CN201483023U - 自动卧式铣镗床 - Google Patents

Abstract

自动卧式铣镗床，涉及机床技术领域。它包括床身、下滑座、上滑座、工作台、主轴箱、立柱、镗轴、进给伺服电机及电气系统，在主轴箱内设有主轴变速传动机构，主轴变速传动机构包括一个主轴变频电机、一个变速轴及两个传动轴，床身上设有四条导轨，可增加机床整体刚性及承载能力；工作台夹紧采用碟簧夹紧、液压松开的方式，大大提高了工作台夹紧的可靠性；主运动由变频电机驱动，进给运动由伺服电机驱动，能够实现主轴转速无级调速、进给速度无级调速、单个轴自动定位，同时控制系统内设计了自动铣平面循环、镗孔循环、钻孔循环、攻丝循环，使操作大为简化，生产效率显著提高，是具有自动加工功能的卧式铣镗床。

Description

自动卧式铣镗床

技术领域

本实用新型属于机床技术领域，具体说涉及一种自动卧式铣镗床。

背景技术

普通卧式铣镗床是万能性机床，可对箱体、壳体、机座等大型零件进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、锪平面、铣平面、车螺纹等切削加工。产品广泛应用于能源、交通、重型、石化机械等行业，是加工箱体类零件的关键设备。

目前市场上的普通卧式铣镗床，其主要结构以普通电机为动力源，通过液压机械联动装置控制滑移变速齿轮位置变动，获得不同的转速及进给量。主轴箱内部结构复杂，齿轮数量较多。床身普遍采用2条导轨，当工作台移动到下滑座边缘时，因为下滑座没有足够支撑，变形量较大，导致加工精度不高。工作台夹紧通常采用手动夹紧，可靠性不高。

普通卧式铣镗床的电气控制采用PLC(可编程控制器)控制，驱动部分普遍使用普通三相异步电机驱动机械传动，机床轴坐标位置靠数显表显示。这种控制方式的缺点是机床轴不能自动定位，机床的加工完全靠手动操作，操作繁琐，加工效率低。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种结构简单、加工精度及加工效率高的自动卧式铣镗床；本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：自动卧式铣镗床，包括床身(1)、下滑座(2)、上滑座(3)、工作台(4)、主轴箱(5)、立柱(6)、镗轴(7)、进给伺服电机(8)及电气系统，在主轴箱(5)内设有主轴变速传动机构，其特征在于：所述的主轴变速传动机构包括一个主轴变频电机(9)、一个变速轴(13)及两个传动轴(12)、(16)，主轴变频电机(9)输出轴与第一传动轴(12)通过联轴器(10)连接，第一传动轴(12)上的传动齿轮(11)与变速轴(13)上的滑动齿轮(14)啮合，变速轴(13)上的滑动齿轮(14)与第二传动轴(16)上的传动齿轮(15)啮合，第二传动轴(16)上的齿轮(17)与空心主轴(19)的传动齿轮(18)啮合。

所述的床身(1)上设有四条导轨(20、21、22、23)，位于中间的导轨(21)、导轨(22)为主导轨，位于两侧的导轨(20)、导轨(23)为辅助导轨。

所述的工作台(4)夹紧机构包括碟簧(26)、液压缸体(24)、活塞(25)、活塞杆(27)、圆形垫片(28)，液压缸体(24)固定在上滑座(3)上，在液压缸体(24)内安装有活塞(25)和碟簧(26)，活塞杆(27)上套装圆形垫片(28)。

电气系统包括控制单元(35)、人机界面(29)、变频器(31)、伺服驱动器(32)、位置反馈(33)，控制单元(35)与人机界面(29)、变频器(31)、伺服驱动(32)、位置反馈(33)通过控制总线进行通讯，将人机界面(29)和位置反馈(33)输入的信息通过运算处理形成控制指令，通过控制总线下达给变频器(31)和伺服驱动器(32)，完成整个自动控制过程，变频器(31)与主轴变频电机(9)连接，伺服驱动器(32)与进给伺服电机(8)连接。

所述的控制单元(35)与手轮(30)连接。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型通过采用变频电机，使机床转速可以在区间内无级变速并且可通过触摸屏操作面板来选取转速及进给量。通过主轴变频电机、进给伺服电机分别控制主轴旋转运动、各轴的进给运动。与现有技术相比，本实用新型取消原有机床结构中的液压预选变速装置以及主轴操纵机构，采用电气系统根据屏幕输入自动输出信号，联动液压实现主轴正转、反转、停车、变速等动作，零部件数量减少70％左右，大大简化了结构，降低了机床故障率。

2、床身通过采用4条导轨，增加了床身的刚性，同时增加了对下滑座的支撑，避免了工作台移到下滑座边缘时，床身对下滑座支撑不足而产生的下滑座变形，有效提高了工作台在下滑座边缘状态下的工件的加工精度。

3、工作台夹紧机构采用碟簧夹紧、液压松开的方式，避免了手动夹不紧情况发生，大大提高了工作台夹紧的可靠性。

4、通过进给伺服电机代替普通进给电机，使本实用新型能够实现自动定位，自动加工，大大提高了加工精度和加工效率。

本实用新型相对于普通镗床的操作大为简化，自动化程度高。并且机床进给轴实现定位功能，定位准确；用户不必编程，通过设定加工参数的形式就可以完成简单的自动加工。

附图说明

图1是自动卧式铣镗床的结构示意图；

图2是自动卧式铣镗床主轴变速传动机构剖视图；

图3是自动卧式铣镗床的床身与下滑座连接结构图；

图4是自动卧式铣镗床工作台夹紧结构图；

图5是自动卧式铣镗床的电气系统原理图；

图6是自动卧式铣镗床自动循环程序流程图；

具体实施方式

自动卧式铣镗床，包括床身1、下滑座2、上滑座3、工作台4、主轴箱5、立柱6、镗轴7、进给伺服电机8及电气系统，，如图1所示，立柱6固定在床身1上，主轴箱5安装在立柱6上，主轴箱5可以在立柱6上进行上下移动(Y轴运动)；下滑座2安装在床身1的导轨上，下滑座2可以在床身1上进行纵向移动(Z轴运动)；上滑座3安装在下滑座2上，上滑座3可以在下滑座2上进行横向移动(X轴运动)；工作台4安装在上滑座3上，工作台4可以在上滑座3上进行旋转运动(B轴运动)，进给电机8安装在床身上1上，镗轴7在主轴箱5内，并可在主轴箱5内伸缩(W轴运动)。在主轴箱5内设有主轴变速传动机构，其结构如图2所示，包括一个主轴变频电机9、一个变速轴13及两个传动轴12、16，主轴变频电机9输出轴与第一传动轴12通过联轴器10连接，第一传动轴12上的传动齿轮11与变速轴13上的滑动齿轮14啮合，变速轴13上的滑动齿轮14与第二传动轴16上的传动齿轮15啮合，第二传动轴16上的齿轮17与空心主轴19的传动齿轮18啮合；通过上述结构，主轴变频电机9将动力通过第一传动轴12、第二传动轴16和变速轴13传递到空心主轴19上，从而获得机床主运动。其原理为以主轴变频电机9作为动力源，通过对主轴变频电机9恒扭矩以及恒功率区间的计算，使用一个滑移齿轮实现2种档位变化。计算不同转速、进给量切削时扭矩、功率，再根据变频电机恒功率、恒扭矩特性选定其中二档传动比作为高、低二种定比传动档位，结合变频电机可以无级调速的功能实现机床主轴区间内无级变速。

在床身1上设有四条导轨20、21、22、23，如图3所示，位于中间的导轨21、导轨22为主导轨，位于两侧的导轨20、导轨23为辅助导轨。当工作台4移动到下滑座2两侧边缘时，两侧的辅助导轨起到支撑下滑座2的作用，有效减少了工作台4因下滑座2变形引起的下沉，从而保证了零件的加工精度。

如图4所示，本实用新型工作台4夹紧机构包括碟簧26、液压缸体24、活塞25、活塞杆27、圆形垫片28。液压缸体24固定在上滑座3上，在液压缸体24内安装有活塞25和碟簧26，活塞杆27上套装圆形垫片28。碟簧26通过自身弹性变形使在液压缸体24内连接在活塞25的活塞杆27受到向下的拉力，活塞杆27压紧圆形垫片28，工作台4被夹紧；当液压缸体24内注入液压油，活塞25受液压力将碟簧26压缩变形，从而带动活塞杆27向上移动，工作台4松开。

如图5所示，电气系统包括控制单元35、人机界面29、变频器31、伺服驱动器32、位置反馈33，控制单元35与人机界面29、变频器31、伺服驱动32、位置反馈33通过控制总线进行通讯，将人机界面29和位置反馈33输入的信息通过运算处理形成控制指令，通过控制总线下达给变频器31和伺服驱动器32，变频器31与主轴变频电机9连接，伺服驱动器32与进给伺服电机8连接，完成整个自动控制过程，通过控制单元35实现所有运算、通讯、轴定位、主轴变档调速、自动加工循环的软件控制功能。手轮30直接连接到控制单元35上，用于手动微调各进给轴，手动旋转主轴。

本实用新型机床的电气系统采用一种闭环的控制方式，实现机床各轴定位功能。由人机界面29选定要定位的轴(X轴、Y轴、Z轴、W轴、B轴，在X轴、Y轴、Z轴、W轴安装直线测量尺用于位置检测，B轴安装编码器)，此时控制单元35将与该轴相对应的位置检测34反馈到控制系统中，并且根据人机界面输入的位置坐标，控制该轴移动的距离，定位的过程实现闭环控制。主轴的速度控制由变频器31实现，控制单元35从人机界面29获取主轴的转速，由程序实现主轴的档位自动变换，并且计算出主电机的转速，将控制指令发送给变频器，实现主轴的无级调速。系统中开发固定循环功能，由控制单元35通过软件实现，人机界面29中开发了调用固定循环的界面，在界面中以填表的方式设定自动加工需要的参数，这些参数值通过控制总线传送到控制单元35中，控制程序依据这些设定好的参数控制机床实现自动加工。

自动卧式铣镗床的加工控制程序流程如图6所示。开始自动铣面循环时，程序先判断当前的机床进给运动是否分配在X轴，如果没有分配则先分配X轴，分配完成后根据铣面设定的参数对X轴定位，定位到达后判断是否继续进行铣面加工，如果铣面加工未完成，则分配Y轴，再依据铣面设定参数对Y轴定位，定位完成后判断铣面循环是否结束，如果没结束重新分配X轴，循环执行，直到铣面循环结束。开始钻孔、攻丝循环时首先判断进给轴是不是分配在W轴上，如果没有分配则分配至W轴，在执行钻孔程序时，先执行W轴定位，判断是否需要排屑，如果需要排屑，执行排屑定位，排屑完成后继续钻孔定位程序，钻孔完成后，W轴返回初始位置；在执行攻丝程序时，W轴执行攻丝定位程序，攻丝定位到位后，返回初始位置。

Claims (5)

1.自动卧式铣镗床，包括床身(1)、下滑座(2)、上滑座(3)、工作台(4)、主轴箱(5)、立柱(6)、镗轴(7)、进给伺服电机(8)及电气系统，在主轴箱(5)内设有主轴变速传动机构，其特征在于：所述的主轴变速传动机构包括一个主轴变频电机(9)、一个变速轴(13)及两个传动轴(12)、(16)，主轴变频电机(9)输出轴与第一传动轴(12)通过联轴器(10)连接，第一传动轴(12)上的传动齿轮(11)与变速轴(13)上的滑动齿轮(14)啮合，变速轴(13)上的滑动齿轮(14)与第二传动轴(16)上的传动齿轮(15)啮合，第二传动轴(16)上的齿轮(17)与空心主轴(19)的传动齿轮(18)啮合。

2.根据权利要求1所述的自动卧式铣镗床，其特征在于：所述的床身(1)上设有四条导轨(20、21、22、23)，位于中间的导轨(21)、导轨(22)为主导轨，位于两侧的导轨(20)、导轨(23)为辅助导轨。

3.根据权利要求1所述的自动卧式铣镗床，其特征在于：所述的工作台(4)夹紧机构包括碟簧(26)、液压缸体(24)、活塞(25)、活塞杆(27)、圆形垫片(28)，液压缸体(24)固定在上滑座(3)上，在液压缸体(24)内安装有活塞(25)和碟簧(26)，活塞杆(27)上套装圆形垫片(28)。

4.根据权利要求1所述的自动卧式铣镗床，其特征在于：所述的电气系统包括控制单元(35)、人机界面(29)、变频器(31)、伺服驱动器(32)、位置反馈(33)，控制单元(35)与人机界面(29)、变频器(31)、伺服驱动(32)、位置反馈(33)通过控制总线进行通讯，将人机界面(29)和位置反馈(33)输入的信息通过运算处理形成控制指令，通过控制总线下达给变频器(31)和伺服驱动器(32)，完成整个自动控制过程，变频器(31)与主轴变频电机(9)连接，伺服驱动器(32)与进给伺服电机(8)连接。

5.根据权利要求4所述的自动卧式铣镗床，其特征在于：所述的控制单元(35)与手轮(30)连接。

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