CN112894072A - 一种用于电复合加工的小龙门型立式加工中心 - Google Patents

一种用于电复合加工的小龙门型立式加工中心 Download PDF

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孙宏伟
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王连炀
李亚鹏
张国帅
鲍文禄
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Abstract

本发明公开了一种用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，包括：床身、滑台、主轴箱、主轴以及导电工作台,主轴中可安装具有标准刀柄结构的电加工刀具或金属切削刀具，还包括电液交互单元；电液交互单元包括设置在主轴箱上的驱动装置和传动装置、设置在传动装置上由驱动装置驱动沿Z轴方向上下运动的托板以及设置在托板上的第一电接头和工作液环喷接头，第一电接头与阴极电源连接，工作液环喷接头与工作液外冲液装置连接。本发明公开的加工中心由于设置有电液交互单元，通过设置电液交互单元实现了同一主轴箱可以分别安装电加工刀具和金属切削刀具，进而可以实现了对工件的短电弧加工和金切加工，提高了加工效率和加工精度。

Description

一种用于电复合加工的小龙门型立式加工中心
技术领域
本发明涉及机床技术领域，具体涉及用于电复合加工的小龙门型立式加工中心。
背景技术
短电弧加工技术：是指在一定比例带压力气液混合物工作介质的作用下，利用两个电极之间产生的受激发短电弧放电群组或电火花放电群组来蚀除金属或非金属导电材料的一种电切削方法，它属于特种加工行业电加工技术范畴，是一种新型的强电子流、离子流、弧流切削电加工技术。
目前的航空产品零件突出表现为多品种小批量、工艺过程复杂，并且广泛采用难加工材料，因此制造过程中普遍存在制造周期长、材料切除量大、加工效率低等瓶颈。为了提高航空复杂产品的加工效率和加工精度是亟待解决的问题。
发明内容
本发明提出了一种用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，解决了现有加工中心无法实现短电弧加工和金切加工相结合而导致加工效率低的问题。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，包括：床身、滑台、主轴箱、主轴以及导电工作台,所述主轴中可安装具有标准刀柄结构的电加工刀具或金属切削刀具，还包括电液交互单元；
所述电液交互单元包括设置在所述主轴箱上的驱动装置和传动装置、设置在所述传动装置上由所述驱动装置驱动沿Z轴方向上下运动的托板以及设置在所述托板上的第一电接头和工作液环喷接头，所述第一电接头与阴极电源连接，所述工作液环喷接头与工作液外冲液装置连接。
进一步地，还包括设置在床身内远离加工区域一端的复合刀库，所述复合刀库中设有电加工刀具和金属切削刀具。
进一步地，还包括第一刀库和刀具交换线，所述第一刀库设置在床身内远离加工区域的一端，所述刀具交换线设置在床身外靠近加工区的一端；所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述刀具交换线上设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述刀具交换线上设有金属切削刀具。
进一步地，所述床身上还设有平行X轴方向的隔墙，所述隔墙将所述床身分成工作区和刀库区，所述工作区远离加工区域的一端设有第一刀库，所述刀库区设有第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
进一步地，所述第一刀库为盘式刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具，所述第二刀库为链式刀库，所述第二刀库中设有电加工刀具。
进一步地，所述床身内远离加工区域一端并排设有第一刀库和第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
进一步地，所述第一刀库和第二刀库均为链式刀库
进一步地，所述床身内远离加工区域一端设有第一刀库，所述床身的侧墙上设有第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
进一步地，所述床身两侧分别置有第一刀库和第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
进一步地，还包括自动换刀系统。
与现有技术比较，本发明所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心具有以下有益效果：由于设置有电液交互单元，通过设置电液交互单元实现了同一主轴箱可以分别安装电加工刀具和金属切削刀具，进而可以实现了对工件的短电弧加工(粗加工)和金切加工(精加工)，提高了加工效率和加工精度。
附图说明
图1为本发明实施例1公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的主视图；
图2为本发明中主轴箱的结构图；
图3为本发明中电加工刀具的结构图；
图4为图1的俯视图；
图5为本发明实施例1公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的轴视图；
图6为本发明实施例2公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的主视图；
图7为本发明实施例2公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的俯视图；
图8为本发明实施例3公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的主视图；
图9为本发明实施例3公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的俯视图；
图10为本发明实施例4公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的俯视图；
图11为本发明实施例4公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的轴视图；
图12为本发明实施例5公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的俯视图；
图13为本发明实施例5公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的轴视图；
图14为本发明实施例6公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的俯视图；
图15为本发明实施例6公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的轴视图。
图中：10、床身，11、滑台，12、主轴箱，13、主轴，14、导电工作台，15、隔墙，16、滑枕，17、滑鞍，A、加工区域，B、工作区，C、刀库区，D、自动换刀点，2、电液交互单元，20、驱动装置，21、传动装置，22、托板，23、第一电接头，24、工作液环喷接头，25、导轨，26、丝杠，30、复合刀库，31、第一刀库，32、刀具交换线，33、第二刀库，4、电加工刀具，40、标准刀柄接口，41、绝缘过渡板，42、旋转轴，43、电刷固定板，44、电刷，45、第二电接头，46、环喷接头，47、电极，48、环喷出水口，49、电加工刀具壳体，5、金属切削刀具，6、自动换刀系统。
具体实施方式
实施例1
如图1和图2所示为本发明公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心第一实施例，包括：床身10、滑台11、主轴箱12、主轴13以及导电工作台14,所述主轴13中可安装具有标准刀柄结构的电加工刀具或金属切削刀具，还包括电液交互单元2；
所述电液交互单元2包括设置在所述主轴箱12上的驱动装置20和传动装置21、设置在所述传动装置21上由所述驱动装置20驱动沿Z轴方向上下运动的托板22以及设置在所述托板22上的第一电接头23和工作液环喷接头24，所述第一电接头与阴极电源连接，所述工作液环喷接头与工作液外冲液装置连接。
具体地，如图1所示，滑台11设置在床身10上并在床身10沿X轴前后运动，滑台11上设置可沿Y轴左右运动的滑枕16，滑枕16上设置有可沿Z轴上下运动的滑鞍17，滑鞍17上设置有主轴箱12，主轴箱12中设置有主轴13，床身上还设有导电工作台14，本实施例中，导电工作台为摇篮式结构的工作台。
在主轴箱上还设有所述电液交互单元2，所述电液交互单元2包括设置在所述主轴箱12上的驱动装置20和传动装置21、设置在所述传动装置21上由所述驱动装置20驱动沿Z轴方向上下运动的托板22以及设置在所述托板22上的第一电接头23和工作液环喷接头24，具体地，驱动装置20和传动装置21可以直接安装在主轴箱上也可以通过一个过渡板安装在主轴箱上，驱动装置20可以是电机、气缸、液压缸或电缸等动力装置，当驱动装置20为电机等旋转动力装置时，传动装置21为导轨25和丝杠26等直线执行机构，托板22通过滑块等结构设置在导轨上，丝杠一端与电机输出轴连接，并通过丝母等结构与托板连接，电机通过丝杠丝母可以驱动托板在导轨上沿Z轴方向上下运动，当驱动装置为气缸、液压缸或电缸等动力装置时，传动装置21为导轨等机构，气缸(液压缸或电缸)的输出杆与托板连接并可以驱动托板在导轨上沿Z轴方向上下运动。托板上设置有第一电接头23和工作液环喷接头24，所述第一电接头23与用于短电弧加工的阴极电源连接，所述工作液环喷接头24与用于短电弧加工的工作液外冲液装置连接。
如图4和图5所示，床身10内远离加工区域A的一端还设置有复合刀库30，所述复合刀库30中设有电加工刀具4和金属切削刀具5。
如图3所示所示，电加工刀具包括标准刀柄接口40、绝缘过渡板41、旋转轴42、电刷44、第二电接头45、环喷接头46、电极47、环喷出水口48以及电加工刀具壳体49，旋转轴42通过轴承安装在电加工刀具壳体49内，旋转轴一端与电极连接，另一端通过绝缘过渡板与标准刀柄接口连接，电刷44通过电刷固定板43安装在电加工刀具壳体内并于旋转轴接触，电加工刀具壳体位于电极的一端设有环喷出水口，电加工刀具壳体上还设有连接板，连接板上设有第二电接头和环喷接头，第二电接头与电刷连接，环喷接头与环喷出水口连接。标准刀柄接口可以与主轴连接，实现主轴通过绝缘过渡板和旋转轴驱动电极的转动，第二电接头可以与电液交互单元中的第一电接头连接，进而实现用于短电弧加工的阴极电源对电加工刀具的电刷的供电，环喷接头可以与电液交互单元的工作液环喷接头连接，进而通过环喷出水口将工作液外冲液装置中的工作液喷向电极，绝缘过渡板可以将标准刀柄接口与旋转轴进行电隔离，进而实现旋转轴与主轴的电隔离。
本发明公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心对工件进行加工的过程如下：导电工作台上固定有工件毛坯，复合刀库中设有电加工刀具和金属切削刀具，主轴箱在数控系统的控制下运动到复合刀库上侧的自动换刀点D处，并通过数控系统的控制，实现主轴的自动换刀，此时，主轴上通过自动换刀后安装有电加工刀具。电液交互单元中的驱动装置驱动托板沿Z轴向下运动，使得托板上的第一电接头与电加工刀具上的第二电接头连接，工作液环喷接头与电加工刀具上的环喷接头连接。进而可以通过数控系统控制主轴箱运动，实现主轴通过电加工刀具对工件毛坯的短电弧加工，短电弧加工可以实现对工件毛坯的快速粗加工。对工件毛坯实现粗加工后，电液交互单元与电加工刀具分离，数控系统控制主轴箱运动至自动换刀点处，完成电加工刀具与金属切削刀具的切换，然后在数控系统的控制下通过金属切削刀具实现对工件的精加工。
本发明公开的复合加工的小龙门型立式加工中心由于设置了电液交互单元，进而可以实现电加工刀具和金属切削刀具的自动切换，从而可以实现通过一次工件定位就可以完成对工件的短电弧加工(粗加工)和金切加工(精加工)，提高了加工效率和加工精度。
实施例2
如图6和图7所示为本发明公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的第二实施例，本实施例与实施例1的不同点在于，实施例1中在床身10内远离加工区域A的一端还设置有复合刀库30。
本实施例中，在床身内远离加工区域的一端设置第一刀库31，在床身外靠近加工区的一端设置刀具交换线32；所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述刀具交换线上设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述刀具交换线上设有金属切削刀具，图中，第一刀库中设置金属切削刀具，刀具切换线中设置电加工刀具。数控系统可以控制主轴箱在第一刀库和刀具交换线之间实现刀具的切换，进而完成对工件的短电弧加工和金切加工。
实施例3
如图8和图9所示为本发明公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的第三实施例，本实施例与实施例1的不同点在于，实施例1中在床身10内远离加工区域A的一端还设置有复合刀库30。
本实施例中，床身10上还设有平行X轴方向的隔墙15，所述隔墙15将所述床身10分成工作区B和刀库区C，所述工作区B远离加工区域A的一端设有第一刀库31，所述刀库区C设有第二刀库33，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。数控系统可以控制主轴箱在第一刀库和第二刀库之间实现电加工刀具和金属切削刀具的切换，进而完成对工件的短电弧加工和金切加工。
进一步地，所述第一刀库为盘式刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具，所述第二刀库为链式刀库，所述第二刀库中设有电加工刀具，本实施例中，由于盘式刀库与加工区域(导电工作台)位于一侧，链式刀库位于另一侧，链式刀库可以狭长设置，因此，增加第二刀库也不会过大的增加加工中心的体积，保证的加工中心的结构紧凑。
实施例4
如图10和图11所示为本发明公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的第四实施例，本实施例与实施例1的不同点在于，实施例1中在床身10内远离加工区域A的一端还设置有复合刀库30。
本实施例中，床身10内远离加工区域一端并排设有第一刀库31和第二刀库32，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。数控系统可以控制主轴箱在第一刀库和第二刀库之间实现电加工刀具和金属切削刀具的切换，进而完成对工件的短电弧加工和金切加工。
进一步地，所述第一刀库和第二刀库均为链式刀库，第一刀库和第二刀库均为链式刀库，链式刀库可以狭长设置，使得加工中心设置两个刀库，加工中心的宽度也不会增加，保证的加工中心的结构紧凑。
实施例5
如图12和图13所示为本发明公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的第五实施例，本实施例与实施例1的不同点在于，实施例1中在床身10内远离加工区域A的一端还设置有复合刀库30。
本实施例中，床身10内远离加工区域一端设有第一刀库31，所述床身10的侧墙上设有第二刀库33，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
进一步地，还包括自动换刀系统6，所述第一刀库为盘式刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具，所述第二刀库为卧式刀库，所述第二刀库中设有电加工刀具。
数控系统可以控制主轴箱在第一刀库中进行金属切削刀具的切换，自动换刀系统可以完成电加工刀具在第二刀库与主轴之间自动切换，进而完成对工件的短电弧加工和金切加工。
实施例6
如图14和图15所示为本发明公开的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心的第六实施例，本实施例与实施例1的不同点在于，实施例1中在床身10内远离加工区域A的一端还设置有复合刀库30。
本实施例中，床身10的两侧分别置有第一刀库31和第二刀库33，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。床身10两侧还分别设有自动换刀系统6，通过自动换刀系统可以完成电加工刀具或金属切削刀具在第一刀库或第二刀库与主轴之间自动切换，进而完成对工件的短电弧加工和金切加工。
以上实施例均是以五轴小龙门型立式加工中心为例进行的描述，本发明还可以为三轴或四轴小龙门型立式加工中心。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，包括：床身、滑台、主轴箱、主轴以及导电工作台，所述主轴中可安装具有标准刀柄结构的电加工刀具或金属切削刀具，其特征在于：还包括电液交互单元；
所述电液交互单元包括设置在所述主轴箱上的驱动装置和传动装置、设置在所述传动装置上由所述驱动装置驱动沿Z轴方向上下运动的托板以及设置在所述托板上的第一电接头和工作液环喷接头，所述第一电接头与阴极电源连接，所述工作液环喷接头与工作液外冲液装置连接。
2.根据权利要求1所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：还包括设置在床身内远离加工区域一端的复合刀库，所述复合刀库中设有电加工刀具和金属切削刀具。
3.根据权利要求1所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：还包括第一刀库和刀具交换线，所述第一刀库设置在床身内远离加工区域的一端，所述刀具交换线设置在床身外靠近加工区的一端；所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述刀具交换线上设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述刀具交换线上设有金属切削刀具。
4.根据权利要求1所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：所述床身上还设有平行X轴方向的隔墙，所述隔墙将所述床身分成工作区和刀库区，所述工作区远离加工区域的一端设有第一刀库，所述刀库区设有第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
5.根据权利要求4所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：所述第一刀库为盘式刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具，所述第二刀库为链式刀库，所述第二刀库中设有电加工刀具。
6.根据权利要求1所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：所述床身内远离加工区域一端并排设有第一刀库和第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
7.根据权利要求6所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：所述第一刀库和第二刀库均为链式刀库。
8.根据权利要求1所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：所述床身内远离加工区域一端设有第一刀库，所述床身的侧墙上设有第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
9.根据权利要求1所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：所述床身两侧分别置有第一刀库和第二刀库，所述第一刀库中设有金属切削刀具且所述第二刀库中设有电加工刀具/所述第一刀库中设有电加工刀具且所述第二刀库中设有金属切削刀具。
10.根据权利要求8或9所述的用于电复合加工的小龙门型立式加工中心，其特征在于：还包括自动换刀系统。
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