CN1298500C - 三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心 - Google Patents

三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有三个主轴头和三个刀架纵向进给双驱动的数控复合加工中心，它由车削主轴头、铣削主轴头、第三主轴头、车削刀架、铣削刀架、立刀架、床鞍、横滑板、小门架、床身、侧门架、尾架和刀库等部件组成。第三主轴头可更换，可安装高速铣头、磨头；车削主轴头的主轴具有伺服轴功能，铣削主轴头和第三主轴头的主轴可为伺服轴。该机床最少具有九个伺服轴，最多可有十二个伺服轴，可实现五轴联动控制；工件一次装夹后可完成车、铣、镗、钻、螺纹、切齿等加工和高速铣、车铣等精加工。粗精加工机构可分开，以提高机床的精度保持性。

Description

三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心
技术领域
本发明涉及一种数控加工机床，特别涉及一种三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心。
背景技术
车铣复合加工中心是近年来出现的一种新型数控机床，目前已出现的车铣复合中心主要形式是由二个主轴头，一个车削用，一个铣削用；一个刀架，车、铣刀架合在一起，或二个刀架，一个车削刀架和一个铣削刀架；其粗加工和精加工共用一套机构；还有一种是三主轴头形式，有两个车削主轴头和一个铣削主轴头组成，但粗精加工机构仍是共用。由于粗精机构共用，其精加工是通过调整切削用量来实现的，而不是靠机床结构保证的，由于机构共用，机构的精度保持性相对要低。
发明内容
本发明的目的针对上述已有技术中存在的不足而设计的一种新型机床，该机床粗精加工机构可分开，从而提高了加工精度和机构精度的保持性。本发明的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心有三个主轴头和三个刀架，一个车削用，一个铣削用，另一个为精加工用，用于精铣、精车铣，其粗加工与精加工机构是分开的。这种机床的加工工艺范围大，具有车削、铣削、切齿等多种切削加工功能，而且还具有高速精铣、精车铣或磨削的精加工功能。其目的是使工件在机床上一次装夹后，可以进行上述各种工序的加工，可进行回转表面、非回转表面及自由曲面的加工，特别是可进行精加工，且粗、精机构分开，可减少工件装夹次数以及安装定位误差，尤其是可提高精加工的形位加工精度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心主要有床身、床鞍、尾座、刀库、三个主轴头、三个刀架组件及二个门架组件等组成，其中：床鞍与床身通过导轨副连接，并沿其导轨纵向移动，刀库设置在床身的前部并通过支架安装在床身上；车削主轴头设置在刀库的下方并安装在床身上；尾座与床身用导轨副连接；车削刀架通过其横滑板与床鞍用导轨副连接；铣削主轴头安装在其铣削刀架上，铣削刀架通过其横滑板与床鞍用导轨副连接；床鞍与床身用导轨副连接；本发明还设置有第三主轴头、小门架和侧门架；其中，小门架与床鞍连接，小门架通过纵滑板与侧门架用导轨副连接，即小门架由床鞍和纵滑板进行纵向的双驱动；第三主轴头安装在小门架上，侧门架呈门字形安装在床身的一边。
本发明设置了精加工的第三主轴头、精加工用的刀架和双驱动机构，其突出的优点是：在一台机床上配置了粗、精加工机构，粗精加工机构可分开，以提高精加工精度及机床精度保持性；独特的双驱动原理，既让粗精纵向进给的移动分开，保证精加工精度，同时又使粗精机构组合，提高了纵向进给机构的刚度和承载能力。本发明具有车削、铣削、切齿等多种切削加工功能，而且还具有高速精铣、精车铣或磨削的精加工功能。由于工件的大部分工序可在一台机床上一次装夹后完成，节省了各工序的装卸辅助时间，减少了夹具等工装的设计制造，减少了工序装夹定位误差；保证了工件的形位误差；提高了机床的精度保持性。
附图说明
图1为本发明的主视图及其坐标；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的A向视图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明作更详细的说明。
参照图1的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心主视图，床鞍11与床身16通过导轨副连接并可沿床身16纵向移动，刀库14设置在床身16的前部并通过支架15安装在床身16上，车削主轴头1设置在刀库14的下方与床身16连接，侧门架13呈门字形安装在床身16的一边，尾座17可在床身16的导轨副上沿床身16纵向移动，车削刀架4通过横滑板7安装在床鞍11上，并可在床鞍11上横向移动；铣削主轴头2安装在铣削刀架5上，也可在床鞍11上横向移动；第三主轴头3安装在立刀架6上，立刀架6通过横滑板9安装在小门架10上，并可在小门架10上横向移动。小门架10与床鞍11连接，并允许其相对床鞍11在纵向有微小的相对移动，床鞍11与床身16连接并可沿床身16纵向移动，同时小门架10通过纵滑板12与侧门架13用导轨副连接并沿纵向移动。
图2显示了图1各部件在俯视图中的位置，横滑板7位于车削刀架4下方，并与床鞍11通过导轨副连接；在侧门架13的门架上设置有纵滑板12，以便和小门架10连接。
图3的A向视图显示了图1各部件在右侧面所处的位置，铣削主轴头2安装在铣削刀架5上，铣削刀架5通过横滑板8安装在床鞍11上，并可沿床鞍11横向移动。
本发明在运动过程中，由于有三个主轴头、三个刀架和两个门架，该机床最少具有九个伺服轴，最多可有十二个伺服轴，即车削刀架4具有Z、X两个伺服轴；铣削刀架5本身有X、Y、B三个伺服轴或X、B二个伺服轴；立刀架6本身有X、Y、A三个伺服轴；车削主轴头1的主轴为伺服轴，铣削主轴头2和第三主轴头3的主轴可为伺服轴，也可为非伺服轴，最多联动轴数为5，即X、Y、Z、A、C或X、Y、Z、B、C；可以进行车、铣及齿轮加工。采用不同的可选第三主轴头3，还可以进行精铣、精车铣、磨削加工；车削刀架4与床鞍11组合具有X轴、Z轴伺服轴功能；铣削刀架5与床鞍11组合具有X轴、Y轴、Z轴和B轴4个伺服轴或具有X、Z、B轴3个伺服轴功能；立刀架6和小门架10组合具有X轴、Y轴、Z轴和A轴4个伺服轴功能；双Z轴驱动时，要求同步，但允许二者在Z向有小的相对位移，这样既可以提高床鞍抗颠覆力矩的能力，又使精加工Z轴分开，有利于提高精加工机构的精度保持性。
实施例1：
参见图1，实施例中车削主轴头1具有C轴功能，铣削主轴头2的主轴也为伺服轴，可进行滚齿。第三主轴头3是可以进行精铣、精车铣或磨削加工的高速主轴头；车削刀架4为转塔式车刀刀架，其组件与床鞍组合具有X、Z二个伺服轴功能。铣削刀架5与床鞍组合具有B、Y、X和Z四个伺服轴功能；立刀架6与小门架组合具有A、Y、X和Z四个伺服轴功能，共有11个伺服控制轴，最多可实现5个伺服轴联动。该实施例的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心除了可进行车、铣、切齿之外，还可进行高速精铣、精车铣或磨削等精加工。该机床的粗精进给机构分开，机床的精加工精度高，精度保持性好，而粗精纵向进给机构的双驱动组合提高了床鞍的抗颠覆力矩能力，适合于颠覆力矩大的工况使用。
实施例2：
参见图1，与实施例1不同的是：第三主轴头3采用磨削主轴头，故其精加工功能是磨削。该机床共有11个伺服控制轴。
实施例3：
参见图1，与实施例1所不同的是：第三主轴头3的主轴也具备伺服轴功能，因此使机床共有十二个伺服控制轴。
实施例4：
参见图1，与实施例1不同的是：铣削主轴头2的主轴不是伺服控制轴，刀架5无Y轴，该机床共有九个伺服轴，因此铣削刀架5的刚度高，其Y轴部分功能可借助立刀架6实现，使该机床的成本相对降低。

Claims (8)

1、一种三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，包括床身(16)、床鞍(11)、尾座(17)、刀库(14)、支架(15)、车削主轴头(1)和铣削主轴头(2)、车削刀架(4)和铣削刀架(5)、横滑板(7)、横滑板(8)；其中：床鞍(11)与床身(16)通过导轨副连接，并沿其导轨纵向移动，刀库(14)设置在床身(16)的前部并通过支架(15)安装在床身(16)上，车削主轴头(1)设置在刀库(14)的下方并与床身(16)连接，尾座(17)与床身(16)用导轨副连接，铣削主轴头(2)安装在铣削刀架(5)上，铣削刀架(5)通过其横滑板(8)与床鞍(11)用导轨副连接；车削刀架(4)通过其横滑板(7)与床鞍(11)用导轨副连接；其特征在于：该加工中心还设置有小门架(10)、第三主轴头(3)、侧门架(13)；其中，小门架(10)与床鞍(11)连接，小门架(10)通过纵滑板(12)与侧门架(13)用导轨副连接，即小门架(10)由床鞍(11)和纵滑板(12)进行纵向的双驱动；第三主轴头(3)安装在小门架(10)上，侧门架(13)呈门字形安装在床身(16)的一边；
2、根据权利要求1所述的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，其特征在于第三主轴头(3)与立刀架(6)、横滑板(9)和导轨副构成第三主轴头组件；第三主轴头(3)安装在立刀架(6)上，立刀架(6)通过其横滑板(9)与小门架(10)用导轨副连接。
3、根据权利要求1所述的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，其特征在于侧门架(13)与纵滑板(12)构成侧门架组件；纵滑板(12)设置在侧门架(13)的门梁侧面。
4、根据权利要求1所述的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，其特征在于车削主轴头(1)的主轴采用交流伺服电机驱动，为伺服轴。
5、根据权利要求1或2所述的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，其特征在于铣削主轴头(2)和第三主轴头(3)的主轴用变频电机驱动，或者用交流伺服电机驱动。
6、根据权利要求2所述的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，其特征在于第三主轴头(3)是进行精铣、精车铣或磨削加工的主轴头。
7、根据权利要求1所述的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，其特征在于刀库(14)配置在车削主轴头(1)的上方，或者配置在侧门架(13)上，或者采用落地式刀库。
8、根据权利要求1或2所述的三主轴双门架双驱动五联动复合加工中心，其特征在于车削刀架(4)与床鞍(11)及车削主轴头(1)组合实现三轴联动控制；铣削刀架(5)与床鞍(11)及车削主轴头(1)组合实现五轴联动控制；立刀架(6)与小门架(10)及车削主轴头(1)组合实现五轴联动控制。
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