CN115519363A - 一种高速高精度雕铣加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速高精度雕铣加工中心，X轴机构的X轴滑座呈7字形支撑构成滑动时的抗倾覆结构，X轴光栅尺测量X轴滑座沿X轴方向的左右行程；Z轴机构通过设置通过一对Z轴导轨和一对平衡气缸，使Z轴滑座沿Z轴导轨的滑动为双平衡滑动结构；Z轴光栅尺测量Z轴滑座沿Z轴方向的上下行程；B轴机构的一体式电机带动主轴座及电主轴沿B轴方向左右摆动；C轴回转工作台采用带自动消隙装置的高精度回转工作台；刀库装置提供不同用途刀具，使工件一次装夹后，刀具沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动、沿B轴左右摆动，工件在C轴回转工作台旋转转动，构成四轴联动加工模式。具有结构刚性好、加工精度好、加工效率高、维护方便的优点。

Description

一种高速高精度雕铣加工中心

技术领域

本发明涉及数控机床加工领域，具体的说，是涉及一种高速高精度雕铣加工中心。

背景技术

汽车轮胎的胎侧需要雕刻轮胎的品牌、规格型号、等级、装饰图案等各种特征和参数，一些多功能型轮胎甚至在胎肩至胎侧过渡部位设计花纹。

汽车轮胎所用到的轮胎模具胎侧板为圆盘件，胎侧板上有大小、形状不同的字体、花纹和图案，其作用是成型汽车轮胎胎侧的各种特征；此外，胎侧板上还有很多纵横交错的排气线，在容易窝气的地方还需设置很多小气孔，胎侧板上这些复杂多变的特征和参数是在雕铣机加工中心上完成的。

市面上的雕铣机不是专门针对轮胎模具开发的，机床笨重且操作不方便；刀库容量和换刀速度不够快；没有实现铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工，加工精度也比较低；没有全封闭的钣金和油雾收集功能，加工环境比较恶劣。

发明内容

本发明的目的是针对现有问题，提供一种高速高精度雕铣加工中心。

本发明的目的是这样实现的，一种高速高精度雕铣加工中心，包括：

X轴机构，X轴机构包括设置于横梁上的X轴丝杆传动单元、X轴滑座、X轴上导轨、X轴下导轨和X轴光栅尺，X轴上导轨的滑轨面朝上，X轴下导轨的滑轨面朝向正前方，X轴滑座与X轴上导轨上下连接、与X轴下导轨侧面连接形成大致呈7字形支撑而构成X轴滑座滑动时的抗倾覆结构，X轴滑座由X轴丝杆传动单元驱动，X轴光栅尺测量X轴滑座沿X轴方向的左右行程；

Z轴机构，Z轴机构包括Z轴丝杆传动单元、Z轴滑座、Z轴光栅尺和一对平行且竖立安装在X轴滑座上的Z轴导轨，在X轴滑座上安装有一对平衡气缸，平衡气缸的伸缩杆与Z轴滑座连接，通过一对Z轴导轨和一对平衡气缸，使Z轴滑座沿Z轴导轨的滑动构成Z轴滑座的双平衡滑动结构，Z轴滑座由Z轴丝杆传动单元驱动，Z轴光栅尺测量Z轴滑座沿Z轴方向的上下行程；

B轴机构，B轴机构设置于Z轴滑座的下端，B轴机构包括一体式电机、主轴座和电主轴，一体式电机固定在Z轴滑座下部后侧，一体式电机带动主轴座及电主轴沿B轴方向左右摆动；

C轴回转工作台，C轴回转工作台安装在底座上，C轴回转工作台采用带自动消隙装置的高精度回转工作台；

刀库装置，刀库装置包括链式刀库和对刀仪，链式刀库设置在底座右侧，对刀仪设置在C轴回转工作台与链式刀库之间，由链式刀库提供电主轴自动更换不同用途的刀具，使工件一次装夹后，加工时，刀具沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动、沿B轴左右摆动，工件在C轴回转工作台旋转转动，构成四轴联动加工模式。

本发明，Z轴丝杆传动单元包括电机、同步带轮组、丝杆支撑单元、丝杆尾轴承、丝杆和丝杆螺母；电机固定在X轴滑座上的电机板的下侧，同步带轮组包括同步带和两个带轮，其中一个带轮与电机连接，另一个带轮与丝杆的头部连接，同步带套设在两个带轮上；丝杆支撑单元和丝杆尾轴承分别支撑丝杆的首尾两端，丝杆支撑单元固定在Z轴滑座的上端，丝杆尾轴承安装在Z轴滑座的下端，丝杆螺母固定在Z轴滑座的内侧。

本发明，底座包括安装C轴回转工作台的圆柱座及设置刀库装置的方形座，横梁架设于圆柱座后侧的立柱上，方形座与圆柱座之间的凹部构成人机交互操作区。

本发明，底座在加工中心的外围安装左钣金、右钣金、顶部钣金和圆弧门而构成加工中心全封闭钣金结构，圆弧门位于C轴回转工作台的前方，人机交互操作区设置人机交互设备，加工中心的电柜设置于加工中心的后侧。

本发明，具有如下积极效果：

1）、X轴机构的上导轨的滑轨面朝上，下导轨的滑轨面朝向正前方，X轴滑座与X轴上导轨上下连接、与X轴下导轨侧面连接形成大致呈7字形支撑而构成X轴滑座滑动时的抗倾覆结构，使结构合理，整体精度高，具有结构刚性好、加工精度好、加工效率高、维护方便等特点，并能在工业环境下保持长期稳定工作；

2）、Z轴机构采用一对Z轴导轨和一对平衡气缸，构成双平衡滑动结构，有效减轻Z轴滑座和B轴摆头的负载，使Z轴滑座及B轴摆头沿Z轴方向的升降运动更加灵活、平稳，确保长期稳定性；

3）、C轴回转工作台采用带自动消隙装置的高精度回转工作台，由于设置自动消隙装置，自动消除齿轮啮合间隙，保证C轴回转工作台的回转精度；

4）、刀库装置，由链式刀库提供电主轴自动更换不同用途的刀具，它可以实现工件一次装夹后，通过主轴自动更换刀具即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工。

下面实施例结合附图说明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实施例的全封闭钣金结构的立体结构示意图。

图中，1、横梁；2、X轴丝杆传动单元；3、X轴滑座；4、X轴上导轨；5、X轴下导轨；6、X轴光栅尺；7、Z轴丝杆传动单元；8、Z轴滑座；9、Z轴光栅尺；10、Z轴导轨；11、平衡气缸；12、主轴座；13、电主轴；14、C轴回转工作台；15、底座；16、链式刀库；17、对刀仪；18、电机板；19、同步带；20、带轮；21、圆柱座；22、方形座；23、立柱；24、左钣金；25、右钣金；26、顶部钣金；27、圆弧门；28、人机交互设备；29、电柜；A、人机交互操作区。

具体实施方式

参照图1，本实施例是一种高速高精度雕铣加工中心，包括：X轴机构，X轴机构包括设置于横梁1上的X轴丝杆传动单元2、X轴滑座3、X轴上导轨4、X轴下导轨5和X轴光栅尺6，X轴上导轨的滑轨面朝上，X轴下导轨的滑轨面朝向正前方，X轴滑座与X轴上导轨上下连接、与X轴下导轨侧面连接形成大致呈7字形支撑而构成X轴滑座滑动时的抗倾覆结构，X轴滑座由X轴丝杆传动单元驱动，X轴光栅尺测量X轴滑座沿X轴方向的左右行程；Z轴机构，Z轴机构包括Z轴丝杆传动单元7、Z轴滑座8、Z轴光栅尺9和一对平行且竖立安装在X轴滑座上的Z轴导轨10，在X轴滑座上安装有一对平衡气缸11，平衡气缸的伸缩杆与Z轴滑座连接，通过一对Z轴导轨和一对平衡气缸，使Z轴滑座沿Z轴导轨的滑动构成Z轴滑座的双平衡滑动结构，Z轴滑座由Z轴丝杆传动单元驱动，Z轴光栅尺测量Z轴滑座沿Z轴方向的上下行程；B轴机构，B轴机构设置于Z轴滑座的下端，B轴机构包括一体式电机、主轴座12和电主轴13，一体式电机固定在Z轴滑座下部后侧，一体式电机带动主轴座及电主轴沿B轴方向左右摆动；C轴回转工作台，C轴回转工作台14安装在底座15上，C轴回转工作台采用带自动消隙装置的高精度回转工作台；刀库装置，刀库装置包括链式刀库16和对刀仪17，链式刀库设置在底座右侧，对刀仪设置在C轴回转工作台与链式刀库之间，由链式刀库提供电主轴自动更换不同用途的刀具，使工件一次装夹后，加工时，刀具沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动、沿B轴左右摆动，工件在C轴回转工作台旋转转动，构成四轴联动加工模式。

参照图1，Z轴丝杆传动单元包括电机、同步带轮组、丝杆支撑单元、丝杆尾轴承、丝杆和丝杆螺母；电机固定在X轴滑座上的电机板18的下侧，同步带轮组包括同步带19和两个带轮20，其中一个带轮与电机连接，另一个带轮与丝杆的头部连接，同步带套设在两个带轮上；丝杆支撑单元和丝杆尾轴承分别支撑丝杆的首尾两端，丝杆支撑单元固定在Z轴滑座的上端，丝杆尾轴承安装在Z轴滑座的下端，丝杆螺母固定在Z轴滑座的内侧；Z轴机构的电机设计在X轴滑座上，使Z轴滑座上下移动不会超过X轴滑座上表面，机床整体高度更加小巧。

参照图1，底座包括安装C轴回转工作台的圆柱座21及设置刀库装置的方形座22，横梁架设于圆柱座后侧的立柱23上，方形座与圆柱座之间的凹部构成人机交互操作区A；该底座结构，极大的节省了机床占地面积，提高了机床空间利用率，也有利于作业人员操作机床。这样，在工作台区域采用圆弧外形设计，右侧刀库区域向内凹形成操作区，使操作者在操作区域更接近主轴，具有友好的人机交互性能。

参照图2，底座在加工中心的外围安装左钣金24、右钣金25、顶部钣金26和圆弧门27而构成加工中心全封闭钣金结构，圆弧门位于C轴回转工作台的前方，人机交互操作区设置人机交互设备28，加工中心的电柜29设置于加工中心的后侧；全封闭钣金结构将机床全部罩住，形成全封闭状态，安装油雾收集器，使加工过程中的油雾不会外溢，改善加工环境。

本发明，雕铣加工中心是一种同时具备雕刻和铣削加工能力的数控机床，其主要特征是使用小刀具、大功率和高速主轴电机，切削能力更强，加工精度非常高。雕铣加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，它可以实现工件一次装夹后，通过主轴自动更换刀具即可进行铣削、钻削、镗削、铰削和攻丝等多种工序的集中加工，集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体。

本实施例的加工过程，参照图1，加工中心机床的底部用六个垫铁调平，立柱上的横梁安装X轴导轨，X轴丝杆传动单元带动X轴滑座沿X轴方向左右运动，X轴光栅尺同步测量X轴滑座的运动行程；X轴滑座上安装两条竖立、平行分布的Z轴导轨，Z轴丝杆传动单元设置在Z轴滑座内侧，Z轴丝杆传动单元带动Z轴滑座沿Z轴方向上下运动，Z轴光栅尺同步测量Z轴滑座运动行程；Z轴滑座下部设置B轴机构，一体式电机带动主轴座及电主轴沿B轴方向左右摆动；底座上设置回转工作台，沿C轴方向360°旋转；

加工时，刀具沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动、沿B轴左右摆动，工件在工作台通过C轴旋转转动，构成四轴联动加工模式。

Claims (4)

1.一种高速高精度雕铣加工中心，其特征在于：包括：

X轴机构，所述X轴机构包括设置于横梁（1）上的X轴丝杆传动单元（2）、X轴滑座（3）、X轴上导轨（4）、X轴下导轨（5）和X轴光栅尺（6），X轴上导轨的滑轨面朝上，X轴下导轨的滑轨面朝向正前方，X轴滑座与X轴上导轨上下连接、与X轴下导轨侧面连接形成大致呈7字形支撑而构成X轴滑座滑动时的抗倾覆结构，X轴滑座由X轴丝杆传动单元驱动，X轴光栅尺测量X轴滑座沿X轴方向的左右行程；

Z轴机构，所述Z轴机构包括Z轴丝杆传动单元（7）、Z轴滑座（8）、Z轴光栅尺（9）和一对平行且竖立安装在X轴滑座上的Z轴导轨（10），在X轴滑座上安装有一对平衡气缸（11），平衡气缸的伸缩杆与Z轴滑座连接，通过一对Z轴导轨和一对平衡气缸，使Z轴滑座沿Z轴导轨的滑动构成Z轴滑座的双平衡滑动结构，Z轴滑座由Z轴丝杆传动单元驱动，Z轴光栅尺测量Z轴滑座沿Z轴方向的上下行程；

B轴机构，所述B轴机构设置于Z轴滑座的下端，B轴机构包括一体式电机、主轴座（12）和电主轴（13），一体式电机固定在Z轴滑座下部后侧，一体式电机带动主轴座及电主轴沿B轴方向左右摆动；

C轴回转工作台，所述C轴回转工作台（14）安装在底座（15）上，C轴回转工作台采用带自动消隙装置的高精度回转工作台；

刀库装置，所述刀库装置包括链式刀库（16）和对刀仪（17），链式刀库设置在底座右侧，对刀仪设置在C轴回转工作台与链式刀库之间，由链式刀库提供电主轴自动更换不同用途的刀具，使工件一次装夹后，加工时，刀具沿X轴左右运动、沿Z轴上下运动、沿B轴左右摆动，工件在C轴回转工作台旋转转动，构成四轴联动加工模式。

2.根据权利要求1所述的高速高精度雕铣加工中心，其特征在于：所述Z轴丝杆传动单元包括电机、同步带轮组、丝杆支撑单元、丝杆尾轴承、丝杆和丝杆螺母；电机固定在X轴滑座上的电机板（18）的下侧，同步带轮组包括同步带（19）和两个带轮（20），其中一个带轮与电机连接，另一个带轮与丝杆的头部连接，同步带套设在两个带轮上；丝杆支撑单元和丝杆尾轴承分别支撑丝杆的首尾两端，丝杆支撑单元固定在Z轴滑座的上端，丝杆尾轴承安装在Z轴滑座的下端，丝杆螺母固定在Z轴滑座的内侧。

3.根据权利要求1或2所述的高速高精度雕铣加工中心，其特征在于：所述底座包括安装C轴回转工作台的圆柱座（21）及设置刀库装置的方形座（22），所述横梁架设于圆柱座后侧的立柱（23）上，方形座与圆柱座之间的凹部构成人机交互操作区（A）。

4.根据权利要求3所述的高速高精度雕铣加工中心，其特征在于：所述底座在加工中心的外围安装左钣金（24）、右钣金（25）、顶部钣金（26）和圆弧门（27）而构成加工中心全封闭钣金结构，圆弧门位于C轴回转工作台的前方，人机交互操作区设置人机交互设备（28），加工中心的电柜（29）设置于加工中心的后侧。

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