CN206825066U - 一种新型卧式主轴的五轴加工中心 - Google Patents

Abstract

一种新型卧式主轴的五轴加工中心，涉及卧式加工中心领域，机床底座上安装有Z轴导轨，Z轴导轨上设有两轴转台，机床底座的一端设有X轴导轨，X轴导轨上连接有立柱，立柱侧面设有竖直的Y轴导轨，摆动轴底座上固定有一组对称的下圆弧支撑导轨，两个下圆弧支撑导轨之间留有空心结构，两个下圆弧支撑导轨上均贴合有可转动的上圆弧支撑导轨，两个上圆弧支撑导轨之间设有悬空的转台本体，两个上圆弧支撑导轨通过横向支撑轴分别转动连接支撑轴座，其中一支撑轴座一侧设有绕同一横向支撑轴转动的涡轮，本申请提供一种新型卧式主轴的五轴加工中心，不仅提高现有的五轴加工中心的刚性，降低了整机成本，很好地解决了中、小型零件的五轴加工问题。

Description

一种新型卧式主轴的五轴加工中心

技术领域

本实用新型涉及五轴加工中心、卧式加工中心领域，具体涉及一种新型卧式主轴的五轴加工中心。

背景技术

目前的五轴数控机床主要分为以下几种：

1.摇篮式五轴加工中心：两个旋转轴（转台和摇篮），转台在摇篮上，摇篮两端支撑在机床底座上，三个直线轴都是驱动主轴在前后、左右、上下的移动；

2.在龙门加工中心基础上，把主轴增加前后左右两个方向的摆动，形成龙门型五轴加工中心；

3.在三轴的立式加工中心工作台上加装一种通用型的两轴转台，可形成五轴（但只适用于小型零件加工）。

但是其相应存在以下缺陷：

1.摇篮式五轴加工中心是目前标准的五轴加工中心的主流结构，功能方面比较完善，可用于中小型复杂零件的五轴加工，但摇篮式结构方面存在着如下缺点：

(1)、摇篮是整体悬空的，被加工零件及旋转工作台都在悬空的摇篮上，而且摇篮的两端支撑离转台中心较远，所以从结构方面就注定了摇篮式的五轴加工中心在重切方面存在缺陷；

(2)、主轴需要参与三个直线轴的运动，偏于复杂，同时这样的结构也难以保证高刚性；

(3)、摇篮式结构的加工摆角完全靠工作台摆动来获得，当摆角达到±90°附近时会产生很大的倾覆力矩，工件越大越重时倾覆力矩就越大，对工件加工的精度和稳定性都会产生明显的影响；摇篮式五轴加工中心的成本也较高。

2.龙门型五轴加工中心由于主轴需要参与两个方向的旋转轴向运动，使得头部结构不仅复杂而且娇贵，同时因为头部结构方面原因，主轴马达很难实现大扭力，所以龙门型五轴加工中心一般只适用于大型零件的高速轻切削；

3.在普通的三轴立式加工中心基础上改装的五轴加工中心，由于结构方面的原因，转台直径一般都在300mm以下，只适应加工很小的零件，无法解决中型以上零件的五轴加工。

综上，对于外形尺寸接近300mm及以上的复杂零件加工，目前只有摇篮式的五轴加工中心比较适合，但摇篮式五轴加工中心又存在刚性较弱、倾覆力矩的影响、成本较高等缺陷。

实用新型内容

为了解决现有技术中的缺陷，本申请提供一种新型卧式主轴的五轴加工中心，不仅提高现有的五轴加工中心的刚性，降低了整机成本，很好地解决了中、小型零件的五轴加工问题，其技术方案如下：

一种新型卧式主轴的五轴加工中心，包括机床底座、立柱、X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、主轴箱和两轴转台，所述机床底座上安装有Z轴导轨，Z轴导轨上设有沿Z轴导轨移动的两轴转台，机床底座的一端设有与Z轴导轨垂直的X轴导轨，X轴导轨上连接有立柱，立柱侧面设有竖直的Y轴导轨，Y轴导轨上安装有主轴箱，主轴箱连接水平的主轴，所述两轴转台包括工作台、转台本体、摆动轴底座、支撑轴座、导轨安装面、丝杆螺母安装座、涡轮和蜗杆，所述摆动轴底座上固定有一组对称的下圆弧支撑导轨、底部设有导轨安装面、丝杆螺母安装座，两个下圆弧支撑导轨之间留有形状匹配转台本体的空心结构，两个下圆弧支撑导轨上均贴合有可转动的上圆弧支撑导轨，两个上圆弧支撑导轨之间设有悬空的转台本体，转台本体上方连接有工作台，两个上圆弧支撑导轨通过横向支撑轴分别转动连接支撑轴座，其中一支撑轴座一侧设有绕同一横向支撑轴转动的涡轮，所述涡轮的下方啮合有蜗杆，蜗杆连接着伺服电机。

进一步地，所述导轨安装面为线轨滑块安装面或硬轨导轨面。本方案摆动轴底座的下方可采用的是线轨滑块安装面，也就是与机床底座或床鞍的连接是滚动线轨结构，同样原理也可以把摆动轴底座下面的导轨安装面改成硬轨导轨面（表面可外加粘贴耐磨片），与机床底座或床鞍之间采用硬轨的滑动配合结构。

进一步地，所述机床底座上还设有与Z轴导轨平行的丝杆，丝杆贯穿所述丝杆螺母安装座并通过马达驱动。

进一步地，所述转台本体内设有圆形DD直驱马达，所述DD直驱马达连接工作台并驱动工作台旋转。本方案的转台本体内采用DD直驱马达的目的，一是可以获得更高的转角速度，二是因其圆形的外形可以在小摆角的情况下尽量少占用下部的空间。

进一步地，所述转台本体为圆形。

一种新型卧式主轴的五轴加工中心工作原理：

机床底座上有X轴导轨和Z轴导轨，两轴转台安装于机床底座的Z轴导轨上；立柱安装于机床底座的X轴导轨上，立柱上有竖直方向的Y轴导轨，主轴箱安装于Y轴导轨上，主轴箱连接主轴；两轴转台由工作台、转台本体（内含DD直驱马达）构成第四轴方向的旋转机构，再由摆动轴底座（含导轨安装面及下圆弧支撑导轨，中间有空心结构）、上圆弧支撑导轨、两端的横向支撑轴、支撑轴座、蜗轮、蜗杆、伺服电机等构成的第五轴方向的旋转机构，与第四轴方向的旋转机构一起构成了整个两轴转台。

本五轴卧式加工中心包括XYZ三个直线轴和两个旋转轴。

1.三个直线轴：

立柱沿机床底座上的X轴导轨左右移动方向为X轴，主轴箱在立柱上沿Y轴导轨上下移动方向为Y轴，两轴转台沿机床底座上的Z轴导轨移动方向为Z轴；

2.两个旋转轴：

工作台的360°旋转方向为第四轴，工作台以两端的横向支撑轴为中心±45°摆动为第五轴。

工作台直接安装于转台本体上，通过DD直驱马达可带动工作台进行任意角度的旋转，同时一侧的横向支撑轴还连接有蜗轮，通过安装在摆动轴底座上的蜗杆和伺服电机来带动转台本体±45度摆动，三个直线轴加上两个旋转轴，配合装有刀具的主轴，可对工件进行五轴加工。

依据上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1.本方案的卧式主轴的五轴加工中心是将特别设计的两轴转台用在普通卧式加工中心上构成的，能满足绝大部分五轴加工场合的使用要求，而成本只比普通的卧式加工中心增加了很少一点,明显比摇篮式五轴加工中心成本低，利于在用户当中普及；

2.主轴为卧式，有利于切削过程中的排屑，避免铁屑对加工表面粗糙度的影响；

3.采用本方案的两轴转台构成的卧式加工中心，刚性较好，可以经受较大的切削量，有利于提高加工效率。

附图说明

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中的两轴转台结构示意图；

图3为图2的另一角度结构示意图；

图4为本实用新型中的两轴转台剖面图。

其中，1、机床底座；2、立柱；3、X轴导轨；4、Y轴导轨；5、Z轴导轨；6、主轴箱；7、主轴；8、工作台；9、转台本体；10、摆动轴底座；11、支撑轴座；12、导轨安装面；13、丝杆螺母安装座；14、涡轮；15、蜗杆；16、下圆弧支撑导轨；17、上圆弧支撑导轨；18、横向支撑轴；19、伺服电机；20、丝杆；21、马达。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1、图2、图3、图4所示，一种新型卧式主轴的五轴加工中心，包括机床底座1、立柱2、X轴导轨3、Y轴导轨4、Z轴导轨5、主轴箱6和两轴转台，所述机床底座1上安装有Z轴导轨5，Z轴导轨5上设有沿Z轴导轨5移动的两轴转台，机床底座1的一端设有与Z轴导轨5垂直的X轴导轨3，X轴导轨3上连接有立柱2，立柱2侧面设有竖直的Y轴导轨4，Y轴导轨4上安装有主轴箱6，主轴箱6连接水平的主轴7，所述两轴转台包括工作台8、圆形转台本体9、摆动轴底座10、支撑轴座11、导轨安装面12、丝杆螺母安装座13、涡轮14和蜗杆15，所述摆动轴底座10上固定有一组对称的下圆弧支撑导轨16、底部设有导轨安装面12、丝杆螺母安装座13，两个下圆弧支撑导轨16之间留有形状匹配转台本体的空心结构，两个下圆弧支撑导轨16上均贴合有可转动的上圆弧支撑导轨17，两个上圆弧支撑导轨17之间设有悬空的转台本体9，转台本体9上方连接有工作台8，两个上圆弧支撑导轨17通过横向支撑轴18分别转动连接支撑轴座11，其中一支撑轴座11一侧设有绕同一横向支撑轴18转动的涡轮14，所述涡轮14的下方啮合有蜗杆15，蜗杆15连接着伺服电机19，所述机床底座1上还设有与Z轴导轨5平行的丝杆20，丝杆20贯穿所述丝杆螺母安装座13并通过马达21驱动。

所述导轨安装面12为线轨滑块安装面。

所述转台本体9内设有圆形DD直驱马达（图中未示），所述DD直驱马达连接工作台8并驱动工作台8旋转。

本实用新型的工作原理：

机床底座1上有X轴导轨3和Z轴导轨5，两轴转台安装于机床底座1的Z轴导轨5上；立柱2安装于机床底座1的X轴导轨3上，立柱2上有竖直方向的Y轴导轨4，主轴箱6安装于Y轴导轨4上，主轴箱6连接主轴7；两轴转台由工作台8、转台本体9（内含DD直驱马达）构成第四轴方向的旋转机构，再由摆动轴底座10（含导轨安装面12及下圆弧支撑导轨16，中间有空心结构）、上圆弧支撑导轨17、两端的横向支撑轴18、支撑轴座11、蜗轮14、蜗杆15、伺服电机19等构成的第五轴方向的旋转机构，与第四轴方向的旋转机构一起构成了整个两轴转台。

工作台8直接安装于转台本体9上，通过DD直驱马达可带动工作台8进行360°任意角度的旋转，同时一侧的横向支撑轴18还连接有蜗轮14，通过安装在摆动轴底座10上的蜗杆15和伺服电机19来带动转台本体9进行±45度摆动，三个直线轴加上两个旋转轴，配合装有刀具的主轴7，可对工件进行五轴加工。

本实用新型是由普通卧式加工中心加装特别设计的两轴转台形成的立柱左右移动型结构，其他形式的普通卧式加工中心，如立柱前后移动型、立柱固定型，加装两轴转台所构成的卧式加工中心，都符合本方案的思路。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (5)

1.一种新型卧式主轴的五轴加工中心，其特征在于，包括机床底座、立柱、X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨、主轴箱和两轴转台，所述机床底座上安装有Z轴导轨，Z轴导轨上设有沿Z轴导轨移动的两轴转台，机床底座的一端设有与Z轴导轨垂直的X轴导轨，X轴导轨上连接有立柱，立柱侧面设有竖直的Y轴导轨，Y轴导轨上安装有主轴箱，主轴箱连接水平的主轴，所述两轴转台包括工作台、转台本体、摆动轴底座、支撑轴座、导轨安装面、丝杆螺母安装座、涡轮和蜗杆，所述摆动轴底座上固定有一组对称的下圆弧支撑导轨、底部设有导轨安装面、丝杆螺母安装座，两个下圆弧支撑导轨之间留有形状匹配转台本体的空心结构，两个下圆弧支撑导轨上均贴合有可转动的上圆弧支撑导轨，两个上圆弧支撑导轨之间设有悬空的转台本体，转台本体上方连接有工作台，两个上圆弧支撑导轨通过横向支撑轴分别转动连接支撑轴座，其中一支撑轴座一侧设有绕同一横向支撑轴转动的涡轮，所述涡轮的下方啮合有蜗杆，蜗杆连接着伺服电机。

2.如权利要求1所述的一种新型卧式主轴的五轴加工中心，其特征在于，所述导轨安装面为线轨滑块安装面或硬轨导轨面。

3.如权利要求1或2所述的一种新型卧式主轴的五轴加工中心，其特征在于，所述机床底座上还设有与Z轴导轨平行的丝杆，丝杆贯穿所述丝杆螺母安装座并通过马达驱动。

4.如权利要求3所述的一种新型卧式主轴的五轴加工中心，其特征在于，所述转台本体内设有圆形DD直驱马达，所述DD直驱马达连接工作台并驱动工作台旋转。

5.如权利要求4所述的一种新型卧式主轴的五轴加工中心，其特征在于，所述转台本体为圆形。