CN107009197A - 一种复合加工中心 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合加工中心，工件夹装到工作台上后，控制鞍座与工作台的移动，工件置于卧式主轴箱或立式主轴箱的下方，通过控制带有刀具的卧式主轴箱或立式主轴箱向下移动，完成一次加工。一次加工完成后，再次控制鞍座与工作台的移动，工件置于另一主轴箱的下方，完成工件加工。由于工件仅进行一次夹装，因而校准后的误差较低，提高加工精度。本发明提供的复合加工中心结构简单，各部件之间的协调动作少，不会出现因部件动作不协调而导致原校准后的部件出现偏差的问题，具有较高的加工精度。

Description

一种复合加工中心
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种复合加工中心。
背景技术
加工中心(Computerized Numerical Control Machine，CNC)是一种由机械设备和数控***组成的用于加工复杂形状工件的自动化机床。加工中心配备具有自动换刀功能的刀库，通过自动功能的刀库能够实现对工件的多次加工。工件夹装完毕后，数控***根据预先设定的程序控制机械设备完成同一工件的钻、镗、铣、铰以及攻丝等多种工序，因而对于同一工件的加工，加工中心能够大大减少工件夹装时间、测量和机床调整等辅助工序时间等，同时还具有较高的加工精度。
加工中心按照主轴与工作台相对位置的不同分为立式加工中心和卧式加工中心。立式加工中心的主轴轴线与工作台垂直设置。立式加工中心用于对顶面进行加工，主要适用于加工板类、盘类、模具以及小型壳体类复杂零件。卧式加工中心的主轴轴线与工作台平行设置。卧式加工中心用于对工件的各侧面进行加工，主要适用于加工箱体、柱形体类零件。立式加工中心和卧式加工中心为两个独立的加工中心。当一件工件需要用到立式加工中心和卧式加工中心时，则需要将工件夹装到立式加工中心或卧式加工中心上，以完成第一次加工。当第一次加工完成后，将已加工的工件拆卸并夹装到另一加工中心，以进行第二次加工。在夹装过程中，所有的定位基准均需要人工校准，且校准存在一定的误差，因而两次夹装过程会增大误差，使得加工精度降低。
为解决上述问题，将立式加工中心和卧式加工中心组合为复合式加工中心。复合式加工中心能够在工件夹装一次的情况下完成所有加工。然而，目前现有的复合式加工中心部件繁多、结构复杂，多个部件在工件加工过程中易出现动作不协调、无动作现象，甚至由于部件动作的不协调导致原校准后的部件出现偏差，进而导致加工精度降低。另外，现有的复合式加工中心操作空间较小，不利于工件装卸。
发明内容
本发明提供一种复合加工中心，以解决现有复合式加工中心加工精度低的问题。
本发明提供一种复合加工中心，所述复合加工中心包括床身和鞍座，所述鞍座滑动设置在所述床身的上表面上；所述床身上表面还设置有卧式立柱和立式立柱；
所述卧式立柱上并行设置卧式刀库和卧式主轴箱；所述卧式刀库固定设置在所述卧式立柱上；所述卧式主轴箱相对所述卧式立柱上下滑动；
所述立式立柱上并行设置立式刀库和立式主轴箱；所述立式刀库固定设置在所述卧式立柱上；所述立式主轴箱相对所述立式立柱上下滑动；
所述鞍座的上表面滑动设置工作台，所述工作台的滑动方向垂直于所述鞍座的滑动方向。
优选地，所述床身上表面设置第一线性导轨，所述鞍座的下表面和上表面分别设置第一线轨滑块和第二线性导轨；所述第一线轨滑块和所述第二线性导轨的轨道垂直；所述第一线性导轨与所述第一线轨滑块相匹配；所述工作台的下表面设置第二线轨滑块，所述第二线轨滑块与所述第二线性导轨相匹配。
优选地，所述第一线性导轨与所述第一线轨滑块之间设置第一丝杠，且所述第一丝杠设置在两条所述第一线性导轨之间；所述第二线性导轨与所述第二线轨滑块之间设置第二丝杠，且所述第二丝杠设置在两条所述第二线性导轨之间。
优选地，所述床身上表面设置第一矩形硬导轨，所述鞍座的下表面和上表面分别设置第一硬导轨副和第二矩形硬导轨，所述工作台的下表面设置第二硬导轨副；所述第一矩形硬导轨贯穿所述第一硬导轨副，所述第二矩形硬导轨贯穿所述第二硬导轨副。
优选地，所述工作台上固定设置回转工作台。
优选地，所述卧式主轴箱通过丝杠、滑动轴承或回型传动链相对所述卧式立柱上下滑动。
优选地，所述立式主轴箱通过丝杠、滑动轴承或回型传动链相对所述立式立柱上下滑动。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明提供一种复合加工中心，该加工中心包括床身和鞍座。床身的上表面设置有卧式立柱和立式立柱。卧式立柱用于设置相互配合使用的卧式刀库和卧式主轴箱。立式立柱用于设置相互配合使用的立式刀库和立式主轴箱。卧式刀库和立式刀库分别为卧式主轴箱和立式主轴箱中的主轴提供工件加工所需的刀具。卧式主轴箱和立式主轴箱分别相对于卧式立柱和立式立柱上下滑动，以便于通过主轴所携带的刀具对工件钻、镗、铣、铰以及攻丝等多种工序。鞍座滑动设置在床身的上表面，以便于鞍座带动夹装有待加工工件滑动，进而便于卧式主轴箱和立式主轴箱对待加工工件的加工。在本发明提供的复合加工中心中，将待加工工件夹装到工作台上后，控制鞍座与工作台的移动，使得待加工工件置于卧式主轴箱或立式主轴箱的下方，通过控制带有刀具的卧式主轴箱或立式主轴箱向下移动，进而完成一次加工。卧式主轴箱或立式主轴箱完成加工后，再次控制鞍座与工作台的移动，使得待加工工件置于另一主轴箱的下方，完成最后的工件加工。由于待加工工件仅进行一次夹装工序，因而校准后的误差较低，提高加工精度。另外，由于本发明提供的复合加工中心结构简单，各部件之间的协调动作较少，因而不会出现因部件动作不协调而导致原校准后的部件出现偏差的问题，因此，本发明提供的复合加工中心具有较高的加工精度。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的复合加工中心的立体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的鞍座、工作台的立体结构图；
图3为本发明实施例提供的第一线轨滑块与第一线性导轨的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第二线轨滑块与第二线性导轨的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第一矩形硬导轨与第一硬导轨副的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第二矩形硬导轨与第二硬导轨副的结构示意图；
符号表示：
1-床身，2-鞍座，3-卧式立柱，4-立式立柱，5-卧式刀库，6-卧式主轴箱，7-立式刀库，8-立式主轴箱，9-工作台，10-第一线性导轨，11-第一线轨滑块，12-第二线性导轨，13-第二线轨滑块，14-第一丝杠，15-第二丝杠，16-第一矩形硬导轨，17-第一硬导轨副，18-第二矩形硬导轨，19-第二硬导轨副，20-回转工作台，21-第一丝杠螺母，22-第二丝杠螺母。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
请参考附图1，附图1示出了本发明实施例提供的复合加工中心的立体结构示意图。
本发明实施例提供一种复合加工中心，该复合加工中心包括床身1和鞍座2。床身1为复合加工中心的主体部件，用于设置鞍座2、卧式立柱3和立式立柱4。床身1主要位于复合加工中心的底层。根据复合加工中心的空间占用，床身1可以设置为两部分或三部分，以便于床身1的加工。当床身1设置为两部分时，两部分的面积可以根据鞍座2、卧式立柱3和立式立柱4占用面积的大小设置。如将鞍座2和卧式立柱3设置在面积较大的床身1上表面，将立式立柱4设置在另一部分床身1上表面。当床身1设置为三部分时，三部分的面积可以根据鞍座2、卧式立柱3和立式立柱4占用面积的大小设置。如将鞍座2、卧式立柱3和立式立柱4分别设置到床身1的每一部分上。当床身1设置为两部分或三部分时，各部分床身1通过螺栓或其他方式连为一体，以便于鞍座2、卧式立柱3和立式立柱4的设置。
床身1的上表面设置鞍座2、卧式立柱3和立式立柱4，其中，鞍座2滑动设置在床身1上，卧式立柱3和立式立柱4固定设置在床身1上。在本发明实施例中，部件放置于水平面后，沿Y轴方向，数值大的一侧面为部件的上表面，数值小的一侧面为部件的下表面。卧式立柱3和立式立柱4一般位于鞍座2的两侧，以便于卧式立柱3和立式立柱4上设置的刀具对设置于鞍座2上的工件进行加工。卧式立柱3距离床身1中心的连线与立式立柱4距离床身1中心的连线之间的夹角为60-135°。即相对于床身1的中心，卧式立柱3和立式立柱4之间存在夹角，且夹角的数值为60-135°。对于体积较大或长度较长的待加工工件，上述设置方式能够给鞍座2提供较大的活动空间，进而便于将工件夹装到设置于鞍座2上的工作台9上，同时还便于工件加工过程中工件的旋转。另外，还能够便于操作者检查工件的加工情况。进一步，卧式立柱3和立式立柱4之间的夹角数值为90°。当鞍座2在床身1上发生移动时，若卧式立柱3和立式立柱4之间的夹角较小或较大，则鞍座2不宜移动至卧式主轴箱6或立式主轴箱8的下方，进而不利于刀具对工件的加工。为提高工件的加工精度，卧式立柱3和立式立柱4之间的夹角数值为90°。在本发明实施例提供的复合加工中心中，卧式立柱3距离床身1中心的连线与立式立柱4距离床身1中心的连线之间的夹角并不限定于60-135°或90°，只要本发明实施例提供的复合加工中心中各部件的工作互不影响即可。
卧式立柱3上设置有卧式刀库5和卧式主轴箱6。卧式刀库5中放置有不同型号、不同种类的刀具，能够为工件的各种加工提供相应的刀具。卧式主轴箱6中设置有主轴，主轴的端部能够携带刀具，进而通过所携带的刀具对工件进行加工。卧式刀库5和卧式主轴箱6设置于卧式立柱3的不同侧面，其中，卧式刀库5固定设置在卧式立柱3的一个侧面，卧式主轴箱6滑动设置在卧式立柱3的另一侧面，且两侧面相连。卧式刀库5和卧式主轴箱6并行设置，即卧式刀库5和卧式主轴箱6的朝向相同，这样的设置方式能够便于卧式主轴箱6中的主轴取用卧式刀库5中的刀具。当卧式主轴箱6需要更换刀具时，卧式主轴箱6滑动到与卧式刀库5相同的高度，同时，卧式刀库5将需要使用的刀具转动到替换位置。卧式主轴箱6将不用的刀具放置于卧式刀库5内，并从卧式刀库5中选取所需要的刀具，完成刀具替换。
卧式主轴箱6在具体设置时，设置在卧式立柱3面向鞍座2的一侧面，这样设置能够便于卧式主轴箱6中的主轴所携带的刀具对工件进行加工。卧式主轴箱6相对于卧式立柱3的滑动通过丝杠、滑动轴承或回型传动链等方式实现，但并不仅限于上述方式，只要能够实现卧式主轴箱6相对于卧式立柱3的滑动即可。当实现方式为丝杠时，丝杠上设置有螺母。将丝杠设置在卧式立柱3上，将卧式主轴箱6设置在螺母。当螺母在丝杠上滑动时，螺母带动卧式主轴箱6在卧式立柱3上发生相对滑动。当实现方式为滑动轴承时，卧式立柱3上设置横杆，卧式主轴箱6设置在滑动轴承上，横杆穿过滑动轴承。滑动轴承在横杆上滑动时，滑动轴承带动卧式主轴箱6在卧式立柱3上发生相对滑动。当实现方式为回型传动链时，卧式立柱3上设置回型传动链，将卧式主轴箱6固定设置在回型传动链的某一链节上。回型传动链传动时，卧式主轴箱6随着回型传动链的传动发生上下移动。
立式立柱4上设置有立式刀库7和立式主轴箱8。立式刀库7中放置有不同型号、不同种类的刀具，能够为工件的各种加工提供相应的刀具。立式主轴箱8中设置有主轴，主轴的端部能够携带刀具，进而通过所携带的刀具对工件进行加工。立式刀库7和立式主轴箱8设置于立式立柱4的不同侧面，其中，立式刀库7固定设置在立式立柱4的一个侧面，立式主轴箱8滑动设置在立式立柱4的另一侧面，且两侧面相连。立式刀库7和立式主轴箱8并行设置，即立式刀库7和立式主轴箱8的朝向相同，这样的设置方式能够便于立式主轴箱8中的主轴取用立式刀库7中的刀具。当立式刀库7需要更换刀具时，立式主轴箱8滑动到与立式刀库7相同的高度，同时，立式刀库7将需要使用的刀具转动到替换位置。立式主轴箱8将不用的刀具放置于立式刀库7内，并从立式刀库7中选取所需要的刀具，完成刀具替换。
立式主轴箱8在具体设置时，设置在立式立柱4面向鞍座2的一侧面，这样设置能够便于立式主轴箱8中的主轴所携带的刀具对工件进行加工。立式主轴箱8相对于立式立柱4的滑动通过丝杠、滑动轴承或回型传动链等方式实现。具体的设置方式同卧式主轴箱6的设置方式，此处不再赘述。
鞍座2能够在床身1上相对滑动。如附图1所示，鞍座2能够沿X轴方向在床身1上相对滑动。鞍座2的上表面滑动设置工作台9，以使工作台9能够沿Y轴方向滑动。在本发明实施例中不限定鞍座2和工作台9的具体滑动方向，只限定鞍座2的滑动方向垂直于工作台9的滑动方向。鞍座2和工作台9的滑动通过机床导轨或滑动轴承实现。在本发明实施例提供的复合加工中心中，鞍座2和工作台9之间的滑动并不仅限于通过机床导轨或滑动轴承实现，还可以通过其它滑动方式实现。
具体地，鞍座2和工作台9的滑动通过机床导轨实现的方式中，床身1上表面设置有第一线性导轨10，鞍座2的下表面和上表面分别设置第一线轨滑块11和第二线性导轨12，工作台9的下表面设置第二线轨滑块13。第一线性导轨10、第一线轨滑块11、第二线性导轨12和第二线轨滑块13的数量可以根据床身1的大小具体设置，具体请参考附图2。第一线性导轨10与第一线轨滑块11相匹配，即第一线轨滑块11能够在第一线性导轨10上滑动。由于第一线轨滑块11顶部设置有鞍座2，因而当第一线轨滑块11在第一线性导轨10上滑动时能够带动鞍座2在床身1上滑动。第二线性导轨12和第二线轨滑块13相匹配，即第二线轨滑块13能够在第二线性导轨12上滑动。由于第二线轨滑块13顶部设置有工作台9，因而当第二线轨滑块13在第二线性导轨12上滑动时能够带动工作台9在床身1上滑动。第一线轨滑块11的开槽方向和第二线性导轨12的导轨方向相垂直，以便于实现工作台9在X轴、Y轴两个方向的滑动。
第一线轨滑块11在第一线性导轨10上的滑动可以通过第一线轨滑块11和第一线性导轨10之间设置丝杠或鞍座2上设置控制鞍座2滑动的控制器实现。当第一线轨滑块11在第一线性导轨10上的滑动通过丝杠实现时，两条第一线性导轨10之间设置第一丝杠14，第一丝杠14上设置有第一丝杠螺母21。第一线轨滑块11滑动设置在第一线性导轨10上，鞍座2固定设置在第一丝杠螺母21上，此时，第一线轨滑块11和第一丝杠螺母21并行设置在鞍座2上，具体请参考附图3，其中，附图3为附图2沿Y轴方向的剖视图。驱动电机带动第一丝杠14转动，第一丝杠14的转动带动第一丝杠螺母21滑动，进而使得第一线轨滑块11相对第一线性导轨10发生滑动。当第一线轨滑块11在第一线性导轨10上的滑动通过控制器实现时，鞍座2上设置有控制鞍座2滑动的控制器。当鞍座2需要发生滑动时，通过控制鞍座2上的控制器控制鞍座2滑动。
同样的，第二线轨滑块13在第二线性导轨12上的滑动可以通过第二线轨滑块13和第二线性导轨12之间设置丝杠或工作台9上的控制器实现控制工作台9滑动。当第二线轨滑块13在第二线性导轨12上的滑动通过丝杠实现时，两条第二线性导轨12之间设置第二丝杠15，第二丝杠15上设置第二丝杠螺母22。第二线轨滑块13滑动设置在第二线性导轨12上，工作台9固定设置在第二丝杠螺母22上，此时，第二线轨滑块13和第二丝杠螺母22并行设置在工作台9上，具体请参考附图4其中，附图4为附图2沿Y轴方向的剖视图。驱动电机带动第二丝杠15转动，第二丝杠15的转动带动第二丝杠螺母22滑动，进而使得第二线轨滑块13相对第二线性导轨12发生滑动。当第二线轨滑块13在第二线性导轨12上的滑动通过控制器实现时，工作台9上设置有控制工作台9滑动的控制器。当工作台9需要发生滑动时，通过控制工作台9上的控制器控制工作台9滑动。
鞍座2和工作台9的滑动通过滑动轴承实现的方式中，床身1上表面设置第一矩形硬导轨16，鞍座2的下表面和上表面分别设置第一硬导轨副17和第二矩形硬导轨18，工作台9的下表面设置第二硬导轨副19，具体请参考附图5、6。第一硬导轨副17设置在第一矩形硬导轨16上。由于第一硬导轨副17的顶部设置鞍座2，因而当第一硬导轨副17滑动时能够带动鞍座2在床身1上滑动。第二硬导轨副19设置在第二矩形硬导轨18上。由于第二硬导轨副19的顶部设置工作台9，因而当第二硬导轨副19滑动时能够带动工作台9在鞍座2上滑动。
进一步，工作台9上固定设置回转工作台20。回转工作台20能够围绕回转工作台20的轴线360°旋转，即回转工作台20能够在Z轴方向上360°旋转。回转工作台20用于夹装工件。回转工作台20的设置更方便于工件的加工，而不需要反复夹装工件，影响工件的加工精度。
在本发明提供的复合加工中心中，将待加工工件夹装到工作台9或回转工作台20上后，控制鞍座2与工作台9的移动，使得待加工工件置于卧式主轴箱6或立式主轴箱8的下方，通过控制带有刀具的卧式主轴箱8或立式主轴箱9向下移动，进而完成一次加工。卧式主轴箱6或立式主轴箱8完成加工后，再次控制鞍座2与工作台9的移动，使得待加工工件置于另一主轴箱的下方，完成最后的工件加工。由于待加工工件仅进行一次夹装工序，因而校准后的误差较低，提高加工精度。另外，由于本发明提供的复合加工中心结构简单，各部件之间的协调动作较少，因而不会出现因部件动作不协调而导致原校准后的部件出现偏差的问题，因此，本发明提供的复合加工中心具有较高的加工精度。工件一次加装完成后，本发明提供的复合加工中心在能够完成同一工件四个侧面或五个侧面的加工，提高加工精度及加工效率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个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。本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种复合加工中心，其特征在于，所述复合加工中心包括床身(1)和鞍座(2)，所述鞍座(2)滑动设置在所述床身(1)的上表面上；所述床身(1)上表面还设置有卧式立柱(3)和立式立柱(4)；
所述卧式立柱(3)上并行设置卧式刀库(5)和卧式主轴箱(6)；所述卧式刀库(5)固定设置在所述卧式立柱(3)上；所述卧式主轴箱(6)相对所述卧式立柱(3)上下滑动；
所述立式立柱(4)上并行设置立式刀库(7)和立式主轴箱(8)；所述立式刀库(7)固定设置在所述卧式立柱(3)上；所述立式主轴箱(8)相对所述立式立柱(4)上下滑动；
所述鞍座(2)的上表面滑动设置工作台(9)，所述工作台(9)的滑动方向垂直于所述鞍座(2)的滑动方向。
2.根据权利要求1所述的复合加工中心，其特征在于，所述床身(1)上表面设置第一线性导轨(10)，所述鞍座(2)的下表面和上表面分别设置第一线轨滑块(11)和第二线性导轨(12)；所述第一线轨滑块(11)和所述第二线性导轨(12)的轨道垂直；所述第一线性导轨(10)与所述第一线轨滑块(11)相匹配；所述工作台(9)的下表面设置第二线轨滑块(13)，所述第二线轨滑块(13)与所述第二线性导轨(12)相匹配。
3.根据权利要求2所述的复合加工中心，其特征在于，所述第一线性导轨(10)与所述第一线轨滑块(11)之间设置第一丝杠(14)，且所述第一丝杠(14)设置在两条所述第一线性导轨(10)之间；所述第二线性导轨(12)与所述第二线轨滑块(13)之间设置第二丝杠(15)，且所述第二丝杠(15)设置在两条所述第二线性导轨(12)之间。
4.根据权利要求1所述的复合加工中心，其特征在于，所述床身(1)上表面设置第一矩形硬导轨(16)，所述鞍座(2)的下表面和上表面分别设置第一硬导轨副(17)和第二矩形硬导轨(18)，所述工作台(9)的下表面设置第二硬导轨副(19)；所述第一硬导轨副(17)设置在所述第一矩形硬导轨(16)上，所述第二硬导轨副(19)设置在所述第二矩形硬导轨(18)上。
5.根据权利要求1所述的复合加工中心，其特征在于，所述工作台(9)上固定设置回转工作台(20)。
6.根据权利要求1所述的复合加工中心，其特征在于，所述卧式主轴箱(6)通过丝杠、滑动轴承或回型传动链相对所述卧式立柱(3)上下滑动。
7.根据权利要求1所述的复合加工中心，其特征在于，所述立式主轴箱(8)通过丝杠、滑动轴承或回型传动链相对所述立式立柱(4)上下滑动。
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