CN116900742A - 一种卧式加工中心及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种卧式加工中心，包括：床身、工作台和摆头；工作台为卧式回转工作台，能够驱动工件绕C轴做回转运动；床身上设有X轴、Y轴和Z轴，摆头能够沿Z轴运动，靠近或远离工作台。一种卧式加工中心的加工方法，待第一待加工位置加工完成后，通过刀具Z轴直线运动和/或工作台C轴回转运动，使刀具与工件的第二待加工位置相对应。本发明公开的一种卧式加工中心，金属屑在重力作用和切削液的冲刷下，不会堆积在工件自身或者工作台上，避免影响加工效率和加工精度，在加工过程中，工作台驱动工件转动，调整工件的待加工位置，使工件待加工位置在周向上的空间位置不变，减小刀具的空间位置变化，减小加工行程，提高加工效率。

Description

一种卧式加工中心及加工方法

技术领域

本发明涉及机床加工领域，尤其涉及一种卧式加工中心及加工方法。

背景技术

数控机床是装备制造业的工作母机，机床行业肩负着提供优良装备的重要使命。在我国高端装备大发展的环境下，机床行业也需要不断满足其对制造技术的苛刻要求，并逐步完成产业升级。

在高端装备制造业中，涉及到的待加工工件形式多样，且对工件的加工精度、加工效率均提出了更高的要求，传统形式机床难以满足。

发明内容

本发明提供一种卧式加工中心及加工方法，以解决上述问题。

一种卧式加工中心，包括：床身、工作台和摆头；

所述工作台为卧式回转工作台，且能够装夹工件，并驱动工件绕C轴做回转运动；所述床身上设有X轴、Y轴和Z轴，所述摆头能够沿Z轴运动，靠近或远离所述工作台。

进一步地，还包括滑板、立柱和横梁，所述滑板设于所述床身上，且能够沿Z轴运动；所述立柱设于所述滑板上，且能够沿Y轴运动；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿Z轴运动，所述横梁端部设有所述摆头。

进一步地，所述工作台设于所述床身端部，并与所述床身固定连接。

进一步地，所述工作台设于所述床身一侧，所述工作台的台面朝向所述床身。

进一步地，所述床身具有床身斜面，所述X轴、Y轴和Z轴设于所述床身斜面上。

进一步地，还包括滑座、立柱和横梁，所述滑座具有滑座安装斜面，所述滑座安装斜面与床身斜面相配合，且所述滑座能够沿Z轴运动；所述滑座顶部具有水平安装面，所述立柱设于所述水平安装面，且能够沿Y轴运动；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿X轴运动，所述横梁端部设有所述摆头。

进一步地，还包括滑板、立柱和横梁，滑板设于所述床身斜面，且能够沿Z轴运动；所述立柱设于所述滑板上，且能够沿Y轴运动，所述立柱垂直于所述床身斜面；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿X轴运动，X轴方向与立柱方向相同，所述横梁端部设有所述摆头。

进一步地，所述工作台固定设于所述床身斜面上。

进一步地，所述摆头能够绕B轴或A轴转动。

进一步地，所述横梁的一端设有所述摆头，所述横梁的另一端设有配重结构。

进一步地，还包括浮动支撑结构，所述浮动支撑结构能够沿Z轴方向运动，所述浮动支撑结构设有能够调节高度的浮动支撑板。

进一步地，所述床身上设有Z轴导轨，所述浮动支撑结构安装于所述Z轴导轨上。

进一步地，还包括刀库，所述刀库为链式刀库，所述刀库设于所述床身一侧，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行。

进一步地，还包括刀库，所述刀库为盘式刀库，所述刀库设于所述工作台上方，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行，所述摆头能够通过摆动、以及Y轴方向运动，使刀具轴线与所述刀库轴线垂直相交。

进一步地，所述工件为圆筒件，所述工件的轴线垂直于所述工作台的台面。

一种卧式加工中心的加工方法，包括以下步骤：

S1、在工作台上装夹工件；

S2、通过X轴、Y轴和Z轴运动、以及摆头的摆动，使刀具与工件的第一待加工位置相对应；

S3、刀具对工件的第一待加工位置进行加工；

S4、待第一待加工位置加工完成后，通过刀具Z轴直线运动和/或工作台C轴回转运动，使刀具与工件的第二待加工位置相对应；

S5、刀具对工件的第二待加工位置进行加工。

进一步地，工件的第二待加工位置加工完毕后，重复刀具Z轴直线运动和/或工作台C轴回转运动，使刀具与工件其余待加工位置相对应，直至完成加工。

进一步地，所述加工为铣削加工、钻削加工和磨削加工中的一种。

一种卧式加工中心的加工方法，包括以下步骤：

S1、在工作台上装夹工件；

S2、通过X轴、Y轴和Z轴运动、以及摆头的摆动，使刀具与工件相对应；

S3、工作台进行C轴回转运动，刀具对工件进行车削或镗削加工。

本发明公开的一种卧式加工中心，设置卧式回转工作台，在工作台上装夹工件，工作台的台面朝向刀具及坐标系，使工件朝向刀具；刀具通过X轴、Y轴、Z轴运动，靠近工件，利用摆头转动，调整刀具姿态，配合工作台的转动，实现铣削、车削等加工。工件在加工过程中的金属屑，在重力作用和切削液的冲刷下，不会堆积在工件自身或者工作台上，避免影响加工效率和加工精度；本发明公开的加工方法，在回转体加工过程中，工作台驱动工件转动，调整工件的待加工位置，使工件待加工位置在周向上的空间位置不变，减小刀具的空间位置变化，减小X轴、Y轴和Z轴的加工行程，提高加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中公开的一种卧式加工中心结构示意图；

图2为本发明实施例1中公开的一种卧式加工中心摆头摆动至加工状态示意图；

图3为本发明实施例1中公开的一种卧式加工中心设置盘式刀库的结构示意图；

图4为本发明实施例2中公开的一种卧式加工中心结构示意图；

图5为本发明实施例3中公开的一种卧式加工中心摆头摆动至加工状态示意图；

图6为本发明实施例4中公开的一种卧式加工中心结构示意图。

图中：1、床身；11、床身斜面；2、工作台；3、摆头；4、滑板；5、立柱；6、横梁；7、滑座；71、滑座安装斜面；8、配重结构；9、浮动支撑结构；10、刀库。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

实施例1

在高端装备制造业中，为了最大程度的保证工件的强度和刚性，会尽最大可能提升零部件的一体性，即通过机床加工得到需要的工件形状。但这种加工形式通常会产生大量的切削屑，切削屑不能及时排掉，即会产生堆积。金属屑堆积的体积，会数倍于其自身的体积，占用大量空间，也是对加工空间的侵占，影响X轴、Y轴和Z轴的运动，产生运动干涉，进而影响加工的效率和加工的精度。

如图1所示，本发明公开的一种卧式加工中心，包括：床身、工作台和摆头；

所述工作台为卧式回转工作台，且能够装夹工件，并驱动工件绕C轴做回转运动；所述床身上设有X轴、Y轴和Z轴，所述摆头能够沿Z轴运动，靠近或远离所述工作台。

本发明设置卧式回转工作台，在工作台上装夹工件，工作台的台面朝向刀具及坐标系，使工件朝向刀具；刀具通过X轴、Y轴、Z轴运动，靠近工件，利用摆头转动，调整刀具姿态，配合工作台的转动，实现铣削、车削等加工。工件在加工过程中的金属屑，在重力作用和切削液的冲刷下，不会堆积在工件自身或者工作台上，避免影响加工效率和加工精度。

在回转体加工过程中，工作台驱动工件转动，调整工件的待加工位置，使工件待加工位置在周向上的空间位置不变，减小刀具的空间位置变化，减小X轴、Y轴和Z轴的加工行程，提高加工效率。

本实施例中，还包括滑板、立柱和横梁，所述滑板设于所述床身上，且能够沿Z轴运动；所述立柱设于所述滑板上，且能够沿Y轴运动；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿Z轴运动，所述横梁端部设有所述摆头。Y轴和X轴自身重量均在竖直方向上直接传递至床身，减小机床自身重量对结构刚性的影响，提高加工精度。

进一步地，所述工作台设于所述床身端部，并与所述床身固定连接。工作台与床身一体设置，安装方便，加工中心整体结构紧凑，占用空间小。

本实施例中的摆头能够绕B轴转动。如图2所示，加工过程中，摆头运动至工件待加工位置的下方，摆头向上摆动，使刀具与待加工位置相对应，金属屑在重力作用及冷却液冲洗作用下向下落，避免堆积于工作台。

本实施例中，所述横梁与所述立柱连接，并向所述工作台伸出，所述横梁的伸出端设有摆头，所述横梁的另一端设有配重结构，配重结构能够减小摆头对横梁刚性的影响，平衡横梁两端受力，保证机床加工精度。

本实施例中，还包括浮动支撑结构，所述浮动支撑结构能够沿Z轴方向运动，所述浮动支撑结构设有能够调节高度的浮动支撑板。浮动支撑结构包括可沿Z轴方向运动的浮动支架，浮动支架上设有浮动支撑板，浮动支撑板可通过上下调整螺丝和左右调整螺丝进行调整。通过调整螺丝调整浮动支撑板的位置为现有技术，此处不再赘述其具体结构。

本实施例中，所述床身上设有Z轴导轨，所述浮动支撑结构安装于所述Z轴导轨上。浮动支撑结构与滑板均安装在Z轴导轨上，共用Z轴导轨精度，保证精度一致性，也可以在床身分别设置浮动支撑Z轴导轨和滑板Z轴导轨，避免浮动支撑对滑板造成运动干涉的可能性。

本实施例中，还包括刀库，所述刀库为链式刀库，所述刀库设于所述床身一侧，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行。摆头通过X轴、Y轴和Z轴运动至刀库所在高度，且处于合适的换刀位置，通过机械手进行换刀。

如图3所示，还可以采用盘式刀库，盘式刀库设于所述工作台上方，盘式刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行，所述摆头能够通过摆动、以及Y轴方向运动，使刀具轴线与所述刀库轴线垂直相交，通过X轴、Y轴和Z轴运动，摆头将刀具送入刀库，并从刀库取出需要的刀具，实现换刀。

本实施例中所述工件为圆筒件，所述工件的轴线垂直于所述工作台的台面。具体的说，所述工件为薄壁圆筒件，为了实现减轻重量的同时，保证工件强度，需要对圆筒件的内壁进行加工，通过铣削形成若干阵列排布的槽，槽与槽之间形成加强结构，既保证了工件的强度和刚性，又能够减轻工件重量。

本实施例还公开了一种卧式加工中心的加工方法，包括以下步骤：

S1、在工作台上装夹工件；

S2、通过X轴、Y轴和Z轴运动、以及摆头的摆动，使刀具与工件的第一待加工位置相对应；

S3、刀具对工件的第一待加工位置进行加工；

S4、待第一待待加工位置加工完成后，通过刀具Z轴直线运动和/或工作台C轴回转运动，使刀具与工件的第二待加工位置相对应；

S5、刀具对工件的第二待加工位置进行加工。

工件的第二待加工位置加工完毕后，重复刀具Z轴直线运动和/或工作台C轴回转运动，使刀具与工件其余待加工位置相对应，直至完成加工。

具体来说，待加工位置处于圆筒件内壁，刀具通过X轴、Y轴和Z轴运动、以及摆头的摆动，使刀具运动至圆筒件内，且刀具朝上，对圆筒件内壁进行铣削加工，形成铣削槽，铣削槽所在位置，即为工件的待加工位置。加工完一个铣削槽后，工作台转动，刀具即可进行下一个铣削槽的加工，也可以通过Z轴直线运动，加工同一周向位置、不同轴向位置的下一个铣削槽，加工顺序可以根据具体需要而定。所有的铣削槽加工完毕后，加工完成。

除铣削加工外，还可以进行钻削或磨削加工，能够对圆柱型工件、锥体型工件、锥筒型工件进行加工，能够对内壁或外壁进行加工。

本实施例还公开了另一种卧式加工中心的加工方法，包括以下步骤：

S1、在工作台上装夹工件；

S2、通过X轴、Y轴和Z轴运动、以及摆头的摆动，使刀具与工件相对应；

S3、工作台进行C轴回转运动，刀具对工件进行车削或镗削加工。

将刀具更换为车刀或镗刀，通过工作台转动，对应实现对工件的车削或镗削加工。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1不同的是，本实施例中，所述床身具有床身斜面，所述X轴、Y轴和Z轴设于所述床身斜面上。

本实施例还包括滑座、立柱和横梁，所述滑座具有滑座安装斜面，所述滑座安装斜面与床身斜面相配合，且所述滑座能够沿Z轴运动；所述滑座顶部具有水平安装面，所述立柱设于所述水平安装面，且能够沿Y轴运动；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿X轴运动，所述横梁端部设有所述摆头。

床身斜面使床身形成三角形结构，提高床身的刚性和稳定性；床身设有床身斜面，有利于快速排屑，避免金属屑堆积，影响加工；在床身斜面上设置Z轴导轨，刀尖点距离导轨更近，可以实现更大的切削强度，保证加工精度；床身斜面能够提供更大的布设空间，减小床身的占地面积。

本实施例中，所述工作台设于所述床身一侧，所述工作台的台面朝向所述床身。工作台与床身分体设置，设置方式更灵活，避免工作台的制造精度误差、安装精度误差与床身的制造精度误差、安装精度误差积累，有利于提高机床的加工精度。

实施例3

如图5所示，本实施例与实施例2不同之处在于，本实施例中，摆头绕A轴转动。本实施例公开的一种卧式加工中心的加工方法，摆头摆动，使刀具朝向立柱一侧，加工时，刀尖点与X轴导轨距离更近，可以实现更大的切削强度，保证加工精度。

实施例4

如图6所示，本实施例与实施例2不同之处在于，本实施例中还包括滑板、立柱和横梁，滑板设于所述床身斜面，且能够沿Z轴运动；所述立柱设于所述滑板上，且能够沿Y轴运动，所述立柱垂直于所述床身斜面；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿X轴运动，X轴方向与立柱方向相同，所述横梁端部设有所述摆头。

本实施例中，X轴、Y轴和Z轴在床身斜面上设置，并使Y轴和Z轴所在平面与床身斜面平行，以床身斜面为基准，构建相对于水平面倾斜的坐标系，使摆头的作业空间更大，摆头作业的运动干涉更小，整体结构空间更紧凑。

本实施例中，工作台与床身分体设置，也可以根据需要，将所述工作台固定设于所述床身斜面上。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种卧式加工中心，其特征在于，包括：床身、工作台和摆头；

所述工作台为卧式回转工作台，且能够装夹工件，并驱动工件绕C轴做回转运动；所述床身上设有X轴、Y轴和Z轴，所述摆头能够沿Z轴运动，靠近或远离所述工作台。

2.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，还包括滑板、立柱和横梁，所述滑板设于所述床身上，且能够沿Z轴运动；所述立柱设于所述滑板上，且能够沿Y轴运动；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿Z轴运动，所述横梁端部设有所述摆头。

3.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述工作台设于所述床身端部，并与所述床身固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述工作台设于所述床身一侧，所述工作台的台面朝向所述床身。

5.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述床身具有床身斜面，所述X轴、Y轴和Z轴设于所述床身斜面上。

6.根据权利要求5所述的一种卧式加工中心，其特征在于，还包括滑座、立柱和横梁，所述滑座具有滑座安装斜面，所述滑座安装斜面与床身斜面相配合，且所述滑座能够沿Z轴运动；所述滑座顶部具有水平安装面，所述立柱设于所述水平安装面，且能够沿Y轴运动；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿X轴运动，所述横梁端部设有所述摆头。

7.根据权利要求5所述的一种卧式加工中心，其特征在于，还包括滑板、立柱和横梁，滑板设于所述床身斜面，且能够沿Z轴运动；所述立柱设于所述滑板上，且能够沿Y轴运动，所述立柱垂直于所述床身斜面；所述横梁设于所述立柱上，且能够沿X轴运动，X轴方向与立柱方向相同，所述横梁端部设有所述摆头。

8.根据权利要求5所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述工作台固定设于所述床身斜面上。

9.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述摆头能够绕B轴或A轴转动。

10.根据权利要求2所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述横梁的一端设有所述摆头，所述横梁的另一端设有配重结构。

11.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，还包括浮动支撑结构，所述浮动支撑结构能够沿Z轴方向运动，所述浮动支撑结构设有能够调节高度的浮动支撑板。

12.根据权利要求11所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述床身上设有Z轴导轨，所述浮动支撑结构安装于所述Z轴导轨上。

13.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，还包括刀库，所述刀库为链式刀库，所述刀库设于所述床身一侧，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行。

14.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，还包括刀库，所述刀库为盘式刀库，所述刀库设于所述工作台上方，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行，所述摆头能够通过摆动、以及Y轴方向运动，使刀具轴线与所述刀库轴线垂直相交。

15.根据权利要求1所述的一种卧式加工中心，其特征在于，所述工件为圆筒件，所述工件的轴线垂直于所述工作台的台面。

16.一种利用权利要求1-15任意一项所述的卧式加工中心的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在工作台上装夹工件；

S2、通过X轴、Y轴和Z轴运动、以及摆头的摆动，使刀具与工件的第一待加工位置相对应；

S3、刀具对工件的第一待加工位置进行加工；

S4、待第一待加工位置加工完成后，通过刀具Z轴直线运动和/或工作台C轴回转运动，使刀具与工件的第二待加工位置相对应；

S5、刀具对工件的第二待加工位置进行加工。

17.根据权利要求16所述的加工方法，其特征在于，工件的第二待加工位置加工完毕后，重复刀具Z轴直线运动和/或工作台C轴回转运动，使刀具与工件其余待加工位置相对应，直至完成加工。

18.根据权利要求16所述的加工方法，其特征在于，所述加工为铣削加工、钻削加工和磨削加工中的一种。

19.一种利用权利要求1-15任意一项所述的卧式加工中心的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在工作台上装夹工件；

S2、通过X轴、Y轴和Z轴运动、以及摆头的摆动，使刀具与工件相对应；

S3、工作台进行C轴回转运动，刀具对工件进行车削或镗削加工。