CN112658807A - 二柱多刀立式加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及立式车床领域，具体涉及一种二柱多刀立式加工中心，其特征在于，包括横梁、立柱和工作台，立柱为两个分设于工作台的两侧；横梁为水平设置的一体结构，横梁与中柱之间设有中柱升降总成，横梁与立柱之间设有立柱升降总成，中柱升降总成和立柱升降总成同步控制实现横梁的升降移动，横梁上设有四个镗铣头，两两相对中柱极对称分布；横梁的升降移动、横梁上各镗铣头的水平移动、侧刀架方滑枕的升降移动、工作台的旋转均通过数控系统分别控制。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：配备不同刀具和附件，可实现龙门镗铣、铣齿机、摇臂钻、立车和落地镗铣五种功能，成为高效、多功能的复合立车，翻倍地提高了加工效率。

Description

二柱多刀立式加工中心

技术领域

本发明涉及立式车床领域，具体涉及一种优化结构的二柱多刀立式加工中心。

背景技术

立式车床的简称“立车”，立车主要用于加工直径大、长度短的大型、重型工件。单臂移动式立车100多年前起源于欧洲，属于经济型、轻型多功能车床，后向大型、重型发展，但是存在横梁不水平与共振的问题，这个问题属于世界难题。特大型双柱立车横梁静止时能保持水平，但在切削工作时（尤其是强力加工时）则会不同程度地呈现出下凹变形。是世界无解难题。

申请号为 200720069104.3的中国实用新型专利公开了一种单柱立车落地镗铣复合机床，该复合机床包括单柱移动立车、导轨、镗削主轴箱、铣削主轴箱、底轨；单柱移动立车包括立柱、横梁、滑台、床身、回转工作台、底座；镗削主轴箱设置在立柱右侧一组导轨上；铣削主轴箱设置在立车上横梁的一端，结构简单、设计合理，节约设备投资、减少生产场地占用等特点。

对于工作台直径大于10米的大型或超大型立车，传统只配置一把车刀，由于工作台直径很大，圆周率更长，往往采用较低的切削速度，因此车床的切削效率非常低，这必然导致车间空间利用率不足，经济性不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二柱多刀立式加工中心，克服现有技术的不足，优化横梁结构，采用设置中柱来提高设备横梁的刚性，两组刀架以极对称的方式一正一反设置，用以平衡旋转切削力，可复合龙门铣、铣齿机、摇臂钻、立车和落地镗铣五种功能于一身，解决工作台直径10米以上的大型或特大型立式车床的切削效率低下，以及普通双柱式立车横梁水平度较差的难题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

二柱多刀立式加工中心，其特征在于，包括横梁、立柱和工作台，所述立柱为两个分设于工作台的两侧；所述横梁为水平设置的一体结构，横梁与中柱之间设有中柱升降总成，横梁与立柱之间设有立柱升降总成，中柱升降总成和立柱升降总成同步控制实现横梁的升降移动，所述横梁上设有四个镗铣头，两两相对中柱极对称分布，四个所述镗铣头通过横梁丝杠实现相对横梁长度方向的移动；所述中柱底部通过主轴与工作台相连接，所述工作台包括台座和台身，所述台身设于台座的承重静压导轨上，台身通过主变速箱驱动齿轮与台座上的齿圈啮合连接，台身在主变速箱驱动下相对台座同轴旋转；

所述横梁的升降移动、横梁上各镗铣头的水平移动、侧刀架方滑枕的升降移动、工作台的旋转均通过数控系统分别控制。

所述中柱的底部与主轴的锥形孔匹配，主轴与台座之间设有上下两个轴承，主轴与台座通过连接螺母连接定位。

所述横梁在立柱的后侧设有水平配重块。

所述中柱的截面为正方形或矩形的空心柱体。

所述立柱的底部的一侧设有侧刀架，侧刀架上设有侧刀架方滑枕，侧刀架方滑枕上设有副镗铣头，一侧立柱上的侧刀架位于该侧横梁上镗铣头的同侧。

所述工作台直径为10米~20米，主轴的高度与台身的直径的比例为1:3~5。

所述横梁与地面之间设有斜支架，其倾斜角度与该侧镗铣头切削力方向相反，所述斜支架为两段承插结构，两段结构通过蜗轮丝杠升降机构相连接，斜支架的长度在数控系统的控制下与横梁沿立柱的移动距离同步伸缩。

所述侧刀架方滑枕与立柱之间通过侧刀架相连接，侧刀架方滑枕通过升降滚珠丝杠实现相对侧刀架的升降移动。

所述工作台上配置有回转工作台或横向滑动型工作台。

本发明中，通过在横梁上匹配过工作台中心孔的中柱和斜支架的增强结构，可以更好地保证横梁的刚性，避免产生共振，适合较大切削力加工，两组极对称的镗铣头切削力相反，互相抵消，有利于特大工件的加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：1）优化了普通双柱立车的结构，可实现龙门铣、铣齿机、摇臂钻、立车和落地镗铣等五种功能，成为高效、多功能的复合立车，用于立车时相当于三柱立车，横梁刚性更好；用于落地镗铣时，两把刀同时切削，效率提高一倍；用于龙门镗铣时，宽度相当于两台传统的龙门镗。2）解决了横梁结构的平衡问题，使机床工作台直径可达10米以上，甚至达到30米。3）增加了工作台中柱和斜支架，解决了横梁的静平衡问题，提高设备横梁的刚性，攻破了大型、重型双臂结构立车的加工水平度差，同时切削效率低这个难题。4）本发明复合立车经济性好，功能强大，理论上加工工件直径可达30米，但是效率是常规立车的一倍，加工范围更广。5）二柱多刀立式加工中心尤其在加宽龙门镗铣和加宽落地镗铣、加宽数控龙门钻更优越。6）二柱多刀加工中心因为有中柱，相当于三柱支撑，立车刚性更强，横梁的动平衡和静平衡性能更好，更有利于保持横梁的水平精度，极大地减少了共振与加工平面时的下凹现象。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为图1的俯视图，此状态为作为立车的工作状态。

图3为图1的俯视图，此状态为作为龙门镗铣、落地镗铣、数控龙门钻的工作状态。

图4为本发明实施例中的工作台结构示意图。

图5为本发明实施例中的主轴结构示意图。

图6为本发明实施例中的中柱结构示意图。

图7为本发明实施例中的斜支架结构示意图。

图中：1、横梁；2、立柱；3、工作台；4、立柱升降总成；5、镗铣头；6、中柱；7、上轴承；8、下轴承；9、中柱升降总成；10、主变速箱；11、主轴；12、水平配重块；13、侧刀架；14、侧刀架方滑枕；15、副镗铣头；16、斜支架；17、法兰；18、蜗轮丝杠升降机构；19、横梁丝杠；20、连接螺母；21、锥形孔；22、升降滚珠丝杠；23、凹槽；24、弹簧键槽；25、横向滑动型工作台；31、台座；32、台身；33、齿轮；34、承重静压导轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中，立柱升降总成4、镗铣头5、主变速箱10、水平配重块12、侧刀架13、侧刀架方滑枕14、副镗铣头15、蜗轮丝杠升降机构18以及数控系统均为现有市售产品。实施例中，该机型工作台直径为10m。

见图1-图7，为本发明二柱多刀立式加工中心实施例结构示意图,包括横梁1、立柱2和工作台3，横梁1为水平设置的一体结构，立柱2为两个分设于工作台3的两侧；横梁与中柱6之间设有中柱升降总成9，横梁1与立柱2之间通过升降总成4实现横梁1相对立柱2的上下移动；工作台3包括台座31和台身32，台身32设于台座31的承重静压导轨34上，台身32通过主变速箱10驱动齿轮33与台座31上的齿圈啮合连接，台身32在主变速箱10驱动下相对台座31同轴旋转；横梁1与立柱2之间设有立柱升降总成4，中柱升降总成9和立柱升降总成4同步控制实现横梁1的升降移动，横梁1上设有四个镗铣头5，两两相对中柱6极对称分布，四个镗铣头5通过横梁丝杠19实现相对横梁1长度方向的移动；中柱6底部通过主轴11与工作台3相连接。横梁1的升降移动、横梁上各镗铣头5的水平移动、侧刀架方滑枕14的升降移动、工作台3的旋转均通过数控系统分别控制。

主轴11的高度与台身32的直径的比例为1:3为宜。在工作台直径不变的情况下，增加主轴11的高度即增加工作台高度有利于提高工作台旋转稳定性，由于横梁的配重和斜支架的支撑作用，横梁1长度可进一步延伸，因此对于20米工作台甚至30米工作台，也能进行正常加工。

台身32通过主变速箱10与台座31相连接，台身32在主变速箱驱动下相对台座31同轴旋转；镗铣头5的下部可安装铣刀，用于进行各种切削作业；镗铣头5为电主轴铣头，具有吃刀量大，运转平稳的优点。

横梁1在立柱2的后侧设有水平配重块12，用于平衡横梁的水平状态，达到静平衡。

中柱6的截面为正方形或矩形的空心柱体，极大地提高了立柱的刚性，有利于减轻重量，降低制造成本。沿其轴线方向的表面设有凹槽23，用以容纳中柱升降总成9的构件，中柱6表面对称还设有两个弹簧键槽24，用于实现与横梁的导向作用。中柱6的底部与主轴11的锥形孔21匹配。主轴11与台座31之间设有上轴承7和下轴承8，主轴11与台座通过连接螺母20连接定位，实现主轴11与工作台3的同轴设置。

立柱2的底部的一侧设有侧刀架13，侧刀架上设有侧刀架方滑枕14，侧刀架方滑枕上设有副镗铣头15，一侧立柱2上的侧刀架13位于该侧横梁上镗铣头的同侧，有利于平衡切削力，保证设备整体的稳定性。

横梁1与地面之间可设有斜支架16，其倾斜角度与该侧镗铣头切削力方向相反，斜支架16为两段承插结构，两段结构通过蜗轮丝杠升降机构18相连接，斜支架16的长度在数控系统的控制下与横梁1沿立柱2的移动距离同步伸缩。当进行加工时，在不影响工作台旋转的情况下，能实现足够的支撑力。

侧刀架方滑枕14与立柱2之间通过侧刀架13相连接，侧刀架方滑枕14通过升降滚珠丝杠22实现相对侧刀架13的升降移动。侧刀架方滑枕14上可安装独立的副镗铣头15，其属于副切削，副镗铣头的型号一般比镗铣头要少1-2号。

为了扩展应用范围，工作台3上还可进一步配置有回转工作台或横向滑动型工作台25，用以完成加宽范围内的龙门镗铣、铣齿机或摇臂钻的功能。

一般的双柱立车工作台是以逆时针方向为正向切削，正车利用率较高。同理顺时针方向为反向切削，反向切削时，以各部件连接螺丝及螺母受力为主，力的传递效果也不好，在实际的立车生产使用中，反车的利用率只有10%左右。

对于大直径工作台的立车，常见的是大跨度双柱立车横梁结构，由于横梁刚性不够，上大刀切削时，工作台和工件会产生共振跳动。本发明则解决了这个问题，本发明技术方案中，增加了中柱和配重，形成加強立柱结构，增加了立车的刚性，可实现大刀切削，切削效率大大提高了。本发明方案的左右两个工作单元可同时切削，也可以分别切削，效率大增，具有突出的先进性。本发明方案用于落地镗铣时，撤去回转工作台或横向滑动型工作台后就变成两台落地镗铣床。本发明方案用于立车时，增加了斜支架，使横梁形成五点支撑，刚性更强。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.二柱多刀立式加工中心，其特征在于，包括横梁、立柱和工作台，所述立柱为两个分设于工作台的两侧；所述横梁为水平设置的一体结构，横梁与中柱之间设有中柱升降总成，横梁与立柱之间设有立柱升降总成，中柱升降总成和立柱升降总成同步控制实现横梁的升降移动，所述横梁上设有四个镗铣头，两两相对中柱极对称分布，四个所述镗铣头通过横梁丝杠实现相对横梁长度方向的移动；所述中柱底部通过主轴与工作台相连接，所述工作台包括台座和台身，所述台身设于台座的承重静压导轨上，台身通过主变速箱驱动齿轮与台座上的齿圈啮合连接，台身在主变速箱驱动下相对台座同轴旋转；

所述横梁的升降移动、横梁上各镗铣头的水平移动、侧刀架方滑枕的升降移动、工作台的旋转均通过数控系统分别控制。

2.根据权利要求1所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述中柱的底部与主轴的锥形孔匹配，主轴与台座之间设有上下两个轴承，主轴与台座通过连接螺母连接定位。

3.根据权利要求1所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述横梁在立柱的后侧设有水平配重块。

4.根据权利要求1所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述中柱的截面为正方形或矩形的空心柱体。

5.根据权利要求1所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述立柱的底部的一侧设有侧刀架，侧刀架上设有侧刀架方滑枕，侧刀架方滑枕上设有副镗铣头，一侧立柱上的侧刀架位于该侧横梁上镗铣头的同侧。

6.根据权利要求1所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述工作台直径为6米~20米，主轴的高度与台身的直径的比例为1:3~5。

7.根据权利要求1所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述横梁与地面之间设有斜支架，其倾斜角度与该侧镗铣头切削力方向相反，所述斜支架为两段承插结构，两段结构通过蜗轮丝杠升降机构相连接，斜支架的长度在数控系统的控制下与横梁沿立柱的移动距离同步伸缩。

8.根据权利要求5所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述侧刀架方滑枕与立柱之间通过侧刀架相连接，侧刀架方滑枕通过升降滚珠丝杠实现相对侧刀架的升降移动。

9.根据权利要求1所述的二柱多刀立式加工中心，其特征在于，所述工作台上配置有回转工作台或横向滑动型工作台。

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