專利名稱：自動臥式銑鏜床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機床技術(shù)領(lǐng)域，具體說涉及一種自動臥式銑鏜床。
背景技術(shù)：
普通臥式銑鏜床是萬能性機床，可對箱體、殼體、機座等大型零件進行鉆孔、鏜孔、 擴孔、鉸孔、锪平面、銑平面、車螺紋等切削加工。產(chǎn)品廣泛應用于能源、交通、重型、石化機 械等行業(yè)，是加工箱體類零件的關(guān)鍵設備。 目前市場上的普通臥式銑鏜床，其主要結(jié)構(gòu)以普通電機為動力源，通過液壓機械 聯(lián)動裝置控制滑移變速齒輪位置變動，獲得不同的轉(zhuǎn)速及進給量。主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜，齒 輪數(shù)量較多。床身普遍采用2條導軌，當工作臺移動到下滑座邊緣時，因為下滑座沒有足夠 支撐，變形量較大，導致加工精度不高。工作臺夾緊通常采用手動夾緊，可靠性不高。 普通臥式銑鏜床的電氣控制采用PLC (可編程控制器)控制，驅(qū)動部分普遍使用普 通三相異步電機驅(qū)動機械傳動，機床軸坐標位置靠數(shù)顯表顯示。這種控制方式的缺點是機 床軸不能自動定位，機床的加工完全靠手動操作，操作繁瑣，加工效率低。

發(fā)明內(nèi)容為了解決上述存在的問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、加工精度及加工效率 高的自動臥式銑鏜床；本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的自動臥式銑鏜床， 包括床身(D、下滑座(2)、上滑座(3)、工作臺(4)、主軸箱(5)、立柱(6)、鏜軸(7)、進給伺 服電機(8)及電氣系統(tǒng)，在主軸箱(5)內(nèi)設有主軸變速傳動機構(gòu)，其特征在于所述的主軸 變速傳動機構(gòu)包括一個主軸變頻電機(9)、一個變速軸(13)及兩個傳動軸(12) 、 (16)，主軸 變頻電機(9)輸出軸與第一傳動軸(12)通過聯(lián)軸器(10)連接，第一傳動軸(12)上的傳動 齒輪(11)與變速軸(13)上的滑動齒輪(14)嚙合，變速軸(13)上的滑動齒輪(14)與第二 傳動軸(16)上的傳動齒輪(15)嚙合，第二傳動軸(16)上的齒輪(17)與空心主軸(19)的 傳動齒輪(18)嚙合。 所述的床身(1)上設有四條導軌(20、21、22、23)，位于中間的導軌(21)、導軌(22) 為主導軌，位于兩側(cè)的導軌(20)、導軌(23)為輔助導軌。 所述的工作臺(4)夾緊機構(gòu)包括碟簧(26)、液壓缸體(24)、活塞(25)、活塞桿 (27)、圓形墊片(28)，液壓缸體(24)固定在上滑座(3)上，在液壓缸體(24)內(nèi)安裝有活塞 (25)和碟簧(26)，活塞桿(27)上套裝圓形墊片(28)。 電氣系統(tǒng)包括控制單元(35)、人機界面(29)、變頻器(31)、伺服驅(qū)動器(32)、位置 反饋(33)，控制單元(35)與人機界面(29)、變頻器(31)、伺服驅(qū)動(32)、位置反饋(33)通 過控制總線進行通訊，將人機界面(29)和位置反饋(33)輸入的信息通過運算處理形成控 制指令，通過控制總線下達給變頻器(31)和伺服驅(qū)動器(32)，完成整個自動控制過程，變 頻器(31)與主軸變頻電機(9)連接，伺服驅(qū)動器(32)與進給伺服電機(8)連接。 所述的控制單元(35)與手輪(30)連接。[0010]本實用新型的有益效果 1、本實用新型通過采用變頻電機，使機床轉(zhuǎn)速可以在區(qū)間內(nèi)無級變速并且可通過
觸摸屏操作面板來選取轉(zhuǎn)速及進給量。通過主軸變頻電機、進給伺服電機分別控制主軸旋 轉(zhuǎn)運動、各軸的進給運動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型取消原有機床結(jié)構(gòu)中的液壓預選變 速裝置以及主軸操縱機構(gòu)，采用電氣系統(tǒng)根據(jù)屏幕輸入自動輸出信號，聯(lián)動液壓實現(xiàn)主軸
正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停車、變速等動作，零部件數(shù)量減少70%左右，大大簡化了結(jié)構(gòu)，降低了機床故障率。 2、床身通過采用4條導軌，增加了床身的剛性，同時增加了對下滑座的支撐，避免 了工作臺移到下滑座邊緣時，床身對下滑座支撐不足而產(chǎn)生的下滑座變形，有效提高了工 作臺在下滑座邊緣狀態(tài)下的工件的加工精度。 3、工作臺夾緊機構(gòu)采用碟簧夾緊、液壓松開的方式，避免了手動夾不緊情況發(fā)生， 大大提高了工作臺夾緊的可靠性。 4、通過進給伺服電機代替普通進給電機，使本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)自動定位，自動 加工，大大提高了加工精度和加工效率。 本實用新型相對于普通鏜床的操作大為簡化，自動化程度高。并且機床進給軸實 現(xiàn)定位功能，定位準確；用戶不必編程，通過設定加工參數(shù)的形式就可以完成簡單的自動加工。

圖1是自動臥式銑鏜床的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是自動臥式銑鏜床主軸變速傳動機構(gòu)剖視圖； 圖3是自動臥式銑鏜床的床身與下滑座連接結(jié)構(gòu)圖； 圖4是自動臥式銑鏜床工作臺夾緊結(jié)構(gòu)圖； 圖5是自動臥式銑鏜床的電氣系統(tǒng)原理圖； 圖6是自動臥式銑鏜床自動循環(huán)程序流程具體實施方式自動臥式銑鏜床，包括床身1、下滑座2、上滑座3、工作臺4、主軸箱5、立柱6、鏜軸 7、進給伺服電機8及電氣系統(tǒng)，，如圖1所示，立柱6固定在床身1上，主軸箱5安裝在立 柱6上，主軸箱5可以在立柱6上進行上下移動(Y軸運動)；下滑座2安裝在床身1的導 軌上，下滑座2可以在床身1上進行縱向移動(Z軸運動)；上滑座3安裝在下滑座2上，上 滑座3可以在下滑座2上進行橫向移動(X軸運動)；工作臺4安裝在上滑座3上，工作臺 4可以在上滑座3上進行旋轉(zhuǎn)運動(B軸運動)，進給電機8安裝在床身上1上，鏜軸7在主 軸箱5內(nèi)，并可在主軸箱5內(nèi)伸縮(W軸運動)。在主軸箱5內(nèi)設有主軸變速傳動機構(gòu)，其結(jié) 構(gòu)如圖2所示，包括一個主軸變頻電機9、一個變速軸13及兩個傳動軸12、16，主軸變頻電 機9輸出軸與第一傳動軸12通過聯(lián)軸器10連接，第一傳動軸12上的傳動齒輪11與變速 軸13上的滑動齒輪14嚙合，變速軸13上的滑動齒輪14與第二傳動軸16上的傳動齒輪15 嚙合，第二傳動軸16上的齒輪17與空心主軸19的傳動齒輪18嚙合；通過上述結(jié)構(gòu)，主軸 變頻電機9將動力通過第一傳動軸12、第二傳動軸16和變速軸13傳遞到空心主軸19上，從而獲得機床主運動。其原理為以主軸變頻電機9作為動力源，通過對主軸變頻電機9恒 扭矩以及恒功率區(qū)間的計算，使用一個滑移齒輪實現(xiàn)2種檔位變化。計算不同轉(zhuǎn)速、進給量 切削時扭矩、功率，再根據(jù)變頻電機恒功率、恒扭矩特性選定其中二檔傳動比作為高、低二 種定比傳動檔位，結(jié)合變頻電機可以無級調(diào)速的功能實現(xiàn)機床主軸區(qū)間內(nèi)無級變速。 在床身1上設有四條導軌20、21、22、23，如圖3所示，位于中間的導軌21、導軌22 為主導軌，位于兩側(cè)的導軌20、導軌23為輔助導軌。當工作臺4移動到下滑座2兩側(cè)邊緣 時，兩側(cè)的輔助導軌起到支撐下滑座2的作用，有效減少了工作臺4因下滑座2變形引起的 下沉，從而保證了零件的加工精度。 如圖4所示，本實用新型工作臺4夾緊機構(gòu)包括碟簧26、液壓缸體24、活塞25、活 塞桿27、圓形墊片28。液壓缸體24固定在上滑座3上，在液壓缸體24內(nèi)安裝有活塞25和 碟簧26，活塞桿27上套裝圓形墊片28。碟簧26通過自身彈性變形使在液壓缸體24內(nèi)連 接在活塞25的活塞桿27受到向下的拉力，活塞桿27壓緊圓形墊片28，工作臺4被夾緊； 當液壓缸體24內(nèi)注入液壓油，活塞25受液壓力將碟簧26壓縮變形，從而帶動活塞桿27向 上移動，工作臺4松開。 如圖5所示，電氣系統(tǒng)包括控制單元35、人機界面29、變頻器31、伺服驅(qū)動器32、 位置反饋33，控制單元35與人機界面29、變頻器31、伺服驅(qū)動32、位置反饋33通過控制總 線進行通訊，將人機界面29和位置反饋33輸入的信息通過運算處理形成控制指令，通過控 制總線下達給變頻器31和伺服驅(qū)動器32，變頻器31與主軸變頻電機9連接，伺服驅(qū)動器32 與進給伺服電機8連接，完成整個自動控制過程，通過控制單元35實現(xiàn)所有運算、通訊、軸 定位、主軸變檔調(diào)速、自動加工循環(huán)的軟件控制功能。手輪30直接連接到控制單元35上， 用于手動微調(diào)各進給軸，手動旋轉(zhuǎn)主軸。 本實用新型機床的電氣系統(tǒng)采用一種閉環(huán)的控制方式，實現(xiàn)機床各軸定位功能。 由人機界面29選定要定位的軸(X軸、Y軸、Z軸、W軸、B軸，在X軸、Y軸、Z軸、W軸安裝直 線測量尺用于位置檢測，B軸安裝編碼器)，此時控制單元35將與該軸相對應的位置檢測34 反饋到控制系統(tǒng)中，并且根據(jù)人機界面輸入的位置坐標，控制該軸移動的距離，定位的過程 實現(xiàn)閉環(huán)控制。主軸的速度控制由變頻器31實現(xiàn)，控制單元35從人機界面29獲取主軸的 轉(zhuǎn)速，由程序?qū)崿F(xiàn)主軸的檔位自動變換，并且計算出主電機的轉(zhuǎn)速，將控制指令發(fā)送給變頻 器，實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速。系統(tǒng)中開發(fā)固定循環(huán)功能，由控制單元35通過軟件實現(xiàn)，人機界 面29中開發(fā)了調(diào)用固定循環(huán)的界面，在界面中以填表的方式設定自動加工需要的參數(shù)，這 些參數(shù)值通過控制總線傳送到控制單元35中，控制程序依據(jù)這些設定好的參數(shù)控制機床 實現(xiàn)自動加工。 自動臥式銑鏜床的加工控制程序流程如圖6所示。開始自動銑面循環(huán)時，程序先 判斷當前的機床進給運動是否分配在X軸，如果沒有分配則先分配X軸，分配完成后根據(jù)銑 面設定的參數(shù)對X軸定位，定位到達后判斷是否繼續(xù)進行銑面加工，如果銑面加工未完成， 則分配Y軸，再依據(jù)銑面設定參數(shù)對Y軸定位，定位完成后判斷銑面循環(huán)是否結(jié)束，如果沒 結(jié)束重新分配X軸，循環(huán)執(zhí)行，直到銑面循環(huán)結(jié)束。開始鉆孔、攻絲循環(huán)時首先判斷進給軸 是不是分配在W軸上，如果沒有分配則分配至W軸，在執(zhí)行鉆孔程序時，先執(zhí)行W軸定位，判 斷是否需要排屑，如果需要排屑，執(zhí)行排屑定位，排屑完成后繼續(xù)鉆孔定位程序，鉆孔完成 后，W軸返回初始位置；在執(zhí)行攻絲程序時，W軸執(zhí)行攻絲定位程序，攻絲定位到位后，返回初始位置。
權(quán)利要求自動臥式銑鏜床，包括床身(1)、下滑座(2)、上滑座(3)、工作臺(4)、主軸箱(5)、立柱(6)、鏜軸(7)、進給伺服電機(8)及電氣系統(tǒng)，在主軸箱(5)內(nèi)設有主軸變速傳動機構(gòu)，其特征在于所述的主軸變速傳動機構(gòu)包括一個主軸變頻電機(9)、一個變速軸(13)及兩個傳動軸(12)、(16)，主軸變頻電機(9)輸出軸與第一傳動軸(12)通過聯(lián)軸器(10)連接，第一傳動軸(12)上的傳動齒輪(11)與變速軸(13)上的滑動齒輪(14)嚙合，變速軸(13)上的滑動齒輪(14)與第二傳動軸(16)上的傳動齒輪(15)嚙合，第二傳動軸(16)上的齒輪(17)與空心主軸(19)的傳動齒輪(18)嚙合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動臥式銑鏜床，其特征在于所述的床身(1)上設有四條 導軌(20、21、22、23)，位于中間的導軌(21)、導軌(22)為主導軌，位于兩側(cè)的導軌(20)、導 軌(23)為輔助導軌。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的自動臥式銑鏜床，其特征在于所述的工作臺(4)夾緊機構(gòu) 包括碟簧(26)、液壓缸體(24)、活塞(25)、活塞桿(27)、圓形墊片(28)，液壓缸體(24)固定 在上滑座(3)上，在液壓缸體(24)內(nèi)安裝有活塞(25)和碟簧(26)，活塞桿(27)上套裝圓 形墊片(28)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動臥式銑鏜床，其特征在于所述的電氣系統(tǒng)包括控制單 元(35)、人機界面(29)、變頻器(31)、伺服驅(qū)動器(32)、位置反饋(33)，控制單元(35)與人 機界面(29)、變頻器(31)、伺服驅(qū)動(32)、位置反饋(33)通過控制總線進行通訊，將人機 界面(29)和位置反饋(33)輸入的信息通過運算處理形成控制指令，通過控制總線下達給 變頻器(31)和伺服驅(qū)動器(32)，完成整個自動控制過程，變頻器(31)與主軸變頻電機(9) 連接，伺服驅(qū)動器(32)與進給伺服電機(8)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動臥式銑鏜床，其特征在于所述的控制單元(35)與手輪 (30)連接。
專利摘要自動臥式銑鏜床，涉及機床技術(shù)領(lǐng)域。它包括床身、下滑座、上滑座、工作臺、主軸箱、立柱、鏜軸、進給伺服電機及電氣系統(tǒng)，在主軸箱內(nèi)設有主軸變速傳動機構(gòu)，主軸變速傳動機構(gòu)包括一個主軸變頻電機、一個變速軸及兩個傳動軸，床身上設有四條導軌，可增加機床整體剛性及承載能力；工作臺夾緊采用碟簧夾緊、液壓松開的方式，大大提高了工作臺夾緊的可靠性；主運動由變頻電機驅(qū)動，進給運動由伺服電機驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速無級調(diào)速、進給速度無級調(diào)速、單個軸自動定位，同時控制系統(tǒng)內(nèi)設計了自動銑平面循環(huán)、鏜孔循環(huán)、鉆孔循環(huán)、攻絲循環(huán)，使操作大為簡化，生產(chǎn)效率顯著提高，是具有自動加工功能的臥式銑鏜床。
文檔編號B23B39/02GK201483023SQ200920203020
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者易剛, 李永軍, 蔣君平, 鄧開楠, 韓濤 申請人:沈陽機床股份有限公司中捷鉆鏜床廠