CN110116233A - 用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，第一横梁与侧梁组滑动连接；第一X轴电机与第一横梁连接，驱动第一横梁在侧梁组上移动，实现X轴方向移动；第一YZ过渡组与第一横梁滑动连接；第一Y轴电机与第一YZ过渡组连接，驱动第一YZ过渡组在第一横梁上移动，实现Y轴方向移动；第一Z梁与第一YZ过渡组滑动连接；第一Z轴电机与第一Z梁连接，驱动所述第一Z梁相对第一YZ过渡组在Z轴方向上移动；机械主轴安装在第一Z梁上；主轴电机和加长杆角度头分别设置在机械主轴的两端；第一铣刀安装在加长杆角度头的一端；数控系统进行4轴联动位置控制及对主轴电机进行转速控制。本发明解决了小空间舱体非连续内型面加工问题。

Description

用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床

技术领域

本发明涉及航天领域型面加工技术，具体涉及一种用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床。

背景技术

某武器产品由多个筒形舱体组成，舱体为了减重需求，内腔设计了减重网格和电器件安装凸台。舱体材料一般为镁合金、铝合金、钛合金，内径一般在高度一般在500mm～1200mm，舱体一般采用铸造方式成形，内腔需要进行加工，去除的材料较多。

由于舱体内腔空间较小，现有技术中没有适用于狭小空间舱体非连续内型面的加工机床。目前舱体非连续内型面的加工方法是：对普通卧式车床进行改造，增加加长杆动力头工装，在加长杆动力头工装端部安装铣刀，舱体固定在车床卡盘上，对舱体内腔需要加工的位置手工划线，工人手动控制铣刀在舱体非连续内型面划线处加工。该方法操作繁琐，加工精度低、效率低、劳动强度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，解决了小空间舱体非连续内型面加工问题，加工效率高、精度高。

为了达到上述的目的，本发明提供一种用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，包括第一龙门组、第一主轴、侧梁组、第一转台组和数控系统；所述第一龙门组包括第一横梁、第一X轴电机、第一Y轴电机、第一Z梁、第一Z轴电机和第一YZ过渡组；所述第一主轴包括主轴电机、机械主轴、加长杆角度头和第一铣刀；所述第一横梁安装在所述侧梁组上，与所述侧梁组滑动连接；所述第一X轴电机与所述第一横梁连接，用于驱动所述第一横梁在所述侧梁组上移动，实现X轴方向移动；所述第一YZ过渡组设置在所述第一横梁上，与所述第一横梁滑动连接；所述第一Y轴电机与所述第一YZ过渡组连接，用于驱动所述第一YZ过渡组在所述第一横梁上移动，实现Y轴方向移动；所述第一Z梁与所述第一YZ过渡组滑动连接；所述第一Z轴电机与所述第一Z梁连接，用于驱动所述第一Z梁相对第一YZ过渡组在Z轴方向上移动；所述机械主轴安装在所述第一Z梁上，且所述机械主轴的轴线与Z轴方向平行；所述主轴电机和所述加长杆角度头分别设置在所述机械主轴的两端；所述第一铣刀安装在所述加长杆角度头的一端；待加工舱体安装在所述第一转台组上；所述第一X轴电机、所述第一Y轴电机、所述第一X轴电机及所述第一转台组均与所述数控系统连接，由所述数控系统进行4轴联动位置控制；所述主轴电机与所述数控系统连接，所述数控系统对所述主轴电机进行转速控制。

上述用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其中，所述侧梁组包括第一侧梁和第二侧梁，所述第一侧梁和所述第二侧梁相互平行设置；所述第一侧梁上设有第一直线导轨和第一齿条，所述第二侧梁上设有第二直线导轨和第二齿条，所述第一横梁的两端分别通过滑块与所述第一直线导轨和所述第二直线导轨连接；所述第一横梁的两端各安装一所述第一X轴电机。

上述用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其中，所述第一转台组包括第一转台、第一过渡盘和第一C轴电机；所述第一C轴电机与所述第一转台连接，驱动所述第一转台绕Z轴旋转；所述第一过渡盘安装在所述第一转台上；所述数控系统与所述第一C轴电机连接。

上述用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其中，所述立式加工机床还包括第二龙门组、第二主轴和第二转台组；所述第二龙门组包括第二横梁、第二X轴电机、第二Y轴电机、第二Z梁、第二Z轴电机和第二YZ过渡组；所述第二主轴包括AC摆头、摆头支架和第二铣刀；所述第二横梁安装在所述侧梁组上，与所述侧梁组滑动连接；所述第二X轴电机与所述第二横梁连接，用于驱动所述第二横梁在所述侧梁组上移动，实现X轴方向移动；所述第二YZ过渡组设置在所述第二横梁上，与所述第二横梁滑动连接；所述第二Y轴电机与所述第二YZ过渡组连接，用于驱动所述第二YZ过渡组在所述第二横梁上移动，实现Y轴方向移动；所述第二Z梁与所述第二YZ过渡组滑动连接；所述第二Z轴电机与所述第二Z梁连接，用于驱动所述第二Z梁相对第二YZ过渡组在Z轴方向上的移动；所述AC摆头通过所述摆头支架安装在所述第二Z梁上，所述第二铣刀与所述AC摆头连接；待加工舱体安装在所述第二转台组上；所述第二X轴电机、所述第二Y轴电机、所述第二Z轴电机、所述AC摆头和所述第二转台组均与所述数控系统连接，由所述数控系统进行6轴5联动控制及AC摆头转速控制。

上述用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其中，所述第二转台组包括第二转台、第二过渡盘和第二C轴电机；所述第二C轴电机与所述第二转台连接，驱动所述第二转台绕Z轴旋转；所述第二过渡盘安装在所述第二转台上。

上述用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其中，所述数控系统采用G代码程序控制方式。

上述用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其中，所述立式加工机床还包括工作台，所述侧梁组和所述第一转台组安装在所述工作台上。

上述用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其中，所述立式加工机床还包括工装，待加工舱体通过所述工装安装在所述第一转台组上。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，利用第一龙门组、第一主轴、第一转台组和数控系统实现了狭小空间舱体非连续内型面加工，加工过程全自动化，加工精度高、操作简单、效率高，可降低劳动强度；

本发明的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，在一台设备上实现了6轴5联动和4轴联动同时控制，双主轴、双工位同时工作，可用于舱体全面加工，进一步提高了加工效率，节约了加工周期。

附图说明

本发明的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床由以下的实施例及附图给出。

图1为本发明较佳实施例的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床的俯视图。

图2为本发明较佳实施例的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床的主视图。

具体实施方式

以下将结合图1～图2对本发明的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床作进一步的详细描述。

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。以下实例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形及改进，这些都属于本发明的保护范围。

本实施例提供的立式加工机床可用于舱体全面加工，既可加工舱体内型面(尤其是狭小空间舱体非连续内型面)，又可加工舱体外型面(即外壁)。

图1所示为本实施例的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床的俯视图；图2所示为本实施例的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床的主视图。

参见图1和图2，本实施例的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床包括：第一龙门组、第二龙门组、第一主轴、第二主轴、侧梁组1、工作台24、第一转台组11、第二转台组12、工装10、排屑机23、水冷系统19、气路系统18和数控系统20。

所述工作台24包括底架和台面；所述侧梁组1包括第一侧梁和第二侧梁；所述第一侧梁、所述第二侧梁和所述台面均设置在所述底架上，且所述第一侧梁和所述第二侧梁分别位于所述台面两侧，第一侧梁的长度方向、第二侧梁的长度方向及台面的长度方向相互平行。

所述第一龙门组包括第一横梁3、第一X轴电机2、第一Y轴电机4、第一Z梁6、第一Z轴电机25和第一YZ过渡组5；所述第一主轴包括主轴电机7、机械主轴8、加长杆角度头9和第一铣刀。

本实施例中，以地面所在的平面为XY面，以第一横梁3的长度方向为Y轴，建立直角坐标系，则第一侧梁的长度方向为X轴。

所述第一横梁3的两端分别安装在所述第一侧梁和所述第二侧梁上，与侧梁滑动连接，具体地，所述第一侧梁上设有第一直线导轨和第一齿条，所述第二侧梁上设有第二直线导轨和第二齿条，所述第一横梁3的两端分别通过滑块与所述第一直线导轨和所述第二直线导轨连接；所述第一横梁3的两端各安装一所述第一X轴电机2，由第一X轴电机2驱动，可实现所述第一横梁3在X轴方向上的移动。

所述第一YZ过渡组5设置在所述第一横梁3上，与所述第一横梁3滑动连接；所述第一Y轴电机4与所述第一YZ过渡组5连接，用于驱动所述第一YZ过渡组5在所述第一横梁3上移动，即实现所述第一YZ过渡组5在Y轴方向上的移动。

所述第一Z梁6与所述第一YZ过渡组5滑动连接；所述第一Z轴电机25与所述第一Z梁6连接，用于驱动所述第一Z梁6相对第一YZ过渡组5在Z轴方向上的移动。第一YZ过渡组5在Y轴方向上的移动结合第一Z梁6自身在Z轴方向上的移动，可最终实现第一Z梁6在Y轴和Z轴两个方向上的移动。

所述机械主轴8安装在所述第一Z梁6上，且所述机械主轴8的轴线与Z轴方向平行，在所述第一Z梁6带动下，所述机械主轴8可实现Y轴和Z轴两个方向上的运动；所述主轴电机7和所述加长杆角度头9分别设置在所述机械主轴8的两端；所述第一铣刀安装在所述加长杆角度头9的一端；所述主轴电机7驱动所述机械主轴8转动(90°)，带动所述加长杆角度头9转动，从而带动所述第一铣刀转动。所述加长杆角度头9是加长杆和角度头的组合体。

所述第一转台组11安装在工作台24上。所述第一转台组11包括第一转台、第一过渡盘和第一C轴电机；所述第一C轴电机与所述第一转台连接，可驱动所述第一转台绕Z轴旋转；所述第一过渡盘安装在所述第一转台上，用于增大转台台面面积，所述第一过渡盘随所述第一转台一起旋转；所述第一转台和所述第一过渡盘均位于所述工作台24的台面上。

所述第二龙门组包括第二横梁16、第二X轴电机17、第二Y轴电机15、第二Z梁13、第二Z轴电机26和第二YZ过渡组14；所述第二主轴包括AC摆头21、摆头支架22和第二铣刀。

所述第二横梁16的两端分别安装在所述第一侧梁和所述第二侧梁上，与侧梁滑动连接，具体地，所述第二横梁16的两端分别通过滑块与所述第一直线导轨和所述第二直线导轨连接；所述第二横梁16的两端各安装一所述第二X轴电机17，由第二X轴电机17驱动，可实现所述第二横梁16在X轴方向上的移动。

所述第二YZ过渡组14设置在所述第二横梁16上，与所述第二横梁16滑动连接；所述第二Y轴电机15与所述第二YZ过渡组14连接，用于驱动所述第二YZ过渡组14在所述第二横梁16上移动，即实现所述第二YZ过渡组14在Y轴方向上的移动。

所述第二Z梁13与所述第二YZ过渡组14滑动连接；所述第二Z轴电机26与所述第二Z梁13连接，用于驱动所述第二Z梁13相对第二YZ过渡组14在Z轴方向上的移动。第二YZ过渡组14在Y轴方向上的移动结合第二Z梁13自身在Z轴方向上的移动，可最终实现第二Z梁13在Y轴和Z轴两个方向上的移动。

所述AC摆头21通过所述摆头支架22安装在所述第二Z梁13上，在所述第二Z梁13带动下，所述AC摆头21可实现Y轴和Z轴两个方向上的运动；所述第二铣刀与所述AC摆头21连接。所述AC摆头21包含A轴电机、第三C轴电机和电主轴，所述A轴电机和所述第三C轴电机均与所述电主轴连接；所述第二铣刀与所述电主轴连接；利用所述A轴电机驱动所述电主轴绕X轴旋转，所述第三C轴电机驱动所述电主轴绕Z轴旋转，使所述电主轴端部的第二铣刀转向合适位置，再由所述电主轴驱动所述第二铣刀转动，进行铣削。

在电主轴的带动下，所述第二铣刀可绕X轴及Z轴旋转。

所述第二转台组12安装在工作台24上。所述第二转台组12包括第二转台、第二过渡盘和第二C轴电机；所述第二C轴电机与所述第二转台连接，可驱动所述第二转台绕Z轴旋转；所述第二过渡盘安装在所述第二转台上，用于增大转台台面面积，所述第二过渡盘随所述第二转台一起旋转；所述第二转台和所述第二过渡盘均位于所述工作台24的台面上。

所述排屑机23用于对舱体加工过程产生的切屑进行收集；

所述水冷系统19用于对AC摆头21的电主轴进行冷却；

所述气路系统18用于对舱体加工位置吹气，及时吹走切屑，同时起到刀具冷却的作用；

所述数控系统20分别与第一X轴电机2、第一Y轴电机4、第一Z轴电机25、第二X轴电机17、第二Y轴电机15、第二Z轴电机26、AC摆头21、第一C轴电机、第一C轴电机、排屑机23、水冷系统19和气路系统18相连接，用于控制整个立式加工机床运行。较佳地，所述数控系统20采用G代码程序控制方式。

所述工装10用于将舱体固定安装在第一转台组11或第二转台组12上。

本实施例的立式加工机床可同时对两个舱体进行加工，也可只使用其中一主轴对一个舱体进行加工。以同时对两个舱体进行加工为例，介绍本实施例的立式加工机床的工作原理：

将两个舱体分别通过工装10固定安装在第一转台组11和第二转台组12上；操作数控系统20对各直线轴和旋转轴进行回零；数控系统20对第一龙门组中的三个直线轴(第一X轴电机2、第一Y轴电机4和第一Z轴电机25)、第一转台组11的旋转轴(第一C轴电机)进行4轴联动位置控制，对第一主轴的主轴电机7进行转速控制，完成加长杆角度头9端部铣刀在第一转台组11上的舱体非连续内型面需加工的径向表面进行铣削加工；数控系统20对第二龙门组中的三个直线轴(第二X轴电机17、第二Y轴电机15和第二Z轴电机26)、第二主轴中的两个旋转轴(A轴电机和第三C轴电机)、第二转台组12中的一个旋转轴(第二C轴电机)进行6轴5联动控制，对第二主轴中的电主轴进行转速控制，完成电主轴端部铣刀在舱体非连续内型面需加工的轴向表面铣削加工，以及舱体外壁上凸台轴向面、凸台径向面、斜面的铣削加工。

本实施例的立式加工机床具有可在一台设备上实现6轴5联动和4轴联动同时控制，双主轴、双工位同时工作，实现大长径比舱体非连续内型面自动加工的优点，加工精度高、操作简单、可降低劳动强度。

Claims (8)

1.用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，包括第一龙门组、第一主轴、侧梁组、第一转台组和数控系统；

所述第一龙门组包括第一横梁、第一X轴电机、第一Y轴电机、第一Z梁、第一Z轴电机和第一YZ过渡组；所述第一主轴包括主轴电机、机械主轴、加长杆角度头和第一铣刀；

所述第一横梁安装在所述侧梁组上，与所述侧梁组滑动连接；

所述第一X轴电机与所述第一横梁连接，用于驱动所述第一横梁在所述侧梁组上移动，实现X轴方向移动；

所述第一YZ过渡组设置在所述第一横梁上，与所述第一横梁滑动连接；所述第一Y轴电机与所述第一YZ过渡组连接，用于驱动所述第一YZ过渡组在所述第一横梁上移动，实现Y轴方向移动；

所述第一Z梁与所述第一YZ过渡组滑动连接；所述第一Z轴电机与所述第一Z梁连接，用于驱动所述第一Z梁相对第一YZ过渡组在Z轴方向上移动；所述机械主轴安装在所述第一Z梁上，且所述机械主轴的轴线与Z轴方向平行；所述主轴电机和所述加长杆角度头分别设置在所述机械主轴的两端；所述第一铣刀安装在所述加长杆角度头的一端；

所述第一X轴电机、所述第一Y轴电机、所述第一X轴电机及所述第一转台组均与所述数控系统连接，由所述数控系统进行4轴联动位置控制；所述主轴电机与所述数控系统连接，所述数控系统对所述主轴电机进行转速控制。

2.如权利要求1所述的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，所述侧梁组包括第一侧梁和第二侧梁，所述第一侧梁和所述第二侧梁相互平行设置；所述第一侧梁上设有第一直线导轨和第一齿条，所述第二侧梁上设有第二直线导轨和第二齿条，所述第一横梁的两端分别通过滑块与所述第一直线导轨和所述第二直线导轨连接；所述第一横梁的两端各安装一所述第一X轴电机。

3.如权利要求1所述的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，所述第一转台组包括第一转台、第一过渡盘和第一C轴电机；所述第一C轴电机与所述第一转台连接，驱动所述第一转台绕Z轴旋转；所述第一过渡盘安装在所述第一转台上；所述数控系统与所述第一C轴电机连接。

4.如权利要求1所述的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，所述立式加工机床还包括第二龙门组、第二主轴和第二转台组；所述第二龙门组包括第二横梁、第二X轴电机、第二Y轴电机、第二Z梁、第二Z轴电机和第二YZ过渡组；所述第二主轴包括AC摆头、摆头支架和第二铣刀；

所述第二横梁安装在所述侧梁组上，与所述侧梁组滑动连接；

所述第二X轴电机与所述第二横梁连接，用于驱动所述第二横梁在所述侧梁组上移动，实现X轴方向移动；

所述第二YZ过渡组设置在所述第二横梁上，与所述第二横梁滑动连接；所述第二Y轴电机与所述第二YZ过渡组连接，用于驱动所述第二YZ过渡组在所述第二横梁上移动，实现Y轴方向移动；

所述第二Z梁与所述第二YZ过渡组滑动连接；所述第二Z轴电机与所述第二Z梁连接，用于驱动所述第二Z梁相对第二YZ过渡组在Z轴方向上的移动；

所述AC摆头通过所述摆头支架安装在所述第二Z梁上，所述第二铣刀与所述AC摆头连接；

所述第二X轴电机、所述第二Y轴电机、所述第二Z轴电机、所述AC摆头和所述第二转台组均与所述数控系统连接，由所述数控系统进行6轴5联动控制及AC摆头转速控制。

5.如权利要求4所述的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，所述第二转台组包括第二转台、第二过渡盘和第二C轴电机；所述第二C轴电机与所述第二转台连接，驱动所述第二转台绕Z轴旋转；所述第二过渡盘安装在所述第二转台上。

6.如权利要求1或3所述的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，所述数控系统采用G代码程序控制方式。

7.如权利要求1所述的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，所述立式加工机床还包括工作台，所述侧梁组和所述第一转台组安装在所述工作台上。

8.如权利要求1所述的用于舱体非连续内型面加工的立式加工机床，其特征在于，所述立式加工机床还包括工装，待加工舱体通过所述工装安装在所述第一转台组上。