CN218363273U - 车铣复合加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车铣复合加工中心，属于冷加工机床设备技术领域，包括机身、主轴箱和组合动力头，主轴箱通过Y轴升降机构与机身相连，组合动力头设于组合滑台上，组合滑台与机身相连，组合滑台通过组合驱动机构能够驱动组合动力头绕垂直于组合滑台的B轴旋转、沿X轴及Z轴平移，X轴、Y轴及Z轴两两相互垂直。加工时将工件安装在主轴箱的主轴末端，将多个刀具安装在组合动力头上，通过Y轴升降机构驱动主轴沿Y轴升降；组合滑台通过组合驱动机构驱动组合动力头绕B轴旋转及沿X轴、Z轴的平移，实现车铣复合加工。本实用新型减小了动力头的累积误差、精度高；组合滑台负担相对较轻，响应速度高；组合滑台的整体重量较小，减小颤纹现象。

Description

车铣复合加工中心

技术领域

本实用新型属于冷加工机床设备技术领域，尤其涉及一种车铣复合加工中心。

背景技术

车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工, 使工件在形状精度、位置精度、已加工表面完整性等多方面达到使用要求的一种先进切削加工方法。车铣复合加工不是单纯的将车削和铣削两种加工手段合并到一台机床上，而是利用车铣合成运动来完成各类表面的加工，是在当今数控技术得到较大发展的条件下产生的一种新的切削理论和切削技术。

为了提高车铣复合加工的灵活度，有的车铣复合中心被设置成五轴联动结构，具体来说，五轴由X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台、B轴转台和主轴（也称为C轴）组成，工件夹持在主轴上，通过主轴控制工件旋转，通过X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台分别控制动力头往三个相互垂直的方向移动，通过B轴转台控制动力头旋转，以改变加工位置或角度，实现五轴联动加工。

由于现有的五轴联动结构将X轴滑台和Y轴滑台、Z轴滑台、B轴转台都设在动力头一侧，因此存在以下缺陷：

1、上述四轴都存在不可避免的行程误差，这些误差将积累叠加，导致动力头的累积误差较大，精度低。

2、作为基层的滑台需要负担动力头及其他三个轴的重量，负荷较大，导致响应速度慢。

3、动力头一侧的整体重量较大，工作时机器震动幅度大，对中、小型零件攻牙时容易出现颤纹现象。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车铣复合加工中心，旨在解决现有技术中车铣复合中心的动力头累积误差大、加工精度低，滑台响应速度慢，动力头震动幅度大加工中小型零件易出现颤纹的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种车铣复合加工中心，包括机身、主轴箱和用于安装多个刀具的组合动力头，所述主轴箱上水平设有由动力部件驱动的主轴，所述主轴箱通过Y轴升降机构与机身相连，用于驱动主轴沿Y轴升降；所述组合动力头设置于组合滑台上，所述组合滑台与机身相连，所述组合滑台设有组合驱动机构，用于驱动组合动力头绕垂直于组合滑台的B轴旋转、沿X轴及Z轴平移，所述X轴、Y轴及Z轴两两相互垂直，且X轴及Y轴均与水平面呈锐角设置，所述Z轴平行于主轴、且沿机身长度方向设置。

优选的，所述组合驱动机构包括B轴旋转机构、X轴移动机构及Z轴移动机构，所述组合滑台包括X轴滑台和Z轴滑台，所述B轴旋转机构与组合动力头相连、且设置于X轴滑台上，用于驱动组合动力头绕垂直于组合滑台的B轴旋转；所述X轴移动机构设置于X轴滑台上、且与下方的Z轴滑台相连，所述X轴移动机构用于驱动X轴滑台在Z轴滑台上沿X轴方向移动；所述Z轴移动机构设置于Z轴滑台上、且与下方的机身相连，所述Z轴移动机构用于驱动Z轴滑台在机身上沿Z轴方向移动。

优选的，所述B轴旋转机构包括旋转电机和转台，所述旋转电机的输出轴与转台同轴设置、且用于驱动转台旋转，所述组合动力头设置于转台上，所述旋转电机设置于X轴滑台内。

优选的，所述Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构的结构相同，均包括驱动电机、丝杆、丝杆螺母、滑块和导轨，所述丝杆由驱动电机驱动，所述丝杆螺母与丝杆配合，所述滑块与导轨滑动配合；所述Y轴升降机构的导轨及主轴箱均设置于机身前端的支架上，所述主轴箱及滑块均固定于Y轴滑台上，所述Y轴滑台与支架上的导轨滑动配合，所述Y轴滑台与支架上的导轨滑动配合，所述Y轴升降机构的驱动电机设置于支架的顶部；所述Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构的丝杆螺母及滑块分别设置于主轴箱、X轴滑台及Z轴滑台上；所述X轴移动机构的导轨设置于Z轴滑台上，所述X轴移动机构的驱动电机设置于Z轴滑台的上端顶部；所述Z轴移动机构的导轨设置于机身上，所述Z轴移动机构的驱动电机设置于机身的右侧。

优选的，所述主轴箱包括动力部件和主轴输入轮，所述动力部件包括传动机构及主轴，所述传动机构设置于支架内部，所述主轴输入轮设置于支架的外部、且由主电机驱动，所述主轴与传动机构的输出端相连，所述主轴设置于支架朝向组合动力头的一侧，所述主轴的末端与卡盘座相连。

优选的，所述卡盘座的底部设有护板。

优选的，所述机身的前侧设有用于容纳金属屑的收集槽，所述机身的后侧顶部设有朝向前侧倾斜的底座，所述支架垂直设置于底座的左端，所述主轴箱的箱体设置于支架上；所述Z轴滑台设置于底座的右侧，所述Z轴移动机构的导轨设置于底座的斜面上、驱动电机设置于底座的右端。

优选的，所述组合动力头包括刀座及用于安装刀具的高速刀轴和低速刀轴，所述刀座通过B轴旋转机构与X轴滑台相连，所述高速刀轴和低速刀轴均水平设置于刀座上，所述高速刀轴和低速刀轴并列设置、且均为一个或多个，多个高速刀轴及多个低速刀轴呈两排并列设置；所述低速刀轴通过驱动部件驱动，所述高速刀轴由高速电机驱动。

优选的，所述驱动部件包括低速电机和传动组件，所述低速电机通过传动件与传动组件相连，所述传动组件包括若干个依次啮合的齿轮，多个低速刀轴与对应的齿轮同轴固定；所述低速电机用于驱动齿轮及低速刀轴旋转。

优选的，所述传动件为联轴器、齿轮传动组或皮带传动组。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过在机身左侧安装主轴箱，在机身的右侧安装组合滑台，并在组合滑台上安装带有多个刀具的组合动力头，主轴箱通过Y轴升降机构驱动主轴沿Y轴升降；组合滑台通过组合驱动机构驱动，实现组合动力头绕垂直于组合滑台的B轴旋转、沿X轴及Z轴的平移，同时X轴、Y轴及Z轴两两相互垂直；加工时将工件安装在主轴末端，将刀具安装在组合动力头上，能够实现车铣复合加工。采用本实用新型减小动力头一侧的累积误差，加工精度高；动力头一侧的滑台负担相对较轻，响应速度提高；动力头一侧的整体重量较小，不容易发生颤纹现象，能适用于中、小型零件加工。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例提供的一种车铣复合加工中心的结构示意图；

图2是图1中车铣复合中心的背面结构示意图；

图3是图1中车铣复合中心的左侧视图；

图4是图1中主轴箱及Y轴升降机构的结构示意图；

图5是图4中主轴箱及Y轴升降机构的背面结构图；

图6是图1中组合动力头的结构示意图；

图7是图6中组合动力头的背面结构图；

图8是图6中组合动力头的侧视图；

图中：1-机身，2-主轴箱，3-组合动力头，31-刀座，32-高速刀轴，33-低速刀轴，34-低速电机，35-齿轮，36-高速电机；4-主轴，5-X轴滑台，6-Z轴滑台，7-旋转电机，8-转台，9-驱动电机，10-丝杆，11-丝杆螺母，12-滑块，13-导轨，14-支架，15-收集槽，16-底座，17-主轴输入轮，18-卡盘座,19-护板，20-导轨座，21-排屑口，22-刀具架。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-3，本实用新型提供的一种车铣复合加工中心包括机身1、主轴箱2和用于安装多个刀具的组合动力头3，所述主轴箱2上水平设有由动力部件驱动的主轴4，所述主轴箱2通过Y轴升降机构与机身1相连，用于驱动主轴4沿Y轴升降；所述组合动力头3设置于组合滑台上，所述组合滑台与机身1相连，所述组合滑台设有组合驱动机构，用于驱动组合动力头3绕垂直于组合滑台的B轴旋转、沿X轴及Z轴平移，所述X轴、Y轴及Z轴两两相互垂直，且X轴及Y轴均与水平面呈锐角设置，所述Z轴平行于主轴4、且沿机身1长度方向设置。其中，所述组合驱动机构包括B轴旋转机构、X轴移动机构及Z轴移动机构，所述组合滑台包括X轴滑台5和Z轴滑台6，所述B轴旋转机构与组合动力头3相连、且设置于X轴滑台5上，用于驱动组合动力头3绕垂直于组合滑台的B轴旋转；所述X轴移动机构设置于X轴滑台5上、且与下方的Z轴滑台6相连，所述X轴移动机构用于驱动X轴滑台5在Z轴滑台6上沿X轴方向移动；所述Z轴移动机构设置于Z轴滑台6上、且与下方的机身1相连，所述Z轴移动机构用于驱动Z轴滑台6在机身1上沿Z轴方向移动。

采用上述技术方案，在主轴末端夹持零件，组合动力头上能够固定刀具。加工时，零件和刀具同时旋转，实现车铣复合的效果。通过Y轴升降机构能够起到主轴在Y轴方向上的升降，通过B轴旋转机构实现组合动力头在X轴滑台上的旋转，利用X轴移动机构及Z轴移动机构实现组合动力头在X轴及Z轴方向上的平移，可以实现四轴、四轴半、五轴联动三种加工方式：

四轴联动是指B轴的转台不旋转，刀具朝向主轴进行加工，这种是最传统的加工方式；

四轴半联动是指B轴的转台旋转，调整刀具至特定朝向后停止旋转，然后进行特定角度的加工，适用于加工零件的特定部位；

五轴联动是指在加工过程中B轴的转台实时调整刀具的朝向，一边车铣一边改变加工角度，适用于加工一些特殊形状的零件。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图6-8所示，所述组合动力头3包括刀座31及用于安装刀具的高速刀轴32和低速刀轴33，所述刀座31通过B轴旋转机构与X轴滑台5相连，所述高速刀轴32和低速刀轴33均水平设置于刀座31上，所述高速刀轴32和低速刀轴33并列设置、且均为一个或多个，多个高速刀轴32及多个低速刀轴33呈两排并列设置；所述低速刀轴33通过驱动部件驱动，所述高速刀轴32由高速电机36驱动，高速电机的输出轴与高速刀轴同轴固定。采用图6所示的组合动力头，多个高速刀轴和多个低速刀轴各排成一排，加工时将相应刀轴移动至加工位置来进行加工即可。

具体制作时，如图6所示，所述驱动部件包括低速电机34和传动组件，所述低速电机34通过传动件与传动组件相连，所述传动组件包括若干个依次啮合的齿轮35，多个低速刀轴33与对应的齿轮35同轴固定；所述低速电机34用于驱动齿轮35及低速刀轴33旋转。

其中，传动件可采用联轴器、齿轮传动组或皮带传动组，这些传动件在图中并未画出。多个齿轮的转轴上下依次并列在刀座内，转轴的另一端可安装齿轮或皮带轮，通过低速电机即可实现多个齿轮的联动。

具体制作时，齿轮35通过传动轴与另一端的驱动齿轮相连，低速电机34的输出轴通过联轴器与其中一个驱动齿轮的转轴相连，上下相邻的传动轴通过相互啮合的驱动齿轮驱动其旋转。或者，齿轮35通过传动轴与另一端的皮带轮一一对应相连，皮带轮通过皮带与主动带轮相连，低速电机34的输出轴通过联轴器与主动带轮的转轴相连。这些传动结构均属于现有技术，在此不再赘述。

通过高速电机带动高速刀座高速旋转，旋转速率高达1-2万转，但力量小，适合用于倒角加工等阻力不大、精度要求高的加工工艺；低速电机通过依次啮合的齿轮带动低速刀轴旋转，旋转速率低（3-4千转），但力量大，适合用于攻牙等阻力大、精度要求不高的加工工艺。采用上述组合动力头能够加工不同工艺要求的产品，无需频繁更换不同速率的动力头，操作人员可以根据需要自由切换，适用于不同类型的零件，使用方便，能够提高加工效率。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图6-8所示，所述B轴旋转机构包括旋转电机7和转台8，所述旋转电机7的输出轴与转台8同轴设置、且用于驱动转台旋转，所述组合动力头3设置于转台8上，所述旋转电机7设置于X轴滑台5内。具体制作时，可在旋转电机的末端安装主动齿轮，在转台的内孔安装与之啮合的内齿轮，通过旋转电机驱动转台旋转，进而带动组合动力头的刀座旋转。

具体制作时，如图1-5所示，所述Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构的结构相同，均包括驱动电机9、丝杆10、丝杆螺母11、滑块12和导轨13，所述丝杆10由驱动电机9驱动，所述丝杆螺母11与丝杆10配合，所述滑块12与导轨13滑动配合；所述Y轴升降机构的导轨13及主轴箱2均设置于机身1前端的支架14上，所述主轴箱2及滑块12均固定于Y轴滑台上，所述Y轴滑台与支架14上的导轨13滑动配合，所述Y轴升降机构的驱动电机9设置于支架14的顶部；所述Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构的丝杆螺母11及滑块12分别设置于主轴箱2、X轴滑台5及Z轴滑台6上；所述X轴移动机构的导轨13设置于Z轴滑台6上，所述X轴移动机构的驱动电机9设置于Z轴滑台6的上端顶部；所述Z轴移动机构的导轨13设置于机身1上，所述Z轴移动机构的驱动电机9设置于机身1的右侧。采用上述结构的Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构，通过驱动电机驱动丝杆旋转，随着丝杆的旋转带动主轴箱2、X轴滑台5及Z轴滑台6的移动，进而能够控制主轴的平移及组合动力头的平移，且三个移动方向相互垂直。

作为一种优选结构，如图2所示，所述机身1的前侧设有用于容纳金属屑的收集槽15，并在收集槽的右侧机身侧壁上设置排屑口21，方便及时将加工过程中收集的金属屑排出；所述机身1的后侧顶部设有朝向前侧倾斜的底座16，所述支架14垂直设置于底座16的左端，所述主轴箱2的箱体设置于支架14上；所述Z轴滑台6设置于底座16的右侧，所述Z轴移动机构的导轨13设置于底座16的斜面上、驱动电机9设置于底座16的右端。具体制作时，底座的倾斜度可采用45°设计，可将底座与机身采用分体装配式结构，这样方便加工制作。采用该结构能够实现支架与X轴滑台及Z轴滑台垂直的目的。

另外，支架的底部可通过开口向下的U型安装座固定在底座上，这样设计方便根据实际需要调整支架在底座上的位置。同时，为了方便在加工过程中随时更换刀具，可在X轴滑台的前侧位置固定一个刀具架22。

在本实用新型的一个具体实施例中，如图4、5所示，所述主轴箱2包括动力部件和主轴输入轮17，所述动力部件包括传动机构及主轴4，所述传动机构设置于支架14内部，所述主轴输入轮17设置于支架14的外部、且由主电机（图中未画出）驱动，主轴输入轮可采用皮带轮，主轴的旋转是靠外接皮带和主电机进行驱动的；所述主轴4与传动机构的输出端相连，所述主轴4设置于支架14朝向组合动力头3的一侧，所述主轴4的末端与卡盘座相连。为了满足轻量化设计要求，支架采用框架式结构，可在支架的前后两侧边框上设计导轨座20，将导轨13安装在导轨座20的侧面上。

在实际生产中，是将主轴设在Y轴滑台上，不过将主轴设在其他滑台上，也能够起到类似的效果。另外，具体制作时，可将主电机、B轴旋转机构、Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构均由控制面板控制，通过控制面板来控制转台的旋转、X轴滑台、Y轴滑台及Z轴滑台的平移，自动化程度高，通过在控制面板上输入加工参数即可实现零件的自动加工。

进一步优化上述技术方案，如图4所示，在卡盘座18的底部设置护板19，借助护板能够对支架内部进行遮挡，能够避免加工过程中的金属屑飞溅进入支架及主轴箱内，对内部的动力部件及Y轴升降机构起到保护作用。

综上所述，本实用新型具有结构紧凑、加工精度高的优点，通过B轴旋转机构、Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构可以实现四轴、四轴半、五轴联动三种加工方式，加工方式多样性，操作灵活方便；主轴末端卡盘座上的卡盘能够夹持零件，而高速刀轴及低速刀轴能够固定多种刀具，加工时零件和刀具同时旋转，实现车铣复合的效果。同时在加工过程中，Y轴滑台控制主轴平移，而另外X轴滑台及Z轴滑台能够控制动力头的平移，且三个滑台控制的移动方向相互垂直，通过车铣复合加工方式来实现零件特定部位的加工、特殊形状零件的加工；同时产品加工精度高，提高产品加工质量。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种车铣复合加工中心，其特征在于：包括机身、主轴箱和用于安装多个刀具的组合动力头，所述主轴箱上水平设有由动力部件驱动的主轴，所述主轴箱通过Y轴升降机构与机身相连，用于驱动主轴沿Y轴升降；所述组合动力头设置于组合滑台上，所述组合滑台与机身相连，所述组合滑台设有组合驱动机构，用于驱动组合动力头绕垂直于组合滑台的B轴旋转、沿X轴及Z轴平移，所述X轴、Y轴及Z轴两两相互垂直，且X轴及Y轴均与水平面呈锐角设置，所述Z轴平行于主轴、且沿机身长度方向设置。

2.根据权利要求1所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述组合驱动机构包括B轴旋转机构、X轴移动机构及Z轴移动机构，所述组合滑台包括X轴滑台和Z轴滑台，所述B轴旋转机构与组合动力头相连、且设置于X轴滑台上，用于驱动组合动力头绕垂直于组合滑台的B轴旋转；所述X轴移动机构设置于X轴滑台上、且与下方的Z轴滑台相连，所述X轴移动机构用于驱动X轴滑台在Z轴滑台上沿X轴方向移动；所述Z轴移动机构设置于Z轴滑台上、且与下方的机身相连，所述Z轴移动机构用于驱动Z轴滑台在机身上沿Z轴方向移动。

3.根据权利要求2所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述B轴旋转机构包括旋转电机和转台，所述旋转电机的输出轴与转台同轴设置、且用于驱动转台旋转，所述组合动力头设置于转台上，所述旋转电机设置于X轴滑台内。

4.根据权利要求2所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构的结构相同，均包括驱动电机、丝杆、丝杆螺母、滑块和导轨，所述丝杆由驱动电机驱动，所述丝杆螺母与丝杆配合，所述滑块与导轨滑动配合；所述Y轴升降机构的导轨及主轴箱均设置于机身前端的支架上，所述主轴箱及滑块均固定于Y轴滑台上，所述Y轴滑台与支架上的导轨滑动配合，所述Y轴升降机构的驱动电机设置于支架的顶部；所述Y轴升降机构、X轴移动机构及Z轴移动机构的丝杆螺母及滑块分别设置于主轴箱、X轴滑台及Z轴滑台上；所述X轴移动机构的导轨设置于Z轴滑台上，所述X轴移动机构的驱动电机设置于Z轴滑台的上端顶部；所述Z轴移动机构的导轨设置于机身上，所述Z轴移动机构的驱动电机设置于机身的右侧。

5.根据权利要求4所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述主轴箱包括动力部件和主轴输入轮，所述动力部件包括传动机构及主轴，所述传动机构设置于支架内部，所述主轴输入轮设置于支架的外部、且由主电机驱动，所述主轴与传动机构的输出端相连，所述主轴设置于支架朝向组合动力头的一侧，所述主轴的末端与卡盘座相连。

6.根据权利要求5所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述卡盘座的底部设有护板。

7.根据权利要求4所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述机身的前侧设有用于容纳金属屑的收集槽，所述机身的后侧顶部设有朝向前侧倾斜的底座，所述支架垂直设置于底座的左端，所述主轴箱的箱体设置于支架上；所述Z轴滑台设置于底座的右侧，所述Z轴移动机构的导轨设置于底座的斜面上、驱动电机设置于底座的右端。

8.根据权利要求2-7任一项所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述组合动力头包括刀座及用于安装刀具的高速刀轴和低速刀轴，所述刀座通过B轴旋转机构与X轴滑台相连，所述高速刀轴和低速刀轴均水平设置于刀座上，所述高速刀轴和低速刀轴并列设置、且均为一个或多个，多个高速刀轴及多个低速刀轴呈两排并列设置；所述低速刀轴通过驱动部件驱动，所述高速刀轴由高速电机驱动。

9.根据权利要求8所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述驱动部件包括低速电机和传动组件，所述低速电机通过传动件与传动组件相连，所述传动组件包括若干个依次啮合的齿轮，多个低速刀轴与对应的齿轮同轴固定；所述低速电机用于驱动齿轮及低速刀轴旋转。

10.根据权利要求9所述的车铣复合加工中心，其特征在于：所述传动件为联轴器、齿轮传动组或皮带传动组。

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