CN111069924A - 固定倾斜式工作台加工中心 - Google Patents

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Abstract

本发明固定倾斜式工作台加工中心涉及一种用于加工大型工件的加工中心。其目的是为了提供一种加工精度高、效率高的固定倾斜式工作台加工中心。本发明固定倾斜式工作台加工中心包括倾斜设置的固定倾斜工作台，固定倾斜工作台与水平基准面之间有夹角θ，95°≤θ≤135°。固定倾斜工作台上加工有栅格螺纹孔。固定倾斜工作台的前部安装有伺服导向***，伺服导向***包括上X轴进给伺服驱动单元、下X轴进给伺服驱动单元、Y轴进给伺服驱动单元和Z轴进给伺服驱动单元，上X轴进给伺服驱动单元和下X轴进给伺服驱动单元安装在固定倾斜工作台上下部的凸台上，Y轴进给伺服驱动单元安装在两个X轴进给伺服驱动单元之间，Z轴进给伺服驱动单元上安装有主轴加工单元。

Description

固定倾斜式工作台加工中心
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种固定倾斜式工作台加工中心。
背景技术
中大型板材由于体积和重量所限，对其加工通常只能在大型厂房中进行。中大型板材的面积通常为1000mm×3200mm左右，厚度在0.5～30mm。多块板材码放时以水平形式居多，易发生变形。在对中大型板材进行加工时，单板加工要求工作台面大，加工制孔攻丝、铣槽铣床边铣面为主，加工主轴扭矩并不大，Z轴加工深度浅。数控机械主轴可满足加工不同厚度和效率的要求；而对于批量和精确位置加工时，人工加工则无法满足质量和效率要求。
通常中大型板材采用龙门数控中心和数控卧式镗铣床的加工方案。龙门数控中心是用于中大型零件设计的机床，其工作台水平放置。机床的驱动、进给和主旋耗费的功率巨大，占地面积也较大，安装板材的定位点和卡压点少，而且加工点在台面附近。龙门数控中心具有主轴悬臂大、加工刚性差、排屑不畅、清理时间长、耗能大、设备利用率低和加工成本高等缺陷。
数控卧式镗铣床是用于中大型零件设计的机床。数控卧式镗铣床的工作台采用垂直放置，上下工件困难。其机床驱动、进给和主旋耗费功率巨大，占地面积较大。数控卧式镗铣床的上下板材采用垂直放置，重心不稳定，板材和定位点贴实度差，上下卡压定位点和卡压点少，对加工精度和质量都会产生影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加工精度高、效率高的固定倾斜式工作台加工中心。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，包括倾斜设置的固定倾斜工作台，所述固定倾斜工作台与水平基准面之间有夹角θ，95°≤θ≤135°，固定倾斜工作台上加工有多个用于安装工件卡具的点位，固定倾斜工作台的上下部各设置有一段向前伸出的凸台，凸台的前部安装有伺服导向***，所述伺服导向***包括上X轴进给伺服驱动单元、下X轴进给伺服驱动单元、Y轴进给伺服驱动单元和Z轴进给伺服驱动单元，所述上X轴进给伺服驱动单元和下X轴进给伺服驱动单元分别安装在固定倾斜工作台上部和下部的凸台上，上X轴进给伺服驱动单元和下X轴进给伺服驱动单元同步工作，所述Y轴进给伺服驱动单元安装在两个X轴进给伺服驱动单元之间，所述Z轴进给伺服驱动单元上安装有主轴加工单元，主轴加工单元上安装有刀具，用于切削加工。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中还包括机床底座，所述机床底座上安装有若干个带有斜面的立柱或一体化支撑立柱，所述固定倾斜工作台通过螺栓固定在立柱斜面上。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中所述立柱上加工有若干个减重孔或框架结构。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中所述机床底座下方通过地脚螺栓和调整垫铁固定在地面上或通过减震地脚安装在地面上。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中所述固定倾斜工作台的两侧安装有一字形多工位刀库的安装基础面。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中所述上X轴进给伺服驱动单元包括平行安装在固定倾斜工作台上部凸台上的上丝杠副和上导轨副，上丝杠上活动安装有上螺母，上螺母通过连接件与上滑板连接，上滑板活动安装在上导轨上，所述下X轴进给伺服驱动单元与上X轴进给伺服驱动单元的结构相同，所述下X轴进给伺服驱动单元中的下滑板能够与上滑板进行同步运动。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中所述Y轴进给伺服驱动单元包括横梁，横梁的上下两端分别与上滑板和下滑板连接，横梁上沿纵向固定安装有第一丝杠和第一导轨，第一丝杠上活动安装有第一螺母，第一螺母通过连接件与第一滑板连接，第一滑板活动安装在第一导轨上。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中所述Z轴进给伺服驱动单元包括第二滑板，第二滑板活动安装在第二导轨上，第二滑板通过连接件与第二螺母连接，第二螺母活动安装在第二丝杠上，第二丝杠和第二导轨安装在第一滑板上。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中所述点位为分布均匀的栅格螺纹孔或横纵交错的T型槽，工作台侧方和下面均有地位板或块用于定位工件和刀具位置。
本发明固定倾斜式工作台加工中心，其中还包括排屑***，排屑***包括加工在固定倾斜工作台凸台上的落屑孔，固定倾斜工作台下部凸台上的落屑孔外侧设置有防护回收罩，落屑孔下方设置有排屑器，排屑器的一端设置有积屑桶。
本发明固定倾斜式工作台加工中心与现有技术不同之处在于，本发明固定倾斜式工作台加工中心的工作台倾斜安装在立柱上，与地面形成夹角θ，95°≤θ≤135°，这样可以稳定板材的重心、贴实支撑点并利用重力的作用实现工件的快速定位卡紧，提高加工精度和生产场地的利用率。板材工件的重心在安装时依靠在立柱上，这样可以减轻工作台自身的承重，便于加工板面更大的工件。用于对固定倾斜工作台上固定的工件加工的刀具安装在伺服导向***上，伺服导向***能够进行三轴方向的进给动作，其中X轴和Y轴方向进给***构成H型结构，对横梁采用双侧驱动，有利于提高长跨度横梁的刚性和精度，同时H型结构有利于实现大工件的轻功率加工，进一步提高生产效率。
在工件加工的过程中，同时启动有冷却***和排屑***。本发明采用低温高压气雾的冷却装置，可以保障刀具的工作环境和表面粗糙度及使用寿命。高压气雾同时降低工件表面的温度，减小热变形。因环境温度和加工高温使高压气雾挥发没有冷却液残留。排屑***利用切屑重力，将切屑收集到固定倾斜工作台下方，处理过程简单，清理彻底。
下面结合附图对本发明的固定倾斜式工作台加工中心作进一步说明。
附图说明
图1为本发明固定倾斜式工作台加工中心的结构示意图；
图2为本发明固定倾斜式工作台加工中心的左视图；
图3为本发明固定倾斜式工作台加工中心中伺服导向***的结构示意图；
图4为图3中A处局部放大图；
图5为本发明固定倾斜式工作台加工中心中固定倾斜工作台的侧视图；
图中标记示意为：1-调整垫铁；2-机床底座；3-固定倾斜工作台；4-立柱；5-落屑孔；6-伺服导向***；7-主轴加工单元；8-排屑器；9-积屑桶；10-防护回收罩；11-下导轨；12-上导轨；13-上丝杠；14-上滑板；15-上伺服电机；16-第一丝杠；17-横梁；18-第一滑板；19-第二伺服电机；20-第一伺服电机；21-第一导轨；22-下滑板；23-下丝杠；24-第二滑板；25-第二丝杠；26-第二导轨；31-栅格螺纹孔。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明固定倾斜式工作台加工中心包括机床底座2，机床底座2上安装有若干个带有斜面的立柱4，截面为A型的立柱4，本实施例中立柱4的截面为A型，数量为两个。在本发明其他实施例中，立柱4也可以采用一体化支撑立柱。立柱4上加工有若干个减重孔或框架结构，在保证设备稳定性的前提下，减轻整体的重量。立柱4的底部通过螺栓与机床底座2固定连接。机床底座2下方通过地脚螺栓和调整垫铁1固定在地面上。调整垫铁1有多个，均匀分布在机床底座2下方，用于调整水平基准。在本发明其他实施例中，机床底座2下方还可以通过减震地脚安装在底面上。
如图2所示，立柱4斜面的一侧安装有固定倾斜工作台3。固定倾斜工作台3与立柱4的侧面相接触，并通过螺栓进行固定连接。由于立柱4的侧面为倾斜面，因此，如图5所示，固定倾斜工作台3与水平基准面之间有夹角θ，夹角范围95°≤θ≤135°。固定倾斜工作台3的台面宽度为800～2000mm，长度为1000～4000mm。在本实施例中，固定倾斜工作台3的宽度为1500mm，长度为2500mm，θ＝115°。工作台倾斜设置可以稳定板材的重心、贴实支撑点并快速定位卡紧，提高加工精度和生产场地的利用率。在本申请其他实施例中，夹角θ的角度可以为95°、135°或两者之间的任意角度。
固定倾斜工作台3的台面上加工有多个用于安装工件卡具的点位，点位为分布均匀的栅格螺纹孔31或横纵交错的T型槽，分布均匀的栅格螺纹孔31可以便于按工件大小和形状布置卡具卡压点。在本发明其他实施例中，点位也可以是横纵交错的T型槽，使用T型螺栓和卡压板固定工件。固定倾斜工作台3的侧面和底面有用于定位基准面样品和刀具的定位工件。固定倾斜工作台3的两侧可以安装一字形多工位刀库或其他形式刀库的安装基础面，实现自动换刀的加工中心功能。固定倾斜工作台3的上下部各设置有一段向前伸出的凸台，凸台上加工有漏屑的落屑孔5。
凸台的前部安装有伺服导向***6。伺服导向***6能够调整包括水平面前后方向的X轴、水平面左右方向的Z轴和竖直面内上下方向的Y轴，共三轴方向的运动。
如图3所示，伺服导向***6包括上X轴进给伺服驱动单元、下X轴进给伺服驱动单元、Y轴进给伺服驱动单元和Z轴进给伺服驱动单元。上X轴进给伺服驱动单元包括上丝杠副和上导轨副，上丝杠13通过丝杠支撑件固定安装在固定倾斜工作台3上部的凸台上。上丝杠13上活动安装有上螺母，上螺母外侧安装有带轮，上螺母能够与其外侧的带轮同步转动。上螺母外侧的带轮通过传送带与上伺服电机15输出端安装的带轮共同转动。上伺服电机15为上X轴进给伺服驱动单元提供动力。上伺服电机15工作时通过带轮带动上螺母转动。上螺母通过连接件与上滑板14连接，当上伺服电机15带动上螺母转动时，上滑板14便可以沿X轴方向运动。上滑板14上加工有滑槽，滑槽活动安装在上导轨12上，上导轨12安装在固定倾斜工作台3上部的凸台上，且与上丝杠13平行。
下X轴进给伺服驱动单元安装在固定倾斜工作台3下部的凸台上，与上X轴进给伺服驱动单元的结构相同，包括下丝杠23、下螺母、下伺服电机、下滑板14和下导轨11。下X轴进给伺服驱动单元与上X轴进给伺服驱动单元同步工作，在上伺服电机15和下伺服电机的带动下，上滑板14和下滑板22能够进行同步运动。
Y轴进给伺服驱动单元安装在两个X轴进给伺服驱动单元之间。Y轴进给伺服驱动单元包括横梁17，横梁17的上下两端分别与上滑板14和下滑板22连接。横梁17上沿纵向固定安装有平行设置的第一丝杠16和第一导轨21。第一丝杠16上活动安装有第一螺母，第一螺母通过连接件与第一滑板18连接。第一滑板18活动安装在第一导轨21上。第一螺母转动的动力由第一伺服电机20提供。当第一伺服电机20工作时，可以带动第一滑板18沿Y轴方向运动。
如图4所示，Z轴进给伺服驱动单元包括第二滑板24。第二滑板24活动安装在第二导轨26上。第二滑板24通过连接件与第二螺母连接，第二螺母活动安装在第二丝杠25上。第二螺母转动的动力由第二伺服电机19提供。平行设置的第二导轨26和第二丝杠25安装在第一滑板18上。当第二伺服电机19工作时，可以带动第二滑板24沿Z轴方向运动。第二滑板24上固定安装有主轴加工单元7。主轴加工单元7上安装有刀具，用于对工件进行加工。
伺服导向***6中的X轴和Y轴两个方向的进给伺服驱动单元共同构成H型结构，H型布局可以使X轴和Y轴结构轻巧、刚性强，可覆盖中大型板材加工范围。该结构对横梁17采用双侧驱动，在倾斜大跨距的横梁17上能够保证机床的同步进给和横梁17的高刚性。
本发明固定倾斜式工作台加工中心还包括排屑***，排屑***用于收集固定倾斜工作台3上加工后产生的切屑。排屑***包括加工在固定倾斜工作台3凸台上的落屑孔5。固定倾斜工作台3下部凸台上的落屑孔5外侧设置有防护回收罩10。防护回收罩10安装在凸台上，防护回收罩10的范围大于落屑孔5的范围，这样可以保证主轴加工单元7加工后产生的切屑能够全部进行回收。
落屑孔5下方设置有排屑器8，本实施例中的排屑器8选用提升式排屑器。排屑器8内设置有积屑链式舱，积屑链式舱开口端设置有积屑桶9。切屑落入排屑器8后进入积屑桶9，等待进一步的处理。
本发明固定倾斜式工作台加工中心还包括冷却***，冷却***采用低温高压气雾的冷却装置，对刀具和工件进行冷却。
本发明固定倾斜式工作台加工中心在工作时，首先通过调整垫铁1或减震支撑将固定倾斜工作台3固定在地面上。先将待加工的工件通过定位工件安装在固定倾斜工作台3上。通过的栅格螺纹孔31及卡压板固定，然后通过上、下伺服电机、第一伺服电机20和第二伺服电机19的控制，使主轴加工单元7上的刀具在三轴方向进行移动，从而对待加工的工件进行加工。加工时产生的切屑由于重力作用，沿着固定倾斜工作台3的斜面或者直接落入固定倾斜工作台3下方凸台的落屑孔5和排屑器8中，再通过排屑器8将切屑运送到积屑桶9中，最终将切屑处理掉。
本发明固定倾斜式工作台加工中心的固定倾斜工作台倾斜安装在立柱上，与地面形成夹角，这样可以稳定板材的重心、贴实支撑点并快速定位卡紧，提高加工精度和生产场地的利用率。用于对固定倾斜工作台上固定的工件加工的刀具安装在伺服导向***上，伺服导向***能够进行三轴方向的进给动作，其中X轴和Y轴方向进给***构成H型结构，对横梁采用双侧驱动，有利于提高长跨度横梁的刚性和精度，同时H型结构有利于实现大工件的轻功率加工，进一步提高生产效率。
在工件加工的过程中，同时启动有冷却***和排屑***。本发明采用低温高压气雾的冷却装置，可以保障刀具的工作环境和表面粗糙度及使用寿命。高压气雾同时降低工件表面的温度，减小热变形。因环境温度和加工高温使高压气雾挥发没有冷却液残留。排屑***利用切屑重力，将切屑收集到固定倾斜工作台下方，通过排屑器排除机床外。处理过程简单，清理彻底。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：包括倾斜设置的固定倾斜工作台，所述固定倾斜工作台与水平基准面之间有夹角θ，95°≤θ≤135°，固定倾斜工作台上加工有多个用于安装工件卡具的点位，固定倾斜工作台的上下部各设置有一段向前伸出的凸台，凸台的前部安装有伺服导向***，所述伺服导向***包括上X轴进给伺服驱动单元、下X轴进给伺服驱动单元、Y轴进给伺服驱动单元和Z轴进给伺服驱动单元，所述上X轴进给伺服驱动单元和下X轴进给伺服驱动单元分别安装在固定倾斜工作台上部和下部的凸台上，上X轴进给伺服驱动单元和下X轴进给伺服驱动单元同步工作，所述Y轴进给伺服驱动单元安装在两个X轴进给伺服驱动单元之间，所述Z轴进给伺服驱动单元上安装有主轴加工单元，主轴加工单元上安装有刀具，用于切削加工。
2.根据权利要求1所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：还包括机床底座，所述机床底座上安装有若干个带有斜面的立柱或一体化支撑立柱，所述固定倾斜工作台通过螺栓固定在立柱斜面上。
3.根据权利要求2所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：所述立柱上加工有若干个减重孔或框架结构。
4.根据权利要求2或3所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：所述机床底座下方通过地脚螺栓和调整垫铁固定在地面上或通过减震地脚安装在地面上。
5.根据权利要求1所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：所述固定倾斜工作台的两侧安装有一字形多工位刀库的安装基础面。
6.根据权利要求1所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：所述上X轴进给伺服驱动单元包括平行安装在固定倾斜工作台上部凸台上的上丝杠副和上导轨副，上丝杠上活动安装有上螺母，上螺母通过连接件与上滑板连接，上滑板活动安装在上导轨上，所述下X轴进给伺服驱动单元与上X轴进给伺服驱动单元的结构相同，所述下X轴进给伺服驱动单元中的下滑板能够与上滑板进行同步运动。
7.根据权利要求6所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：所述Y轴进给伺服驱动单元包括横梁，横梁的上下两端分别与上滑板和下滑板连接，横梁上沿纵向固定安装有第一丝杠和第一导轨，第一丝杠上活动安装有第一螺母，第一螺母通过连接件与第一滑板连接，第一滑板活动安装在第一导轨上。
8.根据权利要求7所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：所述Z轴进给伺服驱动单元包括第二滑板，第二滑板活动安装在第二导轨上，第二滑板通过连接件与第二螺母连接，第二螺母活动安装在第二丝杠上，第二丝杠和第二导轨安装在第一滑板上。
9.根据权利要求1所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：所述点位为分布均匀的栅格螺纹孔或横纵交错的T型槽，工作台侧方和下面均有地位板或块用于定位工件和刀具位置。
10.根据权利要求1所述的固定倾斜式工作台加工中心，其特征在于：还包括排屑***，排屑***包括加工在固定倾斜工作台凸台上的落屑孔，固定倾斜工作台下部凸台上的落屑孔外侧设置有防护回收罩，落屑孔下方设置有排屑器，排屑器的一端设置有积屑桶。
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