CN117600853A - 一种卧式加工中心 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机械加工设备技术领域，尤其是涉及一种卧式加工中心，其包括底座、龙门架、工作台、刀库、主轴滑座、主轴和主轴箱；所述龙门架和所述底座均安装在地面上，所述底座和所述龙门架一体连接，所述主轴滑座安装在所述龙门架上，所述主轴箱安装在所述主轴滑座上且所述主轴箱自动带动所述主轴转动，所述主轴滑座能够自动带动所述主轴分别沿所述龙门架的高度方向、长度方向和宽度方向移动，所述刀库安装在所述龙门架的一侧，所述刀库为所述主轴提供刀具且能够实现刀具的安装和拆卸，所述工作台安装在所述底座上，所述工作台用于固定工件。本申请具有在对零件进行高速切削时减小床身本体的振动程度，提高零件的加工质量的效果。

Description

一种卧式加工中心

技术领域

本申请涉及机械加工设备技术的领域，尤其是涉及一种卧式加工中心。

背景技术

加工中心是由机械设备与数控系统组成的用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。可专门用于金属长型材及细长类机械零件等的钻、铣、铰、镗等多工序加工，并带有伺服刀库以实现自动换刀功能。

加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。卧式加工中心主要用来加工大型零件，如箱体类零件或者有深孔等零件的加工，此类零件可以广泛应用在航天、航空、石油勘探、重工机械等方面，因此，卧式加工中心应用较为广泛。

相关技术中记载的卧式加工中心，一般设有绕Y轴方向转动的工件主轴总成以及沿XYZ三轴方向移动的刀具主轴总成，加工时，将工件固定在工件主轴总成的夹紧件上，然后通过驱动件带动刀具主轴按照具体的加工要求沿X、Y、Z三个方向中的若干方向移动，从而对夹紧件上的工件进行相应的加工。但是，现有的卧式加工中心，在对零件进行高速切削时，对结构大件容易产生扭转趋势，进而导致加工中心的床身本体发生振动，会大大降低零件的加工质量。

发明内容

为了在对零件进行高速切削时减小床身本体的振动程度，以提高零件的加工质量，本申请提供一种卧式加工中心。

本申请提供的一种卧式加工中心采用如下的技术方案：

一种卧式加工中心，包括底座、龙门架、工作台、刀库、主轴滑座、主轴和主轴箱；

所述龙门架和所述底座均安装在地面上，所述底座和所述龙门架一体连接，所述主轴滑座安装在所述龙门架上，所述主轴箱安装在所述主轴滑座上且所述主轴箱带动所述主轴转动，所述主轴滑座能够带动所述主轴分别沿所述龙门架的高度方向、长度方向和宽度方向移动，所述刀库安装在所述龙门架的一侧，所述刀库为所述主轴提供刀具且能够实现刀具的安装和拆卸，所述工作台安装在所述底座上，所述工作台用于固定工件。

通过采用上述技术方案，加工时，根据实际加工需求，刀库为主轴提供相应的刀具，同时主轴滑座带动主轴沿龙门架的高度方向、长度方向和宽度方向移动，即实现主轴X轴、Y轴和Z轴方向的移动，直至主轴的轴线和刀具的轴线重合，主轴完成装刀工作。然后将工件固定在工作台上，根据加工需求，设置相应的程序，主轴滑座自动带动主轴沿龙门架的高度方向、长度方向和宽度方向移动，同时主轴箱自动带动主轴转动，即带动刀具转动，从而完成工件的加工作业。由于主轴安装在龙门架上，当刀具进行高速切削作业时，刀具产生扭转趋势，从而产生振动，而龙门架结构具备较高的稳定性，可以减小振动程度，由于底座与龙门架相连，底座的振动程度便有效地降低，工作台更加稳定，因此，在进行工件加工时，振动干扰得到降低，最终提高了工件的加工质量。

可选的，所述主轴滑座包括竖向滑座和横向滑座，所述竖向滑座滑动连接在所述龙门架上，用于带动所述主轴沿所述龙门架的高度方向移动，所述横向滑座滑动连接在所述竖向滑座上，所述横向滑座带动所述主轴沿所述龙门架的长度方向移动，所述主轴箱设置在所述横向滑座上。

通过采用上述技术方案，竖向滑座可以带动横向滑座和主轴实现高度的调节，横向滑座带动主轴实现水平方向的移动，从而满足换刀和加工工件的需求。

可选的，所述主轴滑座还包括电机丝杠，所述电机丝杠安装在所述横向滑座上，所述主轴箱安装在所述电机丝杠上，所述电机丝杠带动所述主轴朝靠近所述工作台或者远离所述工作台的方向移动。

通过采用上述技术方案，电机丝杠带动主轴朝靠近工作台或者远离工作台的方向移动，电机丝杠能够提高移动过程中的稳定性。

可选的，所述电机丝杠的轴线和所述主轴箱的轴线平行。

通过采用上述技术方案，可以减少丝杠驱动引起的摆动，从而可以提高加工精度。

可选的，所述刀库包括安装架、驱动机构、环形的刀套链、伸缩驱动件和换刀机构，所述驱动机构、所述伸缩驱动件和所述换刀机构均安装在所述安装架上，所述驱动机构用于带动环形的所述刀套链转动，所述刀套链设置有多个放刀位，所述安装架上还设置有换刀位，所述伸缩驱动件将刀具从所述放刀位推至所述换刀位，所述换刀机构将刀具从所述换刀位转送至所述主轴上。

通过采用上述技术方案，根据加工需求，驱动机构带动环形的刀套链转动，指定的刀具到达预定位置，伸缩驱动件将刀具从刀套链上推至换刀位，换刀机构首先从换刀位获取刀具，然后将刀具转送至靠近主轴的一侧，主轴通过移动获取刀具。

可选的，所述换刀机构包括驱动件和摆臂，所述摆臂连接在所述驱动件的输出轴上，所述摆臂上成型有两个放置刀具的放刀槽，两个所述放刀槽分别位于所述摆臂的两端。

通过采用上述技术方案，主轴移动至换刀点，驱动件带动摆臂转动，摆臂转动至换刀位，刀具进入到换刀槽内，驱动件继续转动，摆臂带动刀具转动180度，恰好使得刀具轴线与主轴轴线重合，完成主轴上刀具的更换。

可选的，所述工作台包括转台和摆篮，所述摆篮固定在所述底座上，所述转台安装在所述摆篮上，所述工件固定在所述转台上表面上，所述摆篮能够带动所述转台摆动。

通过采用上述技术方案，摆篮能够带动转台摆动一定的角度，从而可以调整工件的角度。

可选的，所述转台上安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固接有安装板，所述驱动电机带动所述安装板绕输出轴的轴线转动。

通过采用上述技术方案，驱动电机带动安装板绕输出轴的轴线转动，进而实现工件的转动，便于刀具加工。

可选的，所述安装板的上表面上加工有T形槽，所述安装板上安装有夹具，通过所述夹具和所述T形槽对工件进行固定。

通过采用上述技术方案，通过夹具和T型槽，能够快速对工件进行固定，而且稳定性高。

可选的，所述底座上开设有排屑口，所述排屑口位于所述转台的下方，所述排屑口与排屑机连通。

通过采用上述技术方案，利用排屑口收集切屑，切屑进一步地通过排屑机实现收集，避免切屑四处掉落而不便于清理。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请中提供了一种卧式加工中心，其包括底座、龙门架、工作台、刀库、主轴滑座、主轴和主轴箱，加工时，根据实际加工需求，刀库为主轴提供相应的刀具，同时主轴滑座带动主轴沿X轴、Y轴和Z轴方向移动，直至主轴的轴线和刀具的轴线重合，主轴完成装刀工作。然后将工件固定在工作台上，根据加工需求，设置相应的程序，主轴滑座自动带动主轴沿龙门架的高度方向、长度方向和宽度方向移动，同时主轴箱自动带动主轴转动，即带动刀具转动，从而完成工件的加工作业。由于主轴安装在龙门架上，当刀具进行高速切削作业时，结构大件容易产生扭转趋势，从而产生振动，而龙门架结构具备较高的稳定性，可以减小振动程度，由于底座与龙门架相连，底座的振动程度便有效地降低，工作台更加稳定，最终提高了工件的加工质量；

2.本申请中，根据加工需求，驱动机构带动环形的刀套链转动，指定的刀具到达预定位置，伸缩驱动件将刀具从刀套链上推至换刀位，换刀机构首先从换刀位获取刀具，然后将刀具转送至靠近主轴的一侧，主轴通过移动获取刀具。通过刀库的设计，实现了自动换刀，换刀平稳准确，提高工作效率；

3.本申请中，主轴滑座包括竖向滑座和横向滑座，竖向滑座滑动连接在龙门架上，用于带动主轴沿龙门架的高度方向移动，横向滑座滑动连接在竖向滑座上，横向滑座带动主轴沿龙门架的长度方向移动，主轴箱均安装在横向滑座上，电机丝杠安装在横向滑座上，主轴箱安装在电机丝杠上，电机丝杠带动主轴朝靠近工作台或者远离工作台的方向移动。通过横向滑座、竖向滑座和电机丝杠，实现主轴X轴、Y轴和Z轴方向的移动，从而满足换刀和加工的需求。

附图说明

图1是本申请中的卧式加工中心的结构示意图；

图2是本申请中的卧式加工中心的主轴滑座的结构示意图；

图3是本申请中的卧式加工中心的刀库的结构示意图；

图4是本申请中的卧式加工中心的工作台的结构示意图；

图5是本申请中的卧式加工中心的俯视图。

附图标记说明：1、底座；2、龙门架；3、工作台；31、转台；311、安装板；312、T形槽；32、摆篮；4、主轴滑座；41、竖向滑座；42、横向滑座；43、电机丝杠；5、主轴；6、主轴箱；7、刀库；71、安装架；72、驱动机构；73、刀套链；74、伸缩驱动件；75、换刀机构；751、驱动件；752、摆臂；753、放刀槽；76、放刀位；77、换刀位；8、排屑口。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请做进一步详细说明。

本申请实施例公开一种卧式加工中心，参照图1和图2，卧式加工中心包括底座1、龙门架2、工作台3、主轴滑座4、主轴5和主轴箱6，龙门架2和底座1均安装在地面上，底座1和龙门架2一体连接，主轴滑座4安装在龙门架2上，主轴箱6安装在主轴滑座4上且主轴箱6带动主轴5转动，主轴滑座4能够带动主轴5分别沿龙门架2的高度方向、长度方向和宽度方向移动，工作台3安装在底座1上，工作台3用于固定工件。

首先将工件固定在工作台3上，当对工件进行加工时，主轴滑座4带动主轴5分别沿龙门架2的高度方向、长度方向和宽度方向移动，同时主轴箱6带动主轴5转动，以完成对工件的加工。由于龙门架2属于龙门结构，具有较高的稳定性和热对称性，当刀具高速切削时，龙门架2能够降低由于扭转而引起的振动，进而降低振动对工作台3的影响，工作台3更加稳定，最终提高了工件的加工质量。

具体的，参照图1和图2，主轴滑座4包括竖向滑座41和横向滑座42，竖向滑座41滑动连接在龙门架2上，用于带动主轴5沿龙门架2的高度方向移动，横向滑座42滑动连接在竖向滑座41上，横向滑座42带动主轴5沿龙门架2的长度方向移动，主轴箱6安装在横向滑座42上。当需要调整主轴5的高度时，便可以调节竖向滑座41的高度，带动主轴箱6和横向滑座42一同移动；当需要将主轴5和工件对准时，便需要调节主轴5的水平位置，此时便可以调节横向滑座42，带动主轴箱6移动。

参照图1和图2，主轴滑座4还包括电机丝杠43安装在横向滑座42上，主轴箱6安装在电机丝杠43上，电机丝杠43带动主轴5朝靠近工作台3或者远离工作台3的方向移动。当需要调节主轴5工件之间的距离时，此时便可以通过调节电机丝杠43，带动主轴5朝靠近工作台3或者远离工作台3的方向移动。这样，通过竖向滑座41、横向滑座42和电机丝杠43，主轴5便实现了X轴、Y轴和Z轴方向的移动，再利用主轴箱6带动主轴5转动，便可以完成工件的加工工作。

电机丝杠43的轴线和主轴箱6的轴线平行，这样便实现重心重合驱动，可以减少丝杠驱动引起的摆动，提高整体的稳定性，从而可以提高加工精度。竖向滑座41能够移动至靠近地面的位置，这样可降低龙门架2的高度，满足一定尺寸下的整体发货要求。

需要说明的是，为了进一步提高整体的稳定性，竖向滑座41通过两侧的电机丝杠机构驱动，横向滑座42通过一个电机丝杠机构驱动。当然，也可以采用其他的传动机构，优选丝杠机构。本实施例中，对竖向滑座41和横向滑座42的结构不再做具体说明。

可以理解的是，所有的操作均可以通过自动控制实现，本卧式加工中心配置有控制系统和控制平台，通过在控制平台输入相应的程序指令，便可以实现相应的自动操作。本实施例中，对于自动控制部分不再做具体说明，控制系统和控制平台均未在图中示出。

参照图1和图3，为了满足各种不同的加工需求，本实施例中，还设置有刀库7，刀库7安装在龙门架2的一侧，刀库7为主轴5提供刀具且能够实现刀具的安装和拆卸。根据实际需求，在控制平台输入相应的刀具，刀库7便可以将指定的刀具送至主轴5一侧，并供主轴5进行装配使用。

具体的，参照图1和图3，刀库7包括安装架71、驱动机构72、环形的刀套链73、伸缩驱动件74和换刀机构75，驱动机构72、伸缩驱动件74和换刀机构75均安装在安装架71上，驱动机构72用于带动环形的刀套链73转动，刀套链73设置有多个放刀位76，各放刀位76沿刀套链73环形间隔均匀分布。安装架71上还设置有换刀位77，伸缩驱动件74将刀具从放刀位76推至换刀位77，换刀机构75将刀具从换刀位77转送至与主轴5轴线重合的地方。

进一步地，参照图1和图3，换刀机构75包括驱动件751和摆臂752，摆臂752上连接在驱动件751的输出轴上，摆臂752上成型有两个放置刀具的放刀槽753，两个放刀槽753分别位于摆臂752的两端。

换刀的流程为：根据实际需求，在控制平台输入相应的刀具，驱动机构72带动刀具链转动，将指定的刀具转动至预设位置，伸缩驱动件74将刀具从放刀位76顶出，且推至换刀位77，电机丝杠43带动主轴5向靠近刀具的方向移动至换刀点，使得刀具轴线与主轴5轴线重合，驱动件751带动摆臂752转动，摆臂752转动至换刀位77，刀具进入到换刀槽内，驱动件751继续转动，摆臂752带动刀具转动180度，当刀具插入到主轴5内后，主轴5上的夹爪夹紧，实现刀具的装配。

参照图1和图3，伸缩驱动件74可以采用气缸、电动推杆等，本实施例中，对伸缩驱动件74不做具体限定。当然，驱动机构72和驱动件751均不再做具体说明。

参照图1和图4，工作台3包括转台31和摆篮32，摆篮32固定在底座1上，转台31安装在摆篮32，工件固定在转台31上表面上，摆篮能够带动转台31摆动。转台31上安装有驱动电机（图中未示出），驱动电机的输出轴上固接有安装板311，驱动电机带动安装板311绕输出轴的轴线转动。摆篮32能够带动转台31摆动一定的角度，从而可以调整工件的角度，同时转台31能够自身旋转，能够改变工件与主轴5的相对的加工面，更加便于加工，提高加工效率。

本实施例中，工作台3仅能实现摆动和转动，并不能进行水平方向的移动。这样，当工件固定在安装板311上后，便不再进行水平移动，当工件较重时，如果通过工作台3水平移动，对驱动组件的型号要求较高，耗能大。但是，本实施例中，通过电机丝杠43驱动主轴5移动，对电机丝杠43的要求较小，耗能小。

参照图1和图4，安装板311的上表面上加工有T形槽312，安装板311上安装有夹具（图中未示出），通过夹具和T形槽312，能够快速对工件进行固定，而且稳定性高，同时可以实现对各种类型的工件的夹持固定。

参照图1和图5，底座1上开设有排屑口8，排屑口8位于转台31的下方，排屑口8与排屑机连通。当刀具切削工件时，产生的碎屑会掉落在排屑口8内，排屑口8里的碎屑由排屑口8底部的排屑机带走。这样，利用排屑口8收集排屑，切屑进一步地通过排屑机实现收集，避免排屑四处掉落而不便于清理。

本实施例中，龙门架2和底座1一体成型，优选焊接方式，保证连接处的稳定性，当然也可以采用能够保证连接强度的可拆卸方式。

本申请实施例一种卧式加工中心的实施原理为：加工时，将工件放在安装板311上，利用T形槽312和夹具将工件固定在安装板311上；利用横向滑座42、竖向滑座41和电机丝杠43带动主轴5移动至预设位置，根据加工需求，选择合适的刀具，控制驱动机构72带动刀具链转动，将需要的刀具旋转至指定位置，再通过伸缩驱动件74，将刀具从刀具链上推至换刀位77，换刀机构75从换刀位77获取所需刀具，并转送至与主轴5轴线重合的地方，主轴5移动以获取刀具，即完成刀具的装配。根据加工需求，输入相应的程序实现工件的自动加工。这样，由于主轴5安装在龙门架2上，当刀具进行高速切削作业时，结构大件容易产生扭转趋势，从而产生振动，而龙门架2结构具备较高的稳定性，可以减小振动程度，由于底座1与龙门架2相连，底座1的振动程度便有效地降低，工作台3更加稳定，最终提高了工件的加工质量。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种卧式加工中心，其特征在于：包括底座(1)、龙门架(2)、工作台(3)、刀库(7)、主轴滑座(4)、主轴(5)和主轴箱(6)；

所述龙门架(2)和所述底座(1)均安装在地面上，所述底座(1)和所述龙门架(2)一体连接，所述主轴滑座(4)安装在所述龙门架(2)上，所述主轴箱(6)安装在所述主轴滑座(4)上且所述主轴箱(6)自动带动所述主轴(5)转动，所述主轴滑座(4)能够自动带动所述主轴(5)分别沿所述龙门架(2)的高度方向、长度方向和宽度方向移动，所述刀库(7)安装在所述龙门架(2)的一侧，所述刀库(7)能够根据实际需求为所述主轴(5)提供刀具且能够实现刀具的安装和拆卸，所述工作台(3)安装在所述底座(1)上，所述工作台(3)用于固定工件。

2.根据权利要求1所述的卧式加工中心，其特征在于：所述主轴滑座(4)包括竖向滑座(41)和横向滑座(42)，所述竖向滑座(41)滑动连接在所述龙门架(2)上，用于带动所述主轴(5)沿所述龙门架(2)的高度方向移动，所述横向滑座(42)滑动连接在所述竖向滑座(41)上，所述横向滑座(42)带动所述主轴(5)沿所述龙门架(2)的长度方向移动，所述主轴箱(6)设置在所述横向滑座(42)上。

3.根据权利要求2所述的卧式加工中心，其特征在于：所述主轴滑座(4)还包括电机丝杠(43)，所述电机丝杠(43)安装在所述横向滑座(42)上，所述主轴箱(6)安装在所述电机丝杠(43)上，所述电机丝杠(43)带动所述主轴(5)朝靠近所述工作台(3)或者远离所述工作台(3)的方向移动。

4.根据权利要求3所述的卧式加工中心，其特征在于：所述电机丝杠(43)的轴线和所述主轴箱(6)的轴线平行。

5.根据权利要求1所述的卧式加工中心，其特征在于：所述刀库(7)包括安装架(71)、驱动机构(72)、环形的刀套链(73)、伸缩驱动件(74)和换刀机构(75)，所述驱动机构(72)、所述伸缩驱动件(74)和所述换刀机构(75)均安装在所述安装架(71)上，所述驱动机构(72)用于带动环形的所述刀套链(73)转动，所述刀套链(73)设置有多个放刀位(76)，所述安装架(71)上还设置有换刀位(77)，所述伸缩驱动件(74)将刀具从所述放刀位(76)推至所述换刀位(77)，所述换刀机构(75)将刀具从所述换刀位(77)转送至所述主轴(5)上。

6.根据权利要求5所述的卧式加工中心，其特征在于：所述换刀机构(75)包括驱动件(751)和摆臂(752)，所述摆臂(752)连接在所述驱动件(751)的输出轴上，所述摆臂(752)上成型有两个放置刀具的放刀槽(753)，两个所述放刀槽(753)分别位于所述摆臂(752)的两端。

7.根据权利要求1所述的卧式加工中心，其特征在于：所述工作台(3)包括转台(31)和摆篮(32)，所述摆篮(32)固定在所述底座(1)上，所述转台(31)安装在所述摆篮(32)上，所述工件固定在所述转台(31)上表面上，所述摆篮(32)能够带动所述转台(31)摆动。

8.根据权利要求7所述的卧式加工中心，其特征在于：所述转台(31)上安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴上固接有安装板(311)，所述驱动电机带动所述安装板(311)绕输出轴的轴线转动。

9.根据权利要求8所述的卧式加工中心，其特征在于：所述安装板(311)的上表面上加工有T形槽(312)，所述安装板(311)上安装有夹具，通过所述夹具和所述T形槽(312)对工件进行固定。

10.根据权利要求9所述的卧式加工中心，其特征在于：所述底座(1)上开设有排屑口(8)，所述排屑口(8)位于所述转台(31)的下方，所述排屑口(8)与排屑机连通。