到的零星的冷却水,床身111上设置有冷却水收集水槽1117和放水接头1116,收集到的残余冷却水通过放水接头1116上连接的冷却管把冷却引导到机床的刀具冷却系统及排屑系统8内,避免机床冷却水的跑冒滴漏现象。
床身111的安装A-C摇篮式转台的正下方位置设置为漏斗结构,漏斗的底部设置安装链式排屑装置,大角度漏斗结构有利于将正上方A-C摇篮式转台上工件上切屑通过漏斗结构滑落到链式排屑装置上,通过链式排屑装置即时自动提升到位于机床1下方的切屑收集小车内,为了进一步提升机床的排屑效果,在机床1的外防护内设计有大流量排屑装置,加工零件时通过大流量的冷却水及时有效的残余在漏斗四周的切屑冲刷到链式排屑装置上,从而提升机床整机的排屑效果,提高机床可靠性。
床身111的底部链式排屑器安装位1113处设计有排屑器抽出用让位倒角结构1114,有了该结构链式排屑装置在排屑器安装位1113处原地旋转一定角度再向外抽出,从而减小排屑器抽出的让位空间,减小机床占地面积,提高机床的紧凑性。
如图4a和图4b所示,直驱式A-C摇篮式转台(含A1轴A2轴C轴)可以包括摇摆轴进给A1轴161 、摇摆轴进给A2轴162、旋转进给C轴163。摇摆轴进给A1轴161可以包括:摇摆轴进给A1轴力矩电机1611、摇摆轴进给A1轴环抱式刹车装置1612、摇摆轴进给A1轴转台轴承1613、摇摆轴进给A1轴角度测量装置1614、摇摆轴进给A1轴底座1615;所述摇摆轴进给A2轴162可以包括:摇摆轴进给A2轴力矩电机1621、摇摆轴进给A2轴环抱式刹车装置1622、摇摆轴进给A2轴转台轴承1623、摇摆轴进给A2轴角度测量装置1624、摇摆轴进给A2轴底座1625;以及旋转进给C轴可以包括:旋转进给C轴力矩电机1631、旋转进给C轴环抱式刹车装置1632、旋转进给C轴转台轴承1633、旋转进给C轴角度测量装置1634、旋转进给C轴旋转分配装置1635、转台台面1636、A-C轴连接座1637。
对于摇摆轴进给A1轴角度测量装置1614、旋转进给C轴角度测量装置1634都分别集成在摇摆轴进给A1轴转台轴承1613、旋转进给C轴转台轴承1633上,采用一体化设计。
摇摆A轴包括:主驱动A1轴和辅助驱动A2轴,上述A1轴和A2轴对应的进给电机可以设计成输出扭矩不同的电机,主支撑电机扭矩大一些,辅助支撑电机扭矩小一些,这样可以降低材料成本,提高转台性价比,主驱动A1轴和辅助驱动A2轴采用主从轴跟随驱动技术,对主从驱动力矩电机采用了按比例分配输出力矩技术来降低力矩电机的发热,最大程度发挥各个力矩电机的负载潜力,提高摇摆A轴的驱动力矩和动态响应性能。
A-C摇篮式转台的摇摆轴进给A1轴161,摇摆轴进给A2轴162,旋转进给C轴163都采用力矩电机直接驱动,没有中间传动环节,是零间隙传动,消除了中间传动环节带来的弹性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损的一系列不良后果,提高了转台的传动精度、传动刚性、动态响应性能,提高摇摆A轴、C轴的定位精度和重复定位精度。
若A-C摇篮式转台的A轴的相应力矩电机,如摇摆轴进给A1轴力矩电机1611、摇摆轴进给A1轴环抱式刹车装置1612和C轴力矩电机1631均采用高速力矩电机,A1轴转台轴承1613、A2轴的转台轴承1623、C轴的转台轴承1633采用高速转台轴承,则A-C摇篮式转台就是升级为车铣复合用五轴摇篮式转台,转台可以铣削也可以车削具备车铣复合功能,提高转台的复合加工能力。
如图4a所示,详见A-C摇篮式转台的转台A-C轴连接座对应的A1轴轴线、A2轴轴线、C轴轴线,该零件设计时需要严格要求A1轴轴线与A2轴轴线同轴,同轴度要达到0.01mm以内,要严格要求A1轴A2轴的公共轴线A轴轴线与C轴轴线共面,位置度要求达到0.01 mm以内,在实际生产中A1轴轴线与A2轴轴线同轴度比较容易保证达到图纸要求,而A1轴A2轴的公共轴线A轴轴线与C轴轴线共面往往很难达到图纸要求的精度要求,有时不共面达到0.03~0.04mm,实际生产中如果A轴轴线与C轴轴线不共面小于0.05mm以内,可以将这个不共面的数值测量准确并记录下来,将这个数值输入到数控系统中,可以通过数控系统进行对AC轴的轴线进行系统电气补偿来提高机床五轴联动的刀具空间运动精度和五轴联动加工精度。
如图1c、图5a和图5b所示,伺服刀库机构17为伞形伺服分度刀库且安装机床床身111的尾部,结构简单,控制精确、通过机床外防护2的刀库移门与机床加工区域隔离开,不需要换刀时刀库移门通过气缸自动关闭,避免刀库受到切屑和冷却液污染和干扰,当机床需要换刀时刀库移门通过气缸自动打开,进行换刀动作,刀库不占用机床的加工工作区域,刀库部件不易受到污染,刀库可靠性高。
具体的,如图5a和图5b所示,伺服刀库机构17可以包括:刀库底座 171 、刀库伺服电机172、伺服电机过渡盘173、刀库减速机构(含回转支撑轴承,图上未示出)174、刀库分度连接盘175、检测开关安装支架176、换刀位检测开关177、检测开关支架固定螺钉178、夹刀爪179、机床刀具180;其中伺服刀库机构17由伺服电机172提供动力,通过减速机构174减速提高扭矩,通过换刀位检测开关177检测换刀位有没有刀具,刀库采用数控系统直接伺服控制,换刀速度快,分度精度高,不会出现乱刀现象。
见图6和图7所示,在本实施例中,所述直驱式A-C摇篮式转台的液压系统设有液压保压单元;为了解决摇摆A轴在外部电源突然断电情况下刹车环内液压油保压问题,在液压站6上的转台A轴夹紧处设计有液压保压单元;所述液压保压单元包括:辅助供电模块、主保压组件、辅助保压组件、主夹紧油缸和辅助夹紧油缸;其中所述辅助供电模块适于在直驱式A-C摇篮式转台突然断电时,向数控系统的强电单元的直流母线供电,以使所述主保压组件、辅助保压组件内液压油分别进入所述主夹紧油缸、辅助夹紧油缸,保持摇摆轴进给A1轴环抱式刹车装置、摇摆进给A2轴环抱式刹车装置分别夹紧A1轴、A2轴状态。通过机械主辅双夹紧结构、液压保压措施、电气延时断电措施联合作用来解决A轴刹车结构的突然断电引起的安全隐患问题。
在本实施例中,当摇篮式转台刹车装置刹车结束时,将所述主保压组件和辅助保压组件内的液压油截断不卸荷;所述摇篮式转台刹车装置刹车结束时,所述摇篮式转台刹车装置内的主夹紧油缸和辅助夹紧油缸内液压油卸荷,此时所述主保压组件、辅助保压组件内液压油被均截断不卸荷;即12号电磁换向阀(SS-G01-C6-R-D2-5596J)得电时,摇篮式转台A轴上的摇篮式转台刹车装置中的主夹紧油缸和辅助夹紧油缸内液压油通过A2口回油箱,摇篮式转台A轴摇篮式转台刹车装置夹紧复位,此时主保压组件中的28.1号和辅助保压组件中的28.2号电磁换向阀(EP-08W-2A-32-N-05)得电,并且在逻辑顺序上比12号电磁换向阀(SS-G01-C6-R-D2-5596J)早得电1到2秒,因此主保压组件、辅助保压组件内部液压油被断开锁住,而不会通过A2口回油箱,从而确保主夹紧油缸和辅助夹紧油缸内液压油卸荷时主保压组件、辅助保压组件内的液压油不卸荷,为后续摇篮式转台被执行关机指令后或摇篮式转台被执行急停按钮或者外接电源突然断电后,摇篮式转台的液压系统断电情况下,主保压组件、辅助保压组件能够为摇篮式转台刹车装置提供液压油做好准备。
在摇篮式转台刹车装置刹车时,所述主夹紧油缸和辅助夹紧油缸内流入液压油,所述主保压组件、辅助保压组件分别对主夹紧油缸、辅助夹紧油缸接通补充液压油;所述摇篮式转台刹车装置刹车时,所述摇篮式转台刹车装置内的主夹紧油缸和辅助夹紧油缸分别进入液压油,此时主保压组件、辅助保压组件分别与所述摇篮式转台刹车装置内的主夹紧油缸、辅助夹紧油缸接通得到液压油补油;即12号电磁换向阀(SS-G01-C6-R-D2-5596J)不得电时,15号液控单向阀 (OCP-G01-A1-3176A)被液压油打开,摇篮式转台A轴上的摇篮式转台刹车装置中主夹紧油缸和辅助夹紧油缸内通过A2口进入液压油,摇篮式转台A轴夹紧,此时主保压组件中的28.1号和辅助保压组件中的28.2号电磁换向阀(EP-08W-2A-32-N-05)也不得电,主保压组件、辅助保压组件分别与摇篮式转台A轴上的摇篮式转台刹车装置中主夹紧油缸、辅助夹紧油缸接通,主保压组件、辅助保压组件得到液压油补油。
综上所述,本发明通过辅助供电模块、主保压组件、辅助保压组件、主夹紧油缸和辅助夹紧油缸;其中所述辅助供电模块适于在摇篮式转台突然断电时,向摇篮式转台的控制系统的直流母线的强电单元以及弱电单元紧急供电,以使所述主保压组件、辅助保压组件内液压油分别进入所述主夹紧油缸、辅助夹紧油缸,保持摇篮式转台刹车装置夹紧摇篮式转台A轴状态,避免摇篮式转台因为断电引起的安全隐患。
在本实施例中,所述辅助供电模块可以包括:电容单元模块和UPS不间断电源模块。
如图8所示,在本实施例中,所述电容单元模块通过直流接触器与所述直流母线连接;所述电容单元模块适于在摇篮式转台正常工作时通过电源充电从而储存电能;当摇篮式转台外接电源突然断电时,电容单元模块释放储存的电能给摇篮式转台控制系统的强电电路的直流母线应急供电,可以确保摇篮式转台的直流母线强电电路继续供电一段时间,时长可以达到3S以上,这样可以使摇篮式转台强电单元延时断电一段时间,延时时长3S以上,所述主保压组件、辅助保压组件内液压油分别进入所述主夹紧油缸、辅助夹紧油缸的时间在1S以内,因此3S以上的延时完全能够弥补摇篮式转台刹车装置刹车动作反应滞后的时间,这样通过液压保压措施、电气延时断电措施联合作用来确保摇篮式转台刹车装置的可靠性,解决了摇篮式转台刹车装置内的液压系统反应滞后问题,避免了摇篮式转台外接电源突然断电导致转台A轴突然下落的安全隐患问题。
如图9所示,在本实施例中,所述UPS不间断电源模块与电源连接;所述UPS不间断电源模块适于在电源断电时向所述控制系统的弱电单元供电;所述UPS不间断电源模块可以采用后备式UPS电源;保障在摇篮式转台外接电源断电情况下能够应急供电,应急供电时长可以达到5分钟以上,确保摇篮式转台外接电源突然断电后摇篮式转台的控制系统的24V弱电单元仍能够延时供电五分钟以上,避免了摇篮式转台外接电源突然断电导致转台A轴突然下落的安全隐患问题。
在本实施例中,所述主保压组件和辅助保压组件均包括:蓄能器和电磁换向阀;其中所述电磁换向阀适于截断或接通蓄能器与对应的主夹紧油缸、辅助夹紧油缸之间的液压油流动;以及在电磁换向阀接通蓄能器与对应的主夹紧油缸、辅助夹紧油缸之间的液压油后,以通过蓄能器维持摇篮式转台A轴状态。
通过机械结构、液压措施联合作用来解决转台A轴刹车结构的液压油保压问题;通过机械主辅双夹紧结构、液压保压措施、电气延时断电措施联合作用来解决A轴刹车结构的突然断电引起的安全隐患问题。
实施例2
在实施例1基础上,本实施例2提供了一种九轴控制五轴联动桥式车铣复合加工中心,该九轴控制五轴联动桥式车铣复合加工中心与九轴控制五轴联动桥式加工中心的区别在于:所述直驱式A-C摇篮式转台为车铣复合型转台,以形成三个旋转坐标轴; 所述主轴机构为车铣电主轴。
其他结构与实施例1相同,此处不再赘述。
综上所述,九轴控制五轴联动桥式加工中心及九轴控制五轴联动桥式车铣复合加工中心中采用九个伺服控制轴,其中五个坐标轴可以联动,机床采用桥式布局,可以尽量的将各进给轴驱动的负载轻量化和均衡化;Y轴采用双电机双丝杠双光栅控制,采用同步驱动控制技术保证Y1轴和Y2轴保持同步,两个进给电机按照实际动态驱动负载自动分配合适的输出扭矩,提高机床动态响应性能;机床主轴、A轴、C轴都采用力矩电机直接驱动,提高机床旋转坐标轴的定位精度、加工精度、响应速度;摇摆A轴采用双力矩电机驱动,采用主从跟随控制技术,对主从驱动力矩电机采用了按比例分配输出力矩技术来降低力矩电机的发热,最大程度发挥各个力矩电机的负载潜力,提高摇摆A轴的驱动力矩和动态响应性能;机床主轴如果选用车铣电主轴、机床A-C摇篮式转台如果选用车铣复合型转台,机床就变型为九轴控制五轴联动型车铣复合加工中心;机床采用了A轴夹紧液压保压措施和方法,提高机床A-C摇篮式转台的刹车可靠性;机床采用了突然断电摇摆A轴防掉落措施及方法,提高机床A-C摇篮式转台的加工运行的可靠性;特殊的大角度漏斗状床身结构和大流量排屑装置,提升机床的排屑效果,提高机床可靠性,床身底部安放链式排屑器特殊的倒角结构,通过原地旋转可以减小排屑器抽出的空间,减小机床占地面积;床身和立柱采用矿物铸件浇筑结构,提高机床的抗震性和机床热性能,提高机床精度;并且还解决了A-C摇篮式转台A轴和C轴中心线不能严格共面的问题的方法,提高机床五轴联动的刀具空间运动精度和五轴联动加工精度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,包括:
数控系统,以及由所述数控系统控制的Y轴进给机构、X轴进给机构、Z轴进给机构、主轴、直驱式A-C摇篮式转台和伺服刀库机构;其中
所述Y轴进给机构包括Y1轴和Y2轴,并与X轴进给机构、Z轴进给机构以形成四个直线进给坐标轴;
所述直驱式A-C摇篮式转台包括A1轴、A2轴和C轴,以形成三个旋转坐标轴;
所述主轴为电主轴机构;以及
所述伺服刀库机构作为刀库用旋转轴即W轴。
2.根据权利要求1所述九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
所述Y轴进给机构包括:位于床身上的两立柱;
所述两立柱的上方通过滚动导轨支撑一横梁,形成桥式结构;
所述横梁适于带动Z轴进给机构沿床身做Y轴方向的进给运动。
3.根据权利要求2所述九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
所述两立柱的上方设置的滚动导轨分别由Y1轴、Y2轴同步控制;
所述Y1轴、Y2轴的结构相同,且包括:由数控系统控制的Y轴进给电机,由Y轴进给电机控制的丝杠,以及位于滚动导轨一侧的光栅测量装置;其中
所述数控系统适于控制两Y轴进给电机按照实际动态驱动负载自动分配合适的输出扭矩,以控制Z轴进给机构沿床身做Y轴方向的进给运动。
4.根据权利要求2所述九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
所述床身与立柱采用分体式结构,且通过紧固件连接并定位;以及
所述床身和立柱上分别设置有浇筑用工艺孔。
5.根据权利要求3所述九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
所述两立柱上分别设置有A-C轴转台主连接面、A-C轴转台辅助连接面;
在床身且安装A-C摇篮式转台的正下方位置为漏斗结构,漏斗的底部设置安装链式排屑装置,且通过链式排屑装置将切屑提升到收集小车内;以及
所述床身上还设置有冷却水收集水槽和放水接头,将收集到的残余冷却水通过放水接头连接的冷却管把冷却水引导至漏斗,将残余在漏斗四周的切屑冲刷到链式排屑装置上。
6.根据权利要求5所述的九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
位于所述床身的底部的链式排屑装置的安装位处适用于排屑器抽出的让位倒角结构。
7.根据权利要求1所述的九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
A1轴为摇摆轴主进给轴,A2轴为摇摆轴辅助进给轴,C轴为旋转进给轴;其中
所述摇摆轴主进给轴包括:摇摆轴进给A1轴力矩电机、摇摆轴进给A1轴环抱式刹车装置、摇摆轴进给A1轴转台轴承、摇摆轴进给A1轴角度测量装置和摇摆轴进给A1轴底座;
所述摇摆轴辅助进给轴包括:摇摆轴进给A2轴力矩电机、摇摆轴进给A2轴环抱式刹车装置、摇摆轴进给A2轴转台轴承、摇摆轴进给A2轴角度测量装置、摇摆轴进给A2轴底座;以及
所述旋转进给轴包括:旋转进给C轴力矩电机、旋转进给C轴环抱式刹车装置、旋转进给C轴转台轴承、旋转进给C轴角度测量装置、旋转进给C轴旋转分配装置、转台台面、A-C轴连接座。
8.根据权利要求1所述的九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
所述伺服刀库机构为伞形伺服分度刀库且安装在床身的尾部,且通过外防护的刀库移门与机床加工区域隔离开;
在需要换刀时,刀库移门通过气缸打开;
所述伺服刀库机构包括:刀库伺服电机、伺服电机过渡盘、刀库减速机构、刀库分度连接盘、检测开关安装支架、换刀位检测开关、检测开关支架固定螺钉;其中
所述伺服电机通过伺服电机过渡盘及刀库减速机构带动刀库分度连接盘转动;
所述刀库分度连接盘同构检测开关安装支架安装有设置有换刀位检测开关,以检测换刀位有无刀具。
9.根据权利要求1所述的九轴控制五轴联动桥式加工中心,其特征在于,
所述直驱式A-C摇篮式转台设有液压保压单元;
所述液压保压单元包括:
辅助供电模块、主保压组件、辅助保压组件、主夹紧油缸和辅助夹紧油缸;其中
所述辅助供电模块适于在直驱式A-C摇篮式转台突然断电时,向数控系统的强电单元的直流母线供电,以使所述主保压组件、辅助保压组件内液压油分别进入所述主夹紧油缸、辅助夹紧油缸,保持摇摆轴进给A1轴环抱式刹车装置、摇摆进给A2轴环抱式刹车装置分别夹紧A1轴、A2轴状态。
10.一种九轴控制五轴联动桥式车铣复合加工中心,其特征在于,包括:
数控系统,以及由所述数控系统控制的Y轴进给机构、X轴进给机构、Z轴进给机构、主轴、直驱式A-C摇篮式转台和伺服刀库机构;其中
所述Y轴进给机构包括Y1轴和Y2轴,并与X轴进给机构、Z轴进给机构以形成四个直线进给坐标轴;
所述直驱式A-C摇篮式转台为车铣复合型转台,以形成三个旋转坐标轴;
所述主轴为电主轴机构;以及
所述伺服刀库机构作为刀库用旋转轴即W轴。
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