CN113500401B - 一种双单元立式工作台加工中心 - Google Patents

一种双单元立式工作台加工中心 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双单元立式工作台加工中心，包括：两个安装在床身上的五轴并联加工单元、双立式转台，每个五轴并联加工单元均由第一轴，第二轴和第三轴组成极坐标下的直线运动轴，并配备由第四轴和第五轴组成的A/C旋转轴，最后一个A/C旋转轴上配有高速电主轴；双立式转台上分别安装夹具及工件，由所述五轴并联加工单元通过五轴联动，不仅能实现3D的型面加工，而且也能实现孔位加工，包括空间孔的加工。本发明可灵活适配机器人自动上料或门架机械手自动上料，适合用于大中型铝件个人大批量自动化产线中。本发明结构紧凑，占地面积小；易于装配，方便调试，易于维修；易于操作。加工效率高，使用成本低。

Description

一种双单元立式工作台加工中心
技术领域
本发明涉及一种机械加工中心，尤其是一种双单元立式工作台加工中心。
背景技术
随着汽车市场的持续电气化，汽车的轻量化趋势加快，越来越多的新型大中型铝制结构件应用在汽车设计中，例如汽车前、后底盘件和电池壳等。这对选用合适大中型铝制结构件的机加工设备来组建大规模生产线提出了挑战。
另外，随着国家经济的持续快速发展，劳动用人成本在快速上涨，企业招工困难；并且，我国正从劳动密集型制造业向智能制造业的方向转型升级。传统汽车生产线正面临着深入的自动化转型和升级。
现有技术中，没有针对上述新零件专门设计的最优机床，以满足全部工艺需求。现有的机型中，专机和大型龙门镗铣床可以满足机加工的功能需求，但存在着投资高，柔性不足，占地面积大的缺陷；龙门型材加工机虽然投资成本低，但因精度低的原因不能完全满足工艺需求，并且同样具有占地面积大的缺陷。
发明内容
本发明的目的是要提供一种双单元立式工作台加工中心，该加工中心为双单元的5轴柔性加工中心，具有高速、高效、高精度、高柔性，防工件污染的干式加工和微量润滑加工，以及防毛刺产生及防工件变形的高速轻加工，机床结构紧凑、占地面积小，便于安装调试，维修简单，运行成本低。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种双单元立式工作台加工中心，适合于柔性自动化组线，包括：两个安装在床身上的五轴并联加工单元、双立式转台，每个五轴并联加工单元均由第一轴，第二轴和第三轴组成极坐标下的直线运动轴，并配备由第四轴和第五轴组成的A/C旋转轴，最后一个A/C旋转轴上配有高速电主轴；双立式转台上分别安装夹具及工件，由所述五轴并联加工单元通过五轴联动，不仅能实现3D的型面加工，而且也能实现孔位加工，包括空间孔的加工。
进一步，所述五轴并联加工单元下面配有一个驱动五轴并联加工单元移动的滑台，即第六轴，所述滑台通过前后移动扩展了直线运动轴方向的加工行程，并且通过第六轴和直线运动轴的叠加运动，能提高机床在直线运动轴方向的运动速度和加速度，从而提高加工效率。
进一步，每个直线运动轴均由伺服电机，导轨和丝杠组成。
进一步，：所述双立式转台由分布两侧的双耳轴结构的立式工作台组成，用于方便布置桥式自动夹具实现工件一次装夹实现六面加工。
进一步，每个立式工作台均配置流体旋转分配器，用于自动夹具。
进一步，每个五轴并联加工单元配有独立的专用刀库，确保每个五轴并联加工单元可单独实现刀具在任意时间进行换刀，不会影响另一个五轴并联加工单元的活动。
进一步，两个五轴并联加工单元成角度平行布置，并与大跨度的双耳轴安装的桥式夹具配合，能实现一次装夹完成六面体加工
进一步，所述双单元立式工作台加工中心选择干式加工或微量润滑加工，从而避免加工过程中切削液对工件的污染。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明结构紧凑，占用空间小。双加工单元的并列布置方式，以及诸多的辅助系统公用，大大减少了占地面积，非常方便布置在产线中；还能缩短自动上下料设施的长度和物流设施的长度，这样会大幅降低产线的投资成本，并大幅降低降低公共设施能耗；。
本发明精度调整方便，工件加工调试简便。每个并联加工单元的精度都是独立调整。这样大大缩短了调试时间，尽快启动生产以缩短投资回收期。
本发明安装简单，调试简便，便于维修。可大幅降低装配和调试时间，以及停机后的维修时间，大幅提高产线的利用率。
本发明操作简单。可实现笛卡尔坐标下的G代码编程。每个并联加工单元均可独立编程，独立加工。双加工单元的编程及操作与普通加工中心一致。
附图说明
图1为本发明的加工中心的结构的俯视图；
图2为本发明的加工中心的结构的正视图；
图3为本发明的加工中心的结构的轴测图；
图中：1-1—滑台一(W1轴)；1-2—并联加工单元模组一；1-3—并联加工单元一第1轴；1-4—并联加工单元一第2轴；1-5—并联加工单元一第3轴；1-6—床身；1-7—并联加工单元模组二；1-8—并联加工单元二第1轴；1-9—并联加工单元二第2轴；1-10—并联加工单元二第3轴；1-11—滑台二(W2轴)；2-1—刀库一；2-2—并联加工单元一第4轴；2-3—并联加工单元一第5轴；2-4—并联加工单元一电主轴；2-5—并联加工单元二第4轴；2-6—并联加工单元二第5轴；2-7—并联加工单元二电主轴；2-8—刀库二；3-1—A轴耳轴一；3-2—工件；3-3—夹具；3-4—A轴耳轴二。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示，本发明提供的一种双单元立式工作台加工中心，包括对称呈角度安装在床身1-6后部上的并联加工单元模组一1-1和并联加工单元模组二1-7，并联加工单元模组一1-1和并联加工单元模组二1-7分别安装在一个驱动模组移动的滑台一(W1轴)1-1和滑台二(W2轴)1-11，并分别配有独立的专用刀库一2-1和刀库一2-8，夹具3-3及工件3-2分别装在A轴耳轴一3-1和A轴耳轴二3-4的立式转台(两个同步A轴)上。
如图1～2所示，本发明所采用的并联加工单元模组一1-1，包括并联加工单元一第1轴1-3、并联加工单元一第2轴1-4、并联加工单元一第3轴1-5共三个直线轴，还包括并联加工单元一第4轴2-2和并联加工单元一第5轴2-3共两个旋转轴，以及并联加工单元一电主轴2-4。
本发明所采用的并联加工单元模组二1-7，包括并联加工单元二第1轴1-8、联加工单元二第2轴1-9、并联加工单元二第3轴1-10共三个直线轴，还包括并联加工单元二第4轴2-5和并联加工单元二第5轴2-6共两个旋转轴，以及并联加工单元二电主轴2-7。
其中，三个直线轴中的中间直线轴与滑台平行设置，两边直线轴对称于中间直线轴布置，并与中间直线轴呈一向内的角度，三个直线轴前端分别连接并联加工单元的第4轴，并联加工单元的第4轴前部通过并联加工单元的第5轴连接并联加工单元的电主轴。每个直线轴均由伺服电机，导轨和丝杠组成。每个旋转轴由伺服电机驱动，且两个旋转轴相互垂直布置。由中间直线轴驱动并联加工单元的电主轴前后移动，两边的直线轴驱动并联加工单元的电主轴左右转动，并联加工单元的第4轴驱动并联加工单元的电主轴绕第4轴中心转动，并联加工单元的第5轴驱动并联加工单元的电主轴绕第5轴中心转动。本并联加工单元可以5轴联动，不仅能实现3D的型面加工，而且也可实现孔位加工，包括空间孔的加工。
每个并联模组下配置的高精度数控滑台，利用第六轴(W轴)的运动扩展了Z轴方向的加工行程，增加了对工件的可达性。这样机床可以完成对大尺寸工件的加工。另外，W轴和Z轴的叠加运动大大提高了机床在Z方向的运动速度和加速度，因此机床的加工效率大大提高。另外滑台的高精度也确保了机床可以加工高精度的零件。
本发明采用了双耳轴结构布置了第七轴(A轴转台)，大大提高了机床的刚性，避免了工件在A轴旋转过程中产生的工件扭曲。双耳轴的宽距离分布加大了中间安装的鸟巢式夹具基板的宽度。为并联加工单元实现一次装夹6面加工提供了足够大的空间，规避了刀具与工件和工件及夹具干涉的风险。另外，足够大的安装空间，不仅可以一次装夹一个大的工件，也可以一次装夹多个工件。充分发挥双并联加工单元的优势。
本发明为每个并联加工单元配置了一个独立的刀库，确保每个并联加工单元可单独实现刀具在任意时间进行换刀，不会影响另一个并联加工单元的活动。
本发明配置了双并联加工单元在一台机床上，每个加工单元和所属的第六轴均可独立加工工件，也可以以同步的方式对工件进行联合加工，以适应单件或多件加工的需求。
本发明为机床匹配了干式加工和微量润滑两种加工绿色方式。因而避免了加工过程中切削液对工件的污染，所以在产线中可以取消用于工件清洗的清洗机。

Claims (5)

1.一种双单元立式工作台加工中心，适合于柔性自动化组线，其特征在于：包括：两个安装在床身上的五轴并联加工单元、双立式转台，每个五轴并联加工单元均由第一轴，第二轴和第三轴组成极坐标下的直线运动轴，并配备由第四轴和第五轴组成的A/C旋转轴，最后一个A/C旋转轴上配有高速电主轴；双立式转台上分别安装夹具及工件，由所述五轴并联加工单元通过五轴联动，不仅能实现3D的型面加工，而且也能实现孔位加工，包括空间孔的加工；所述五轴并联加工单元下面配有一个驱动五轴并联加工单元移动的滑台，即第六轴，所述滑台通过前后移动扩展直线运动轴方向的加工行程，并且通过第六轴和直线运动轴的叠加运动，能提高机床在直线运动轴方向的运动速度和加速度，从而提高加工效率；每个立式工作台均配置流体旋转分配器，用于自动夹具；两个五轴并联加工单元成角度布置，并与大跨度的双耳轴安装的桥式夹具配合，每个五轴并联加工单元均能独立编程，独立加工，能实现一次装夹完成六面体加工。
2.根据权利要求1所述的双单元立式工作台加工中心，其特征在于：每个直线运动轴均由伺服电机，导轨和丝杠组成。
3.根据权利要求1所述的双单元立式工作台加工中心，其特征在于：所述双立式转台由分布两侧的双耳轴结构的立式工作台组成，用于方便布置桥式自动夹具实现工件一次装夹实现六面加工。
4.根据权利要求1所述的双单元立式工作台加工中心，其特征在于：每个五轴并联加工单元配有独立的专用刀库，确保每个五轴并联加工单元可单独实现刀具在任意时间进行换刀，不会影响另一个五轴并联加工单元的活动。
5.根据权利要求1所述的双单元立式工作台加工中心，其特征在于：所述双单元立式工作台加工中心选择干式加工或微量润滑加工，从而避免加工过程中切削液对工件的污染。
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