CN117245408A - 一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心 - Google Patents

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CN117245408A CN202311481273.8A CN202311481273A CN117245408A CN 117245408 A CN117245408 A CN 117245408A CN 202311481273 A CN202311481273 A CN 202311481273A CN 117245408 A CN117245408 A CN 117245408A
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胡岳挺
胡小顺
章琴
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Nanjing Hu Xiaoshun Machinery Technology Co ltd
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Nanjing Hu Xiaoshun Machinery Technology Co ltd
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Abstract

本发明提出了一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，涉及加工中心领域，包括：机床底座、导柱底座、导柱、卧式转台、竖式转台、刀库、支撑滑座、横梁、固定支撑座和平衡块，其中，导柱底座、卧式转台和竖式转台设置于机床底座顶面，导柱设置于导柱底座顶面，刀库设置于导柱顶端固定座上面，支撑滑座与导柱滑动连接，横梁设置于支撑滑座顶面，固定支撑座设置于横梁顶面，平衡块设置于固定支撑座顶面，摆头转动轴设置于横梁中心线上，摆头设置于机床底座中心线一侧摆头转动轴顶端。本发明提供的十四轴五联动加工中心能够加工各类大型零件，自动换刀，自动对刀，成品在机合格检测。

Description

一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心
技术领域
本发明涉及加工中心领域，尤其涉及一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心。
背景技术
数控加工技术作为现代机械制造技术的基础，使得机械制造过程发生了显著的变化，现代数控加工技术与传统加工技术相比，无论在加工工艺，加工过程控制，还是加工设备与工业装备等诸多方面均有显著不同。目前我们熟悉的数控加工中心存在如下问题：
1.因摆头Y轴向伸出长度受限，不能满足大型工件加工需求；
2.工件加工存在直线移动进给，不适合大型工件加工。
发明内容
本发明提出了一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，克服了现有技术存在的缺陷，解决了各类大型工件加工需求。
为了实现上述目的，主要技术方案如下。
一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于，包括：机床底座、导柱底座、导柱、支撑滑座移动机构和刀具进给系统，所述导柱底座设置于机床底座顶面与机床底座滑动连接，所述导柱设置六个以支撑滑座中心对称布置与支撑滑座固定的导套滑动连接，所述六个导柱设置于导柱底座上面与导柱底座垂直固定连接，六个导柱顶端与固定座固定连接。
所述支撑滑座移动机构包括：横梁、两固定支撑座、平衡块和两支撑柱塞缸，所述横梁设置于支撑滑座顶面与支撑滑座滑动连接，所述两固定支撑座设置于横梁顶面与横梁滑动连接，两固定支撑座顶面还滑动连接有平衡块，所述两支撑柱塞缸以支撑滑座中心对称布置设置于导柱底座顶面导柱之间，两支撑柱塞缸缸体与支撑滑座固定连接，两柱塞底端与导柱底座固定连接，支撑滑座移动机构所有重量由两支撑柱塞缸液压控制系统自动平衡。
所述刀具进给系统包括：电主轴、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、转台转动机构、B轴转动机构和刀库。
所述X轴移动机构设置于导柱底座底面，X轴滚珠丝杠两端轴承座与机床底座固定连接，X轴丝杠螺母座与导柱底座固定连接，X轴由伺服电机直联驱动，X轴驱动导柱底座在机床底座上往复运动。
所述Y轴移动机构设置两个即Y轴和U轴，Y轴设置于横梁底面，Y轴滚珠丝杠两端轴承座与横梁固定连接，Y轴丝杠螺母座与支撑滑座固定连接，Y轴驱动横梁在支撑滑座上往复运动，U轴设置于横梁顶面，U轴滚珠丝杠两端轴承座与横梁固定连接，U轴丝杠螺母座与平衡块固定连接，U轴驱动平衡块在横梁上往复运动，Y轴与U轴平行，Y轴和U轴由两同步伺服电机直联驱动，Y轴为主动轴，U轴为从动轴，Y轴横梁和U轴平衡块相对于支撑滑座作同步相向运动，横梁和平衡块合成重心位置始终在支撑滑座中心线上静止不变，Y轴与X轴垂直。
所述Z轴移动机构设置两个即Z轴和V轴，Z轴和V轴以支撑滑座中心对称布置设置于导柱底座顶面导柱之间，Z轴和V轴与导柱平行，Z轴和V轴滚珠丝杠下端轴承座与导柱底座固定连接，上端轴承座与导柱顶端固定座固定连接，Z轴和V轴丝杠螺母座在支撑滑座顶面与支撑滑座固定连接，Z轴和V轴由两同步伺服电机直联驱动，Z轴为主动轴，V轴为从动轴，Z轴和V轴同步驱动支撑滑座在导柱上往复运动，Z轴与V轴平行，Z轴与X轴和Y轴垂直。
所述B轴转动机构设置于横梁中心线上与横梁转动连接，B轴在机床底座中心线一端与电主轴固定连接，B轴与Y轴平行，电主轴转动轴线与B轴垂直，电主轴即摆头，B轴内设置有机械锁紧机构，B轴驱动摆头正负向180度转动加工运动。
所述电主轴设置高低双速电机直驱转动运动，主轴设置中心出水，主轴轴承设置循环油润滑与冷却，电机定子设置循环水冷，主轴内设置有机械锁紧机构，循环油和循环水设置有热量交换器和流量传感器。
所述刀库设置于导柱顶端固定座上面，两圆形刀库以支撑滑座中心对称布置与固定座固定连接，刀库用以摆头转动到90度位置再上升到顶部换刀点自动换刀。
所述导柱底座、导柱、支撑滑座移动机构、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、B轴转动机构、电主轴和刀库设置两套，结构相同位于机床底座两侧。
所述转台转动机构设置两个即卧式转台和竖式转台，卧式转台设置于机床底座顶面位于机床底座中心线右端，通过固定底座与机床底座固定连接，卧式转台转动轴线与X轴平行，工件卡盘与卧式转台转动轴垂直固定连接，卧式转台转动轴驱动卡盘正负向任意角度转动，与卧式转台对应，机床底座顶面设置有尾架和中心架，竖式转台设置于机床底座顶面位于机床底座中心线左端，竖式转台法兰与机床底座固定连接，竖式转台转动轴线与Z轴平行，工件卡盘与竖式转台转动轴垂直固定连接，竖式转台转动轴驱动卡盘正负向任意角度转动，卧式转台和竖式转台位于机床底座中心线上，卧式转台转动轴线与竖式转台转动轴线共垂面，卧式转台和竖式转台由两同步力矩电机直驱转动运动，两力矩电机内均设置有机械锁紧机构。
所述卧式转台转动轴、竖式转台转动轴、B轴转动轴与电主轴转动轴机械锁紧通过高压油控制，刀臂换刀运动和电主轴松紧刀通过低压油控制，高压油和低压油通过配重块自动蓄能控制，两支撑柱塞缸液压控制系统包括：配重块、四个低压柱塞缸、增压缸、四个平衡柱塞缸、连接板、连接座、四个立柱、底座和固定板，所述四个低压柱塞缸设置于连接座顶面以连接座中心对称布置与连接座固定连接，柱塞顶端与连接板固定连接，配重块中心与连接座中心对齐，配重块设置于连接板底面与连接板固定连接，所述四个平衡柱塞缸设置于底座顶面以底座中心对称布置与底座固定连接，柱塞顶端与固定板固定连接，所述连接座通过以连接座中心对称布置的四个立柱与固定板固定连接，连接座中心与底座中心对齐。
所述增压缸底部设置有高压蓄能最少位置传感器和高压蓄能最多位置传感器，所述固定板底面中心设置有低压蓄能最多位置传感器，所述连接座顶面中心设置有低压蓄能最少位置传感器，所述底座顶面中心设置有平衡柱塞缸需补油位置传感器。
所述卧式转台顶面中间位置设置有激光对刀仪，能够实现电主轴加工刀具机内动态自动对刀。
所述导柱顶端固定座上面刀库内设置有无线电测头，自动检测零件加工面上任意点五轴位置，实现刀具精确进刀，高精度达到零件设计要求，完成零件在机合格检测。
所述各轴均采用闭环控制模式，充分保证了各轴有高运动精度和重复定位精度。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：两电主轴分别从大型工件两侧进行加工，满足了大型工件加工需求，加工时大型工件无需直线移动进给，只需转动进给，加工更高效。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。
图1附图为本发明的主视结构示意图。
图2附图为本发明的左视结构示意图。
图3附图为本发明的俯视结构示意图。
图4附图为本发明的高压油低压油自动蓄能平衡机构结构示意图。
实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一实施方式结合图1、图2、图3和图4进一步完整清晰描述如下。
在本实施例中，一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，包括：机床底座(51)、导柱底座(5)、导柱(26)、支撑滑座移动机构和刀具进给系统，导柱底座(5)设置于机床底座(51)顶面，导柱底座(5)底面固定的滑块与机床底座(51)顶面固定的两直线导轨滑动连接，导柱(26)设置六个以支撑滑座(31)中心对称布置与支撑滑座(31)固定的导套滑动连接，六个导柱(26)设置于导柱底座(5)顶面与导柱底座(5)垂直固定连接，六个导柱(26)顶端与固定座(22)固定连接；支撑滑座移动机构包括:横梁(15)、两固定支撑座(3)、平衡块(18)和两支撑柱塞缸(20)，横梁(15)设置于支撑滑座(31)顶面，横梁(15)底面固定的两直线导轨与支撑滑座(31)顶面固定的滑块滑动连接，两固定支撑座(3)设置于横梁(15)顶面，两固定支撑座(3)底面固定的滑块与横梁(15)顶面固定的两直线导轨滑动连接，平衡块(18)设置于两固定支撑座(3)顶面，平衡块(18)底面固定的两直线导轨与两固定支撑座(3)顶面固定的滑块滑动连接，两支撑柱塞缸(20)以支撑滑座(31)中心对称布置，设置于导柱底座(51)顶面导柱(26)之间，两支撑柱塞缸(20)缸体与支撑滑座(31)固定连接，两柱塞底端与导柱底座(5)固定连接，支撑滑座移动机构所有重量由两支撑柱塞缸(20)自动平衡。
刀具进给系统包括：电主轴(35)、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、转台转动机构、B轴转动机构和刀库。
X轴设置于导柱底座(5)底面，X轴滚珠丝杠(34)两端轴承座与机床底座(51)固定连接，X轴丝杠螺母座与导柱底座(5)固定连接，X轴由伺服电机(62)直联驱动，X轴丝杆螺母座驱动导柱底座(5)在机床底座(51)上往复运动。
为平衡横梁(15)在Y轴上运动时重心的偏移，Y轴移动机构设置两个即Y轴和U轴，Y轴与U轴平行，Y轴与X轴垂直，Y轴设置于横梁(15)底面，U轴设置于横梁(15)顶面，Y轴和U轴由两同步伺服电机驱动，Y轴为主动轴，U轴为从动轴，本实施事例中，Y轴横梁(15)装配总重量与平衡块(18)装配总重量相等，U轴滚珠丝杠(17)螺距是Y轴滚珠丝杠(32)螺距的两倍，Y轴丝杠螺母座与支撑滑座(31)固定连接，Y轴滚珠丝杠(32)两端轴承座与横梁(15)固定连接，Y轴伺服电机(27)与滚珠丝杠(32)直连，Y轴伺服电机(27)输出后，由于丝杠螺母座在支撑滑座(31)上定位固定，实现滚珠丝杠(32)驱动横梁(15)在支撑滑座(31)上往复运动；U轴丝杠螺母座与平衡块(18)固定连接，U轴滚珠丝杠(17)两端轴承座与横梁(15)固定连接，U轴伺服电机(29)与滚珠丝杠(17)直连，U轴伺服电机(29)输出后，由于U轴滚珠丝杠(17)在横梁(15)上定位固定，实现丝杠螺母座驱动平衡块(18)在横梁(15)上往复运动，位于横梁(15)与平衡块(18)之间的两固定支撑座(3)相当于双面滑块作用，用以横梁(15)与平衡块(18)各自的滑动，支撑滑座(31)上固定的导套阻止两固定支撑座(3)在Y轴方向运动，两固定支撑座(3)以支撑滑座(31)中心对称布置，在横梁(15)和平衡块(18)运动时，两固定支撑座(3)合成重心位置始终在支撑滑座(31)中心线上静止不变，通过调整平衡块(18)Y轴向位置，在Z轴和V轴驱动支撑滑座移动机构在导柱(26)上往复运动时，使得Z轴和V轴驱动电流相等，即可将横梁(15)和平衡块(18)合成重心位置调整到支撑滑座(31)中心线上，假设横梁(15)相对于支撑滑座(31)在Y轴方向上，向机床底座(51)中心线方向运动x距离，由于Y轴是丝杠螺母座定位固定，滚珠丝杠(32)驱动横梁(15)运动，而U轴是滚珠丝杠(17)定位固定，丝杠螺母座驱动平衡块(18)运动，所以，Y轴伺服电机(27)和U轴伺服电机(29)同方向同步输出时，横梁(15)与平衡块(18)运动方向正好相反，又由于U轴滚珠丝杠(17)螺距是Y轴滚珠丝杠(32)螺距的两倍，容易发现，平衡块(18)相对于横梁(15)在远离机床底座(51)中心线方向同时运动2x距离，事实上，平衡块(18)相对于支撑滑座(31)在远离机床底座(51)中心线方向只运动了x距离， 如此，虽然在Y轴向横梁(15)向机床底座(51)中心线运动x距离，横梁(15)重心位置也向机床底座(51)中心线运动x距离，但由于平衡块(18)的重心位置相对于支撑滑座(31)在远离机床底座(51)中心线方向也运动x距离，并且因为横梁(15)与平衡块(18)相向运动总重量相等，实际上，横梁(15)虽因运动重心偏移了，但因平衡块(18)与横梁(15)合成重心位置始终在支撑滑座(31)中心线上静止不变，从而保证了支撑滑座(31)上各滑块对横梁(15)的作用力大小和方向始终均等不变，反向同理。
Z轴移动机构设置两个即Z轴和V轴，Z轴由伺服电机(24)直联驱动，V轴由伺服电机(23)直联驱动，伺服电机(24)和伺服电机(23)为两同步电机，Z轴为主动轴，V轴为从动轴，Z轴丝杠螺母座(30)和V轴丝杠螺母座在支撑滑座(31)顶面与支撑滑座(31)固定连接，Z轴滚珠丝杠下端轴承座(33)和V轴滚珠丝杠下端轴承座与导柱底座(5)固定连接，Z轴和V轴上端轴承座与导柱(26)顶端固定的固定座(22)固定连接，Z轴滚珠丝杠(25)和V轴滚珠丝杠(21)以支撑滑座(31)中心对称布置，Z轴和V轴与导柱(26)平行，Z轴与X轴和Y轴垂直，由于两支撑柱塞缸(20)自动平衡了支撑滑座移动机构的所有重量，Z轴和V轴只需克服支撑滑座(31)固定的导套与导柱(26)间运动摩擦阻力同步驱动支撑滑座移动机构在导柱(26)上往复运动，支撑滑座(31)固定的导套不受偏载力，运动稳定。
B轴设置于横梁(15)中心轴线上，B轴与横梁(15)转动连接，B轴由力矩电机(28)直驱转动，B轴在机床底座(51)中心线一端与电主轴(35)固定连接，B轴另一端与角度光栅尺固定连接，B轴内设置有机械锁紧机构，B轴力矩电机(28)定子设置有循环水冷，B轴与Y轴平行，电主轴(35)转动轴线与B轴垂直，电主轴(35)即摆头(35)，B轴驱动摆头(35)正负向180度转动加工运动。
电主轴(35)设置高低双速电机(4)直驱主轴带动刀具转动，主轴设置中心出水，主轴轴承设置循环油润滑与冷却，双速电机(4)定子设置循环水冷，循环油和循环水设置有热量交换器和流量传感器，主轴松紧刀设置有位置传感器，由于电主轴(35)功率大，电磁干扰大，位置传感器设计了防电磁干扰控制，电主轴(35)内设置有机械锁紧机构，电主轴(35)装上车刀或插刀时，电主轴(35)能够可靠锁紧，水箱(49)、水箱(50)、水箱(57)和水箱(58)达十吨水循环流动，通过四个水箱和机床底座(51)等大面积自然散热，循环油和循环水工作温度低，电主轴(35)长时间高速连续运行工作温度低。
刀库设置于导柱(26)顶端固定座(22)上面，圆形刀库(52)和圆形刀库(60)以支撑滑座(31)中心对称布置与固定座(22)固定连接，如此既可最大限度增大零件加工区域空间，又可安装较多加工刀具，同时还可减少导柱(26)振动，摆头(35)换刀时，先上升到第一换刀点，摆头(35)到达第一换刀点后，B轴驱动摆头(35)转动到90度位置后，B轴内设置的机械锁紧机构通过高压油液机械锁紧B轴，如此，刀臂(59)换刀时可防止B轴力矩电机(28)过载而损坏B轴力矩电机(28)，摆头(35)再上升到第二换刀点，实现自动换刀，完成换刀后，摆头(35)重新下降至第一换刀点，此时，B轴机械锁紧机构自动松开，换刀结束，摆头(35)开始加工运动，同时刀臂(59)开始还刀，刀臂(59)还刀完成，圆形刀库(52)和圆形刀库(60)开始进行下一工序摆头(35)加工使用刀具预选。圆形刀库(52)和圆形刀库(60)总共可装刀具59把，圆形刀库(52)装1号至29号刀具，圆形刀库(60)装30号至59号刀具，圆形刀库(52)的30号刀套内不装刀具，该刀套用以30号至59号刀具过渡换刀，30至59号刀具换刀时，所选刀具先由圆形刀库(60)通过刀臂(61)导入圆形刀库(52)的30号刀套内再实现换刀，30号至59号刀具还刀时，所还刀具先通过刀臂(59)还刀于圆形刀库(52)的30号刀套内，再通过刀臂(61)还刀于圆形刀库(60)。
导柱底座、导柱、支撑滑座移动机构、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、B轴转动机构、电主轴和刀库设置两套结构相同位于机床底座(51)两侧，导柱底座(2)设置于机床底座(51)顶面与机床底座(51)滑动连接，X1轴伺服电机(7)与滚珠丝杠(41)直连，X1轴驱动导柱底座(2)在机床底座(51)上往复运动，X1轴与X轴平行，Y1轴伺服电机(44)与滚珠丝杠(38)直连，U1轴伺服电机(42)与滚珠丝杠(16)直连，Y1轴和U1轴为同步轴，Y1轴为主动轴，U1轴为从动轴，Y1轴与U1轴平行，Y1轴与X1轴垂直，Y1轴和U1轴同步驱动横梁(37)和平衡块(19)相对于支撑滑座(39)作同步相向运动，横梁(37)和平衡块(19)合成重心位置始终在支撑滑座(39)中心线上静止不变，Z1轴伺服电机(47)与滚珠丝杠(40)直连，V1轴伺服电机(46)与滚珠丝杠(45)直连，Z1轴和V1轴为同步轴，Z1轴为主动轴，V1轴为从动轴，Z1轴与V1轴平行，Z1轴与X1轴和Y1轴垂直，Z1轴和V1轴同步驱动支撑滑座(39)在导柱上往复运动，B1轴设置于横梁(37)中心线上，B1轴与横梁(37)转动连接，B1轴位于机床底座(51)中心线一端与电主轴(14)固定连接，电主轴(14)转动轴线与B1轴垂直，B1轴与Y1轴平行，B1轴由力矩电机(43)直连驱动，B1轴驱动电主轴(14)正负向180度转动加工运动，圆形刀库(56)和圆形刀库(54)以支撑滑座(39)中心线对称布置与固定座(1)固定连接，圆形刀库(56)、圆形刀库(54)、刀臂(53)和刀臂(55)用以电主轴(14)自动换刀，电主轴(14)换刀原理与电主轴(35)换刀原理相同。
转台转动机构设置两个即卧式转台(11)和竖式转台(13)，卧式转台(11)设置于机床底座(51)顶面位于机床底座(51)中心线右端，通过固定底座(8)与机床底座(51)固定连接，卧式转台(11)转动轴线与X轴平行，卧式转台(11)由力矩电机(9)直驱转动，工件卡盘与卧式转台(11)转动轴一端垂直固定连接，转动轴另一端与角度光栅尺固定连接，卧式转台(11)内设置有机械锁紧机构，力矩电机(9)定子设置有循环水冷，卧式转台(11)转动轴驱动卡盘正负向任意角度转动，竖式转台(13)设置于机床底座(51)顶面位于机床底座(51)中心线左端，竖式转台(13)通过法兰与机床底座(51)固定连接，竖式转台(13)转动轴线与Z轴平行，竖式转台(13)由力矩电机(36)直驱转动，工件卡盘与竖式转台(13)转动轴一端垂直固定连接，转动轴另一端与角度光栅尺固定连接，竖式转台(13)内设置有机械锁紧机构，力矩电机(36)定子设置有循环水冷，竖式转台(13)转动轴驱动卡盘正负向任意角度转动，卧式转台(11)转动轴线和竖式转台(13)转动轴线位于机床底座(51)中心线上，卧式转台(11)转动轴线与竖式转台(13)转动轴线共垂面，卧式转台(11)的力矩电机(9)和竖式转台(13)的力矩电机(36)为两同步力矩电机，当卧式转台(11)转动轴一端垂直固定连接的卡盘装夹工件时，机床底座(51)上还设置有尾架(6)和中心架(12)，卧式转台(11)以A轴命名，竖式转台(13)以W轴命名，A轴和W轴为同步轴，A轴为主动轴，W轴为从动轴，此时，机床底座(51)一侧导柱底座(5)移动机构与卧式转台(11)和竖式转台(13)即XYZABUVW构成八轴五联动，能够非常方便完成大型工件一部分加工，机床底座(51)另一侧导柱底座(2)移动机构与卧式转台(11)和竖式转台(13)即X1Y1Z1AB1U1V1W构成八轴五联动，能够非常方便完成大型工件余下一部分加工，此加工方式下，XX1YY1ZZ1ABB1UU1VV1W构成十四轴五联动，刀具轨迹对应AB型机床后处理器生成XYZAB五轴加工程序，当竖式转台(13)转动轴一端垂直固定连接的卡盘装夹工件时，竖式转台(13)以C轴命名，卧式转台(11)以W轴命名，C轴和W轴为同步轴，C轴为主动轴，W轴为从动轴，此时，机床底座(51)一侧导柱底座(5)移动机构与竖式转台(13)和卧式转台(11)即XYZBCUVW构成八轴五联动，能够非常方便完成大型工件一部分加工，机床底座(51)另一侧导柱底座(2)移动机构与竖式转台(13)和卧式转台(11)即X1Y1Z1B1CU1V1W构成八轴五联动，能够非常方便完成大型工件余下一部分加工，此加工方式下，XX1YY1ZZ1BB1CUU1VV1W构成十四轴五联动，刀具轨迹对应BC型机床后处理器生成XYZBC五轴加工程序。机床底座(51)一侧电主轴(14)已停留在X1轴向最顶端工作位置和Z1轴向最底端工作位置，机床底座(51)另一侧电主轴(35)方可开始进行加工运动，同理，机床底座(51)一侧电主轴(35)已停留在X轴最顶端工作位置和Z轴向最底端工作位置，机床底座(51)另一侧电主轴(14)方可开始进行加工运动。机床底座两侧电主轴(35)和电主轴(14)分别加工时，电主轴(35)加工由电气柜(63)控制，电主轴(14)加工由电气柜(48)控制。
两支撑柱塞缸(20)液压控制系统还包括：配重块(74)、四个低压柱塞缸(73)、增压缸(79)、四个平衡柱塞缸(70)、连接板(76)、连接座(71)、四个立柱(75)、底座(68)和固定板(78)，四个低压柱塞缸(73)以连接座(71)中心对称布置设置于连接座(71)顶面与连接座(71)固定连接，柱塞顶端与连接板(76)固定连接，配重块(74)中心与连接座(71)中心对齐，配重块(74)设置于连接板(76)底面与连接板(76)固定连接，四个平衡柱塞缸(70)以底座(68)中心对称布置设置于底座(68)顶面与底座(68)固定连接，柱塞顶端与固定板(78)固定连接，连接座(71)通过以连接座(71)中心对称布置的四个立柱(75)与固定板(78)固定连接，连接座(71)中心与底座(68)中心对齐；增压缸(79)无活塞杆油腔活塞工作面积是增压缸(79)有活塞杆油腔活塞工作面积的四倍，增压缸(79)有活塞杆油腔即高压油腔，增压缸(79)无活塞杆油腔即低压油腔，增压缸(79)低压油腔油液与四个低压柱塞缸(73)油腔油液相连通。
高压油低压油自动蓄能平衡机构(64)中：增压缸(79)底部设置有高压蓄能最少位置传感器(81)和高压蓄能最多位置传感器(80)，固定板(78)底面中心设置有低压蓄能最多位置传感器(77)，连接座(71)顶面中心设置有低压蓄能最少位置传感器(72)，底座(68)顶面中心设置有平衡柱塞缸(70)需补油位置传感器(69)。
高压油低压油自动蓄能平衡机构(64)工作循环如下。
通电起动，高压蓄能最少位置传感器(81)或低压蓄能最少位置传感器(72)发讯，油泵开始工作，二位电磁换向阀电磁铁通电，油液经二位电磁换向阀由高压油接口(67)进入增压缸(79)高压油腔，油液高压将增压缸(79)活塞推向低压油腔方向运动，驱动配重块(74)上升，增压缸(79)高压油腔油液开始高压蓄能，四个低压柱塞缸(73)油腔油液同时也进行低压蓄能，增压缸(79)活塞运动到高压蓄能最多位置传感器(80)发讯，二位电磁换向阀电磁铁断电，此时油液由低压油接口(66)低压进入增压缸(79)低压油腔，推动配重块(74)继续上升，四个低压柱塞缸(73)油腔油液继续进行低压蓄能，连接板(76)顶面运动到低压蓄能最多位置传感器(77)发讯，此时，高压油低压油自动蓄能完成，油泵停止工作。设备起动过程中，任何时候，无论增压缸(79)活塞运动到高压蓄能最少位置传感器(81)发讯或者配重块(74)底面运动到低压蓄能最少位置传感器(72)发讯，油泵均开始工作，并且先高压蓄能，同时低压蓄能，直至高压油、低压油均蓄能完成，油泵停止工作，高压油低压油实现自动蓄能控制，可使得电机功率损耗小，油液工作温度低。
高压油低压油自动蓄能平衡机构(64)中，配重块(74)起了两个重要作用，第一个重要作用是：配重块(74)相对于连接座(71)上下往复运动，实现了低压柱塞缸(73)油腔油液低压蓄能，由于低压柱塞缸(73)油腔油液与增压缸(79)低压油腔油液相连通，也实现了增压缸(79)高压油腔油液高压蓄能，从而实现高压油低压油自动蓄能控制，四个低压柱塞缸(73)低压油液由低压油接口(66)进入低压油控制系统，控制刀臂(59)、刀臂(61)、刀臂(53)和刀臂(55)换刀运动，电主轴(35)和电主轴(14)松紧刀，增压缸(79)高压油腔高压油液由高压油接口(67)进入高压油控制系统，控制卧式转台(11)转动轴、竖式转台(13)转动轴、B转动轴、B1转动轴、电主轴(35)转动轴和电主轴(14)转动轴松开与夹紧，第二个重要作用是：配重块(74)连同低压柱塞缸(73)整体装配组件相对于底座(68)上下往复运动，实现了Z轴支撑滑座移动机构所有重量自动平衡，具体如下：本实施例中，四个平衡柱塞缸(70)油腔油液通过接口(65)与导柱底座(5)顶面固定的两支撑柱塞缸(20)油液相连通，四个平衡柱塞缸(70)油腔活塞工作面积之和为S1，配重块(74)连同固定板(78)等运动组件重量为M1；两支撑柱塞缸(20)油腔活塞工作面积之和为S2，Z轴支撑滑座移动机构所有重量为M2,实际中满足如下条件：M1/S1=M2/S2，如此，便实现了Z轴与V轴只需克服支撑滑座(31)固定的导套与导柱(26)间运动摩擦阻力驱动摆头(35)Z轴向加工运动。
底座(68)顶面中心位置安装的平衡柱塞缸(70)需补油位置传感器(69)也有双重作用，机床如果长时间工作,平衡柱塞缸(70)油腔油液因系统泄漏导致摆头(35)上下运动时位置传感器(69)发讯，位置传感器(69)第一个作用是：位置传感器(69)相当于Z轴支撑滑座移动机构和Z1轴支撑滑座移动机构最顶端位置限位开关，通过位置传感器(69)发讯，摆头(35)和摆头(14)即停止Z轴向和Z1轴向运动，如此可确保平衡柱塞缸(70)油腔油液压力不突降为零致使Z轴V轴和Z1轴V1轴丝杆螺母突然过载；位置传感器(69)第二个作用是：通过位置传感器(69)发讯提示平衡柱塞缸(70)油腔油液因泄漏需要补油，此时，起动油泵，打开手动截止阀，油液开始进入四个平衡柱塞缸(70)油腔，确认Z轴支撑滑座移动机构运动到Z轴向最顶端工作位置时，此时，Z1轴支撑滑座移动机构已停留在Z1轴向最底端工作位置，位置传感器(69)至连接座(71)底面距离达到300毫米时,关闭手动截止阀，平衡柱塞缸(70)油腔油液即补油完成，导柱底座(5)顶面固定的两支撑柱塞缸(20)和导柱底座(2)顶面固定的两支撑柱塞缸油液相连通，高压油低压油自动蓄能平衡机构(64)，也同时实现了导柱底座(2)顶面的Z1轴支撑滑座移动机构所有重量自动平衡。
卧式转台(11)顶面中间安装有激光对刀仪(10)，可满足电主轴(35)和电主轴(14)加工刀具在直径和长度方向机内动态自动对刀。
圆形刀库(60)的30号刀套内和圆形刀库(54)的30号刀套内分别装有无线电测头，在AB型和BC型两种加工形式下，均可对高要求含复杂曲面零件加工曲面上各点五轴位置自动测量，零件加工过程中，通过无线电测头自动测量，可充分保证加工零件精确进刀，高精度达到零件设计要求，零件加工完成后，也可实现零件在机合格检测。
各轴均采用闭环控制模式，高精度的光栅尺能消除潜在的多个误差源：滚珠丝杠发热导致的定位误差、反向误差和滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差等，充分保证了各轴均有高运行精度和重复定位精度。
综上所述，本发明提出的大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心能够非常方便满足各类大型工件加工需求。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于，包括：机床底座、导柱底座、导柱、支撑滑座移动机构和刀具进给系统，所述导柱底座设置于机床底座顶面与机床底座滑动连接，所述导柱设置六个以支撑滑座中心对称布置与支撑滑座固定的导套滑动连接，所述六个导柱设置于导柱底座顶面与导柱底座垂直固定连接，六个导柱顶端与固定座固定连接；
所述支撑滑座移动机构包括：横梁、两固定支撑座、平衡块和两支撑柱塞缸，所述横梁设置于支撑滑座顶面与支撑滑座滑动连接，所述两固定支撑座设置于横梁顶面与横梁滑动连接，两固定支撑座顶面还滑动连接有平衡块，所述两支撑柱塞缸以支撑滑座中心对称布置设置于导柱底座顶面导柱之间，两支撑柱塞缸缸体与支撑滑座固定连接，两柱塞底端与导柱底座固定连接，支撑滑座移动机构所有重量由两支撑柱塞缸液压控制系统自动平衡；
所述刀具进给系统包括：电主轴、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、转台转动机构、B轴转动机构和刀库；
所述X轴移动机构设置于导柱底座底面，X轴滚珠丝杠两端轴承座与机床底座固定连接，X轴丝杠螺母座与导柱底座固定连接，X轴驱动导柱底座在机床底座上往复运动；
所述Y轴移动机构设置两个即Y轴和U轴，Y轴设置于横梁底面，Y轴滚珠丝杠两端轴承座与横梁固定连接，Y轴丝杠螺母座与支撑滑座固定连接，Y轴驱动横梁在支撑滑座上往复运动，U轴设置于横梁顶面，U轴滚珠丝杠两端轴承座与横梁固定连接，U轴丝杠螺母座与平衡块固定连接，U轴驱动平衡块在横梁上往复运动，Y轴与U轴平行，Y轴与X轴垂直；
所述Z轴移动机构设置两个即Z轴和V轴，Z轴和V轴以支撑滑座中心对称布置设置于导柱底座顶面导柱之间，Z轴和V轴与导柱平行，Z轴和V轴滚珠丝杠下端轴承座与导柱底座固定连接，上端轴承座与导柱顶端固定座固定连接，Z轴和V轴丝杠螺母座在支撑滑座顶面与支撑滑座固定连接，Z轴和V轴同步驱动支撑滑座移动机构在导柱上往复运动，Z轴与V轴平行，Z轴与X轴和Y轴垂直；
所述B轴转动机构设置于横梁中心轴线上与横梁转动连接，B轴在机床底座中心线一端与电主轴固定连接，B轴与Y轴平行，电主轴转动轴线与B轴垂直，电主轴即摆头，B轴驱动摆头正负向180度转动加工运动；
所述电主轴设置高低双速电机直驱转动运动，主轴设置中心出水，主轴轴承设置循环油润滑与冷却，电机定子设置循环水冷；
所述刀库设置于导柱顶端固定座上面，两圆形刀库以支撑滑座中心对称布置与固定座固定连接，刀库用以摆头转动到90度位置再上升到顶部换刀点自动换刀；
所述导柱底座、导柱、支撑滑座移动机构、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、B轴转动机构、电主轴和刀库设置两套，结构相同位于机床底座两侧；
所述转台转动机构设置两个即卧式转台和竖式转台，卧式转台设置于机床底座顶面位于机床底座中心线右端，通过固定底座与机床底座固定连接，卧式转台转动轴线与X轴平行，工件卡盘与卧式转台转动轴垂直固定连接，卧式转台转动轴驱动卡盘正负向任意角转动，与卧式转台对应，所述机床底座顶面设置有中心架和尾架，竖式转台设置于机床底座顶面位于机床底座中心线左端，竖式转台法兰与机床底座固定连接，竖式转台转动轴与Z轴平行，工件卡盘与竖式转台转动轴垂直固定连接，竖式转台转动轴驱动卡盘正负向任意角度转动，卧式转台转动轴中心线与竖式转台转动轴中心线共垂面；
所述两支撑柱塞缸液压控制系统包括：配重块、四个低压柱塞缸、增压缸、四个平衡柱塞缸、连接板、连接座、四个立柱、底座和固定板，所述四个低压柱塞缸以连接座中心对称布置设置于连接座上面与连接座固定连接，柱塞顶端与连接板固定连接，配重块中心与连接座中心对齐，配重块设置于连接板底面与连接板固定连接，所述四个平衡柱塞缸以底座中心对称布置设置于底座顶面与底座固定连接，柱塞顶端与固定板固定连接，所述连接座通过以连接座中心对称布置的四个立柱与固定板固定连接，连接座中心与底座中心对齐；
所述增压缸底部设置有高压蓄能最少位置传感器和高压蓄能最多位置传感器，所述固定板底面中心设置有低压蓄能最多位置传感器，所述连接座顶面中心设置有低压蓄能最少位置传感器，所述底座顶面中心设置有平衡柱塞缸需补油位置传感器。
2.根据权利要求1所述的一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于： 所述卧式转台和竖式转台为两同步力矩电机，卧式转台为A轴，竖式转台为W轴，此时，XX1YY1ZZ1ABB1UU1VV1W构成十四轴五联动，竖式转台为C轴，卧式转台为W轴，此时，XX1YY1ZZ1BB1CUU1VV1W构成十四轴五联动。
3.根据权利要求1所述的一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于： 所述卧式转台卡盘装夹工件时，卧式转台为A轴，竖式转台为W轴，机床底座一侧导柱底座运动机构与卧式转台和竖式转台即XYZABUVW构成八轴五联动，完成工件一部分加工，机床底座另一侧导柱底座运动机构与卧式转台和竖式转台即X1Y1Z1AB1U1V1W构成八轴五联动，完成工件余下一部分加工,刀具轨迹对应AB型机床后处理器生成XYZAB五轴加工程序。
4.根据权利要求1所述的一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于： 所述竖式转台卡盘装夹工件时，竖式转台为C轴，卧式转台为W轴，机床底座一侧导柱底座运动机构与竖式转台和卧式转台即XYZBCUVW构成八轴五联动，完成工件一部分加工，机床底座另一侧导柱底座运动机构与竖式转台和卧式转台即X1Y1Z1B1CU1V1W构成八轴五联动，完成工件余下一部分加工，刀具轨迹对应BC型机床后处理器生成XYZBC五轴加工程序。
5.根据权利要求1所述的一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于： 所述卧式转台和竖式转台直接固定连接在机床底座顶面，大型工件加工时，无需工件直线移动进给，只需转动进给，就可完成大型工件加工。
6.根据权利要求1所述的一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于： 所述摆头设置两个，既克服了摆头伸出过长精度差刚性低的缺陷，又满足了大型工件加工需求。
7.根据权利要求1所述的一种大型摆头转台混合型十四轴五联动加工中心，其特征在于： 所述机床底座两侧支撑滑座移动机构所有重量自动平衡，共用了同一个高压油低压油自动蓄能平衡机构。
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