CN111958267A - 一种动梁龙门式五轴联动加工中心 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动梁龙门式五轴联动加工中心,在机床设置五轴,其中,Y轴机构包括横梁和安装在机床上的一对Y轴单元,横梁架设在Y轴导轨上,由Y轴电机驱动丝杆传动单元带动横梁沿Y轴前后运动;X轴机构包括拖板和安装在横梁前面板的一对X轴单元,拖板安装在X轴导轨上,由X轴电机驱动丝杆传动单元带动拖板沿X轴左右运动;Z轴机构包括滑枕、在拖板上的丝杆传动单元和一对Z轴导轨,滑枕沿Z轴导轨滑动,由Z轴电机驱动丝杆传动单元带动滑枕连同主轴沿Z轴上下运动;主轴的下方为设置摇篮转台的工作台,绕工作台的中心旋转轴旋转构成C轴机构,由摇篮转台的回转构成A轴机构;刀库装置供主轴换刀。具有结构简单、承载能力大的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种动梁龙门式五轴联动加工中心。
背景技术
五轴联动机床是数控机床制造技术的标志性产品,是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。国际上把五轴加工技术作为一个国家工业化水平的标志。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体,应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工,各构型机床的产生,比如航空航天五轴加工中心,高精度五轴模具数控机床,五轴联动雕刻机等等,是船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题,提供一种结构简单、承载能力大的动梁龙门式五轴联动加工中心。
本发明的目的是这样实现的:包括机床、Y轴机构、X轴机构、Z轴机构、主轴、C轴机构、A轴机构和刀库装置,机床为具有左、右立板的整体结构床身;Y轴机构包括横梁和安装在左、右立板上的Y轴单元,Y轴单元包括沿Y轴设置的丝杆传动单元和Y轴导轨,横梁沿X轴架设在Y轴导轨上,由Y轴电机驱动沿Y轴设置的丝杆传动单元带动横梁沿Y轴前后运动;X轴机构包括拖板和安装在横梁前面板上、下侧的X轴单元,X轴单元包括沿X轴设置的丝杆传动单元和X轴导轨,拖板安装在X轴导轨上,由X轴电机驱动沿X轴设置的丝杆传动单元带动拖板沿X轴左右运动;Z轴机构包括滑枕、在拖板上沿Z轴设置的丝杆传动单元和安装在拖板前方左、右侧的一对Z轴导轨,滑枕沿Z轴导轨滑动,由Z轴电机驱动沿Z轴设置的丝杆传动单元带动滑枕连同主轴沿Z轴上下运动;主轴的下方为工作台,工作台设置在摇篮转台上,工作台绕工作台的中心旋转轴旋转构成C轴机构,摇篮转台的回转轴与Y轴平行,由摇篮转台的回转构成A轴机构;刀库装置设置在左、右立板的中间后部,主轴沿Y轴往后移动至刀库装置的换刀点换刀。
本发明,Y轴单元设置有Y轴光栅尺,Y轴光栅尺通过沿Y轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量横梁沿Y轴的前后行程;X轴单元设置有X轴光栅尺,X轴光栅尺通过沿X轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量拖板沿X轴的左右行程;Z轴单元设置有Z轴光栅尺,Z轴光栅尺通过沿Z轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量滑枕沿Z轴的上下行程。
本发明,沿Y轴设置的丝杆传动单元、沿X轴设置的丝杆传动单元、沿Z轴设置的丝杆传动单元均包括丝杆尾座、丝杆、电机座、丝杆支撑单元、联轴器、丝杆螺母;丝杆尾座和丝杆支撑单元分别对丝杆的两端进行支撑和固定,丝杆支撑单元与电机座用螺钉固定,联轴器的一端固定在丝杆的头部,联轴器的另一端与电机相连接。
本发明,在左、右立板上开设有窗口,构成可从机床正前方、工作台正上方、左立板窗口和右立板窗口四个方向上下料的结构。
本发明,在左立板窗口或右立板窗口装设有油雾收集器。
本发明,横梁采用中空结构横梁。
本发明,加工时,刀具沿Y轴前后运动、沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动,工件在工作台通过C轴旋转转动及摇篮转台的A轴回转,构成五轴联动加工结构。
本发明,采用动梁龙门式五轴联动加工中心结构,占地面积小,承载能力大,后端行程用于换刀,前端行程用于加工,主轴的结构简单且刚性好;机床采用矿物铸造材质,左、右立板与床身为整体结构机床前端部位安装摇篮式回转工作台,后端部位放置刀库,整体结构刚性好;横梁采用三角形截面且中空结构,采用力学分析软件模拟校核保证强度,减轻横梁的重量同时大大降低横梁移动方向的传动件和电机的负载。为方便机床上下料并考虑机器人自动化上下料,可以从四个方向上下料,分别是正前方、正上方、床身左侧窗口和床身右侧窗口,其中床身左侧和右侧窗口还可以根据需要选装油雾收集器的出口。
下面实施例结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的立体结构示意图;
图2是图1实施例的摇篮式回转工作台的立体结构示意图;
图3是图1实施例的丝杆传动单元的立体结构示意图。
图中,1、Y轴导轨;2、Y轴电机;3、X轴导轨;4、X轴电机;5、Z轴导轨;6、Z轴电机;7、主轴;8、工作台;9、摇篮转台;10、Y轴光栅尺;11、X轴光栅尺;12、丝杆尾座;13、丝杆;14、电机座;15、丝杆支撑单元;16、联轴器;17、丝杆螺母;18、立板;19、横梁;20、拖板;21、滑枕;22、刀库装置;23、Z轴光栅尺;Y、Y轴;X、X轴;Z、Z轴;C、工作台的中心旋转轴;A、摇篮转台的回转轴。
具体实施方式
参照图1至图3,本实施例是一种动梁龙门式五轴联动加工中心,包括机床、Y轴机构、X轴机构、Z轴机构、主轴、C轴机构、A轴机构和刀库装置,机床为具有左、右立板18的整体结构床身;Y轴机构包括横梁19和安装在左、右立板上的Y轴单元,Y轴单元包括沿Y轴设置的丝杆传动单元和Y轴导轨1,横梁沿X轴架设在Y轴导轨上,由Y轴电机2驱动沿Y轴设置的丝杆传动单元带动横梁沿Y轴前后运动;X轴机构包括拖板20和安装在横梁前面板上、下侧的X轴单元,X轴单元包括沿X轴设置的丝杆传动单元和X轴导轨3,拖板安装在X轴导轨上,由X轴电机4驱动沿X轴设置的丝杆传动单元带动拖板沿X轴左右运动;Z轴机构包括滑枕21、在拖板上沿Z轴设置的丝杆传动单元和安装在拖板前方左、右侧的一对Z轴导轨5,滑枕沿Z轴导轨滑动,由Z轴电机6驱动沿Z轴设置的丝杆传动单元带动滑枕连同主轴7沿Z轴上下运动;主轴的下方为工作台8,工作台设置在摇篮转台9上,工作台绕工作台的中心旋转轴C旋转构成C轴机构,摇篮转台的回转轴A与Y轴平行,由摇篮转台的回转构成A轴机构;刀库装置22设置在左、右立板的中间后部,主轴沿Y轴往后移动至刀库装置的换刀点换刀;Y轴单元设置有Y轴光栅尺10,Y轴光栅尺通过沿Y轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量横梁沿Y轴的前后行程;X轴单元设置有X轴光栅尺11,X轴光栅尺通过沿X轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量拖板沿X轴的左右行程;Z轴单元设置有X轴光栅尺23,Z轴光栅尺通过沿Z轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量滑枕沿Z轴的上下行程;沿Y轴设置的丝杆传动单元、沿X轴设置的丝杆传动单元、沿Z轴设置的丝杆传动单元均包括丝杆尾座12、丝杆13、电机座14、丝杆支撑单元15、联轴器16、丝杆螺母17;丝杆尾座和丝杆支撑单元分别对丝杆的两端进行支撑和固定,丝杆支撑单元与电机座用螺钉固定,联轴器的一端固定在丝杆的头部,联轴器的另一端与电机相连接;在左、右立板上开设有窗口,构成可从机床正前方、工作台正上方、左立板窗口和右立板窗口四个方向上下料的结构;在左立板窗口或右立板窗口装设有油雾收集器;横梁采用中空结构横梁。
本实施例的工作过程,参照图1,机床的底部用五个垫铁调平,左立板、右立板上表面均安装Y轴导轨、沿Y轴设置的丝杆传动单元、Y轴光栅尺,Y轴电机与Y轴丝杆传动单元的联轴器连接,横梁沿X轴架设在Y轴导轨上并与两侧的丝杆螺母用螺钉连接,Y轴电机驱动丝杆传动单元的丝杆螺母带动横梁沿Y轴前后运动。X轴机构安装在横梁前面板上,拖板安装在一对X轴导轨上并用螺钉连接,一对沿X轴设置的丝杆传动单元上、下平行分布, X轴电机与X轴丝杆传动单元的联轴器连接;拖板与X轴丝杆传动单元的丝杆螺母用螺钉连接,在X轴电机的驱动下,丝杆螺母带动拖板沿X轴左右运动。Z轴位于拖板上,一对Z轴导轨平行安装在拖板正前方,滑枕安装在一对Z轴导轨上,Z轴电机与Z轴丝杆传动单元安装在一对Z轴导轨的中间,Z轴光栅尺位于滑枕左侧并用螺钉固定在拖板上,Z轴电机驱动位于滑枕背面的Z轴丝杆传动单元带动沿Z轴上下运动。摇篮转台安装在机床前端,摇篮转台的回转轴A与Y轴平行,由摇篮转台的回转构成A轴机构;工作台的工作台面可沿中心轴旋转转动,定义为C轴。刀库是圆盘结构,安装在床身中间的后方,与摇篮转台上下分层而错开,刀库的刀夹圆周分布并可以随圆盘转动。主轴安装在滑枕的下端,换刀时,横梁先沿Y轴往后运动,使主轴进入刀库换刀区域,然后主轴根据换刀指令移动至刀库换刀点进行换刀,最后,横梁沿Y轴往前运动,使主轴退出换刀区域。
本发明,加工时,刀具沿Y轴前后运动、沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动,工件在工作台通过C轴旋转转动及摇篮转台的A轴回转,构成五轴联动加工结构。
本发明,X轴和Y轴采用双电机、双光栅尺闭环控制,系统采用串联位置控制保证双电的同步性,实现X轴和Y轴的高扭矩输出和高动态响应。
Claims (7)
1.一种动梁龙门式五轴联动加工中心,其特征在于:
包括机床、Y轴机构、X轴机构、Z轴机构、主轴、C轴机构、A轴机构和刀库装置,所述机床为具有左、右立板(18)的整体结构床身;
所述Y轴机构包括横梁(19)和安装在左、右立板上的Y轴单元,Y轴单元包括沿Y轴设置的丝杆传动单元和Y轴导轨(1),横梁沿X轴架设在Y轴导轨上,由Y轴电机(2)驱动沿Y轴设置的丝杆传动单元带动横梁沿Y轴(Y)前后运动;
所述X轴机构包括拖板(20)和安装在横梁前面板上、下侧的X轴单元,X轴单元包括沿X轴设置的丝杆传动单元和X轴导轨(3),拖板安装在X轴导轨上,由X轴电机(4)驱动沿X轴设置的丝杆传动单元带动拖板沿X轴(X)左右运动;
所述Z轴机构包括滑枕(21)、在拖板上沿Z轴设置的丝杆传动单元和安装在拖板前方左、右侧的一对Z轴导轨(5),滑枕沿Z轴导轨滑动,由Z轴电机(6)驱动沿Z轴设置的丝杆传动单元带动滑枕连同主轴(7)沿Z轴(Z)上下运动;
所述主轴的下方为工作台(8),工作台设置在摇篮转台(9)上,工作台绕工作台的中心旋转轴(C)旋转构成C轴机构,摇篮转台的回转轴(A)与Y轴平行,由摇篮转台的回转构成A轴机构;
所述刀库装置(22)设置在左、右立板的中间后部,所述主轴沿Y轴往后移动至刀库装置的换刀点换刀。
2.根据权利要求1所述的动梁龙门式五轴联动加工中心,其特征在于:所述Y轴单元设置有Y轴光栅尺(10),Y轴光栅尺通过沿Y轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量横梁沿Y轴的前后行程;所述X轴单元设置有X轴光栅尺(11),X轴光栅尺通过沿X轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量拖板沿X轴的左右行程;所述Z轴单元设置有Z轴光栅尺(23),Z轴光栅尺通过沿Z轴设置的丝杆传动单元的丝杆螺母的移动而测量滑枕沿Z轴的上下行程。
3.根据权利要求1所述的动梁龙门式五轴联动加工中心,其特征在于:所述沿Y轴设置的丝杆传动单元、沿X轴设置的丝杆传动单元、沿Z轴设置的丝杆传动单元均包括丝杆尾座(12)、丝杆(13)、电机座(14)、丝杆支撑单元(15)、联轴器(16)、丝杆螺母(17);丝杆尾座和丝杆支撑单元分别对丝杆的两端进行支撑和固定,丝杆支撑单元与电机座用螺钉固定,联轴器的一端固定在丝杆的头部,联轴器的另一端与电机相连接。
4.根据权利要求1所述的动梁龙门式五轴联动加工中心,其特征在于:在左、右立板上开设有窗口,构成可从机床正前方、工作台正上方、左立板窗口和右立板窗口四个方向上下料的结构。
5.根据权利要求1所述的动梁龙门式五轴联动加工中心,其特征在于:在左立板窗口或右立板窗口装设有油雾收集器。
6.根据权利要求1所述的动梁龙门式五轴联动加工中心,其特征在于:所述横梁采用中空结构横梁。
7.根据权利要求1所述的动梁龙门式五轴联动加工中心,其特征在于:加工时,刀具沿Y轴前后运动、沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动,工件在工作台通过C轴旋转转动及摇篮转台的A轴回转,构成五轴联动加工结构。
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CN115056088A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-16 | 苏州立婷锁业有限公司 | 一种用于锁芯加工的芯槽专用磨削机床 |
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2020
- 2020-09-10 CN CN202010944383.3A patent/CN111958267A/zh active Pending
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CN115056088A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-16 | 苏州立婷锁业有限公司 | 一种用于锁芯加工的芯槽专用磨削机床 |
CN115056088B (zh) * | 2022-07-22 | 2024-04-26 | 苏州立婷锁业有限公司 | 一种用于锁芯加工的芯槽专用磨削机床 |
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