五軸高速聯(lián)動加工中心的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種五軸高速聯(lián)動加工中心，具有X、Y、Z三個直線運動的數(shù)控坐標軸和A、C二個旋轉(zhuǎn)運動的數(shù)控坐標軸，可實現(xiàn)五軸聯(lián)動，各坐標軸可自動定位，工件在一次裝夾后，可自動完成銑、鉆、鏜、較和攻絲等多種工序的加工，特別適用于蝸輪、葉片、復雜模具和空間凸輪等具有復雜曲面的零件加工；機床坐標可以自動高精度定位，加工時不需鉆、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)濟效益，廣泛應用于軍工、航空、航天、發(fā)電和造船等機械加工行業(yè)。
【專利說明】五軸高速聯(lián)動加工中心

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種五軸高速聯(lián)動加工中心。

【背景技術】
[0002]目前，五軸聯(lián)動數(shù)控機床一般控制三個直線坐標軸和兩個旋轉(zhuǎn)坐標軸同時運動，使刀具和工件能夠按照規(guī)定的運動軌跡進行切削加工，兩個旋轉(zhuǎn)坐標軸是轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)及刀具的擺動，不能真正意義上實現(xiàn)五軸聯(lián)動，加工精度不高；主軸的轉(zhuǎn)速最高只能達到每分鐘18000轉(zhuǎn)，不能達到高速的要求，而且主軸和主電機之間有很多的傳動零部件，結(jié)構復雜，體積龐大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型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24000轉(zhuǎn)/分鐘、加工精度高、結(jié)構緊湊的五軸高速聯(lián)動加工中心。
[0004]本實用新型的目的通過以下技術方案來實現(xiàn):一種五軸高速聯(lián)動加工中心，包括床身，床身上方設有主軸箱，主軸箱內(nèi)設有主軸，主軸由主電機驅(qū)動,主軸箱后部設有拖板，主軸箱置于拖板上的Z軸導軌中，主軸箱內(nèi)設有Z軸絲桿及帶動Z軸絲桿的Z軸電機，拖板置于橫梁上的X軸導軌中，拖板中穿入X軸絲桿，X軸絲桿由X軸電機帶動，橫梁的兩端下部置于Y軸導軌中，橫梁的兩端下部穿入Y軸絲桿，兩個Y軸絲桿均由Y軸電機帶動，主軸箱的下方后部設有刀庫，床身中設有可360°旋轉(zhuǎn)的工作臺，工作臺下部連接有C軸，工作臺置于擺動體上，擺動體的兩端均通過A軸與床身相連，C軸與A軸均采用大扭矩力矩電機驅(qū)動。
[0005]本實用新型的進一步改進在于:X軸導軌采用兩條滾柱直線導軌和一貼塑滑動導軌，Y軸導軌、Z軸導軌均采用兩滾柱直線導軌。
[0006]本實用新型的進一步改進在于:刀庫為帶有20把刀的鏈式斗笠刀庫，并通過變頻電機驅(qū)動。
[0007]本實用新型的進一步改進在于:主軸前端設有雙排軸承。
[0008]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:本實用新型可實現(xiàn)X、Y、Z、A、C軸五軸聯(lián)動，特別適用于蝸輪、葉片、復雜模具和空間凸輪等具有復雜曲面的零件加工；機床坐標可以自動高精度定位，加工時不需鉆、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)濟效益，廣泛應用于軍工、航空、航天、發(fā)電和造船等機械加工行業(yè)。
[0009]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0010]圖1為本實用新型的結(jié)構示意圖；
[0011]圖中標號:1_床身、2-主軸箱、3-拖板、4-Z軸導軌、5-橫梁、6_X軸導軌、7_X軸絲桿、8-Y軸導軌、9-Y軸絲桿、1-Y軸電機、11 -工作臺、12-擺動體。
[0012]【具體實施方式】:
[0013]為了加深對本實用新型的理解，下面將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型保護范圍的限定。
[0014]如圖1示出了本實用新型五軸高速聯(lián)動加工中心的一種實施方式，包括床身1，床身I上方設有主軸箱2，主軸箱2內(nèi)設有主軸，內(nèi)藏式主軸由主電機直接驅(qū)動,省掉了主電機到主軸之間的所有傳動零部件，大大簡化了機床主傳動結(jié)構，主軸最高轉(zhuǎn)速可達每分鐘24000轉(zhuǎn)，從系統(tǒng)開始控制主軸，利用電主軸高效、穩(wěn)定的結(jié)構原理，對主軸系統(tǒng)進行動力學仿真分析，對原主軸系統(tǒng)的軸承支承系統(tǒng)和主軸結(jié)構進行了動態(tài)優(yōu)化設計，針對主軸前端的單排軸承的不足，提出了雙排軸承的設計方案，對主軸結(jié)構進行了優(yōu)化設計，從而提高了主軸系統(tǒng)的靜力學和動力學特性，滿足了設計要求。
[0015]主軸箱2后部設有拖板3，主軸箱2置于拖板3上的Z軸導軌4中，主軸箱2內(nèi)設有Z軸絲桿及帶動Z軸絲桿的Z軸電機，拖板3置于橫梁5上的X軸導軌6中，拖板3中穿入X軸絲桿7，X軸絲桿7由X軸電機帶動，橫梁5的兩端下部置于Y軸導軌8中，橫梁5的兩端下部穿入Y軸絲桿9，兩個Y軸絲桿9均由Y軸電機10帶動。
[0016]X、Y、Z三軸導軌均采用滾柱直線滾動導軌，剛性好、移動速度快；X軸導軌采用兩條滾柱直線導軌另加一貼塑滑動導軌，Y、Z兩軸導軌均采用兩滾柱直線導軌，因而機床在高速進給時振動小，在低速進給時無爬行；x軸進給采用交流伺服電機經(jīng)同步帶輪1:1.5的減速后，帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)，Y軸進給采用2個交流伺服電機經(jīng)彈性聯(lián)軸器直接帶動2根滾珠絲杠來實現(xiàn)，Z軸進給采用交流伺服電機經(jīng)彈性聯(lián)軸器直接帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)。X、
Y、Z三坐標軸均帶光柵全閉環(huán)反饋裝置，可以進行精確定位，具有精度穩(wěn)定性高的特點，可以對工件進行高效、高精度的加工；本實用新型采用高剛性的龍門型結(jié)構，床身、立柱一體化的鑄造結(jié)構，具有剛性高、變形小、精度高等特點，主軸中心到Z軸導軌面的距離縮到最小，減小了主軸箱的翻轉(zhuǎn)力矩，延長了 Z軸導軌的精度壽命。
[0017]主軸箱2的下方后部設有刀庫，刀庫為帶有20把刀的鏈式斗笠刀庫，通過變頻電機驅(qū)動，可對刀具進行固定地址換刀；刀庫移門與刀庫移動為機械聯(lián)動式，換刀動作穩(wěn)定、可靠。
[0018]床身I中設有可360°旋轉(zhuǎn)的工作臺11，工作臺11下部連接有C軸，工作臺11置于擺動體12上，擺動體12的兩端均通過A軸與床身I相連，C軸與A軸均采用大扭矩力矩電機驅(qū)動，采用液壓夾緊，并采用高精度絕對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軸擺動平穩(wěn)、精度高；C軸結(jié)構簡單，轉(zhuǎn)動慣量小；雙回轉(zhuǎn)的工作臺直接安裝在床身的側(cè)板上，承重大，剛性好，整機結(jié)構緊湊。
[0019]在加工過程中，采用六個環(huán)形噴嘴噴射冷卻液對刀具進行冷卻；主軸和A、C軸的扭矩電機通過水冷裝置進行循環(huán)冷卻，保證加工精度。
[0020]各部件的技術參數(shù)如下表:
[0021] —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 _XfiaRlt__ms__￠,5,10_
工作臺最大承重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
換刀時聞_6
擁換刀系 S
刀具*大HS cSJl/t?

_Φ75/Φ120
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_AiaASMI__S?__m2_^
_c 龜tii___bs___las__
電_率 ---fa--SLlS-,
_iaia___ks__i^§_
_水泠批水聚電機__kw__4.5
_湖1111?!!__M__0,...025_
_獲纖|11_規(guī)__b!__0,02_
___■翻圖■機__fcs__￠.2
τ?ι?ζ.....鐘_碰盤藍__MS__0,008_
精度3C/Y/Z軸單隨驗位.__aa__Q,.....00.5_
_Α/C軸單向定位精度____8_
__ΑΛ:軸_向重復定位If度秒__3_
_機床尺寸_?α斤e高_ I mm I3500_]
[0022]本實用新型可實現(xiàn)X、Y、Z、A、C軸五軸聯(lián)動，特別適用于蝸輪、葉片、復雜模具和空間凸輪等具有復雜曲面的零件加工；機床坐標可以自動高精度定位，加工時不需鉆、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)濟效益，廣泛應用于軍工、航空、航天、發(fā)電和造船等機械加工行業(yè)。
【權利要求】
1.一種五軸高速聯(lián)動加工中心，包括床身(1)，其特征在于:所述床身(I)上方設有主軸箱(2 )，所述主軸箱(2 )內(nèi)設有主軸，所述主軸由主電機驅(qū)動，所述主軸箱(2 )后部設有拖板(3 )，所述主軸箱(2 )置于所述拖板(3 )上的Z軸導軌(4)中，所述主軸箱(2 )內(nèi)設有Z軸絲桿及帶動Z軸絲桿的Z軸電機，所述拖板(3)置于橫梁(5)上的X軸導軌(6)中，所述拖板(3)中穿入X軸絲桿(7)，所述X軸絲桿(7)由X軸電機帶動，所述橫梁(5)的兩端下部置于Y軸導軌(8)中，所述橫梁(5)的兩端下部穿入Y軸絲桿(9)，兩個所述Y軸絲桿(9)均由Y軸電機(10)帶動，所述主軸箱(2)的下方后部設有刀庫，所述床身(I)中設有可360°旋轉(zhuǎn)的工作臺(11)，所述工作臺(11)下部連接有C軸，所述工作臺(11)置于擺動體(12 )上，所述擺動體(12)的兩端均通過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驅(qū)動。
2.根據(jù)權利要求1所述五軸高速聯(lián)動加工中心，其特征在于:所述X軸導軌(6)采用兩條滾柱直線導軌和一貼塑滑動導軌，所述Y軸導軌(8)、所述Z軸導軌(4)均采用兩滾柱直線導軌。
3.根據(jù)權利要求1所述五軸高速聯(lián)動加工中心，其特征在于:所述刀庫為帶有20把刀的鏈式斗笠刀庫，并通過變頻電機驅(qū)動。
4.根據(jù)權利要求1所述五軸高速聯(lián)動加工中心，其特征在于:所述主軸前端設有雙排軸承。
【文檔編號】B23Q5/40GK204019268SQ201420509939
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年9月5日
【發(fā)明者】陳斌, 嚴儼 申請人:南通尚道機械制造有限公司