CN2912870Y

CN2912870Y - 阵列轴数控龙门钻床

Info

Publication number: CN2912870Y
Application number: CN 200620038812
Authority: CN
Inventors: 周玲奇
Original assignee: SHANGHAI PRECISION MACHINERY MANUFACTURE CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI PRECISION MACHINERY MANUFACTURE CO Ltd
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2016-01-10

Abstract

本实用新型公开了一种阵列轴数控龙门钻床，包括底座、左右床身、工作台、龙门架、横梁、X轴驱动系统、Y轴驱动系统、Z轴驱动系统和机床数控系统，所述左右床身固定设置在底座左右两侧，横梁设置在龙门架上。本实用新型X轴、Z轴具有同步机构，Z轴方向由液压实行同步及平衡，具有一次钻、削，任意个孔、铰孔等功能，能够实现X、Z两组同步轴联动以及Y轴左右移动，5轴联动功能。本实用新型可适用于电站设备、海水淡化、化工设备、空调等行业加工。

Description

阵列轴数控龙门钻床

技术领域

本实用新型涉及一种数控龙门钻床，具体地说是一种可以实现5轴双联动的阵列轴数控龙门钻床。

背景技术

大型的数控设备被广泛地用于各种机械加工领域，为了满足加工一些大体积，高精度的零部件需要，使用一些大型龙门式和桥式的数控设备，在使用中为了避免加减速运动过程中因扭矩不同而对龙门架或桥架造成的损害，往往采用了两轴驱动的同步控制。所谓同步控制，就是用一个坐标的运动指令能够驱动一个主电机从而带动一个从电机同时运行，通过对这两个电机移动量的检测，将位移偏差反馈到数控系统而获得同步误差补偿，将两个电机之间的位移偏差量控制在一个很小的范围内。目前尚没有可以实现5轴双联动的数控龙门钻床。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种加工效率高、可以实现5轴双联动的阵列轴数控龙门钻床，以克服满足国内市场的需要，填补数控龙门钻床领域的空白。

本实用新型解决技术问题的技术方案如下：

一种阵列轴数控龙门钻床，包括底座、左右床身、工作台、龙门架、横梁、X轴驱动系统、Y轴驱动系统、Z轴驱动系统和机床数控系统，所述左右床身固定设置在底座左右两侧，横梁设置在龙门架上，其特征在于，

所述X轴驱动系统包括左右两个滑台、X轴饲服电机和X向滚珠丝杆，所述左右滑台分别通过直线导轨支撑在左右床身上，所述X轴饲服电机固定设置在床身一端，通过电机轴驱动滚珠丝杆带动左右滑台沿床身长度方向做直线运动，所述电机轴上设有用于位置编码器，位置编码器与数控系统电气连接；

所述Y轴驱动系统包括左右十字拖板箱、Y轴饲服电机和Y向滚珠丝杆，Y轴饲服电机固定设置在十字拖板箱上，龙门架两侧立柱下端分别通过直线导轨支撑在左右十字拖板箱上，左右十字拖板箱分别与左右滑台固定连接；

所述Z轴驱动系统包括Z轴饲服电机、Z向滚珠丝杆和主轴箱，横梁通过Z轴饲服电机驱动滚珠丝杆可相对龙门架做上下移动，所述主轴箱分布在横梁上，其包括液压驱动油缸、阵列式钻轴、固定在钻轴下端的钻头和电磁阀，每个电磁阀控制一个钻轴，所述电磁阀与数控系统电气连接。

由以上公开的技术方案可知，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：本实用新型数控龙门钻床采用两组同步控制的运动轴，即X向轴和Z向轴，通过伺服电机带动两根滚珠丝杆组成的两组同步轴控制。机床经过调试之后，同步电机运行平滑，具有良好的动态品质和控制精度。本实用新型具有一次钻、削，任意至27个孔、铰孔等功能，能够实现X、Z两组同步轴联动以及Y轴左右移动的功能。特别适用于电站设备、海水淡化、化工设备、空调等行业加工。此外本实用新型电气系统采用先进的设计理念和设计技术，充分结合人机工程学原理，广泛利用CAD等现代化的设计手段和工具，使机床性能可靠，操作方便，控制自如。

附图说明

图1是本实用新型正视结构示意图；

图2是本实用新型侧视结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型阵列轴数控龙门钻床，包括底座1、左右床身2和2’、工作台3、龙门架4、横梁5、X轴驱动系统、Y轴驱动系统、Z轴驱动系统和机床数控系统，所述左右床身固定设置在底座1左右两侧，横梁5设置在龙门架4上。

所述X轴驱动系统包括左右两个滑台6和6’、X轴饲服电机7和7’和X向滚珠丝杆8和8’，所述左右滑台6和6’分别通过直线导轨17支撑在左右床身2和2’上，所述X轴饲服电机7固定设置在床身一端，通过电机轴驱动滚珠丝杆8和8’带动左右滑台6和6’沿床身长度方向做直线运动，所述电机轴上设有用于位置编码器，位置编码器与数控系统电气连接；

所述Y轴驱动系统包括左右十字拖板箱8和8’、Y轴饲服电机9和Y向滚珠丝杆10，Y轴饲服电机9固定设置在十字拖板箱上，龙门架4两侧立柱下端分别通过直线导轨22支撑在左右十字拖板箱8和8’上，左右十字拖板箱8和8’分别与左右滑台6和6’固定连接；

所述Z轴驱动系统包括Z轴饲服电机11和11’、Z向滚珠丝杆12、横梁拖板21和21’以及主轴箱13，横梁5通过Z轴饲服电机10和10’驱动滚珠丝杆12可相对龙门架4做上下移动，所述主轴箱分布在横梁上，其包括液压驱动油缸、阵列式钻轴14、固定在钻轴下端的钻头18和电磁阀，每个电磁阀控制一个钻轴，所述电磁阀与数控系统电气连接。

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。

1、X轴行程

X轴驱动，由FANUCα50伺服电机，经1∶10减速机增大扭矩，带动滚珠螺母旋转，从而使十字拖板与龙门架在X向移动。由于工件体积庞大、沉重，大型数控龙门钻床，均是工作台固定，龙门架移动式。二个滑台由4组高精度直线导轨支承，龙门架跨距达6800，龙门架运动由左右二台伺服电机严格同步，滚珠丝杠则采用进口绕圆，内循环双螺母型式，丝杆长达9500，其中螺纹长7870，此滚珠丝杠的加工，热处理，摩削都有相当难度。螺母转动，丝杆固定，大大减少了伺服电机所需的转动惯量与扭矩，也降低了支承滚珠丝杠轴承的精度与要求。X轴行程，其检测是由伺服电机轴所装的高精度位置编码器所实现。数控系统对X轴进行了螺距误差补偿，保证钻孔精度≤±0.05。

2、Z轴行程

钻头上下行程由二部分组成，一是横樑整体上下移动，这是由二台α50伺服电机完成的。二是主轴箱与钻头上下运动，则是通过液压油缸带动主轴箱体而完成。27轴，27个电磁阀，每一个电磁阀控制一个油缸上下。需钻孔时，编程控制相应电磁阀，使油缸带主轴箱，钻头向下运动，使所需钻孔的钻头突出在外，然后在Z向伺服电机驱动下，横樑向下运动，完成钻孔的动作。如果钻头钝化，断裂，钻削力成倍增大，则会自动报警，横樑停止下降，保证钻头安全可靠。横樑上下由左右二台α50 50Nm伺服电机，通过MF150SL1 1∶10减速机，使滚珠丝杆DF1-8010-4旋转，横樑平衡上下。FANUC 18i使二个电机速度均衡，严格同步。由于横樑结构不均衡，钻头切削负载不均衡性，27轴在横樑左右两侧切削钻头多少不一，钻头横刃磨削程度不一，切削性能不一，为均衡横樑作用在滚珠丝杠上的力，在横樑的左，中，右设计有三只平衡油缸，达到负载随时均衡。

3、Y轴行程

Y轴运动，是横樑在十字拖板作左右移动。Y轴运动也是伺服电机，减速机带动滚珠丝杠转动，从而使横樑移动。横樑Y向移动由左右各三根直线导轨支撑。整个横樑Y向刚性较好，行程较短(400mm)，从图中可知，只在左部装有伺服电机，滚珠丝杠，横樑右部Y向只有支承导轨。经过大量工件切削，在伺服电机带动下，跨距很大的龙门架移动平稳，定位精度高，没有颤振现象。

4、钻头的旋转运动

所说的阵列式钻轴有27个钻头，按数量分为7、7、7、6四组，相邻分组之间设有定位块16。每一组由一个Y180L-A22KW电动机20通过减速箱19变速，带动一组钻头18旋转，钻头18转速由减速箱19手柄控制，有高中，低多档转速，以适应钻、扩、铰的需要。

5、数控系统及电气控制

本实用新型阵列轴数控龙门钻床的所有动作都是由FANUC18i-MB数控系统来控制执行。就目前来说，FINANCE18i-MB数控系统是一种较为理想的先进的数控系统。它具有许多特殊功能可以来满足本实用新型钻床的需要。从它具有AI提前预测控制功能来说，本实用新型有27根钻轴需要高速连续控制，需要编制多条加工程序段来控制动作，如果采用以往的加工方式，往往会影响到加工节拍，现在系统能够预先读取多个加工程序段，能够实现钻削速度最佳的加/减速控制，有效地提高了机床的加工速度和加工精度。此外它具有坐标系统旋转功能，当工件包含一些由某一个典型形状旋转得来的图形时，在编程时，可以编一个该形状的子程序，在旋转以后调用它，给工件的加工编程带来更多的灵活性。它还具有记忆型螺距误差补偿功能，可以对丝杠螺距误差或机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数形式存储在CNC存储器中，为此能进一步提高机床的定位精度。另外我们还可以使用用户宏程序/宏执行器编制各种加工程序，使一些复杂的加工程序变为简单易懂。更重要一点是它具有两组两轴同步运行的功能，尤其是它的伺服HRV控制，通过旋转平滑的伺服电机，高精度的电流检测，高响应和高分辩率的脉冲编码器等硬件和伺服HRV控制的有机结合，实现了高速高精度的进给控制，使ZKM27中两轴的同步运动更为理想。

此外还可以采用10.4″的彩色LCD液晶器显示，画面清楚。操作面板置于机床的正前方，操作面板采用FANUC的标准面板，并注有图形符号和中文注译。调整进给速度开关设置在面板上，操作者可以根据切削加工过程中的实际情况修正切削参数，以便取得最佳的切削效果。

调整参数有：

快速进给修正量：F0，10，50，100％4种。

工作进给修正量：0，1，2，…，200％16种。

本实用新型的操作分为手动操作和自动操作两种操作方法。设备的调试和外围设备(冷却，液压等)启动，可通过手动操作来实现，而机床的自动运行只有在自动方式下通过程序来执行。27根钻轴调试可通过MDI方式来实行。手动操作和自动操作是互相联锁的，在自动运行时，手动操作无效，从而可以避免由于操作失误，引起加工件损坏。

本实用新型除了X、Z两组同步轴联动之外，还有Y轴的左右移动，27根深孔钻轴的上下移动，移动时的位置检测，还有深孔钻头的磨损检测等一切反馈信号应及时，正确。这一切全由PLC来实现。FANUC18i系统采用了SB7版本的PLC来编制。其运算速度极快，可达到0.03u sec/步，而且容量可达64000步，这样完全能满足本实用新型动作复杂，要求高的需要。

Claims

1.一种阵列轴数控龙门钻床，包括底座(1)、左右床身(2)(2’)、工作台(3)、龙门架(4)、横梁(5)、X轴驱动系统、Y轴驱动系统、Z轴驱动系统和机床数控系统，所述左右床身固定设置在底座(1)左右两侧，横梁(5)设置在龙门架(4)上，其特征在于：

所述X轴驱动系统包括左右两个滑台(6)(6’)、X轴饲服电机(7)(7’)和X向滚珠丝杆(8)(8’)，所述左右滑台(6)(6’)分别通过直线导轨(17)支撑在左右床身(2)(2’)上，所述X轴饲服电机(7)固定设置在床身一端，通过电机轴驱动滚珠丝杆(8)(8’)带动左右滑台(6)(6’)沿床身长度方向做直线运动，所述电机轴上设有用于位置编码器，位置编码器与数控系统电气连接；

所述Y轴驱动系统包括左右十字拖板箱(8)(8’)、Y轴饲服电机(9)和Y向滚珠丝杆(10)，Y轴饲服电机(9)固定设置在十字拖板箱上，龙门架(4)两侧立柱下端分别通过直线导轨(22)支撑在左右十字拖板箱(8)(8’)上，左右十字拖板箱(8)(8’)分别与左右滑台(6)(6’)固定连接；

所述Z轴驱动系统包括Z轴饲服电机(11)(11’)、Z向滚珠丝杆(12)(12’)、横梁拖板(21)(21’)和主轴箱(13)，横梁(5)通过Z轴饲服电机(10)(10’)驱动滚珠丝杆(12)(12’)可相对龙门架(4)做上下移动，所述主轴箱分布在横梁上，其包括液压驱动油缸、阵列式钻轴(14)、固定在钻轴下端的钻头(18)和电磁阀，每个电磁阀控制一个钻轴，所述电磁阀与数控系统电气连接。

2.根据权利要求1所述的阵列轴数控龙门钻床，其特征在于，Z轴驱动系统还包括Z向平衡油缸(15)(15’)(15”)，所述Z向平衡油缸均布设置在横梁上。

3.根据权利要求1所述的阵列轴数控龙门钻床，其特征在于，所说的阵列式钻轴有27个，按数量分为7、7、7、6四组，每组分别由一个驱动电机和一个减速箱驱动，相邻分组之间设有定位块(16)。

4.根据权利要求1所述的阵列轴数控龙门钻床，其特征在于，还包括固定设置在龙门架上的悬挂式吹气排屑系统和冷却系统。