CN115922446A - 一种五轴车铣复合加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五轴车铣复合加工中心，包括床身，床身的顶部通过Z轴驱动机构和X轴驱动机构安装有进行Z轴轴向和X轴轴向运动的工件安装单元，工件安装单元的工件主轴转动形成工件加工的C轴，立柱的正面通过Y轴驱动机构安装有Y轴轴向运动的铣削单元，铣削单元的铣削主轴转动形成铣削加工的A轴，立柱的侧面安装有铣削刀库，工件安装单元和铣削单元的多轴轴向运动再配合固定的车刀架形成车削和铣削功能达到平衡状态的五轴车铣复合加工中心。本发明五轴车铣复合加工中心在进行车削的时候，可作为标准的车床使用，进行铣削的时候，可作为一台标准的五轴加工中心，真正实现了车铣功能和铣削功能平衡，并能完成复杂零部件五轴车铣复合加工。

Description

一种五轴车铣复合加工中心

技术领域

本发明涉及数控加工设备技术领域，具体为一种具有车削和铣削功能平衡的五轴车铣复合加工中心。

背景技术

随着工业技术的发展，零部件越来越复杂，加工要求也越来越高，零部件的精度也要求越来越高，越来越多的零部件需要一次性装夹，完成全部或者大部分工序的加工；车削的效率高，铣削的效率相对较低，为了提高生产效率，需要将车削和铣削进行组合，因此车铣复合加工中心成为发展趋势，车铣复合加工中心可以一次装夹零件实现车、铣等多工序、多内容的加工，而对于复杂零部件的加工，一般的三轴车铣、四轴车铣满足不了要求，需要采用五轴车铣复合加工中心才能满足要求，这对机床母机提出了更高的要求，五轴车铣复合加工中心的需求也越来越多，现有的五轴车铣复合加工中心，车削功能和铣削功能都不平衡，要么是车削功能为主，铣削功能为辅的车削加工中心，要么就是以铣削功能为主，车削功能为辅的铣车复合加工中心，基于此，提供一种车削和铣削功能平衡的五轴车铣复合加工中心在零部件的加工领域中是存在极高创造性意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五轴车铣复合加工中心，以解决上述背景技术中提出的现有的五轴车铣复合加工中心，车削功能和铣削功能都不平衡问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种五轴车铣复合加工中心，包括床身，所述床身的顶部通过Z轴驱动机构和X轴驱动机构安装有与床身进行Z轴轴向和X轴轴向运动的工件安装单元，所述工件安装单元的工件主轴转动形成工件加工的C轴；

所述床身的顶部安装有立柱，所述立柱的正面通过Y轴驱动机构安装有较于床身进行Y轴轴向运动的铣削单元，所述铣削单元的铣削主轴转动形成铣削加工的A轴，所述立柱的侧面安装有铣削刀库；

所述床身的顶部与Z轴驱动机构相对位置固定安装有车刀架；

所述工件安装单元和铣削单元的多轴轴向运动再配合固定的车刀架形成车削和铣削功能达到平衡状态的五轴车铣复合加工中心。

为了使得带动工件安装单元进行Z轴向的运动，作为本发明的一种优选方案，所述Z轴驱动机构包括固定安装于床身顶部的支撑座，所述支撑座的顶部固定安装有两根Z轴向直线导轨，两根所述Z轴向直线导轨的顶部滑动连接有Z轴向滑板，两根所述Z轴向直线导轨之间设有安装于床身顶部的Z轴向直线模组，所述Z轴向直线模组的丝杆螺母与Z轴向滑板底部固定连接，所述Z轴向直线模组的丝杆一端连接有安装于床身顶部的Z轴向伺服电机。

为了使得带动工件安装单元进行X轴向的运动，作为本发明的一种优选方案，所述X轴驱动机构包括固定安装于Z轴向滑板顶部的两根X轴向直线导轨，两根所述X轴向直线导轨的顶部滑动连接有X轴向滑板，两根X轴向直线导轨之间设有安装于Z轴向滑板顶部的X轴向直线模组，所述X轴向直线模组的丝杆螺母与X轴向滑板的底部固定连接，所述X轴向直线模组的丝杆一端连接有安装于Z轴向滑板顶部的X轴向伺服电机。

为了使得对工件进行转动，作为本发明的一种优选方案，所述工件安装单元还包括固定安装于X轴向滑板顶部的主轴机头，所述主轴机头的输出轴与工件主轴传动连接。

为了使得带动铣削单元进行Y轴向的运动，作为本发明的一种优选方案，所述Y轴驱动机构包括固定安装于立柱正面的两根Y轴向直线导轨，两根所述Y轴向直线导轨的正面滑动连接有Y轴向滑板，两根Y轴向直线导轨之间设有安装于立柱正面的Y轴向直线模组，所述Y轴向直线模组的丝杆螺母与Y轴向滑板的内侧固定连接，所述Y轴向直线模组的丝杆一端连接有安装于立柱顶部的Y轴向伺服电机。

为了使得对工件进行铣削加工，作为本发明的一种优选方案，所述铣削单元还包括固定安装于Y轴向滑板正面的铣削机头，所述铣削机头的输出轴与铣削主轴传动连接。

为了使得方便人员对车削刀具进行更换和使用，作为本发明的一种优选方案，所述车刀架为数控卧式刀架。

为了使得更好的对铣削刀具进行更换，作为本发明的一种优选方案，所述铣削刀库的最低点高于工件主轴的高度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)该五轴车铣复合加工中心通过设置一个独立的车刀架、一个独立的铣削主轴和刀库，在进行车削的时候，可作为标准的车床使用，进行铣削的时候，可作为一台标准的五轴加工中心，真正实现了车铣功能和铣削功能平衡的五轴车铣复合加工中心，并能完成复杂零部件五轴车铣复合加工；

2)该五轴车铣复合加工中心结构创新性的设计，并将工件主轴运动和铣削主轴采用3加2的五轴运动结构布局，有效解决了机床精度误差叠加和机床刚性叠加的问题，使得机床具有较高的精度和较高的刚性，同时采用工件主轴前后(X轴向)左右(Z轴向)移动，以最小的坐标，实现了车削功能和铣削功能，降低机床的制造成本；

3)机床采用立柱不动，工件主轴箱设置在X轴向滑板上做前后左右移动，工件主轴轴线离车刀架和铣削刀具的力流线最短，有效提高机床的刚性和精度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的俯视图。

图中：1、床身；11、立柱；2、Z轴驱动机构；21、支撑座；22、Z轴向直线导轨；23、Z轴向滑板；24、Z轴向直线模组；25、Z轴向伺服电机；3、X轴驱动机构；31、X轴向直线导轨；32、X轴向滑板；33、X轴向直线模组；34、X轴向伺服电机；4、工件安装单元；41、工件主轴；42、主轴机头；5、Y轴驱动机构；51、Y轴向直线导轨；52、Y轴向滑板；53、Y轴向直线模组；54、Y轴向伺服电机；6、铣削单元；61、铣削主轴；62、铣削机头；7、铣削刀库；8、车刀架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种五轴车铣复合加工中心，包括床身1，床身1的顶部通过Z轴驱动机构2和X轴驱动机构3安装有与床身1进行Z轴轴向和X轴轴向运动的工件安装单元4，工件安装单元4的工件主轴41转动形成工件加工的C轴；

床身1的顶部安装有立柱11，立柱11的正面通过Y轴驱动机构5安装有较于床身1进行Y轴轴向运动的铣削单元6，铣削单元6的铣削主轴61转动形成铣削加工的A轴，立柱11的侧面安装有铣削刀库7，床身1的顶部与Z轴驱动机构2相对位置固定安装有车刀架8，通过将工件安装单元4、铣削单元6和车刀架8均置于同一床身1的顶部，可有效降低加工中心的整体体积，并且工件主轴41配合Z轴驱动机构2和X轴驱动机构3实现前后(X轴向)左右(Z轴向)和旋转(C轴向)运动，而铣削主轴61上下(Y轴向)运动以及旋转(C轴)运动，实现3加2移动方式的五轴运动，有效解决了传统机床精度叠加问题和刚性叠加问题，与此同时，车刀架8固定不动，实现了车削功能和铣削功能的平衡，并且工件主轴41的前后左右移动，以最小的坐标数量，实现了车削功能和铣削功能，能有效保证完成复杂零部件五轴车铣复合加工；

工件安装单元4和铣削单元6的多轴轴向运动再配合固定的车刀架8形成车削和铣削功能达到平衡状态的五轴车铣复合加工中心。

在本实施例中：Z轴驱动机构2包括固定安装于床身1顶部的支撑座21，支撑座21的顶部固定安装有两根Z轴向直线导轨22，两根Z轴向直线导轨22的顶部滑动连接有Z轴向滑板23，两根Z轴向直线导轨22之间设有安装于床身1顶部的Z轴向直线模组24，Z轴向直线模组24的丝杆螺母与Z轴向滑板23底部固定连接，Z轴向直线模组24的丝杆一端连接有安装于床身1顶部的Z轴向伺服电机25。

该五轴车铣复合加工中心在进行车削加工时，通过Z轴向伺服电机25驱动Z轴向直线模组24的丝杆转动，转动的丝杆配合丝杆螺母带动Z轴向滑板23进行Z轴向运动，继而实现带动X轴驱动机构3上工件安装单元4的左右运动，调节工件主轴41夹持工件与车刀架8上刀具的Z轴向距离；

在本实施例中：X轴驱动机构3包括固定安装于Z轴向滑板23顶部的两根X轴向直线导轨31，两根X轴向直线导轨31的顶部滑动连接有X轴向滑板32，两根X轴向直线导轨31之间设有安装于Z轴向滑板23顶部的X轴向直线模组33，X轴向直线模组33的丝杆螺母与X轴向滑板32的底部固定连接，X轴向直线模组33的丝杆一端连接有安装于Z轴向滑板23顶部的X轴向伺服电机34。

同样的，该五轴车铣复合加工中心在进行车削加工时，通过X轴向伺服电机34驱动X轴向直线模组33的丝杆转动，转动的丝杆配合丝杆螺母带动X轴向滑板32进行X轴向运动，继而实现带动工件安装单元4的前后运动，调节工件主轴41夹持工件与车刀架8上刀具的X轴向距离；

在本实施例中：工件安装单元4还包括固定安装于X轴向滑板32顶部的主轴机头42，主轴机头42的输出轴与工件主轴41传动连接。

车削加工过程中，利用主轴机头42驱动工件主轴41，继而利用工件主轴41夹持工件后配合车刀架8上车削刀具对工件进行车削。

在本实施例中：Y轴驱动机构5包括固定安装于立柱11正面的两根Y轴向直线导轨51，两根Y轴向直线导轨51的正面滑动连接有Y轴向滑板52，两根Y轴向直线导轨51之间设有安装于立柱11正面的Y轴向直线模组53，Y轴向直线模组53的丝杆螺母与Y轴向滑板52的内侧固定连接，Y轴向直线模组53的丝杆一端连接有安装于立柱11顶部的Y轴向伺服电机54。

该五轴车铣复合加工中心在进行铣削加工时，通过Y轴向伺服电机54驱动Y轴向直线模组53的丝杆转动，转动的丝杆配合丝杆螺母带动Y轴向滑板52进行Y轴向运动，继而实现带动铣削单元6的上下运动，调节铣削主轴61与工件的Y轴向距离；

在本实施例中：铣削单元6还包括固定安装于Y轴向滑板52正面的铣削机头62，铣削机头62的输出轴与铣削主轴61传动连接。

铣削加工过程中，利用铣削机头62驱动铣削主轴61转动，再配合X轴驱动机构3带动工件的前后运动和Z轴驱动机构2带动工件的左右运动，继而利用铣削主轴61安装铣削刀实现对工件进行铣削，而设置全自动的铣削刀库7可以根据铣削的加工需要，对铣削主轴61上的铣削刀具进行更换，提高对工件铣削加工过程中的实用性。

进一步的，车刀架8为数控卧式刀架，采用数控卧式刀架可以更为便捷的对车削刀具进行更换

更进一步的，铣削刀库7的最低点高于工件主轴41的高度，确保铣削刀库7能够便捷的对铣削刀具进行更换。

该五轴车铣复合加工中心，将工件主轴41卧式设置，工件主轴41做Z轴向移动、X轴向移动和C轴旋转运动，铣削主轴61做上下轴向移动和A轴旋转运动，采用3+2的结构布局形式，有效解决了精度叠加和刚性叠加的问题，将精度和刚性均匀分配到工件主轴41和铣削主轴61上，使得本卧式五轴车铣复合加工中心具有高精度、高刚性的特点；同时将车刀架8固定不动，将铣削功能和车削功能分开，使得本机床的车削功能和铣削功能达到了平衡状态，是一台车削功能和铣削功能平衡的五轴车铣复合加工中心。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种五轴车铣复合加工中心，包括床身(1)，其特征在于：所述床身(1)的顶部通过Z轴驱动机构(2)和X轴驱动机构(3)安装有与床身(1)进行Z轴轴向和X轴轴向运动的工件安装单元(4)，所述工件安装单元(4)的工件主轴(41)转动形成工件加工的C轴；

所述床身(1)的顶部安装有立柱(11)，所述立柱(11)的正面通过Y轴驱动机构(5)安装有较于床身(1)进行Y轴轴向运动的铣削单元(6)，所述铣削单元(6)的铣削主轴(61)转动形成铣削加工的A轴，所述立柱(11)的侧面安装有铣削刀库(7)；

所述床身(1)的顶部与Z轴驱动机构(2)相对位置固定安装有车刀架(8)；

所述工件安装单元(4)和铣削单元(6)的多轴轴向运动再配合固定的车刀架(8)形成车削和铣削功能达到平衡状态的五轴车铣复合加工中心。

2.根据权利要求1所述的一种五轴车铣复合加工中心，其特征在于：所述Z轴驱动机构(2)包括固定安装于床身(1)顶部的支撑座(21)，所述支撑座(21)的顶部固定安装有两根Z轴向直线导轨(22)，两根所述Z轴向直线导轨(22)的顶部滑动连接有Z轴向滑板(23)，两根所述Z轴向直线导轨(22)之间设有安装于床身(1)顶部的Z轴向直线模组(24)，所述Z轴向直线模组(24)的丝杆螺母与Z轴向滑板(23)底部固定连接，所述Z轴向直线模组(24)的丝杆一端连接有安装于床身(1)顶部的Z轴向伺服电机(25)。

3.根据权利要求2所述的一种五轴车铣复合加工中心，其特征在于：所述X轴驱动机构(3)包括固定安装于Z轴向滑板(23)顶部的两根X轴向直线导轨(31)，两根所述X轴向直线导轨(31)的顶部滑动连接有X轴向滑板(32)，两根X轴向直线导轨(31)之间设有安装于Z轴向滑板(23)顶部的X轴向直线模组(33)，所述X轴向直线模组(33)的丝杆螺母与X轴向滑板(32)的底部固定连接，所述X轴向直线模组(33)的丝杆一端连接有安装于Z轴向滑板(23)顶部的X轴向伺服电机(34)。

4.根据权利要求3所述的一种五轴车铣复合加工中心，其特征在于：所述工件安装单元(4)还包括固定安装于X轴向滑板(32)顶部的主轴机头(42)，所述主轴机头(42)的输出轴与工件主轴(41)传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种五轴车铣复合加工中心，其特征在于：所述Y轴驱动机构(5)包括固定安装于立柱(11)正面的两根Y轴向直线导轨(51)，两根所述Y轴向直线导轨(51)的正面滑动连接有Y轴向滑板(52)，两根Y轴向直线导轨(51)之间设有安装于立柱(11)正面的Y轴向直线模组(53)，所述Y轴向直线模组(53)的丝杆螺母与Y轴向滑板(52)的内侧固定连接，所述Y轴向直线模组(53)的丝杆一端连接有安装于立柱(11)顶部的Y轴向伺服电机(54)。

6.根据权利要求5所述的一种五轴车铣复合加工中心，其特征在于：所述铣削单元(6)还包括固定安装于所述Y轴向滑板(52)正面的铣削机头(62)，所述铣削机头(62)的输出轴与铣削主轴(61)传动连接。

7.根据权利要求1所述的一种五轴车铣复合加工中心，其特征在于：所述车刀架(8)为数控卧式刀架。

8.根据权利要求1所述的一种五轴车铣复合加工中心，其特征在于：所述铣削刀库(7)的最低点高于工件主轴(41)的高度。

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