CN200945560Y - 立式五轴联动加工中心 - Google Patents

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周斌成
熊正华
钟开英
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Abstract

本实用新型公开了一种立式五轴联动加工中心，属于机械加工设备领域，为提高现有的五轴联动加工中心的加工质量和工作台承载能力，采用了如下技术方案：一种立式五轴联动加工中心，X、Y、Z轴均采用框式结构，包括床身和与床身连接的工作台底座，床身上设置有框式立柱，丝杠副连接于立柱之间，丝杠副上活动连接有X轴拖板，Z轴主轴箱经导轨活动连接于X轴拖板内，Y轴滑枕活动连接于Z轴主轴箱内，所述Y轴滑枕前端设置有绕Y轴滑枕摆动的B轴摆动主轴头，所述工作台底座上设置有绕Z轴主轴箱旋转的C轴工作台。本实用新型加工质量好、工作台承重量大、结构简单、成本低廉，可进行五轴五联动加工。

Description

立式五轴联动加工中心
技术领域
本实用新型涉及机械加工设备领域，尤其是一种立式五轴联动加工中心。
背景技术
目前，常用的立式五轴联动加工中心采用工作台回转的方式对工件进行加工，具体结构为：设置在床身上的工作台可以绕×轴翻转，翻转轴为A轴，A轴工作范围为+30度至-120度；工作台为可绕Z轴旋转的旋转轴C轴，旋转轴的工作范围为360度。三个直线轴X轴、Y轴、Z轴和翻转轴A轴、旋转轴C轴组合，固定在工作台上的加工工件除了底面之外，其余五个面都可由立式五轴联动加工中心的主轴进行加工。这种设置方式的主轴结构简单、制造成本低；但由于工作台上既设置翻转轴、又设置旋转轴，因此，工作台本身不能设计得过大，承重量小，特别是当A轴翻转大于90度时，工件切削会对工作台带来很大的倾覆力矩，工件容易脱落；在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于工件加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量非常差。
实用新型内容
本实用新型旨在针对上述缺陷，提供一种加工质量高、工作台承重量大的立式五轴联动加工中心。
为达到上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种立式五轴联动加工中心，包括床身和与床身连接的工作台底座，床身后端设置有框式结构的立柱，丝杠副连接于立柱之间，丝杠副上活动连接有框式结构的X轴拖板，Z轴主轴箱经导轨活动连接于X轴拖板的框内，Y轴滑枕活动连接于Z轴主轴箱内，其特征在于：所述Y轴滑枕前端设置有绕Y轴滑枕摆动的B轴摆动主轴头，所述工作台底座上设置有绕Z轴主轴箱旋转的C轴工作台。
所述C轴工作台和Z轴主轴箱之间设有防护罩。
所述B轴摆动主轴头的摆动角度为0-110度。
所述丝杠副为两个，分别连接于立柱的上、下两端，并分别经伺服电机同步驱动。
所述丝杠副上分别设置有光栅尺。
所述床身和工作台底座的连接处为倾斜面。
本实用新型的优点在于：
1、由于本实用新型在Y轴滑枕前端设置有B轴摆动主轴头，可方便地对工件除了底面之外的五个面进行加工，且由于B轴摆动主轴头可摆动一定角度，因此，当使用球面铣刀加工曲面时，B轴摆动主轴头也相对于工件转过一定角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，从而大大提高了工件表面的加工质量。
2、由于本实用新型的C轴工作台仅仅采用了绕Z轴主轴箱旋转的方式，既满足了五轴联动加工中心对工件表面加工的需要，又能承受较大的承重量，工作台本身大小也不受限制。
3、由于本实用新型在C轴工作台和Z轴主轴箱之间设有防护罩，有利于冷却液和切屑的排除，减少因切屑液温变化引起的床身的热变形。
4、由于2个丝杠副上分别设置有光栅尺，在ISO230-2：1997标准下可实现定位精度为4微米，重复定位精度2微米。
5、由于床身和工作台底座的连接处为倾斜面，确保了加工过程中排屑顺畅。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图
图2为图1的侧面结构示意图
具体实施方式
实施例1
一种立式五轴联动加工中心，包括床身1和与床身1连接的工作台底座2，床身1后端设置有框式立柱3，X、Y、Z轴均采用框式结构，丝杠副4连接于立柱3之间，丝杠副4上活动连接有×轴拖板5，Z轴主轴箱6经导轨7活动连接于X轴拖板5的框内，Y轴滑枕8活动连接于Z轴主轴箱6内，所述Y轴滑枕8前端设置有绕Y轴滑枕8摆动的B轴摆动主轴头9，所述工作台底座2上设置有绕Z轴主轴箱6旋转的C轴工作台10。所述B轴摆动主轴头9的摆动角度为45度。所述丝杠副4为两个，分别连接于立柱3的上、下两端，并分别经伺服电机12同步驱动。所述丝杠副4上分别设置有光栅尺13。所述床身1和工作台底座2的连接处为倾斜面14。
实施例2
一种立式五轴联动加工中心，包括床身1和与床身1连接的工作台底座2，床身1后端设置有框式立柱3，X、Y、Z轴均采用框式结构，丝杠副4连接于立柱3之间，丝杠副4上活动连接有X轴拖板5，Z轴主轴箱6经导轨7活动连接于X轴拖板5的框内，Y轴滑枕8活动连接于Z轴主轴箱6内，所述Y轴滑枕8前端设置有绕Y轴滑枕8摆动的B轴摆动主轴头9，所述工作台底座2上设置有绕Z轴主轴箱6旋转的C轴工作台10。所述C轴工作台10和Z轴主轴箱6之间设有防护罩11。所述B轴摆动主轴头9的摆动角度为110度。所述丝杠副4为两个，分别连接于立柱3的上、下两端，并分别经伺服电机12同步驱动。所述丝杠副4上分别设置有光栅尺13。所述床身1和工作台底座2的连接处为倾斜面14。
实施例3
一种立式五轴联动加工中心，包括床身1和与床身1连接的工作台底座2，床身1与工作台底座2的接触面为倾斜面14。床身1后端设置有立柱3，立柱3为框式结构。倾斜床身1和框式结构的立柱3结构确保了加工中心的高稳定性和高刚性。X轴拖板5也为框式结构，X轴拖板5在丝杠副4上左右移动形成×轴。Z轴主轴箱6经导轨7活动连接于X轴拖板5内，Z轴主轴箱6可在导轨7上上下移动，并形成Z轴。Y轴滑枕8活动连接于Z轴主轴箱6内，并前后移动形成Y轴。X轴拖板5、Y轴滑枕8和Z轴主轴箱6共同作用，确保了加工中心的X、Y、Z轴能达到60m/min的快移速度和1g的加速度。X、Y、Z轴均采用交流伺服电机12直接驱动双螺母丝杠副4，其中×轴采用上、下双丝杠副4和双伺服电机12同步驱动，并采用设置于双丝杠副4上的双光栅尺13检测，在ISO230-2：1997标准下可实现定位精度为4微米，重复定位精度2微米。C轴工作台10安装在工作台底座2上，能自行环绕Z轴360度旋转。B轴摆动主轴头9安装在Y轴滑枕8的前端，可绕Y轴旋转0-110度。防护罩11为全封闭结构，可将工作台加工区和坐标运动区完全分开，这样的设计有利于冷却液和切屑的排除，减少因切屑液温变化引起的床身1的热变形。

Claims (6)

1、一种立式五轴联动加工中心，包括床身(1)和与床身(1)连接的工作台底座(2)，床身(1)后端设置有框式结构的立柱(3)，丝杠副(4)连接于立柱(3)之间，丝杠副(4)上活动连接有框式结构的X轴拖板(5)，Z轴主轴箱(6)经导轨(7)活动连接于X轴拖板(5)的框内，Y轴滑枕(8)活动连接于Z轴主轴箱(6)内，其特征在于：所述Y轴滑枕(8)前端设置有绕Y轴滑枕(8)摆动的B轴摆动主轴头(9)，所述工作台底座(2)上设置有绕Z轴主轴箱(6)旋转的C轴工作台(10)。
2、根据权利要求1所述的立式五轴联动加工中心，其特征在于：所述C轴工作台(10)和Z轴主轴箱(6)之间设有防护罩(11)。
3、根据权利要求1或2所述的立式五轴联动加工中心，其特征在于：所述B轴摆动主轴头(9)的摆动角度为0-110度。
4、根据权利要求1或2所述的立式五轴联动加工中心，其特征在于：所述丝杠副(4)为两个，分别连接于立柱(3)的上、下两端，并分别经伺服电机(12)同步驱动。
5、根据权利要求4所述的立式五轴联动加工中心，其特征在于：所述丝杠副(4)上分别设置有光栅尺(13)。
6、根据权利要求1所述的立式五轴联动加工中心，其特征在于：所述床身(1)和工作台底座(2)的连接处为倾斜面(14)。
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