五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心，具有X﹑Y﹑Z三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的數(shù)控坐標(biāo)軸和A、C二個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控坐標(biāo)軸,可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，各坐標(biāo)軸可自動(dòng)定位,工件在一次裝夾后,可自動(dòng)完成銑﹑鉆﹑鏜﹑鉸和攻絲等多種工序的加工，特別適用于蝸輪、葉片、復(fù)雜模具和空間凸輪等具有復(fù)雜曲面的零件加工；機(jī)床坐標(biāo)可以自動(dòng)高精度定位,加工時(shí)不需鉆、鏜模具即可直接鉆、鏜孔，且能保證孔距加工精度,節(jié)省工藝裝備,縮短生產(chǎn)周期,降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益，廣泛應(yīng)用于軍工、航空、航天、發(fā)電和造船等機(jī)械加工行業(yè)。
【專利說(shuō)明】五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床一般控制三個(gè)直線坐標(biāo)軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng)，使刀具和工件能夠按照規(guī)定的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行切削加工，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸是轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)及刀具的擺動(dòng)，不能真正意義上實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)，加工精度不高；主軸的轉(zhuǎn)速最高只能達(dá)到每分鐘18000轉(zhuǎn)，不能達(dá)到高速的要求，而且主軸和主電機(jī)之間有很多的傳動(dòng)零部件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了克服以上的不足，提供一種主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)24000轉(zhuǎn)/分鐘、加工精度高、結(jié)構(gòu)緊湊的五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心。
[0004]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心，包括床身，床身上方設(shè)有主軸箱，主軸箱內(nèi)設(shè)有主軸,主軸由主電機(jī)驅(qū)動(dòng),主軸箱后部設(shè)有拖板,主軸箱置于拖板上的Z軸導(dǎo)軌中，主軸箱內(nèi)設(shè)有Z軸絲桿及帶動(dòng)Z軸絲桿的Z軸電機(jī)，拖板置于橫梁上的X軸導(dǎo)軌中，拖板中穿入X軸絲桿，X軸絲桿由X軸電機(jī)帶動(dòng)，橫梁的兩端下部置于Y軸導(dǎo)軌中，橫梁的兩端下部穿入Y軸絲桿，兩個(gè)Y軸絲桿均由Y軸電機(jī)帶動(dòng)，主軸箱的下方后部設(shè)有刀庫(kù)，床身中設(shè)有可360°旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)，工作臺(tái)下部連接有C軸，工作臺(tái)置于擺動(dòng)體上，擺動(dòng)體的兩端均通過(guò)A軸與床身相連，C軸與A軸均采用大扭矩力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0005]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:X軸導(dǎo)軌采用兩條滾柱直線導(dǎo)軌和一貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌，Y軸導(dǎo)軌、Z軸導(dǎo)軌均采用兩滾柱直線導(dǎo)軌。
[0006]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:刀庫(kù)為帶有20把刀的鏈?zhǔn)蕉敷业稁?kù)，并通過(guò)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0007]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:主軸前端設(shè)有雙排軸承。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z、A、C軸五軸聯(lián)動(dòng)，特別適用于蝸輪、葉片、復(fù)雜模具和空間凸輪等具有復(fù)雜曲面的零件加工；機(jī)床坐標(biāo)可以自動(dòng)高精度定位，加工時(shí)不需鉆、鏜模具即可直接鉆、鏜孔，且能保證孔距加工精度，節(jié)省工藝裝備，縮短生產(chǎn)周期，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，廣泛應(yīng)用于軍工、航空、航天、發(fā)電和造船等機(jī)械加工行業(yè)。
[0009]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)號(hào):1-床身、2-主軸箱、3-拖板、4-Z軸導(dǎo)軌、5-橫梁、6-X軸導(dǎo)軌、7-X軸絲桿、8-Y軸導(dǎo)軌、9-Y軸絲桿、1-Y軸電機(jī)、11-工作臺(tái)、12-擺動(dòng)體。
[0010]【具體實(shí)施方式】: 為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0011]如圖1示出了本發(fā)明五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心的一種實(shí)施方式，包括床身1，床身I上方設(shè)有主軸箱2，主軸箱2內(nèi)設(shè)有主軸，內(nèi)藏式主軸由主電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),省掉了主電機(jī)到主軸之間的所有傳動(dòng)零部件，大大簡(jiǎn)化了機(jī)床主傳動(dòng)結(jié)構(gòu),主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)每分鐘24000轉(zhuǎn)，從系統(tǒng)開(kāi)始控制主軸，利用電主軸高效、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)原理，對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，對(duì)原主軸系統(tǒng)的軸承支承系統(tǒng)和主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)，針對(duì)主軸前端的單排軸承的不足，提出了雙排軸承的設(shè)計(jì)方案，對(duì)主軸結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高了主軸系統(tǒng)的靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性，滿足了設(shè)計(jì)要求。
[0012]主軸箱2后部設(shè)有拖板3，主軸箱2置于拖板3上的Z軸導(dǎo)軌4中，主軸箱2內(nèi)設(shè)有Z軸絲桿及帶動(dòng)Z軸絲桿的Z軸電機(jī)，拖板3置于橫梁5上的X軸導(dǎo)軌6中，拖板3中穿入X軸絲桿7，X軸絲桿7由X軸電機(jī)帶動(dòng)，橫梁5的兩端下部置于Y軸導(dǎo)軌8中，橫梁5的兩端下部穿入Y軸絲桿9，兩個(gè)Y軸絲桿9均由Y軸電機(jī)10帶動(dòng)。
[0013]X、Y、Z三軸導(dǎo)軌均采用滾柱直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，剛性好、移動(dòng)速度快；X軸導(dǎo)軌采用兩條滾柱直線導(dǎo)軌另加一貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌，Y、Z兩軸導(dǎo)軌均采用兩滾柱直線導(dǎo)軌，因而機(jī)床在高速進(jìn)給時(shí)振動(dòng)小，在低速進(jìn)給時(shí)無(wú)爬行；x軸進(jìn)給采用交流伺服電機(jī)經(jīng)同步帶輪1:1.5的減速后，帶動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)，Y軸進(jìn)給采用2個(gè)交流伺服電機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸器直接帶動(dòng)2根滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)，Z軸進(jìn)給采用交流伺服電機(jī)經(jīng)彈性聯(lián)軸器直接帶動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)。X、
Y、Z三坐標(biāo)軸均帶光柵全閉環(huán)反饋裝置，可以進(jìn)行精確定位，具有精度穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，可以對(duì)工件進(jìn)行高效、高精度的加工；本發(fā)明采用高剛性的龍門型結(jié)構(gòu)，床身、立柱一體化的鑄造結(jié)構(gòu)，具有剛性高、變形小、精度高等特點(diǎn)，主軸中心到Z軸導(dǎo)軌面的距離縮到最小，減小了主軸箱的翻轉(zhuǎn)力矩，延長(zhǎng)了 Z軸導(dǎo)軌的精度壽命。
[0014]主軸箱2的下方后部設(shè)有刀庫(kù)，刀庫(kù)為帶有20把刀的鏈?zhǔn)蕉敷业稁?kù)，通過(guò)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可對(duì)刀具進(jìn)行固定地址換刀；刀庫(kù)移門與刀庫(kù)移動(dòng)為機(jī)械聯(lián)動(dòng)式，換刀動(dòng)作穩(wěn)定、可靠。
[0015]床身I中設(shè)有可360°旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)11，工作臺(tái)11下部連接有C軸，工作臺(tái)11置于擺動(dòng)體12上，擺動(dòng)體12的兩端均通過(guò)A軸與床身I相連，C軸與A軸均采用大扭矩力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用液壓夾緊，并采用高精度絕對(duì)角度編碼器形成閉環(huán)控制，分度精度高、夾緊力大、剛性好;A軸擺動(dòng)平穩(wěn)、精度高；C軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量??；雙回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)直接安裝在床身的側(cè)板上，承重大，剛性好，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。
[0016]在加工過(guò)程中，采用六個(gè)環(huán)形噴嘴噴射冷卻液對(duì)刀具進(jìn)行冷卻；主軸和A、C軸的扭矩電機(jī)通過(guò)水冷裝置進(jìn)行循環(huán)冷卻，保證加工精度。
[0017]各部件的技術(shù)參數(shù)如下表: —名稱I m [ mm
_1......aass__2?__iso_
_Y 撕程__aas__740
_Z.......1tilS__am__1.50_
_4__蘆__S__±1,102—IM_
_c.籠度__度__360_
_____sal__纖二纖_
工作臺(tái) _XfiaRlt__ms__￠,5,10_
工作臺(tái)最大承重kg420
_王麵.1ts__:__HSK...M3_

主軸^:高$$速 r Zmxn 24000
主^^定扭?__Km__78__...............................................................................................................................志 Sfe定SM....................................................1/ku1.......................................................?Μ>,...................................._1.......Ζ..臟臟.__aisaa__40__
immm..................................................................................虐臟Jan...........................................................................................................A?,^fe?SB,It,MS；..............................................KimB.............................................................,s0...........................................................................................................................................................................................................................................—￡■——— ^xJmn,...........................................................................................................................36,.....................................................................—.................................................-ZEJiML...................................................................................................,,,,,,,,,,,,
Tl 翼數(shù)Pcs20
換刀時(shí)聞_6
擁?yè)Q刀系 S
刀具*大HS cSJl/t?

_Φ75/Φ120
S刀〉
_____7]具騣大靈重____Jn^_____....................................................王.............................................................................Mg.......................................................................SS............................................._UJlIMjimA__M__SaZasi_
_AiaASMI__S?__m2_^
_c 龜tii___bs___las__
電_率 ---fa--SLlS-,
_iaia___ks__i^§_
_水泠批水聚電機(jī)__kw__4.5
_湖1111?!!__M__0,...025_
_獲纖|11_規(guī)__b!__0,02_
___■翻圖■機(jī)__fcs__￠.2
τ?ι?ζ.....鐘_碰盤藍(lán)__MS__0,008_
精度3C/Y/Z軸單隨驗(yàn)位.__aa__Q,.....00.5_
_Α/C軸單向定位精度____8_
__ΑΛ:軸_向重復(fù)定位If度秒__3_
_機(jī)床尺寸_?α斤e高_(dá) I mm I3500_]
本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z、A、C軸五軸聯(lián)動(dòng)，特別適用于蝸輪、葉片、復(fù)雜模具和空間凸輪等具有復(fù)雜曲面的零件加工；機(jī)床坐標(biāo)可以自動(dòng)高精度定位，加工時(shí)不需鉆、鏜模具即可直接鉆、鏜孔，且能保證孔距加工精度，節(jié)省工藝裝備，縮短生產(chǎn)周期，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，廣泛應(yīng)用于軍工、航空、航天、發(fā)電和造船等機(jī)械加工行業(yè)。
【權(quán)利要求】
1.一種五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心，包括床身(1)，其特征在于:所述床身(I)上方設(shè)有主軸箱(2 )，所述主軸箱(2 )內(nèi)設(shè)有主軸，所述主軸由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述主軸箱(2 )后部設(shè)有拖板(3 )，所述主軸箱(2 )置于所述拖板(3 )上的Z軸導(dǎo)軌(4)中，所述主軸箱(2 )內(nèi)設(shè)有Z軸絲桿及帶動(dòng)Z軸絲桿的Z軸電機(jī)，所述拖板(3)置于橫梁(5)上的X軸導(dǎo)軌(6)中，所述拖板(3)中穿入X軸絲桿(7)，所述X軸絲桿(7)由X軸電機(jī)帶動(dòng)，所述橫梁(5)的兩端下部置于Y軸導(dǎo)軌(8)中，所述橫梁(5)的兩端下部穿入Y軸絲桿(9)，兩個(gè)所述Y軸絲桿(9)均由Y軸電機(jī)(10)帶動(dòng)，所述主軸箱(2)的下方后部設(shè)有刀庫(kù)，所述床身(I)中設(shè)有可360°旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)(11)，所述工作臺(tái)(11)下部連接有C軸，所述工作臺(tái)(11)置于擺動(dòng)體(12 )上，所述擺動(dòng)體(12)的兩端均通過(guò)A軸與所述床身(I)相連，所述C軸與所述A軸均采用大扭矩力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心，其特征在于:所述X軸導(dǎo)軌(6)采用兩條滾柱直線導(dǎo)軌和一貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述Y軸導(dǎo)軌(8)、所述Z軸導(dǎo)軌(4)均采用兩滾柱直線導(dǎo)軌。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心，其特征在于:所述刀庫(kù)為帶有20把刀的鏈?zhǔn)蕉敷业稁?kù)，并通過(guò)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述五軸高速聯(lián)動(dòng)加工中心，其特征在于:所述主軸前端設(shè)有雙排軸承。
【文檔編號(hào)】B23Q37/00GK104191317SQ201410450344
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】陳斌, 嚴(yán)儼 申請(qǐng)人:南通尚道機(jī)械制造有限公司