CN218746340U - 一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，所属数控机床技术领域，包括底座，底座的中间设有高刚性十字滑台，高刚性十字滑台两端设有高刚性立式立柱与高刚性卧式立柱，高刚性立式立柱前侧设有高精立式主轴箱，高精立式主轴箱后侧设有立式刀库，高刚性卧式立柱前侧设有高精卧式主轴箱，高精卧式主轴箱后侧设有卧式刀库。高精立式主轴箱主轴中心线与高精卧式主轴箱主轴中心线在同平面上，立式与卧式主轴中心线互相垂直，或任意角度；底座上配置有6～8轴的集中控制系统。能够实现工件一次装夹，以一面为基准连续加工多个面，既能完成工件顶面加工，又能完成其它周边加工，提高工件位置精度、减少重复装夹时间、提高加工效率。

Description

一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床

技术领域

本实用新型涉及数控机床技术领域，具体涉及一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床。

背景技术

FMC柔性制造单元是国际智能制造前沿技术，由多台加工中心与输送线组合而成，具有控制多台机床与输送线的集中控制系统。我国对FMC柔性制造单元的研究成果较少、申报的专利较少，是项急需提升的前沿技术。

中国专利《一种立卧复合机床》，申请号为CN202120599722.9，包括底座，所述底座的顶部安装有工作台，且底座上还安装有立式机头和卧式机头，所述工作台包括多层移动平台，所述移动平台的顶面上开设有滑槽，且移动平台的底面固定连接有与相邻移动平台上滑槽配合的滑块，相邻移动平台之间设置有推动装置，所述推动装置连接相邻的移动平台。该现有技术只涉及立式机头和卧式机头对工作台上的工件实现加工过程，但对于不同工艺需求，只能手动更换刀具及重新设置立式机头和卧式机头的加工参数。现有技术无法实现多工序的换刀程序和多工序控制，而且工件加工完成后无法通过自动流水线运送到下一工序设备处。

对于2-5个面需要进行铣削加工，又需要进行钻攻镗加工的工件，现有技术需要多台设备上才能完成，主轴没有复合在同平面上，整个工作过程需要进行多次的装夹，劳动强度大，耗时间长，造成加工效率低下和工件加工精度差的问题。

实用新型内容

本实用新型主要解决现有立式与卧式加工需要在多台机床上加工、工件多次装夹、多基准面加工尺寸误差大、多次装夹增加待工时间、机台数量多，占地面积大、能耗大，主轴没有复合在同平面上等不足。本实用新型提供了一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，由立式与卧式加工中心的功能部件复合在同台机床上，立式主轴中心线与卧式主轴中心线布局在同平面上，具有共同的底座、工作台与集中控制装置，能够实现工件一次装夹，以一面为基准连续加工多个面，既能完成工件顶面加工，又能完成其它周边加工，提高工件位置精度、减少重复装夹时间、提高加工效率。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，包括底座，所述的底座的中间设有高刚性十字滑台，所述的高刚性十字滑台两端设有高刚性立式立柱与高刚性卧式立柱，所述的高刚性立式立柱前侧设有高精立式主轴箱，高精立式主轴箱设有立式刀库，所述的高刚性卧式立柱前侧设有高精卧式主轴箱，高精卧式主轴箱设有卧式刀库；所述的高精立式主轴箱主轴中心线与高精卧式主轴箱主轴中心线在同平面上，立式与卧式主轴中心线互相垂直；所述的底座上配置有集中控制系统。

作为优选，所述的高精立式主轴箱与高精卧式主轴箱在同平面上，是在十字滑台左右端相向配置在同平面，有利于消除立式与卧式加工的基准不统一误差；立式主轴中心线与卧式主轴中心线相互垂直或任意角度，形成高精立卧复合机床。

作为优选，所述的高刚性立式立柱顶端与高刚性卧式立柱顶端可以设有连接横梁；由底座、高刚性立式立柱、高刚性卧式立柱与联接横梁组合形成框形机床结构；提升机床整体刚性，形成一种框形结构的高刚性立卧复合机床。

作为优选，所述的6～8轴的集中控制系统安装在下列复合机床，形成X、Y、Z1、Z2、立式主轴箱电机、卧式主轴箱电机的六轴集中控制系统；或X、Y、Z1、Z2，立式主轴箱电机、卧式主轴箱电机、自动线电机的七轴集中控制系统；或X、Y、Z1、Z2立式主轴箱电机、卧式主轴箱电机、回转工作台电机、自动线电机的八轴控制系统。数控机床所述的控制轴数是机床控制的伺服电机数量，包括控制坐标轴数量与主轴、夹具、输送线等功能部件所拥有的伺服电机数量的总和，常规的数控机床、数控系统为四轴或五轴。本实用新型所述的6-8轴集中控制系统，按照立轴向和卧轴向进行划分，形成立式与卧式两个独立的XYZ坐标轴群，通过向伺服驱动器发送移动指令，驱动伺服电机运转，带动机床XYZ三向移动与回转工作台、柔性夹具、输送线等功能部件运转，可实现机床立轴与卧轴2-5个面独立加工，也可实现立轴与卧轴同时加工，有效提升加工效率。

作为优选，所述的高刚性立式立柱与高刚性卧式立柱具有中空的底部，十字滑台的X向导轴防护能够进入中空底部，从而缩短主轴喉伸，提高主轴的刚性，有利于提高切削能力。

作为优选，所述的机床中间位置配置中间通过式自动线、中间通过式滚道流水线或输送小车，常规的立式、卧式、龙门加工中心的机床结构无法安排中间通过式输送线，本实用新型十字滑台前后通畅，适宜安排中间通过式自动线、输送线，中间通过式自动线比旁置式自动线结构更紧凑，占地更省。

作为优选，所述的高精立式主轴箱与高精卧式主轴箱以大功率驱动电机或伺服减速机替代氮气平衡装置简化机床结构；并且配置大功率主电机或减速机，提高机床切削扭矩，提高切削能力。

作为优选，所述的高刚性十字滑台上安装回转工作台或安装液压夹具、气动夹具、机械夹具、柔性夹具等功能部件，能有效扩大应用范围提高机床柔性。

作为优选，高精立式主轴箱后面设有立式刀库、高精卧式主轴箱后面设有卧式刀库，立式与卧式刀库均在主轴箱后面，具有结构紧凑、占地小的优点。

本实用新型能够达到如下效果：

本实用新型提供了主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，具有框形结构的高刚性立卧复合机床；由多台加工中心的功能部件复合在同台机床上，实现工件一次装夹连续完成2-5个面铣镗攻全部工序，消除了多次装夹的定位误差，消除了多次转道的辅助时间；提高了加工精度与加工效率；高精立式主轴箱与高精卧式主轴箱主轴中心线布置在精准的同平面上，消除了立式与卧式加工基准不统一的误差，提高了加工精度；机床短喉伸的主轴刚性好，机床结构适宜与中间通过式自动线配套提高生产效率，功能部件的灵活配置与6-8轴集中控制系统，有利于提高机床柔性。

本实用新型具有高精高效高柔性加工与低投入、低使用成本的效果：

高精加工：工件一次装夹消除了多次装夹的定位误差，高精立式主轴与高精卧式主轴在同平面上，消除了立式与卧式加工基准不同形成的误差，高刚性立式立柱与高刚性卧式立柱具有中空的底部，有利于十字滑台的导轨防护进入，从而缩短了主轴箱的主轴喉伸，提高了立式与卧式主轴的刚性，提高加工精度。

高效加工：工件一次装夹消除了多次调度、多少次转道、多次装夹的辅助时间；选配的柔性夹具降低了多次更换夹具的辅助时间、自动线减少了工件输入与输出的辅助时间，提高了生产效率；立式主轴与卧式主轴的复合加工、高刚性主轴，大功率电机提高了机床的切削能力与生产效率。

高柔性加工：本实用新型机床与组合机床相比，工件平面尺寸变化、孔系坐标变化、只需调整参数就能应对；选配的回转工作台、柔性夹具、均能适应不同规格工件的柔性加工、6-8轴集中控制系统具有柔性控制立轴与卧轴的能力。

低投入、低使用成本：本实用新型一台机床的采购成本比多台机床的采购成本低，还能降低占用生产车间面积、减少用工人员费用，降低车间在制品数量，降低管理费用。

本实用新型与国际流行的FMC柔性制造单元性能相比，相同点在于：都是由多台加工中心，输送装置，集中控制装置组成；都能实现工件一次装夹完成2-5个铣镗钻攻全部工序；都具有高效高精高柔性加工的优良特性；不同点在于：本实用新型采用多台加工中心功能部件复合在同台机床上，结构更紧凑投资更省；加工过程的内部输送由十字滑台承担，删除了内部输送自动线、结构更紧凑占地更省；立式主轴中心线与卧式主轴中心线在同平面，消除立式与卧式加工基准误差、精度更高，集中控制系统编程更方便，工作过程配置人员更省。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的正视结构示意图。

图3是本实用新型的俯视结构示意图。

图4是本实用新型框架式立卧复合机床示意图。

图中：高刚性立式立柱1，高精立式主轴箱2，立式刀库3，高精卧式主轴箱4，卧式刀库5，高刚性卧式立柱6，底座7，高刚性十字滑台8，集中控制系统9，通过式自动线10、连接横梁11。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体说明：

实施例1：如图1、图2和图3所示，一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，是立式加工中心功能部件与卧式加工中心功能部件复合在同台机床上，具有共同的底座7、共同的高刚性十字滑台8、共同的6轴集中控制系统9，所述的立式加工中心功能部件，包括高刚性立式立柱1、高精立式主轴箱2、立式刀库3；所述的卧式加工中心功能部件，包括高刚性卧式立柱6、高精卧式主轴箱4、卧式刀库5；

本实施例立式与卧式功能部件空间位置采用同平面对称布局方案，分别布置在高刚性十字滑台8的左右两侧，其中高精立式主轴箱2主轴中心线与高精卧式主轴箱4主轴中心线，精确布置在同平面内，消除立式与卧式加工基准不统一的误差，有利于提高加工精度；本实施例立式主轴中心线与卧式主轴中心线相互垂直形成常规的立卧复合机床，用于加工侧面与工作台垂直的工件；

本实施例加工过程的内部输送由高刚性十字滑台8承担，外部输送由中间通过式输送装置承担，有利于缩短工件移动的辅助时间提高生产效率；本实施例高刚性立式立柱与卧式立柱具有中空的底部，能实现高刚性十字滑台8的X向导轨防护进入，缩短主轴箱的喉伸，形成高刚性高精主轴，有利于提高加工效率与加工精度。

6轴集中控制系统用于控制十字滑台的X轴与Y轴，高刚性立式立柱1的Z1轴、高刚性卧式立柱6的Z2轴与高精立式主轴箱2伺服电机轴，高精卧式主轴箱4伺服电机轴，按照立轴向和卧轴向进行划分：形成立式与卧式两个独立的XYZ1、XYZ2坐标轴群。

工件一次装夹连续完成2-5个面铣镗钻攻工作过程作出具体说明：

立式加工中心功能部件完成对工件顶部加工，卧式加工中心功能部件完成对工件侧面加工，具体工作过程如下：

工件装夹：高刚性十字滑台8上安装有回转工作台或机械夹具、液压夹具、气动夹具、采用人工装卸工件或机器人装卸工件。

工件顶面加工：高刚性十字滑台8X向与Y向移动，带动工件移动到高精立式主轴箱刀具下方，高精立式主轴箱沿Z1向进给，完成工件顶部铣镗钻攻各道工序。

工件侧面加工：高刚性十字滑台8X向与Y向移动，带动工件移动到高精卧式主轴箱刀具前方位置，高精卧式主轴箱Z2向移动到工件加工需要的高度，十字滑台X向(或Y向)进给，完成一个侧面加工；回转工作台带动工件旋转，按以上顺序完成其它侧面加工(或者360度任意圆周面加工)。

工件的输入与输出：高刚性十字滑台8的前后方没有任何障碍物，有利于布置中间通过式自动线10或者通过式输送线或者输送小车，供工件的输入与输出。

实施例2，一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，是立式加工中心功能部件与卧式加工中心功能部件复合在同台机床上，其特点是，集中控制系统为7轴集中控制系统，其用于控制十字滑台X轴与Y轴，立式立柱的Z1轴，卧式立柱的Z2轴与高精立式主轴箱2伺服电机，高精卧式主轴箱4伺服电机以外，增加控制回转工作台伺服电机了，回转台带动工件旋转，顺序完成工件的四个侧面加工，实现工件的五面复合加工；或增加柔性夹具的伺服电机4，实现工件的快速夹紧与松开，缩短工件的装卸时间或增加控制自动线的伺服电机5实现工件的自动输入与自动输出，缩短工件的输入输出时间。

其余同实施例1。

实施例3，一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，集中控制系统为8轴集中控制系统，其用于控制十字滑台X轴与Y轴，立式立柱Z1轴，卧式立柱的Z2轴，高精立式主轴箱2伺服电机，高精卧式主轴箱4伺服电机以外，增加控制回转工作台伺服电机，与柔夹具伺服电机，或增加控制回转工作台伺服电机与通过式自动线10伺服电机，或增加柔性夹具伺服电机与通过式自动线10伺服电机。达到缩短辅助时间的效果。

其余同实施例1。

实施例4，一种框形结构的高刚性立卧复合机床，用于高度大于800mm的零件立卧复合加工，高度特别大的立式立柱与卧式立柱，在与底座接触面积不增加的情况，在强力切削力作用下，存在Z向刚度不足主轴箱振动加大的问题，本实施例在高刚性立式立柱的顶端与高刚性卧式立柱的顶端，固定有加强刚性的连接横梁11；由底座7、高刚性立式立柱1、高刚性卧式立柱6与连接横梁11组合形成框式机床结构，提高机床整体刚性30％～50％，能满足高度特别大的零件强力切削需求，并且机床结构紧凑、占地小、投资省。

其余同实施例1。

综上所述，主轴中心线复合在同平面的高精立卧复合机床是种区别于现有立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心的新型机床结构与新型机床品种，由立式与卧式加工中心的功能部件复合在同台机床上，具有共同的底座、十字滑台、柔性夹具与集中控制系统组成。由6-8轴集中控制系统发布指令协调工件装卸、输送与加工过程，由立式主轴箱上的刀具、卧式主轴箱上的刀具，对安装在工作台上的工件进行顶面与侧面铣镗钻攻加工，通过回转工作台旋转，带动工件旋转，对其它侧面(或任意圆周面)卧式加工，从而实现工件一次装夹完成2-5个面全部工序加工，消除了复杂零件、复杂工序、多面加工、多次装夹的定位误差，提高了加工精度；消除了多次装夹的辅助时间提高了加工效率；适用于多种规格零件的加工，提高了机床加工的柔性，具有高精高效高柔性的优良性能；实质是一种多工序加工的柔性自动加工线、是种以制造单元为基础区别于以常规机床排列成生产线的新制造模式。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范实施例的细节，而且在不背离实用新型的基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

总之，以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (9)

1.一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：包括底座(7)，所述的底座(7)的中间设有高刚性十字滑台(8)，所述的高刚性十字滑台(8)两端设有高刚性立式立柱(1)与高刚性卧式立柱(6)，所述的高刚性立式立柱(1)前侧设有高精立式主轴箱(2)，所述的高刚性卧式立柱(6)前侧设有高精卧式主轴箱(4)，所述的高精立式主轴箱(2)主轴中心线与高精卧式主轴箱(4)主轴中心线在同平面上，所述的底座(7)上配置有集中控制系统(9)。

2.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于高精立式主轴箱(2)的立式主轴和高精卧式主轴箱(4)的卧式主轴中心线互相垂直或任意角度。

3.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：所述的高刚性立式立柱(1)顶端与高刚性卧式立柱(6)顶端设置有连接横梁(11)；底座(7)、高刚性立式立柱(1)、高刚性卧式立柱(6)与连接横梁(11)组合形成高刚性的框形机床结构。

4.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：所述的集中控制系统(9)为：控制十字滑台X轴与Y轴、高刚性立式立柱(1)Z1轴、高刚性卧式立柱(6)Z2轴、高精立式主轴箱(2)伺服电机轴、高精卧式主轴箱(4)伺服电机轴的6轴集中控制系统；或控制十字滑台X轴与Y轴、高刚性立式立柱(1)Z1轴、高刚性卧式立柱(6)Z2轴、高精立式主轴箱(2)伺服电机轴、高精卧式主轴箱(4)伺服电机轴、回转工作台伺服电机的7轴集中控制系统；或控制十字滑台X轴与Y轴、高刚性立式立柱(1)Z1轴、高刚性卧式立柱(6)Z2轴、高精立式主轴箱(2)伺服电机轴、高精卧式主轴箱(4)伺服电机轴、回转工作台伺服电机与柔夹具伺服电机，或回转工作台伺服电机与通过式自动线(10)伺服电机，或柔夹具伺服电机与通过式自动线(10)伺服电机的8轴集中控制系统。

5.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：所述的高刚性立式立柱(1)与高刚性卧式立柱(6)具有中空的底部。

6.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：所述的机床中间位置配置有中间通过式自动线(10)或中间通过式滚道流水线或输送小车。

7.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：所述的高精立式主轴箱(2)与高精卧式主轴箱(4)以大功率驱动电机或伺服减速机替代氮气平衡装置；并且配置大功率主电机或减速机。

8.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：所述的高刚性十字滑台(8)上安装有回转工作台或液压夹具、气动夹具、机械夹具。

9.根据权利要求1所述的一种主轴复合在同平面的高精立卧复合机床，其特征在于：高精立式主轴箱侧面设有立式刀库(3)，高精卧式主轴箱侧面设有卧式刀库(5)。

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