CN216126810U - 一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，包括床体，床体沿W轴方向滑动连接有立柱，立柱沿Y轴方向滑动连接有升降滑台，升降滑台连接有铣削机构和沿Z轴方向滑动连接的钻削机构，床体沿X轴方向连接有机床工作台，所述机床工作台上方转动连接有回转工作台；所述钻削机构下方设置有自动排屑机，所述自动排屑机连通有甩油机。该机床实现了复杂零件的自动化铣削和钻削加工，主要应用于液压行业的缸筒和阀体、发动机缸体缸盖、模具行业模具等大型复杂关键零部件的高精度和高效率加工。

Description

一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床

技术领域

本实用新型涉及数控深孔机床钻削和铣削组合加工技术领域，具体涉及一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床。

背景技术

目前，国内外机械制造业、高精尖自动化生产加工设备数不胜数，国内外市场都有各自的品牌和技术；但是深孔加工设备的技术发展和生产加工，主要掌握在少数国家之中；国际上，能生产制造深孔设备的国家主要有德国、意大利、美国等少数欧美发达国家，基本上都是生产制造功能单一的深孔加工专用设备。售价很高，关键技术和设备均受到制约。

国内大型模具、液压阀体、发动机等行业的工件材料大多数为异形复杂的多工序零件，加工工艺繁琐复杂，工件精度要求高,为保证产品的质量和生产效率，需采用多功能的复合型深孔机床满足现在的行业需求。国内现在主要采用传统的单一功能的深孔加工设备，结合其它功能设备完成多工序工件的加工，因此工件需要多次装夹才能完成，加工精度和加工效率相比于国外的产品有很大的差距，不能加工出优质的产品，与国外产品对比没有任何竞争力。

发明内容

针对上述问题，本实用新型公开一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，该机床实现了复杂零件的自动化铣削和钻削加工，主要应用于液压行业的缸筒和阀体、发动机缸体缸盖、模具行业模具等大型复杂关键零部件的高精度和高效率加工。

为了实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，包括床体，所述床体沿W轴方向滑动连接有立柱，所述立柱沿Y轴方向滑动连接有升降滑台，所述升降滑台连接有铣削机构，所述铣削机构侧面在升降滑台上还设置有沿Z轴方向滑动连接有钻削机构，所述床体沿X轴方向连接有机床工作台，所述机床工作台上方转动连接有回转工作台；所述钻削机构下方设置有自动排屑机，所述自动排屑机连通有甩油机。

所述W轴方向与Z轴方向相互平行，所述X轴方向、Y轴方向和Z轴方向两两相互垂直，所述回转工作台的回转平面与立柱的运动方向相互垂直，所述回转工作台的回转平面与X轴、Z轴组成的平面相互平行。

该机床结构为加工大型工件设计制造的专用复合型数控深孔钻铣机床，具有X轴、Y轴、Z轴、W轴、B轴五个伺服进给轴和钻削、铣削两个加工主轴，实现了五轴三联动的深孔钻铣复合加工。可实现对复杂零件的枪钻钻削、铣削、攻丝等多种加工工艺。B轴控制的数控回转工作台可实现工件的任意旋转分度，实现了工件曲面或斜面上的铣削和深孔加工，简化了加工工艺，提高了加工效率和自动化程度。该机床可以自动收集铁屑和切削液，配置自动脱油机，节能环保。

优选的，所述升降滑台沿Z轴方向滑动连接有钻削导向架，所述钻削导向架位于钻削机构前方，所述钻削导向架前端设置有导向套，所述导向架后端设置有第一钻杆支撑组件。导向架整体可在液压系统控制下沿工件轴线移动，行程150mm，用于顶紧或松开工件。

优选的，所述钻削导向架下方设置有回油斗，对铁屑和切削油的集中回收进行导向传输，便于全部回落到排屑机内。

优选的，升降滑台连接有钻杆支架，所述钻杆支架位于钻削机构和钻削导向架之间，所述钻杆支架内设置有第二钻杆支撑组件。钻杆支架起钻杆支承及减少震动的作用。

优选的，所述机床设置有全封闭式防护罩，所述防护罩的前、后侧均带有活动门；后侧防护门为中间双开门，大型工件可直接在机床工作台上起吊。

优选的，所述自动排屑机配置有离心泵和油位报警装置。

优选的，所述机床还包括切削油冷却过滤系统，所述冷却过滤系统包括油箱，所述油箱连通有用于输出切削油的螺杆泵和齿轮泵组，所述油箱还连通有用于鼓式过滤机和油温控制器及压力调整阀，所述鼓式过滤机与离心泵连通。

本实用新型的有益效果

1、该数控机床具有深孔钻削主轴和铣削主轴双主轴结构，单独控制，切换速度快。可以实现深孔钻削与铣削组合的加工工艺，工件一次装夹能够实现直孔、斜孔的快速钻削、铣削、攻螺纹等工序的切换。

2、该数控机床为具有五轴三联动结构的双主轴钻铣复合数控深孔加工机床，配置数控回转工作台，工件可以任意旋转分度，实现直孔和斜孔的加工，曲面的铣削。

4、该数控机床采用了移动式立柱结构，可以装夹一定长度范围变化的工件，可以快速旋转调头。

5、该机床配置了自动排屑机、自动脱油机，实现了铁屑和切削液自动收集和处理。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型结构图一；

图2是本实用新型结构图二；

图3是本实用新型整体外观图；

图4是本实用新型工作台结构图；

图5是本实用新型立柱结构图

图6是钻削导向架结构图一；

图7是钻削导向架结构图二；

图8是钻杆支架结构图；

图9是冷却系统结构图；

图10是自动排屑机结构图；

图11是甩油机结构图；

图中，1、机床工作台，2、回转工作台，3、钻削导向架，4、升降滑台，5、立柱，6、钻杆支架，7、钻杆箱，8、冷却系统，9、自动排屑机，10、铣削主轴，11、X轴伺服电机，12、X轴丝杠，13、Y轴丝杠，14、床体，15、W轴拖板，16、W轴伺服电机，17、W轴丝杠，18、Y轴伺服电机，19、导向套，20、导向架本体，21、回油斗，22、油缸，23、第一钻杆支撑组件，24、第二钻杆支撑组件，25、压板，26、把手，27、鼓式过滤机，28、油温控制器，29、高压螺杆泵，30、油箱，31、高压齿轮泵，32、压力调整阀。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型公开一种如图1-11所示的坐标式双主轴钻铣复合数控机床，该机床具有X轴、Y轴、Z轴、W轴、B轴五个伺服进给轴和钻削、铣削两个伺服加工主轴，实现了五轴三联动的深孔钻铣复合加工，是为机械加工行业提供的集深孔钻削和铣削功能于一体的专用复合型数控深孔钻铣机床。机床主轴分为钻削主轴和铣削主轴，均为独立结构，分别控制，手动换刀。

以下为机床主要结构及功能部件的介绍

机床由床体14、机床工作台1、立柱5、升降滑台、进给系统、冷却系统8、电气控制系统、液压系统、自动排屑装置、防护装置等主要零部件组成，对各主要部件的基本组成结构叙述如下：

1 机床工作台部分(X轴)

数控回转工作台2、X轴进给系统等组成。

机床工作台1通过丝母与X轴丝杠12传动连接，X轴丝杠由端部的X轴伺服电机11驱动，X轴伺服电机安装在床体侧面。在X轴丝杠两侧采用直线导轨进行导向，具有刚性足、摩擦系数小，动态性能好的特点，机床工作台在X轴上的移动，采用伺服电机经精密减速机拖动滚珠丝杠副实现。

床体、机床工作台均采用优质灰铸铁HT300精密铸造而成，铸件均经过二次人工时效处理完全释放应力，使机床具有很长的精度保持性。结构设计时充分考虑受力、热变形及冷却液回流等多因素，使机床具有充分的高刚性、吸振性和结构合理性。

数控回转工作台2通过伺服电机控制任意旋转，实现工件最小分度单位0.001°的任意角度旋转。数控回转工作台2安装于机床的工作台上，一起沿X轴轴向移动，完成复杂零件的深孔加工和铣削加工。

2、立柱部分（Y轴）

立柱部分包括床体14、W轴拖板15、立柱5、Y轴伺服进给系统等部件组成。床体、W轴拖板、立柱采用优质铸铁。

床体通过W轴丝杠及丝母与W轴托板15底部连接，W轴丝杠17由W轴伺服电机16控制，W轴伺服电机安装于床体上表面。

Y轴伺服进给系统采用Y轴伺服电机18控制的Y轴丝杠13组成，滚动直线导轨对称式分布于Y轴丝杠两侧，升降滑台通过安装座及丝母与Y轴丝杠连接，Y轴丝杠和滚动直线导轨联合控制升降滑台上下移动，最大行程（Y轴）为1500mm。

W轴伺服进给系统有两种作用，一是控制立柱与机床工作台之间的距离，采用滚珠丝杠副传动、直线导轨，最大行程：800mm。另一作用控制铣削主轴的深度铣削。

3、升降滑台

该部件与立柱的Y轴丝杠连接，部件上安装钻削机构、铣削主轴10、钻削导向架3、刀具、钻杆支架6等相关零部件并带动这些零部件上下移动。

钻削机构通过Z轴滚珠丝杠副及导轨副与升降滑台连接，该机构包括自右至左依次设置的钻杆箱7、钻杆支架6和钻削导向架3，钻杆箱的主轴最高转速3500r/min，为单主轴结构。箱体为优质铸铁。电机与主轴之间采用同步齿型带降速传动，电机选用主轴伺服电机。主轴后端连接适用于大流量和高压力的旋转密封，实现刀具的中心出水。该部件安装在机床滑台上，随滑台一起上下升降。该部件主轴驱动刀具旋转切削，采用弹簧卡头夹持钻柄。钻削导向架3起钻杆支承及减少震动的作用。导向架本体20前端装配导向套19，后端装配第一钻杆支撑套组件23，钻削导向架下方设置有回油斗21，回油斗形成一个三面密闭的空间，下方与自动排屑机9衔接，回油斗集中收集铁屑和切削油后会落到自动排屑机内。钻削导向架通过油缸22与钻选机构的框架连接，整体可在液压系统控制下沿工件轴线移动，行程150mm，用于顶紧或松开工件。升降滑台连接有钻杆支架6，该钻杆支架位于钻削机构和钻削导向架之间，在钻杆支架内设置有第二钻杆支撑组件24。该支撑组件通过钻杆支架上方铰接的压板25固定在钻杆支架的通孔内，压板上安装有把手26。钻杆支架起钻杆支承及减少震动的作用。

铣削主轴箱主轴最高转速1500r/min，为单主轴结构，安装在升降滑台上随滑台一起升降，主轴尾端连接旋转接头，实现刀具的中心出水，也可实现刀具的外冷却。主轴电机和电机支架安装在升降滑台上，电机与主轴之间采用同步齿型带降速传动。电机选用主轴伺服电机。

4、切削油冷却过滤系统

冷却系统是为深孔机床的刀具切削提供高压冷却液的专用部件，该部件包括主要零部件：油箱30、变频电机控制的高压螺杆泵29、定量高压齿轮泵组31、油温控制器、鼓式过滤机27、压力调整阀组32、自动排屑机、甩油机等。

变频电机控制的高压螺杆泵：产生流量可调的高压切削液，为刀具供油，通过变频器调整变频电机转速的变化，控制高压螺杆泵输出流量的无级调整。定量高压齿轮泵组，由普通异步三项电机驱动实现冷却液的定量输出。变频电机控制的高压螺杆泵和定量高压齿轮泵组组合为深孔钻削提供高压大流量高清洁的切削油，为钻孔不同直径的深孔加工提供不同流量的切削液。

油温控制器：控制切削液温度≤35℃，防止切削油变质。

鼓式过滤机：提高切削液清洁度，鼓式过滤机为最终高精度过滤装置，过滤精度高达5μm，通过高密度的无纺布对切削油进行精过滤，全封闭过滤，自动走纸，过滤可靠。鼓式过滤机上装有过滤堵塞报警开关自动检测过滤纸堵塞情况。

压力调整阀组：用来调整冷却液的压力，以满足机床的的深孔钻削加工，机床加工不同孔径的深孔时，需要的冷却压力不一样，通过调整压力阀组上的溢流阀实现压力的变化。

自动排屑机：自动清除切屑，实现初步油屑分离。首先切削油和铁屑经过切削导向架3的集中收集，一起回到自动排屑机9内，经过自动排屑机的初步分离，切削油留在排屑机内，铁屑经排屑机传输到甩油机34内进行脱油。排屑机内的切削油经排屑机自带的离心泵35自动输送到鼓式过滤机27内进行精密过滤。排屑机上安装检测油位高低的液位报警装置36，设置上限和下限位置监测点,控制离心泵的启停，以保证切削油的自动循环利用。

甩油机：甩油机上方为接屑斗40，侧面设置回油孔39，在电机38的驱动下旋转做甩油运动，可自动高效分离铁屑和切削油，脱油率高达99%，铁屑附带部分为脱离的切削油自动进入甩油机内，经过脱油机的高速旋转，切削油和铁屑完全脱离，脱离的切削油自动流回排屑机内，铁屑自动落到储屑车内，减少了切削油的损耗，起到了节能环保的作用。

冷却系统的循环原理：变频电机控制的高压螺杆泵29和定量高压齿轮泵组31产生的高压大流量切削油，流经压力调整阀组后，调整到某一压力之后，通过旋转接头、钻杆箱主轴、刀具内孔，进入工件切削区域，对刀具冷却、润滑，带着切屑的切削油经过刀具V型槽流回到切削导向架内，回落进入自动排屑机9；排屑机初步将铁屑和切削油初步分离，将切屑送入甩油机34内，经过脱油后自动落入储屑车37自动收集。切削油留在排屑机内，经离心泵输出到油箱上的鼓式过滤机27内进行精密过滤，回到油箱30内经油温控制器强制降温冷却；重复利用。

主机采用全封闭式防护罩，前后侧带有活动门。后侧为中间双开门，大型工件可直接在机床工作台上起吊。

该机床的加工过程描述

1钻削过程

(1)将工件安装到数控回转工作台上，找正并固定；

(2)安装相应规格的刀具及辅具；

(3)各伺辅轴(X、Y、Z、W轴)移动到设定位置；

(4)液压系统控制导向架顶紧到工件端面；

(5)开启冷却系统；

(6)开启钻削动力箱，驱动刀具旋转；

(7)Z轴进给系统驱动刀具进给；

(8)钻到设定位置，冷却停，刀具退回，导向套松开；

(9)移动至下一个钻孔位置，重复(4)到(8)步，加工下一个孔。

2 铣削过程描述

(1)将工件装配到专用夹具上，并找正；

(2)将钻削刀具及辅具退至不干涉位置；

(3)安装铣削刀具；

(4)W轴控制铣削动力箱至合适位置，其他伺服轴至合适位置；

(5)开启冷却系统；

(6)开启铣削动力箱，驱动刀具旋转；

(7)在各伺服轴协调控制下完成铣削。

该机床除了深孔钻削和铣削功能以外，还可以进行其他功能扩展，实现刚性攻丝。通过功能扩展，可以达到一机多用的目的，该机床自动化程度的提高，改变了传统的加工工艺，大大提高加工效率和降低劳动者的劳动强度，因此该机床具有极高的推广应用价值和广阔的应用前景。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，其特征在于，包括床体，所述床体沿W轴方向滑动连接有立柱，所述立柱沿Y轴方向滑动连接有升降滑台，所述升降滑台连接有铣削机构，所述铣削机构侧面在升降滑台上还设置有沿Z轴方向滑动连接有钻削机构，所述床体沿X轴方向连接有机床工作台，所述机床工作台上方转动连接有回转工作台；所述钻削机构下方设置有自动排屑机；

所述W轴方向与Z轴方向相互平行，所述X轴方向、Y轴方向和Z轴方向两两相互垂直，所述回转工作台的回转平面与立柱的运动方向相互垂直，所述回转工作台的回转平面与X轴、Z轴组成的平面相互平行。

2.根据权利要求1所述的一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，其特征在于，所述升降滑台沿Z轴方向滑动连接有钻削导向架，所述钻削导向架位于钻削机构前方，所述钻削导向架前端设置有导向套，所述导向架后端设置有第一钻杆支撑组件。

3.根据权利要求2所述的一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，其特征在于，所述钻削导向架下方设置有回油斗。

4.根据权利要求2所述的一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，其特征在于，所述升降滑台连接有钻杆支架，所述钻杆支架位于钻削机构和钻削导向架之间，所述钻杆支架内设置有第二钻杆支撑组件。

5.根据权利要求1所述的一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，其特征在于，所述机床设置有全封闭式防护罩，所述防护罩的前、后侧均带有活动门。

6.根据权利要求1所述的一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，其特征在于，所述自动排屑机配置有离心泵和油位报警装置。

7.根据权利要求6所述的一种坐标式双主轴钻铣复合数控机床，其特征在于，所述机床还包括切削油冷却过滤系统，所述冷却过滤系统包括油箱，所述油箱连通有用于输出切削油的螺杆泵和齿轮泵组，所述油箱还连通有用于鼓式过滤机和油温控制器及压力调整阀，所述鼓式过滤机与离心泵连通。

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