CN112571068A - 一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心 - Google Patents

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谢政平
梁羡升
王彦彪
郭炜文
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P23/00Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass
    • B23P23/02Machine tools for performing different machining operations
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B23Q1/015Frames, beds, pillars

Abstract

本发明公开了一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,床身上设有Z向导轨、第一滑板和第二滑板,回转工作台驱动加工主轴转动并定位于任意角度。此复合加工中心将第一伺服工件主轴和第二伺服工件主轴在Z向导轨上相对设置,可交替安装和拆卸工件,或者交替装夹来从工件的两端完成工件的全部加工工序,通过Z向滑动带动回转工作台进行Z向定位,并通过回转工作台对加工主轴的加工角度进行立式、卧式以及其他任意角度的定位加工,可通过对工件的一次装夹完成需多面加工的零件的加工,显著提高加工精度,并能通过交替安装待加工工件和拆卸已加工完成工件,能显著提高工件的加工效率,本发明属于机加工设备领域。

Description

一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心
技术领域
本发明属于机加工设备领域,更具体而言,涉及一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心。
背景技术
随着工业技术的发展,零部件越来越复杂,加工要求也越来越高,零部件的精度也要求越来越高,越来越多的零部件需要一次性装夹,完成全部或者大部分工序的加工。
车削的效率高,铣削的效率相对较低,为了提高生产效率,需要将车削和铣削进行组合,因此车铣复合加工中心成为发展趋势。而对于复杂零部件的加工,一般的三轴车铣、四轴车铣满足不了要求,需要采用五轴车铣复合加工中心才能满足要求。这对机床母机提出了更高的要求,五轴车铣复合加工中心的需求也越来越多。市场上的五轴车铣复合加工中心也比较多,大部分都是卧式布局结构,卧式布局结构的五轴车铣复合加工中心只是针对中小型零部件的加工,而针对中大型零部件的五轴车铣复合加工中心比较少,并且现在对加工中心的效率要求也越来越高,一般中大型零部件的装夹校正的时间也比较长,怎么提高加工效率也是五轴车铣复合加工中心未来发展的方向。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,可通过一次装夹完成复杂零件的加工,从而有效提高零件的加工效率和加工精度。
根据本发明的第一方面实施例,提供了一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,包括:
床身,所述床身上设有Z向导轨和可沿所述Z向导轨滑动的第一滑板和第二滑板,所述第一滑板上安装有第一伺服工件主轴,所述第二滑板上安装有第二伺服工件主轴,所述第一伺服工件主轴和所述第二伺服工件主轴分别用于装夹待加工工件,所述第一伺服工件主轴和第二伺服工件主轴的装夹端相对设置;
立柱,设置于所述床身的一侧,所述立柱上设有刀库,所述立柱上设有Y向导轨和沿所述Y向导轨滑动的Y向滑板,所述Y向滑板上设有回转工作台,所述回转工作台上设有加工主轴,所述回转工作台驱动所述加工主轴转动并定位于任意角度。
本发明上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一:
此对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心将第一伺服工件主轴和第二伺服工件主轴在Z向导轨上相对设置,可交替安装和拆卸工件,或者交替装夹来从工件的两端完成工件的全部加工工序,通过Y向滑动带动回转工作台进行Y向定位,并通过回转工作台对加工主轴的加工角度进行立式、卧式以及其他任意角度的定位加工,可通过对工件的一次装夹完成需多面加工的零件的加工,显著提高加工精度,并能通过交替安装待加工工件和拆卸已加工完成工件,能显著提高工件的加工效率。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述第一伺服工件主轴内设有第一伺服电机以驱动所述第一伺服工件主轴调整工件装夹的角度。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述第一伺服工件主轴的尾端设有用于控制所述第一伺服电机启停的第一启停开关。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述第二伺服工件主轴内设有第二伺服电机以驱动所述第二伺服工件主轴调整工件装夹的角度。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述第二伺服工件主轴的尾端设有用于控制所述第二伺服电机启停的第二启停开关。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述床身上设有分别驱动所述第一伺服工件主轴沿Z向滑动的第一X向伺服驱动组件和驱动所述第二伺服工件主轴沿所述Z向滑动的第二X向伺服驱动组件。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述立柱沿所述床身的X向滑动,所述立柱的两侧设有滑块安装面,各所述滑块安装面与所述床身间安装有X向滑块和X向滑轨。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述立柱内设有带动所述Y向滑板上下移动的Y向伺服驱动组件。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述回转工作台包括工作台箱体和设置于所述工作台箱体内的回转轴,所述回转轴通过第三伺服电机驱动进行旋转,所述第三伺服电机的输出端通过RV减速器连接所述回转轴,所述回转轴横向伸出并连接所述加工主轴。
根据本发明第一方面实施例所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,所述回转轴的输出端与所述工作台箱体间设有抱闸。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明;
图1是本发明实施例对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心的整体结构主视图;
图2是本发明实施例对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心的整体结构侧视图;
图3是本发明实施例对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心的整体结构俯视图;
图4是本发明实施例中立柱的整体结构示意图;
图5是本发明实施例中回转工作台的整体结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式,实施方式的示例在附图中示出,其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
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“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接或活动连接,也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通信;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、间接连通或两个元件的相互作用关系。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
参照图1至图5所示,一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,包括:
床身100,床身100上设有Z向导轨110和可沿Z向导轨110滑动的第一滑板120和第二滑板130,第一滑板120上安装有第一伺服工件主轴121,第二滑板130上安装有第二伺服工件主轴131,第一伺服工件主轴121和第二伺服工件主轴131分别用于装夹待加工工件,第一伺服工件主轴121和第二伺服工件主轴131的装夹端相对设置;
立柱200,设置于床身100的一侧,立柱200上设有刀库210,立柱200上设有Y向导轨220和沿Y向导轨220滑动的Y向滑板221,Y向滑板221上设有回转工作台222,回转工作台222上设有加工主轴223,回转工作台222驱动加工主轴223转动并定位于任意角度。
此对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心将第一伺服工件主轴121和第二伺服工件主轴131在Z向导轨110上相对设置,可交替安装和拆卸工件,或者交替装夹来从工件的两端完成工件的全部加工工序,通过Y向滑动带动回转工作台222进行Y向定位,并通过回转工作台222对加工主轴223的加工角度进行立式、卧式以及其他任意角度的定位加工,可通过对工件的一次装夹完成需多面加工的零件的加工,显著提高加工精度,并能通过交替安装待加工工件和拆卸已加工完成工件,能显著提高工件的加工效率。
第一伺服工件主轴121和第二伺服工件主轴131装夹待加工工件后,交替伸到加工主轴223下方进行工件加工,位于第一伺服工件主轴121上工件加工时,可在第二伺服工件主轴131上拆卸已经加工完成的零件,并进行待加工零件的安装,依次交替进行零件加工,节省零件装配时间,提高零件加工的效率。
本发明其中的一些实施例中,第一伺服工件主轴121内设有第一伺服电机122以驱动第一伺服工件主轴121调整工件装夹的角度。
本发明其中的一些实施例中,第一伺服工件主轴121的尾端设有用于控制第一伺服电机122启停的第一启停开关123。
本发明其中的一些实施例中,第二伺服工件主轴131内设有第二伺服电机132以驱动第二伺服工件主轴131调整工件装夹的角度。
本发明其中的一些实施例中,第二伺服工件主轴131的尾端设有用于控制第二伺服电机132启停的第二启停开关133。
第一伺服工件主轴121和第二伺服工件主轴131均能通过伺服电机驱动自行对装夹的待加工工件进行角度调整,从而使得复合加工中心具有更多的加工自由度,更利于在对工件进行一次装夹后,即可完成全部加工面的加工工作。
本发明其中的一些实施例中,床身100上设有分别驱动第一伺服工件主轴121沿Z向滑动的第一X向伺服驱动组件124和驱动第二伺服工件主轴131沿Z向滑动的第二X向伺服驱动组件134。
本发明其中的一些实施例中,立柱200沿床身100的X向滑动,立柱200的两侧设有滑块安装面201,各滑块安装面201与床身100间安装有X向滑块和X向滑轨202。
本发明其中的一些实施例中,立柱200内设有带动Y向滑板221上下移动的Y向伺服驱动组件。
复合加工中心具有Z向和Y向的自由度,同时加工主轴223能通过回转工作台222的驱动沿B轴旋转,可更好的适应第一伺服工件主轴121和第二伺服工件主轴131上两个工件交替加工的工艺需求。
本发明其中的一些实施例中,回转工作台222包括工作台箱体和设置于工作台箱体内的回转轴224,回转轴224通过第三伺服电机225驱动进行旋转,第三伺服电机225的输出端通过RV减速器连接回转轴224,回转轴224横向伸出并连接加工主轴223。
本发明其中的一些实施例中,回转轴224的输出端与工作台箱体间设有抱闸226。
此对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,Z向设置相对设置的第一伺服工件主轴121和第二伺服工件主轴131,两个伺服工件主轴为对立设备,可以相互对接交换,两个伺服工件主轴卧式设置,加工主轴223复合了车刀架和铣削主轴,刀库210复合了车削刀库和铣削刀库。两个卧式工件主轴可以独立或者联动做左右X轴移动和C轴旋转运动,加工主轴223做上下Z轴移动、前后X向移动以及B轴旋转运动,采用二加三的结构形式,有效解决了精度叠加和刚性叠加的问题。将精度和刚性均匀分配到伺服工件主轴和加工主轴223上,使得本卧式五轴车铣复合加工中心具有高精度、高刚性的特点,本对立双主轴卧式加工中心可以一边加工完后,一个伺服工件主轴将工件交接给另外一个伺服工件主轴,完成另外一端的加工,一次性装夹,完成工件的全部工序的加工,本结构形式的立式五轴车铣复合加工中心具有以下创新:
1、结构创新,本立式五轴车铣复合加工中心采用伺服工件主轴运动和加工主轴223运动二加三布局结构,有效解决了机床精度误差叠加和机床刚性叠加的问题,使得机床具有较高的精度和较高的刚性问题;
2、采用对立双主轴布局结构形式,一端主轴加工完后,自动对接交换给另外一个工件主轴,一次性装夹完成工件的全部工序的加工,也可以两个主轴将长零件两端夹紧,加工主轴223对工件进行加工;
3、双主轴卧式布局,适应中小复杂零部件进行五轴车削、铣削加工;
4、B轴回转工作台222采用RV减速器驱动,利用加工主轴223需要悬伸较长,将刀具回转工作台222设计成主轴形式,使得B轴具有高精度和高刚性;
5、立柱200采用半腰型安装方式,Y向导轨220离刀具更近,机床的刚性得到进一步加强。
本专利发明所涉及的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,是一种结构创新的高精度、高刚性复合加工中心,适合一次性装夹,完成复杂零部件全部工序的五轴车铣复合加工。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于,包括:
床身,所述床身上设有Z向导轨和可沿所述Z向导轨滑动的第一滑板和第二滑板,所述第一滑板上安装有第一伺服工件主轴,所述第二滑板上安装有第二伺服工件主轴,所述第一伺服工件主轴和所述第二伺服工件主轴分别用于装夹待加工工件,所述第一伺服工件主轴和第二伺服工件主轴的装夹端相对设置;
立柱,设置于所述床身的一侧,所述立柱上设有刀库,所述立柱上设有Y向导轨和沿所述Y向导轨滑动的Y向滑板,所述Y向滑板上设有回转工作台,所述回转工作台上设有加工主轴,所述回转工作台驱动所述加工主轴转动并定位于任意角度。
2.根据权利要求1所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述第一伺服工件主轴内设有第一伺服电机以驱动所述第一伺服工件主轴调整工件装夹的角度。
3.根据权利要求2所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述第一伺服工件主轴的尾端设有用于控制所述第一伺服电机启停的第一启停开关。
4.根据权利要求1所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述第二伺服工件主轴内设有第二伺服电机以驱动所述第二伺服工件主轴调整工件装夹的角度。
5.根据权利要求4所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述第二伺服工件主轴的尾端设有用于控制所述第二伺服电机启停的第二启停开关。
6.根据权利要求1所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述床身上设有分别驱动所述第一伺服工件主轴沿Z向滑动的第一X向伺服驱动组件和驱动所述第二伺服工件主轴沿所述Z向滑动的第二X向伺服驱动组件。
7.根据权利要求1所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述立柱沿所述床身的X向滑动,所述立柱的两侧设有滑块安装面,各所述滑块安装面与所述床身间安装有X向滑块和X向滑轨。
8.根据权利要求7所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述立柱内设有带动所述Y向滑板上下移动的Y向伺服驱动组件。
9.根据权利要求1所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述回转工作台包括工作台箱体和设置于所述工作台箱体内的回转轴,所述回转轴通过第三伺服电机驱动进行旋转,所述第三伺服电机的输出端通过RV减速器连接所述回转轴,所述回转轴横向伸出并连接所述加工主轴。
10.根据权利要求9所述的对立双主轴卧式五轴车铣复合加工中心,其特征在于:所述回转轴的输出端与所述工作台箱体间设有抱闸。
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