CN204603799U - 立式数控加工中心 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种立式数控加工中心，包括床身，设置于床身上可横向往复运动的立柱，用于驱动立柱往复运动的横向驱动机构，在立柱上设置有纵向运动的加工装置，以及用于驱动加工装置纵向运动的纵向驱动机构，所述立柱运动方向一侧固定设置有加工台，该加工台处于所述加工装置的下方，加工中心还包括对加工装置纵向运动进行平衡动态补偿的补偿装置。本实用新型为高效、高精度、高可靠性、高速高动态响应、高刚度的加工中心，极大的节省了辅助加工时间，降低了工人的劳动强度，提高了加工效率，给企业带来可观的经济效益。

Description

立式数控加工中心

技术领域

本实用新型涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种立式数控加工中心。

背景技术

随着我国许多重要工业，如新能源汽车，小型风力发电，互联网手机更新制造，工业4.0的爆发等新型产业的发展，对机械设备制造行业的发展提出的新的要求，为陈旧设备的产业升级改造提供了新的机遇。在提倡高效绿色节能的时代，数控钻铣加工中心行业的发展也与时俱进，世界发达工业国家早在80年代末就已开始对多孔盘板、法兰类零件的加工进行工艺及设备的研究，随着数控技术和测量技术的日益成熟，特别是德国日本等国家研制的产品，其技术水平到了相当高的水平。但是国外此类加工设备往往不仅价格昂贵、维修不方便、保养的要求高，而且还容易受到国际关系的影响。

再者,机床行业是工业设备发展的基础，我国的机床工业目前还落后于发达国家，要想立足制造业诸强之中，我国机床工业的发展还是要靠自己研究、突破传统设计的发展思维，努力引进和学***有很大的依赖性。

而大型数控龙门钻床：适用于大型，小批量生产，在加工圆周分布的孔时需要复杂的编程和插补计算，反复零件装夹，加工效率不是很高。加工范围往 往只局限于平行的多孔管、板、法兰类零件。最主要是价格高，占用空间大，不易形成工序化生产。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、设计合理，便于操作、占用空间较小、加工稳定的立式数控加工中心，满足现有行业的加工要求。

实现本实用新型的技术方案如下：

立式数控加工中心，包括床身，设置于床身上可横向往复运动的立柱，用于驱动立柱往复运动的横向驱动机构，在立柱上设置有纵向运动的加工装置，以及用于驱动加工装置纵向运动的纵向驱动机构，所述立柱运动方向一侧固定设置有加工台，该加工台处于所述加工装置的下方，加工中心还包括对加工装置纵向运动进行平衡动态补偿的补偿装置。

采用了上述技术方案，通过横向驱动机构带动立柱往复运动，这样能够使立柱上的加工装置在横向距离上远离或靠近加工台，而在纵向驱动机构的作用下，能够带动加工装置在纵向方向靠近或远离加工台，实现对加工台上的工件进行加工，而由于补偿装置能够保证在加工过程中，加工装置纵向运动的稳定性，从而保证加工装置对加工台上工件的加工精度；本实用新型为高效、高精度、高可靠性、高速高动态响应、高刚度的加工中心，极大的节省了辅助加工时间，降低了工人的劳动强度，提高了加工效率，给企业带来可观的经济效益。

进一步地，所述补偿装置包括容器、设置于立柱上的油缸，所述油缸的伸缩端与加工装置连接，容器的内腔与油缸的介质腔通过管道连通，容器内设置有受压于容器中介质的气包。在气包的作用下，容器内的液压介质便会进入油缸中进行补偿，以此来保证油缸内的液压稳定，从而保证加工装置纵向运动的稳定以及加工的精度。

进一步地，所述加工台包括装配于床身上可自转的回转工作台,在回转工作台上设置有随回转工作台转动的夹持支承体，夹紧支承体上表面中部为待加工工件放置空间，在待加工工件放置空间处可拆卸的设置有用于定位待加工工件的定位结构，所述夹持支承体上表面外周围设置有用于压紧由上述定位结构定 位后待加工工件的压紧机构。在加工前，根据不同规格尺寸的待加工工件，来选择放置于夹持支承体上表面用以定位工件的定位结构，待加工的工件由定位结构，然后通过压紧机构将待加工的工件进行压紧，这样以保证加工过程中，待加工工件的定位精准、装夹牢固；本实用新型中由于定位结构可根据需要来进行选择装拆，而避免了现有技术中需要更换整个夹具的问题，相对来说节省了工作时间，提高了工作效率。

进一步地，所述定位结构至少包括一个通过连接件装配于夹持支承体上的定心环。这样可以根据不同的待加工工件需要来选择不同的规格尺寸定心环，以满足不同规格尺寸待加工工件的加工要求。

进一步地，所述压紧机构包括设置于夹持支承体上的回转缸，以及设置于回转缸回转端的压紧块。通过回转缸带动压紧块的升降对待加工进行压紧，以及带动压紧块的转动，避免待加工工件取放的干扰。

进一步地，在夹持支承体中部设置有为回转缸输入压力介质的介质分配柱，该介质分配柱内设有供回通道，在夹持支承体内设有与供回通道连通的分配通道，所述分配通道与回转缸的压力介质通道连通，上述供回通道、分配通道、回转缸的压力介质通道依次连通构成循环的介质流通通道。通入回转缸中的压力介质通过介质分配柱的供回通道、分配通道进入，实现回转缸的压力介质供给。

进一步地，所述夹持支承体中固定设置有具有内腔的分配盘，该分配盘内设有与分配通道连通的过渡通道，所述介质分配柱的一端***分配盘内腔中，且介质分配柱不随分配盘转动，所述介质分配柱中的供回通道与分配盘中的过渡通道连通。由于加工过程中，夹紧支承体需要转动，因而将分配柱设计成不随分配盘转动，便于回转缸的压力介质的供给。

进一步地，为了保证分配柱与分配盘之间的密封性，所述介质分配柱与分配盘之间设有用于密封供回通道与过渡通道连通处的密封结构。

进一步地，为了保证加工过程中待加工工件的定位精度，所述夹持支承体上表面开设有若干个定位孔，以及可装插于定位孔中的定位销。

进一步地，为了保证待加工工件放置于夹持支承体上后的平整度及避免齿壳工件夹紧和加工时，不受钻孔扭矩力和夹紧力而变形，所述夹持支承体上表面设置有承受待加工工件压力的平面定位垫。

进一步地，为了提升回转缸的压紧力，加工台还包括与回转缸连接用以为回转缸增压的液压增压***，其包括第一控制阀、第二控制阀、为回转缸提供压力介质的提供部，第一控制阀与第二控制阀通过管道并接于提供部与供回通道之间，在第二控制阀与供回通道之间的管道上设有用于提升由第二控制阀进入供回通道中压力介质压力的增压器。

进一步地，为了便于实现对控制阀的自动操作，所述第一控制阀、第二控制阀为电磁阀。

附图说明

图1为本实用新型中加工台的结构示意图；

图2为本实用新型中加工台的剖视结构示意图；

图3为本实用新型中加工台的俯视结构图；

图4为本实用新型中加工台的夹持支撑体的俯视结构图；

图5为本实用新型立式加工中心的结构示意图；

图6为图5的左侧结构示意图；

图7为本实用新型立式加工中心中纵向驱动机构的示意图；

图8为本实用新型立式加工中心中横向驱动机构的示意图；

图中，1为回转工作台，2为夹持支承体，3为待加工工件，4为定位结构，5为定心环，6为回转缸，7为压紧块，8为介质分配柱，9为供回通道，10为分配通道，11为分配盘，12为过渡通道，13为机床床身，14为液压增压***，15为第一控制阀，16为第二控制阀，17为储气包，18为管道，19为增压器，20为密封结构，21为定位孔，22为定位销，23为平面定位垫，24为通孔，25为加工刀具，251为压力传感器，26为立柱，27为电机，28为丝杠，29为主动轮，30为从动轮，31为加工装置，32为传动带，33为第二电机，34为纵向丝杠，35为第二从动轮，36为第二主动轮，37为第二传动带，38为承载板，39 为加工台，40为容器，41为油缸，42为管道，43为气包，44为支架，45为钣金防护，46为吸尘器装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步说明。

首先请参见图1、2、3、4所示，对本实用新型中的加工台进行说明，加工台包括装配于机床上可自转的回转工作台1,回转工作台可采用现有技术中的回转结构，只要能够使回转工作台转动便可，因而在此就不多赘叙；在回转工作台上设置有随回转工作台转动的夹持支承体2，回转工作台与夹持支承体固定连接，可采用螺钉或螺栓等连接件；夹紧支承体上表面中部为待加工工件3放置空间，在待加工工件放置空间处可拆卸的设置有用于定位待加工工件的定位结构4，定位结构包括一个通过连接件装配于夹持支承体上的定心环5。定心环的内环用以与夹持支承体进行定位，定位环的外环用以与待加工工件内孔定心，在具体实施中，也可与其他定心环叠加互套改变定心环的外径，以此满足不同规格尺寸待加工工件的加工要求。

夹持支承体上表面外周围设置有用于压紧由上述定位结构定位后待加工工件的压紧机构，压紧机构包括设置于夹持支承体上的四个回转缸6，以及设置于每一回转缸回转端的压紧块7，四个回转缸圆周分布于夹持支承件上端面周围。

在夹持支承体中部设置有为回转缸输入压力介质的介质分配柱8，该介质分配柱内设有供回通道9，介质分配柱顶部的供回通道设置有多组分支，这样在加工过程中，夹持支承体转动而需要的供回通道切换，在夹持支承体内设有与供回通道连通的分配通道10，分配通道与回转缸的压力介质通道连通，上述供回通道、分配通道、回转缸的压力介质通道依次连通构成循环的介质流通通道。具体实施中，夹持支承体中固定设置有具有内腔的分配盘11，分配盘与夹持支承件通过螺栓或螺钉等连接件固定连接，分配盘内设有与分配通道连通的过渡通道12，介质分配柱的一端***分配盘内腔中，且介质分配柱不随分配盘转动，介质分配柱的下端可与机床床身13固定连接，介质分配柱中的供回通道与分配盘中的过渡通道连通。

加工台还包括与回转缸连接用以为回转缸增压的液压增压***14，其包括第一控制阀15、第二控制阀16、为回转缸提供压力介质的储气包17，第一控制阀与第二控制阀通过管道18并接于储气包17与供回通道之间，在第二控制阀与供回通道之间的管道上设有用于提升由第二控制阀进入供回通道中压力介质压力的增压器19。其中，第一控制阀、第二控制阀为电磁阀。

实施中，介质分配柱与分配盘之间设有用于密封供回通道与过渡通道连通处的密封结构20，在多种待加工工件加工过程中，夹持支承体及回转缸是随着回转工作台转动的，而介质分配柱不转，但气源顺畅相通而不窜气，保证气道无泄漏，并快速通达自适应快速定位并多点夹紧的回转缸处。同样，在回转缸与夹持支承体之间的也设置有密封介质通道的密封结构20，密封结构可采用两组密封环，将介质通道密封于两密封环之间；另外，在夹持支承体上表面开设有若干个定位孔21，以及可装插于定位孔中的定位销22。夹持支承体上表面设置有承受待加工工件压力的平面定位垫23，待加工工件靠定心环定位后，需要一组待加工工件平面定位垫辅助定位，用以微调待加工工件边缘的平整，从而保证待加工工件夹紧和加工时，不受钻孔扭矩力和夹紧力而变形。

四个回转缸共用储气包17及介质通道，当加工过程中，第一控制阀得电驱动气动回路，4只空压回转缸先旋转运动90度到自锁压力角位置，然后再同时下压同一行程距离致工件表面夹紧，(夹紧行程可根据待加工零件高矮自适应调整)满足不同待加工零件需要。然后通过开启第二控制阀，并通过增压器增大回转缸中的压力，以提升回转缸的压紧力，即可采用加工刀具25准确高精度的进行加工工件，这个过程中经过第二控制阀的介质先经过压力传感器251后(感应发出信号保证气源流通的压力有效)流至气液转换增压缸19，将低输入气源压力变换为高输出的液压动力源(将气压压力提高到数十倍)，将转换的液压动力源输送至回转缸内液压夹紧腔，至此回转缸夹紧；再工件的一面加工完后，第一控制阀失电驱动气动回路，4只空压回转缸先向上抬起同一行程距离然后旋转运动90度到解锁压力角位置，使得工件松开，然后通过人工将工件进行翻转180度，然后通过将定位销22***以加工好的通孔24和定位孔21中，实现对 待加工工件的精准定位，再重复上述加工步骤，对待加工工件的这一面进行加工，加工时原加工程序无需改动，只需再次执行一次，由于工件正反面起始加工定位点一致，便可保证加工孔的上下同轴度；而当更换另一较大定位孔的待加工工件时，通过将回转缸向外侧移动，更换或改变定心环外径以配合待加工工件的内径，重复机床编程控制的第一控制阀得电或失电驱动气动回路步骤便可完成不同种类的待加工工件装夹和加工。

下面请参见图5、6、7、8，对本实用新型立式数控加工中心的整体进行说明，立式机床包括床身13，设置于床身上可横向往复运动的立柱26，用于驱动立柱26往复运动的横向驱动机构，横向驱动机构包括电机27、驱动立柱的丝杠28，以及固定在电机输出端的主动轮29、和装配于丝杠上与主动轮通过传动带32传动的从动轮30，采用伺服传动，能够保证立柱的平稳传动以及高精度往复；

在立柱上设置有纵向运动的加工装置31，上述的加工刀具25装配于加工装置中，加工装置用于对加工台上的工件进行加工，以及用于驱动加工装置纵向运动的纵向驱动机构，纵向驱动机构包括第二电机33、纵向丝杠34、固定与纵向丝杠34上的第二从动轮35、和固定于第二电机33端的第二主动轮36，连接第二主动轮和第二从动轮之间的第二传动带37，纵向丝杠驱动装配加工装置31的承载板38纵向运动，立柱运动方向一侧固定设置有加工台39，该加工台处于加工装置的下方，加工中心还包括对加工装置纵向运动进行平衡动态补偿的补偿装置，补偿装置包括容器40、设置于立柱上的油缸41，油缸41的伸缩端与加工装置连接，容器的内腔与油缸的介质腔通过管道42连通，容器内设置有受压于容器中介质的气包43。在具体实施中，还可以设置用于检测油缸介质腔内压力的压力检测器，在容器与油缸之间的管道上设有根据压力检测器检测到的压力状况来开启或关闭的控制阀。这样在工作过程中，当压力检测器检测到油缸的压力未达到设定值时，控制阀便会开启，而在气包的作用下，容器内的液压介质便会进入油缸中进行补偿，以此来保证油缸内的液压稳定，从而提高加工装置的纵向运动的稳定以及加工的精度。当加工装置纵向快速运动时，补偿装置用来平衡加工装置的重量与加速度，以减少滚珠丝杠的空载扭矩和快速运 动时的平衡动态补偿。

在立柱26侧面有机械手刀库与支架44，刀库承载的最大刀具重量：8kg；满刀时，刀具最大外径：100mm；相邻位无刀时，刀具最大外径：150mm；刀具最大长度：350mm；机械手换刀，以保证每个刀位换刀快捷、可靠。工作机械手工作时由控制阀控制，在程序设定的状态下调用可实现自动换刀；本机床整体外观钣金防护45采用手移门窗式结构，造型美观大方，且视野开阔，并在主轴加工区域位置配有强力吸尘口，与外置强力吸尘器装置46与联通，防止在加工铸件粉末粉尘污染环境及对操作者的身体伤害。机床床身两侧设有左右两套无心螺旋排屑器，将被加工的铁屑输送到机床前端并排入集屑小车，大大方便了操作者的铁屑清理。

在图8中，床身后端上采用二条直线滚动导轨对立柱运动进行导向，保证定位精度高，伺服驱动性能优；同时承载能力大，切削抗振性能好，可以改善机床的特性，提高机床的精度和精度稳定性，提高机床的使用寿命。立柱26采用米字层筋板结构；并经两次回火处理，以提高床身的刚度、强度及结构稳定性。

本实用新型立式数控加工中心机床采用了机电一体化设计，如电控柜、数控柜、润滑气动等装置均充分利用了立柱、横梁上的有效空间，使机床结构紧凑而不凌乱，既减小了占地面积，又简化了搬运安装程序，在提高整个机床的加工效率的同时,也将提高零件的加工精度。同时也具有以下的优势：

1、本机床采用现今最先进的数控***和数字式交流伺服进给及交流主轴驱动***。有刀具长度补偿功能。有自动故障诊断和报警功能、断电保护功能等。有远程诊断功能。

2、数控柜加装防尘除湿降温空调装置，使设备在一般工作环境下，能稳定可靠的工作，减少了用户对使用环境的投入并提高了机床长期使用的可靠性。

3、机床可配置加工工件自动装夹功能，批量生产提高效率。

4、机床配置机械手刀库，在多道工序加工换刀时节省换刀时间，可实现铣刀、镗刀、钻刀、铰刀、攻丝刀、切槽刀等不同工序的加工。

5、机床床身、立柱、工作台、横梁、主轴箱等大件均采用优质高强度灰铸铁，树脂砂造型，具备高强度、高刚性、吸振性好等特点。所有铸铁均严格采取消除铸造及粗加工后的内应力的措施，机床精度保持期长。

6、安装、维修方便，对环境无特殊要求，不排出任何有害物质，绿色环保。

Claims (8)

1.立式数控加工中心，其特征在于，包括床身，设置于床身上可横向往复运动的立柱，用于驱动立柱往复运动的横向驱动机构，在立柱上设置有纵向运动的加工装置，以及用于驱动加工装置纵向运动的纵向驱动机构，所述立柱运动方向一侧固定设置有加工台，该加工台处于所述加工装置的下方，加工中心还包括对加工装置纵向运动进行平衡动态补偿的补偿装置；

所述补偿装置包括容器、设置于立柱上的油缸，所述油缸的伸缩端与加工装置连接，容器的内腔与油缸的介质腔通过管道连通，容器内设置有受压于容器中介质的气包；

所述加工台包括装配于床身上可自转的回转工作台,在回转工作台上设置有随回转工作台转动的夹持支承体，夹紧支承体上表面中部为待加工工件放置空间，在待加工工件放置空间处可拆卸的设置有用于定位待加工工件的定位结构，所述夹持支承体上表面外周围设置有用于压紧由上述定位结构定位后待加工工件的压紧机构。

2.根据权利要求1所述的立式数控加工中心，其特征在于，所述定位结构至少包括一个通过连接件装配于夹持支承体上的定心环。

3.根据权利要求1所述的立式数控加工中心，其特征在于，所述压紧机构包括设置于夹持支承体上的回转缸，以及设置于回转缸回转端的压紧块。

4.根据权利要求3所述的立式数控加工中心，其特征在于，在夹持支承体中部设置有为回转缸输入压力介质的介质分配柱，该介质分配柱内设有供回通道，在夹持支承体内设有与供回通道连通的分配通道，所述分配通道与回转缸的压力介质通道连通，上述供回通道、分配通道、回转缸的压力介质通道依次连通构成循环的介质流通通道。

5.根据权利要求4所述的立式数控加工中心，其特征在于，所述夹持支承体中固定设置有具有内腔的分配盘，该分配盘内设有与分配通道连通的过渡通道，所述介质分配柱的一端***分配盘内腔中，且介质分配柱不随分配盘转动，所述介质分配柱中的供回通道与分配盘中的过渡通道连通。

6.根据权利要求5所述的立式数控加工中心，其特征在于，所述介质分 配柱与分配盘之间设有用于密封供回通道与过渡通道连通处的密封结构。

7.根据权利要求1所述的立式数控加工中心，其特征在于，所述夹持支承体上表面开设有若干个定位孔，以及可装插于定位孔中的定位销。

8.根据权利要求3所述的立式数控加工中心，其特征在于，所述加工台还包括与回转缸连接用以为回转缸增压的液压增压***，其包括第一控制阀、第二控制阀、为回转缸提供压力介质的提供部，第一控制阀与第二控制阀通过管道并接于提供部与供回通道之间，在第二控制阀与供回通道之间的管道上设有用于提升由第二控制阀进入供回通道中压力介质压力的增压器。