CN204934696U - 一种新型单主轴五面体加工数控铣床 - Google Patents
一种新型单主轴五面体加工数控铣床 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公布了一种新型单主轴五面体加工数控铣床，属于数控机床领域，涉及五面体的加工机床，它包括床身和立柱，以及水平进给系统和垂直进给系统，所述垂直进给系统通过主轴分度装置可360°角度转动地连接着主轴；所述水平进给系统可360°角度转动地连接着工作台分度装置。本实用新型的目的是提供一种新型单主轴五面体加工数控铣床，实现单主轴五面体加工，同时提高加工传动精度以及分度精度，扩大加工范围，提高加工效率，降低加工成本。
Description
技术领域
本发明属于数控机床领域，涉及五面体的加工机床，具体为一种新型单主轴五面体加工数控铣床。
背景技术
现有的普通数控铣床，在一次安装的条件下只能加工一个面及其孔(不能任意角度加工)，或三轴铣削简单曲面；装夹次数多，加工精度特别是形位精度不高，工艺范围不宽，且加工效率不高，大大限制了数控铣的使用。而且在传动分度方面，其采用的齿轮或者丝杆及蜗轮蜗杆的传动方式，其齿间间隙无法消除，而且会随着使用的同时磨损，更进一步降低了分度和加工精度。
而最近出现的五面体加工中心多是龙门式的多主轴加工方式，其造价高，对中小零件的加工非常不经济。
通过专利检索，存在以下已知的现有技术方案：
专利1：中国专利申请号CN200910193359.4，申请日2009.10.23，公开(公告)日2010.04.21，公开了本发明涉及一种高精度五面体加工机床，包括机床床身、工作台、横梁、左立柱、右立柱、电气控制箱、操纵台、主传动箱、滑枕、拖板、刀库、自动头库、直角铣头和排屑器；导轨包括分别设置于机床床身左、右侧的直线滚动导轨和设置于机床床身中间的一条镶钢滚动导轨；镶钢滚动导轨包括镶钢块、滚动块和滚动块的固定块；在直角铣头主轴的中心设置有套设蝶形弹簧的拉杆，该拉杆的右端连接卡爪；还包含有油缸松刀装置；头库壳体的埋入部埋设在右立柱内部。具有加工精度高、装配容易、机床零件的互换性好、减少机床的占用空间、提高换头的速度的优点。
专利2：中国专利申请号CN201110309614.4，申请日2011.10.13，公开(公告)日2012.04.25，公开了一种数控机床，尤其是涉及一种数控龙门五面体加工机床。其主要是解决现有技术所存在的五面体加工中心的直角功能头刚性差，换直角功能头耗费的时间较多，并且加工精度较低等的技术问题。本发明由数控龙门立卧复合机床与回转工作台组成，其包括床身、复合立柱，所述的复合立柱上端固定连接有横梁，横梁通过横梁导轨活动连接有横梁滑鞍，一侧复合立柱通过立柱导轨活动连接有立柱滑鞍，另一侧复合立柱固定有刀库，横梁滑鞍上设有立式主轴箱，立柱滑鞍上设有卧式主轴箱，立式主轴箱、卧式主轴箱设有丝杆驱动装置，床身上设有工作台，工作台上设有可旋转的回转工作台，丝杆驱动装置都连接电气数控装置。
专利3：中国专利申请号CN201120138979.0，申请日2011.05.03，公开(公告)日2012.02.15，公开了一种数控龙门铣床的五面体主轴，其包括立轴及卧轴，立轴的一端可与动力源联接，其另一端可固定刀具，卧轴的延伸方向与立轴的延伸方向相互垂直，其一端可固定刀具，立轴与卧轴通过一对相互啮合的伞齿轮传动连接。上述五面体主轴的立轴转动的同时，可通过伞齿轮带动卧轴一同转动，立轴上的刀具可加工工件与工作台平行的表面，而卧轴上的刀具可加工工件的侧面，工件一次装夹即可进行至少两个面的加工，可减少因多次装夹工件面占用机床的工作时间，还可减少因重新装夹移动工件造成定位误差带来的加工误差，极大地提高了工件加工的效率与精度。
通过以上的检索发现，以上技术方案不能影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合不能破坏本发明的创造性。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种新型单主轴五面体加工数控铣床，实现单主轴五面体加工，同时提高加工传动精度以及分度精度，扩大加工范围，提高加工效率，降低加工成本。
为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种新型单主轴五面体加工数控铣床，它包括床身(1)和立柱(2)，以及水平进给系统(3)和垂直进给系统(4)；所述垂直进给系统(4)通过主轴分度装置(6)可360°角度转动地连接着主轴(8)；所述水平进给系统(3)可360°角度转动地连接着工作台分度装置(7)。
进一步的，所述主轴分度装置(6)包括连接着垂直进给系统(4)的垂直进给连接件(606)，垂直进给连接件(606)固定在可沿着立柱(2)上下滑动的滑板(602)末端；滑板(602)内部中空成圆柱形，其内固定有主轴分度直驱电机(603)；主轴分度直驱电机(603)的下方固定有连接法兰(605)，连接法兰(605)将滑板(602)的中空封闭，在连接法兰(605)与滑板(602)的侧壁接触处安装有滑动接触件；连接法兰(605)末端连接着主轴(8)。
进一步的，所述滑板(602)与立柱(2)相接触处为梯形燕尾结构，且立柱(2)在接触处设置有梯形镶条(601)。
进一步的，所述连接法兰(605)与滑板(602)的侧壁接触处安装的滑动接触件为轴承(604)。
进一步的，所述滑板(602)固定在主轴分度直驱电机(603)的定子上，所述连接法兰(605)固定在主轴分度直驱电机(603)的转子上。
进一步的，所述工作台分度装置(7)包括连接着水平进给系统(3)的水平进给连接件(707)，水平进给连接件(707)固定在水平支座连接件(706)上，水平支座连接件(706)上固定有防水板(705)；防水板(705)与上方设置的工作台(701)形成柱形中空，其内安装有工作台直驱电机(702)；在工作台(701)的下方与防水板(705)连接处设置有环形滑动接触件。
进一步的，所述工作台(701)下方设置有导轨滑块(704)，与之相连接的防水板(705)上方对应地设置有环形导轨(703)。
进一步的，所述水平支座连接件(706)的下方为梯形燕尾槽结构。
进一步的，所述工作台(701)固定在工作台直驱电机(702)的转子上，工作台直驱电机(702)的定子穿过防水板(705)后固定在水平支座连接件(706)上。
进一步的，所述水平支座连接件(706)安装在叠加在一起的横向进给(31)、纵向进给(32)上。
本发明的有益效果：
1、由于采用了旋转主轴以及旋转工作台，开创性地实现了单主轴加工五面体；机床有水平X轴、Y轴，竖直Z轴，旋转B轴、C轴共五轴，可加工任意复杂的曲，面相对于龙门式多主轴五面体加工，省时省力，生产成本以及加工成本更低。
2、单主轴五面体加工有效减少了装夹次数，一次装夹可加工五个面及其孔，提高了加工效率,降低了生产成本，提高了加工精度特别是形位精度。
3、扩大工艺范围，既能立铣又能卧铣，实现五面体及复杂曲面(即任意角度)加工，淘汰现有的立、卧式数控铣或立、卧式加工中心及镗床。
4、主轴及工作台均能精密分度，还可加工普通数控铣床不能加工的齿轮，更复杂的曲面等，可以实现新工艺：铣齿、滚齿，铣孔等。
5、分度机构采用电机直接驱动，省去了机械传动，减少了误差，分度精度高且重复精度高，重复误差低于1弧秒。
6、直接驱动系统的性能、精度和可重复性不会像机械分度器那样随着时间而下降。如果采用机械分度器，经过一段时间后部件会磨损，使精度和可重复度下降。
7、机床故障时能零延时响应：如果相关过程出现错误，直接驱动系统会迅速停止。机械分度器则需要几个周期才能停止，这样容易损坏加工部件和机器。
8、很容易更改转位角度、速度、加速度以及停歇时间等运动参数。机械分度器不支持灵活的运动轨迹。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图。
图2为本发明一种状态下主视示意图。
图3为图1中工作台分度装置7立体结构示意图。
图4为图3中主剖视示意图。
图5为图4中C处局部放大示意图。
图6为图1中主轴分度装置6立体结构示意图
图7为图6中主剖视示意图(省略下方连接件)。
图中所述文字标注表示为：1、床身；2、立柱；3、水平进给系统；31、横向进给；32、纵向进给；4、垂直进给系统；5、水平支座；6、主轴分度装置；7、工作台分度装置；8、主轴；
601、梯形镶条；602、滑板；603、主轴分度直驱电机；604、轴承；605、连接法兰；606、垂直进给连接件；
701、工作台；702、工作台直驱电机；703、环形导轨；704、导轨滑块；705、防水板；706、水平支座连接件；707、水平进给连接件。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
如图1-图2所示，本发明的具体结构为：一种新型单主轴五面体加工数控铣床，它包括床身1和立柱2，以及水平进给系统3和垂直进给系统4；所述垂直进给系统4通过主轴分度装置6可360°角度转动地连接着主轴8；所述水平进给系统3可360°角度转动地连接着工作台分度装置7。
优选的，如图6-图7所示，所述主轴分度装置6包括连接着垂直进给系统4的垂直进给连接件606，垂直进给连接件606固定在可沿着立柱2上下滑动的滑板602末端；滑板602内部中空成圆柱形，其内固定有主轴分度直驱电机603；主轴分度直驱电机603的下方固定有连接法兰605，连接法兰605将滑板602的中空封闭，在连接法兰605与滑板602的侧壁接触处安装有滑动接触件；连接法兰605末端连接着主轴8。
优选的，所述滑板602与立柱2相接触处为梯形燕尾结构，且立柱2在接触处设置有梯形镶条601。
优选的，所述连接法兰605与滑板602的侧壁接触处安装的滑动接触件为轴承604。
优选的，所述滑板602固定在主轴分度直驱电机603的定子上，所述连接法兰605固定在主轴分度直驱电机603的转子上。
优选的，如图3-图5所示，所述工作台分度装置7包括连接着水平进给系统3的水平进给连接件707，水平进给连接件707固定在水平支座连接件706上，水平支座连接件706上固定有防水板705；防水板705与上方设置的工作台701形成柱形中空，其内安装有工作台直驱电机702；在工作台701的下方与防水板705连接处设置有环形滑动接触件。
优选的，所述工作台701下方设置有导轨滑块704，与之相连接的防水板705上方对应地设置有环形导轨703。
优选的，所述水平支座连接件706的下方为梯形燕尾槽结构。
优选的，所述工作台701固定在工作台直驱电机702的转子上，工作台直驱电机702的定子穿过防水板705后固定在水平支座连接件706上。
优选的，所述水平支座连接件706安装在叠加在一起的横向进给31、纵向进给32上。
本发明中关于主轴分度直驱电机603与工作台直驱电机702的电控系统以及电源系统，其不本发明的主要内容；且现有技术根据本发明的结构以及功能需要可以很清晰明白地设计出，此处不作具体描述。同时本发明的结构中省略了关于油路的布置以及控制部分的内容。
具体使用时：1)主轴分度：如图1、图6-图7所示，主轴分度直驱电机603内嵌在滑板602之中，主轴分度直驱电机603转动带动连接法兰605转动，连接法兰605带动与之相连的主轴8绕A轴转动，实现精准分度。当遇到特殊情况时，分度可以立即停止，无需经过机械传动的间隙时间。
2)工作台分度：如图1、图3-图5所示，工作台直驱电机702内嵌在工作台701之中，工作台直驱电机702转动直接带动其上方的工作台701绕B轴转动，实现精准分度。当遇到特殊情况时，分度可以立即停止，无需经过机械传动的间隙时间。
对比发现，我们知道，一个“高精度”行星齿轮头的背隙可以达到1弧分，这对于绝对稳定驱动电机，这可能使负载移动1弧分；而标准直接驱动旋转伺服电机的重复误差小于1弧秒。因此，直接驱动电机的位置保持能力比传统电机/齿轮头精度至少高60倍。
本发明的分度方式，动力传动没有背隙，无须使用联轴器、齿形带、心轴以及其它装配组件等传动部件，没有齿轮箱，不需要润滑，对大惯量负载进行快速分度操作，峰值转矩可达990lb-ft。
采用了本发明的分度方式，使主轴分度和工作台分度的精度达到机床领域最高的精度和重复定位精度。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种新型单主轴五面体加工数控铣床，它包括床身(1)和立柱(2)，以及水平进给系统(3)和垂直进给系统(4)；其特征在于，所述垂直进给系统(4)通过主轴分度装置(6)可360°角度转动地连接着主轴(8)；所述水平进给系统(3)可360°角度转动地连接着工作台分度装置(7)；
所述主轴分度装置(6)包括连接着垂直进给系统(4)的垂直进给连接件(606)，垂直进给连接件(606)固定在可沿着立柱(2)上下滑动的滑板(602)末端；滑板(602)内部中空成圆柱形，其内固定有主轴分度直驱电机(603)；主轴分度直驱电机(603)的下方固定有连接法兰(605)，连接法兰(605)将滑板(602)的中空封闭，在连接法兰(605)与滑板(602)的侧壁接触处安装有滑动接触件；连接法兰(605)末端连接着主轴(8)；
所述工作台分度装置(7)包括连接着水平进给系统(3)的水平进给连接件(707)，水平进给连接件(707)固定在水平支座连接件(706)上，水平支座连接件(706)上固定有防水板(705)；防水板(705)与上方设置的工作台(701)形成柱形中空，其内安装有工作台直驱电机(702)；在工作台(701)的下方与防水板(705)连接处设置有环形滑动接触件。
2.根据权利要求1所述的一种新型单主轴五面体加工数控铣床，其特征在于，所述滑板(602)与立柱(2)相接触处为梯形燕尾结构，且立柱(2)在接触处设置有梯形镶条(601)。
3.根据权利要求1所述的一种新型单主轴五面体加工数控铣床，其特征在于，所述连接法兰(605)与滑板(602)的侧壁接触处安装的滑动接触件为轴承(604)。
4.根据权利要求1所述的一种新型单主轴五面体加工数控铣床，其特征在于，所述滑板(602)固定在主轴分度直驱电机(603)的定子上，所述连接法兰(605)固定在主轴分度直驱电机(603)的转子上。
5.根据权利要求1所述的一种新型单主轴五面体加工数控铣床，其特征在于，所述工作台(701)下方设置有导轨滑块(704)，与之相连接的防水板(705)上方对应地设置有环形导轨(703)。
6.根据权利要求1所述的一种新型单主轴五面体加工数控铣床，其特征在于，所述水平支座连接件(706)的下方为梯形燕尾槽结构。
7.根据权利要求1所述的一种新型单主轴五面体加工数控铣床，其特征在于，所述工作台(701)固定在工作台直驱电机(702)的转子上，工作台直驱电机(702)的定子穿过防水板(705)后固定在水平支座连接件(706)上。
8.根据权利要求1所述的一种新型单主轴五面体加工数控铣床，其特征在于，所述水平支座连接件(706)安装在叠加在一起的横向进给(31)、纵向进给(32)上。
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