CN201823983U - 龙门式五轴联动数控加工机床 - Google Patents

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蔡晶
林秋洪
蔡国庆
范志显
冯学胜
沈阳
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Abstract

本实用新型涉及一种龙门式五轴联动数控加工机床。本实用新型结构是五轴联动铣削头部件通过主轴套、五轴联动铣削头过渡板与垂直纵向滑台连接，主轴套连接主轴，蜗轮安装套固定在主轴上并与上蜗轮箱内的蜗轮连接，与蜗轮啮合的蜗杆与固定在蜗轮箱上的伺服电机相连，蜗杆安装偏心套，箱体的右边连接右旋转轴通过蜗轮安装套与下蜗轮箱内的蜗轮固定，下蜗轮箱安装在右侧板上。本实用新型解决了不能加工箱体任意面的缺陷。本实用新型增加了A、C两个轴，不仅能在垂直于主轴的平面内完成普通加工中心所能完成的全部工序，还能完成除了装夹面的其他面，乃至具有对工件上任意空间位置的表面平面、斜面或曲面等进行多种加工工序的能力。

Description

龙门式五轴联动数控加工机床
技术领域
本实用新型涉及一种五轴联动数控加工中心，尤其涉及一种龙门式五轴联动数控加工机床。
技术背景
随着20世纪60年代微处理器出现，世界进入了一个全新的五轴时代，用计算机才可以实现的多轴控制机床迅速兴起，它广泛地适用于航空航天工业，造船业，发电业及机械制造业。
在本实用新型发明之前，数控机床配以相应的刀库和自动换刀装置功能部件及数控***发展形成了3轴联动立式加工中心，一次装夹就可以完成铣削加工，确实方便了加工。在此基础上的卧式加工中心，虽然可以通过工作台的转位加工箱体的多面，但却不能加工箱体的任意面，而加工任意面是现代企业加工中经常遇到的技术难题，无法回避。
发明内容
本实用新型的目的就在于克服上述缺陷，研制龙门式五轴数控加工中心。
本实用新型的技术方案是：
龙门式五轴联动数控加工***，其主要技术特征在于五轴联动铣削头部件通过主轴套、五轴联动铣削头过度板与垂直纵向滑台连接，主轴套连接在主轴上，主轴安装在安装板上，蜗轮安装套固定在主轴上并与上蜗轮箱内的蜗轮连接，与蜗轮啮合的蜗杆与固定在蜗轮箱上的伺服电机相连，蜗杆外面安装一个偏心套，安装板下面连接有右侧板和左侧板，左旋转轴安装在左侧板上，并与箱体连接，箱体的右边连接右旋转轴通过蜗轮安装套与下蜗轮箱内的蜗轮固定，下蜗轮箱安装在右侧板上，电主轴安装在箱体上。
本实用新型的优点和效果在于：
为了克服以上立式、卧式加工中心存在的工艺局限性，将原来固定指向的主轴换成可以变换一定角度的主轴头。这样在原来X、Y、Z三个直线轴的基础上增加了A、C两个轴。这样的机床就可以一次装夹的条件下，满足多种要求，不仅能在垂直于主轴的平面内完成普通加工中心所能完成的全部工序，还能完成除了装夹面的其他面，乃至具有对工件上任意空间位置的表面平面、斜面或曲面等进行多种加工工序的能力。本五轴联动加工中心采用具有A、C轴的五轴联动铣削头部件，配置特殊开发的力矩电机，可提供高的动态性能，加上和其配套的高精度编码器及其驱动模块和主轴内具备的监控元件，最大限度的保证其可靠性，使多轴联动变的非常容易，由于旋转轴可以在任意位置自锁，可应用在重型切削和高速切削中。所有部件、电机、轴承、主轴完美的结合在一起，可获得更高的稳定性和***刚性。
附图说明
图1--本实用新型结构原理示意图。
图2--图1的左视图
图3--本实用新型的五轴联动铣削头部件的结构示意图
图4--图2中的局部放大剖视图。
图5--图2的俯视图。
图6--图1的局部放大图。
图7--图2中的局部示图。
附图中的标记编号说明如下：
工作台1、导轨座2、横梁垫板3、横梁4、联轴器5、电机座6、Y轴丝杠7、Y轴螺母座8，X轴直线导轨副9、Y轴主直线导轨副10、伺服电机11、Y轴副直线导轨副12、横梁滑块13、垂直纵向滑台14、五轴联动铣削头部件15，右侧板15-1、安装板15-2、主轴套15-3、主轴15-4、蜗轮安装套15-5、蜗轮15-6、蜗杆15-7、蜗轮箱15-8、编码器15-9、编码器安装座15-10、蜗轮固定套15-11、左侧板15-12、箱体15-13、左旋转轴15-14、偏心套15-15、电主轴15-16、下蜗轮箱15-17、Z轴螺母座16、Z轴直线导轨副17、X轴螺母座18、X轴丝杠19、Z轴丝杠20、五轴联动铣削头过度板21、右旋转轴22。
具体实施方式
本实用新型的发明原理：
为了克服现有技术的加工中心存在的工艺局限性，将原来固定指向的主轴换成可以变换一定角度的主轴头。这样在原来X、Y、Z三个直线轴的基础上增加了A、C(360°、240°)两个轴。这样，机床就可以一次装夹的条件下，满足多种要求，不仅能在垂直于主轴的平面内完成普通加工中心所能完成的全部工序，还能完成除了装夹面的其他面，乃至具有对工件上任意空间位置的表面平面、斜面或曲面等进行多种加工工序的能力。采用五轴联动铣削头，配置力矩电机，可提供高的动态性能，和其配套的高精度编码器及其驱动模块和主轴内具备的监控元件，最大限度的保证其可靠性，使多轴联动变的非常容易，由于旋转轴可以在任意位置自锁，因此可应用在重型切削和高速切削中。所有部件、电机、轴承、主轴完美的结合在一起，可获得更高的稳定性和***刚性。
具体的实施情形如下。
实施例：
如图1、图2、图6、图7所示：
工作台1的左、右两边各安装一个导轨座2，Y轴主直线导轨副10和Y轴副直线导轨副12安装在左右导轨座2的上面，横梁垫板3安装在Y轴主直线导轨副10和Y轴副直线导轨副12上，同时横梁垫板3连接Y轴螺母座8，Y轴螺母座8连接Y轴丝杠7，Y轴丝杠7的一端通过联轴器5与伺服电机11相连，伺服电机11连接电机座6，在左右导轨座2的每一边安装1个电机座6。
横梁4与横梁垫板3连接，X轴螺母座18与X轴丝杠19连接，横梁滑块13与X轴螺母座18连接，X轴直线导轨副9连接在横梁4上，横梁滑块13安装在X轴直线导轨副9上，横梁滑块13同时连接X轴螺母座18，X轴螺母座18连接X轴丝杠19，(如图2所示)。
垂直纵向滑台14通过4个Z轴直线导轨副17与横梁滑块13连接，如图5所示。五轴联动铣削头15部件中的上蜗轮箱15-8连接在五轴联动铣削头过度板20上，五轴联动铣削头过度板20安装在垂直纵向滑台14上，同时主轴套15-3连接在垂直纵向滑台14上(如图4、图2所示)。
在五轴联动铣削头部件15中，如图3所示，A轴结构是：在安装板15-2上连接主轴15-4，在主轴15-4外部连接主轴套15-3，蜗轮安装套15-5固定在主轴15-4上并与蜗轮15-6连接，主轴套15-3连接上蜗轮箱15-8，伺服电机11固定在上蜗轮箱15-8上并与蜗杆15-7连接，蜗杆15-7在上蜗轮箱15-8内与蜗轮15-6啮合，蜗杆15-7外面安装一个偏心套15-15，蜗轮固定套15-11安装在蜗轮15-6上，编码器安装座15-10安装在上蜗轮箱15-8上，编码器15-9连接在编码器安装座15-10上；C轴结构是：安装板15-2下面连接有右侧板15-1和左侧板15-12，左旋转轴15-14安装在左侧板15-12上并与箱体15-13连接，箱体15-13的右边连接右旋转轴15-22，右旋转轴15-22连接蜗轮安装套15-5，蜗轮安装套15-5与下蜗轮箱15-17内的蜗轮15-6连接，电主轴15-16与箱体15-13连接，下蜗轮箱15-17安装在右侧板15-1上，下蜗轮箱15-17内部结构同A轴中上蜗轮箱15-8的结构。
工作原理说明：
如图1、图2、图6、图7所示机床Y轴运动由固定在电机座6上的伺服电机11通过联轴器5带动Y轴丝杠7的一端旋转，Y轴螺母座8连接Y轴丝杠7，带动横梁垫板3在Y轴主直线导轨副10和Y轴副直线导轨副12的共同导向下进行运动，横梁4与横梁垫板3连接，在伺服电机11的动力驱动下即可实现机床Y轴的运动；同理X轴运动由伺服电机11通过联轴器5带动X轴丝杠19的一端旋转，X轴螺母座18连接X轴丝杠19并带动横梁滑块13依靠X轴直线导轨副9的导向即可实现X轴的运动(如图1、图2所示)；同理垂直纵向滑台14与4个Z轴直线导轨副17连接(如图5所示)，当伺服电机11通过联轴器5带动Z轴丝杠20运动时，Z轴螺母座16随Z轴丝杠20运动，Z轴螺母座16连接垂直纵向滑台14并且带动垂直纵向滑台14运动，即可实现机床Z轴的运动。
如图3所示五轴联动铣削头部件15，其中A轴由伺服电机11带动蜗杆15-7运动，与蜗杆15-7啮合的蜗轮15-6也随之运动，蜗轮安装套15-5和主轴15-4也随之旋转，偏心套15-15安装在蜗杆15-7的外面，偏心套15-15采用偏心原理设计，通过偏心可消除蜗杆15-7与蜗轮15-6在安装和制造过程中的误差，使装配更加精确。主轴15-4与安装板15-2连接，主轴套3连接安装板15-2，主轴套15-3连接在垂直纵向滑台14上，(如图4所示)，而工作台1相对地面静止，所以此时安装板15-2及以下部分以Z轴为中心轴进行360度旋转，五轴联动铣削头部件15处于精密定位夹紧状态，在编码器15-9的控制下，就会自动执行命令，五轴联动铣削头部件15即可实现A轴360°范围内的旋转，这样使机床在X、Y、Z三轴外增加了第四个轴--A轴。同理，当要进行C轴驱动加工时，安装在下蜗轮箱15-17上面的伺服电机11带动蜗杆15-7运动，与蜗杆15-7啮合的蜗轮15-6也随之运动，蜗轮15-6带动蜗轮安装套15-5运动，蜗轮安装套15-5带动箱体15-13及电主轴15-16在正负120°的范围内旋转，即可实现第五个轴C轴的旋转；当电主轴15-16驱动后，机床带着五轴联动铣削头部件15运动，即可根据工件的形状实现在正负120°范围内任意角度的加工。
一种龙门式五轴数控加工中心，可以在避免工作台旋转或移动的前提下即在工作台相对地面静止的前提下，巧妙的实现了五轴数控加工，克服了依靠工作台移动或旋转而带来的占地面积大、负载较轻、效率不高的缺点，可以实现大部件的高精度数控加工。

Claims (1)

1.龙门式五轴联动数控加工机床，其特征在于五轴联动铣削头部件通过主轴套、五轴联动铣削头过度板与垂直纵向滑台连接，主轴套连接在主轴上，主轴安装在安装板上，蜗轮安装套固定在主轴上并与上蜗轮箱内的蜗轮连接，与蜗轮啮合的蜗杆与固定在蜗轮箱上的伺服电机相连，蜗杆外面安装一个偏心套，安装板下面连接有右侧板和左侧板，左旋转轴安装在左侧板上，并与箱体连接，箱体的右边连接右旋转轴通过蜗轮安装套与下蜗轮箱内的蜗轮固定，下蜗轮箱安装在右侧板上，电主轴安装在箱体上；Y轴主直线导轨副和Y轴副直线导轨副安装在导轨座的左右上面，横梁垫板安装在Y轴主直线导轨副和Y轴副直线导轨副上，同时横梁垫板连接Y轴螺母座，Y轴螺母座连接Y轴丝杠，Y轴丝杠的一端通过联轴器与伺服电机相连，伺服电机固定在电机座上面，两个电机座分别安装在导轨座的左右两边；Z轴驱动中的垂直纵向滑台通过4个Z轴直线导轨副与横梁滑块连接。 
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