CN220838878U - 一种立式车铣复合机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种立式车铣复合机床，包括工作台、横梁立柱、铣机构、车机构；所述工作台安装在横梁立柱的两个立柱之间；横梁立柱包括一个横梁和两个立柱；所述的横梁通过第一伺服电机、第一丝杠传动装置驱动其沿着两个立柱的高度方向运动；在横梁上沿着其轴向方向设置第二丝杠传动装置和第三丝杠传动装置；第二伺服电机通过第二丝杠传动装置驱动车机构；第三伺服电机通过第三丝杠传动装置驱动铣机构，所述的铣机构和车机构可沿着相同或相反的方向移动。

Description

一种立式车铣复合机床

技术领域

本实用新型涉及数控机床领域，具体为一种大型立式车铣复合机床。

背景技术

现有的大型立式车铣机床一般为双柱龙门结构，回转工作台使用双电机消隙，配置双Z轴，横梁在立柱上定位分为定位台结构和T型丝杠无级定位，定位台结构的定位方式缺点是分段定位，无法实现全行程自由定位，横梁的升降速度慢，T型丝杠无级定位方式缺点是定位精度偏低，横梁升降速度慢，定位台结构和T型丝杠无级定位这两种定位方式均无法实现联动加工。

另外，传统大型立式车铣机床的两个Z轴功能相同，可自动更换刀具种类较少，不能同时满足多种工序加工，并且需根据机床不同的加工特征人工停机,更换铣头或者不同的刀具，效率低、能耗大。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种大型立式车铣复合机床。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型公开了一种立式车铣复合机床，包括回转工作台、横梁立柱、铣机构、车机构；所述横梁立柱包括一个横梁和连接于横梁两端的两个立柱；所述回转工作台安装在所述两个立柱之间；

所述的横梁通过第一伺服电机、第一丝杠传动装置驱动其沿着两个立柱的高度方向运动；在所述的横梁上沿着其长度方向设置第二丝杠传动装置和第三丝杠传动装置；第二伺服电机通过第二丝杠传动装置驱动车机构；第三伺服电机通过第三丝杠传动装置驱动铣机构，所述的铣机构和车机构可沿着相同或相反的方向移动。

作为进一步的技术方案，在横梁的一端安装有车刀库，且所述的车刀库位于车机构所在侧。

作为进一步的技术方案，在所述的立柱上还安装有链式刀库，所述的链式刀库位于铣机构所在侧。

作为进一步的技术方案，还包括铣头库，所述的铣头库独立安装。

作为进一步的技术方案，所述铣头库包括底座支撑、连接座，在连接座的顶部设置旋转盘，在旋转盘上设置有多个放置位，每个放置位都有相同的定位销，铣头、车刀台、枪钻、平旋盘等底座下方都有相对应的销孔与定位销配合。

作为进一步的技术方案，在所述的横梁上还安装有限位装置，对车机构、铣机构的运动位置进行限位。

作为进一步的技术方案，所述铣机构的运动距离为：从横梁的第一端为起点，然后向第二端移动横梁长度的2/3；所述车机构的运动距离为：从横梁的第二端为起点，然后向第一端移动横梁长度的2/3。

作为进一步的技术方案，在两根立柱上均设置有第一伺服电机、第一丝杠传动装置。

作为进一步的技术方案，所述的横梁两端通过液压缸进行配重。

作为进一步的技术方案，在横梁两侧配置横梁移动距离检测装置，所述的移动距离检测装置与第一伺服电机的控制系统相连。

作为进一步的技术方案，所述的铣机构采用静压滑枕结构。

作为进一步的技术方案，所述的铣机构的动力传递由高刚性碳纤维联轴器传递。

作为进一步的技术方案，在铣机构的末端安装铣头接口。

作为进一步的技术方案，所述的铣头接口包括抓取模组、底座、齿轮、电插头、定位销、进油口、定位销孔；抓取模组固定在底座的四角，电插头固定在底座底面的靠边的位置，齿轮固定在底座底面中间位置；在底座上设置进油口。

作为进一步的技术方案，所述的工作台采用闭环控制，配备圆光栅用于工作台位置的实时检测。

本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型的横梁通过第一伺服电机、第一丝杠传动机构驱动，可以实现横梁的精确定位；且本实用新型的两个Z轴功能不同，一个Z轴是车机构，另外一个Z轴是铣机构，配合多种类型刀库可以自动更换多种刀具，同时满足多种工序加工；Z轴方向两个升降运动可以联动，横梁可以在立柱上升降加上主轴在滑枕座上升降，Z轴方向双联动，可以增加加工行程，加工复杂工件特征。

2.本实用新型实现为通用机床配备多种类型刀库，同时满足多种工序加工。零部件加工的效率大大提升，可以缩减工件的加工工序

3.本实用新型扩展了机床功能，配合抓取模组，使机床同时具有车、镗、铣、钻等功能。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型横梁通过液压缸支撑部分的示意图；

图3是本实用新型铣头库的结构示意图；

图4是本实用新型铣头接口的结构示意图；

图5是本实用新型铣头接口的结构示意图；

图6是本实用新型铣头接口和抓取车刀台的结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

1工作台、2横梁立柱、3Z轴铣机构、4Z轴车机构、5链式刀库、6铣头库、7车刀库；

2-1立柱，2-2横梁；2-3第一滚珠丝杠；2-4第一伺服电机；2-5水平直线导轨；2-6滑枕座；2-7第二滚珠丝杠；2-8第三滚珠丝杠；2-9液压缸、2-10液压缸；

3-1抓取模组、3-2齿轮、3-3定位销、3-4底座、3-5电插头、3-6固定螺栓、3-7进油口、3-8定位销孔；

6-1底座支撑、6-2连接座、6-3旋转盘、6-4定位销、6-5铣头、6-6车刀台、6-7枪钻、6-8平旋盘；

6-6-1齿条、6-6-2拉钉、6-6-3定位销。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

名称解释：本实施例定义立柱的高度方向为Z轴，定义横梁轴线所在的方向为Y轴。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种立式车铣复合机床。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实施例提出的立式车铣复合机床，如图1所示，包括工作台1、横梁立柱2、Z轴铣机构3、Z轴车机构4，同时还配备链式刀库5、铣头库6以及车刀库7；

本实施例中的立式车铣复合机床采用了双立柱龙门对称结构，工作台1位于横梁立柱2的两立柱2-1中间，工作台的两侧分别与两立柱2-1通过螺栓连接固定，结构稳定；两个立柱2-1上均竖直嵌入有第一滚珠丝杠2-3，横梁2-2与两个滚珠丝杠2-3连接，由两个第一伺服电机2-4带动第一滚珠丝杠2-3，从而带动横梁2-2随滚珠丝杠的螺母在竖直方向上上下移动。

进一步的，在横梁2-2正面设有水平直线导轨2-5，水平直线导轨2-5上安装有两个Z轴的滑枕座2-6，左侧滑枕座与Z轴铣机构3连接，右侧滑枕座与Z轴车机构4连接。

进一步的，本实施例的横梁2-2正面还安装有两套由滚珠丝杠和伺服电机组成的驱动部分，分别是第二滚珠丝杠2-7和第二伺服电机，第三滚珠丝杠2-8和第三伺服电机；第二伺服电机通过第二滚珠丝杠2-7驱动Z轴车机构4的滑枕座移动；第三伺服电机通过第三滚珠丝杠2-8驱动Z轴铣机构3的滑枕座移动，驱动部分分别通过Z轴铣机构3和Z轴车机构4中的螺母进行连接并驱动，使Z轴铣机构3和Z轴车机构4均可以左右运动。进一步的，在本实施例中，第二伺服电机位于横梁的右端，第二滚珠丝杠2-7位于横梁上部；第三伺服电机位于横梁的左端，第三滚珠丝杠2-8位于横梁下部；第二滚珠丝杠2-7与第三滚珠丝杠2-8相互平行设置，第二滚珠丝杠2-7、第三滚珠丝杠2-8均沿着Y轴方向设置。

上述的横梁立柱为灵活的动梁结构，采用龙门式对称结构，由于现有立车的横梁升降速度慢，并且采用没有信息反馈的开环控制从而导致定位精度差以及不能参与联动加工的缺点，本实施例公开的横梁升降传动采用高精度滚珠丝杠机构，如图2所示，由液压缸进行配重可实现横梁快速升降，为均匀减重，在横梁的两侧各配一套液压缸2-9、液压缸2-10，两侧的液压缸位置相对于横梁2-2的中心线对称分布，液压缸的一端固定在立柱上，另一端固定在横梁2-2上，横梁2-2两侧的液压缸会提供向上的力以抵消横梁的部分重力；在横梁2-2两侧各配置高精度光栅尺检测装置，通过采用闭环控制光栅尺的检测，将横梁2-2的位置反馈给控制横梁电机的编码器，编码器通过光栅尺反馈的位置判断横梁是否移动到位，如果不到位编码器控制电机对横梁的位置进行调整，完成闭环；不仅可实现横梁在任意位置定位的精度，还保证了横梁与工作台台面的平行度，提高了机床的动态精度；横梁升降动力输入由第一伺服电机2-4控制，可在系统内实现与其他坐标轴的联动控制，使横梁升降参与联动加工，极大的提高了加工效率。具体的，第一丝杠传动装置先驱动横梁先升降到Z轴的加工行程范围之内，然后通过Z轴升降加工；第一丝杠传动装置和Z轴也可以同时升降；扩大了Z轴在竖直方向上的加工范围。

进一步的，本实施例的横梁右侧靠近Z轴车机构的一侧安装有车刀库7，车刀库7通过螺栓固定在横梁2-2的右端上，便于Z轴车机构的更换刀具。在双立柱龙门结构的左侧设有链式刀库5和铣头库6，链式刀库5通过连接固定件与左侧的立柱相连，加强链式刀库的稳定性。进一步的，所述铣头库6独立安装，且本实施例中铣头库6位于链式刀库5和双立柱龙门结构的中间，便于车床更换铣头，当然铣头库6还可以安装在其他位置，只要满足取刀方便的要求即可。

进一步的，为了避免Z轴方向的两个滑枕座发生碰撞，在水平直线导轨上还设置有限位装置，对两个滑枕座的移动进行限位，具体限位手段可以采用限位开关进行限位，也可以采用位置检测传感器进行位置检测后，通过控制系统控制电机等实现限位。

进一步的，左侧滑枕座在水平直线导轨的移动行程为：以水平直线导轨左端为起点，然后向右移动水平直线导轨长度的2/3为左侧滑枕座的移动行程；右侧滑枕座在水平直线导轨的移动行程为：以水平直线导轨右端为起点，然后向左移动水平直线导轨长度的2/3为右侧滑枕座的移动行程。

进一步的，本实施例中的工作台采用双电机驱动、消隙结构，且工作台的传动过程全部采用齿轮传递动力、采用闭环控制，在工作台上配备圆光栅用于工作台位置的实时检测，可实现工作台的大扭矩传递、高动态响应；快速、精准的定位机构配合机床其他轴进行高精度联动加工。

进一步的，本实施例中的Z轴铣机构3为实现机床的高速、高刚性、大扭矩加工以及枪钻钻孔能力，将Z轴铣机构3设计为静压滑枕结构，配备多功能、高精度、高刚性机械主轴，Z轴铣动力传递由一体式高刚性碳纤维联轴器传递，无中间动力传递机构，抹去了误差累计造成的影响，提高了主轴与动力输入的同轴度，从而实现主轴的高精度定位。

进一步对，在Z轴铣机构3的Z轴末端还安装有多功能铣头接口，多功能铣头接口如图3所示，由抓取模组3-1、底座3-4、齿轮3-2、电插头3-5、固定螺栓3-6、定位销3-3、进油口3-7、定位销孔3-8组成；其中抓取模组3-1通过螺栓固定在底座3-4的四角，使其受力均匀，电插头3-5通过螺栓固定在底座3-4底面的靠边的位置，齿轮3-2通过螺栓固定在底座3-4底面中间位置，此处的齿轮3-2为环形齿条；多功能铣头接口上端与Z轴滑枕通过定位销3-3进行定位，然后通过固定螺栓固定，下端通过定位销孔3-8和车刀台6-6、平旋盘6-8的齿条6-6-1、定位销6-6-3啮合定位进行定位，通过抓取模组3-1抓取不同车刀台6-6、平旋盘的拉钉6-6-2进行连接，在图6所示，给出了多功能铣头接口与车刀台6-6准备配合时的示意图，工作原理是：通过油压控制抓取模组3-1对车刀台6-6进行取放，其中电插头3-5插入车刀台6-6的插口实现对不同车刀台、平旋盘的识别，从而实现对不同车刀台等工具型号的精确使用，防止因工具的错误摆放导致的加工问题。从而实现自动更换铣头、车刀台、平旋盘、枪钻等刀具，一种接口满足多种功能铣头的要求，提高了加工效率。

进一步的，本实施例中的Z轴车机构为满足一次性去量加工的要求，实现超高刚性大吃刀量的要求，Z轴车滑枕设计为锻造滑枕硬轨结构，其材料为合金钢属于超高强度钢，具有高强度和韧性，使其满足大吃刀量的要求。配置双面定位车刀台，锥柄强度更好，能够更好的承受径向力，可实现工件一次性加工，提高了加工效率。

进一步的，本实施例中的链式刀库可放置120把刀，最大刀具直径为400mm，可储备需更换刀具。

进一步的，本实施例中的铣头库为配合Z轴铣多工况、高精度、高刚性、钻孔能力要求；铣头库6的设计可同时放置功能不同的铣头、车刀台、平旋盘、枪钻等定制刀具，具体的，如图4所示，本实施例中的铣头库6包括底座支撑6-1、连接座6-2，在连接座6-2的顶部设置一个旋转盘6-3，在旋转盘6-3上设置有8个放置位，每个放置位都有相同的定位销6-4设计，铣头6-5、车刀台6-6、枪钻6-7、平旋盘6-8底座下方都有相对应的销孔与定位销6-4配合，8个放置位可随需求变动，实现自由切换，当需要较多铣头时可将定位转换取下，放置需求的铣头，如此更换满足了不同加工特征的需求，节省了一个刀库。需要说明的是，上述放置位不限于8个，可以根据需要进行设置。

进一步的，本实施例中的车刀库放置大吃刀量车刀用于机床的大切削加工，车刀台在刀库内定位为销定位，保证定位的准确性。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.立式车铣复合机床，其特征在于：包括回转工作台、横梁立柱、铣机构、车机构；所述横梁立柱包括一个横梁和连接于横梁两端的两个立柱；所述回转工作台安装在所述两个立柱之间；

所述的横梁通过第一伺服电机、第一丝杠传动装置驱动其沿着两个立柱的高度方向运动；在所述的横梁上沿着其长度方向设置第二丝杠传动装置和第三丝杠传动装置；第二伺服电机通过第二丝杠传动装置驱动车机构；第三伺服电机通过第三丝杠传动装置驱动铣机构，所述的铣机构和车机构可沿着相同或相反的方向移动。

2.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：在横梁的一端安装有车刀库，且所述的车刀库位于车机构所在侧。

3.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：在所述的立柱上还安装有链式刀库，所述的链式刀库位于铣机构所在侧。

4.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：还包括铣头库，所述的铣头库独立安装；所述铣头库包括底座支撑、连接座，在连接座的顶部设置旋转盘，在旋转盘上设置有多个放置位，每个放置位都有相同的定位销。

5.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：在所述的横梁上还安装有限位装置，对车机构、铣机构的运动位置进行限位。

6.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：所述铣机构的运动距离为：从横梁的第一端为起点，然后向第二端移动横梁长度的2/3；

所述车机构的运动距离为：从横梁的第二端为起点，然后向第一端移动横梁长度的2/3。

7.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：所述的横梁两端通过液压缸进行配重。

8.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：在横梁两侧配置横梁移动距离检测装置，所述的移动距离检测装置与第一伺服电机的控制系统相连。

9.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：在铣机构的末端安装铣头接口；所述的铣头接口包括抓取模组、底座、齿轮、电插头、定位销、进油口、定位销孔；抓取模组固定在底座的四角，电插头固定在底座底面的靠边的位置，齿轮固定在底座底面中间位置；在底座上设置进油口。

10.如权利要求1所述的立式车铣复合机床，其特征在于：所述的工作台采用闭环控制，配备圆光栅用于工作台位置的实时检测。