CN205496974U - 万向动梁式龙门数控钻床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种万向动梁式龙门数控钻床，它解决了现有技术不能对大型工件上的任意角度平面或曲面进行钻孔、攻丝问题，其特征在于：工作台为固定式，龙门式移动机架，由两组滚珠丝杆和伺服电机组成X向驱动机构；中横梁的Y向心轴左端由轴瓦支撑座、右端由轴承支撑，安装于左右立柱框体内，右端心轴上装有由蜗轮付和伺服电机组成的五轴旋转机构，驱动中横梁绕轴心旋转；滑座安装在中横梁前面Y向矩型导轨上，由Y向驱动机构驱动左右移动；在滑座内垂直安装有蜗轮付和伺服电机组成的四轴旋转驱动机构，其蜗轮轴为空心轴，滑台安装在滑座的前面；滑台的中心轴插装在滑座蜗轮空心轴孔内，驱动滑台绕滑座蜗轮中心旋转；主轴箱安装在滑台前面的Z向矩形导轨上，由Z向驱动机构驱动上下移动。整机以五轴联动方式来调整主轴加工方向。

Description

万向动梁式龙门数控钻床

技术领域：

本实用新型属于金属加工机床领域，尤其是涉及到一种能够对工件上的任意角度面进行钻孔、攻丝的万向动梁式龙门数控钻床。

背景技术：

现在社会上有各种名称的数控钻铣床存在，让人产生一种错觉，好像钻床、铣床可以合二为一，成为一类机床了，其实不然。从工艺上分；铣削是表面加工，加工目的是面，钻削是纵深加工，加工目的是孔，是两种根本不同的加工要求；由于表面铣削方式的多样性（水平铣、垂直铣、角度铣等），加之数控***的发展，在不同铣削方式的基础上采用四轴、五轴以至六轴等联动方式，当前数控铣床的发展水平，各种角度的平面或曲面几乎都可以铣削成型。但是，机床在零部件的任意表面进行钻孔、攻丝时，机床主轴的加工进给方向必须垂直于工件的任意表面（平面、曲面）。这是机床钻孔、攻丝加工时必须保证的工艺要求。凡能对任意角度面能进行钻孔和数控刚性攻丝的数控钻床，必须具备：1、机床主轴必须能够万向调整到垂直于任意角度加工面（平面、曲面）；2、主轴转速数控可调；3、主轴进给方向和主轴轴心线方向一致、进给速度数控可调。三项缺一不可。当前，能够铣削出任意平面、曲面的机床并没有全部具备上述三项性能，故不能对工件上的任意角度面进行钻孔、攻丝。

现代工业的发展，机械零件向复杂化、大型化发展，结构复杂的各种大型机体或外壳等零件、有各种方向的平面、斜面、曲面上需要钻孔、攻丝；加之，大型零件体积大、重量大，翻动困难；目前，很多地方主要还是靠手动办法来解决大型零件上任意表面的钻孔和攻丝问题。费时、费工、质量不能保证。

发明内容：

本实用新型的目的是为市场提供一种结构合理、五轴联动、移动灵活、定位精准，能够对工件上的任意角度面进行钻孔、攻丝的万向动梁式龙门数控钻床。

本实用新型的技术方案是：机床整体方案为动梁龙门式，数控五轴联动。机床底座为矩形平置式框架，工作台为独立型、固定在框架中心不动，工作台纵向（X向）左、右两边各置一条矩形地梁，每条地梁上设置有一条直线导轨。由左右立柱、上顶梁和左右龙门架座组装成固定的、刚性的龙门式移动机架，机架的左右龙门架座分别安装在工作台左右的矩形地梁的两条直线导轨上，龙门架座每边安装五组（可以是多组）直线导轨专用滑座，将龙门架座和矩形地梁上的直线导轨相互扣紧并保证相互间的滑动间隙，由两组滚珠丝杆和伺服电机组成X向驱动机构（称为一轴）安置在左右矩形地梁上，丝杆螺母和螺母座安装在龙门架座上，X向驱动机构可以驱动龙门机架（含安装在机架上的其它部件）在矩形地梁上的两条直线轨导上作X向移动。中横梁为矩形梁，左右设有同轴心的心轴，中横梁左端心轴上装有铜质轴瓦支撑座，端部装有锥度断电制动器，支撑座壳安装于左立柱框体内，中横梁右端心轴上装有由精密蜗轮付减速器和伺服电机组成的旋转驱动机构（称为五轴），心轴直接***蜗轮中心，与蜗轮通过花键固定联接，蜗轮两边的心轴上装有轴承，轴承外圈固定在驱动机构的壳体上，驱动机构壳体固定在右立柱框体内。如上所述，中横梁两端心轴分别由轴承和铜质轴瓦支撑座支撑，右端蜗轮付旋转驱动机构，可以驱动中横梁围绕其蜗轮轴心旋转，当旋转停止后，左端锥形断电制动器将中横梁锁住。中横梁前表面上设置有两条横向（Y向）矩形导轨，滑座安装在两条矩形导轨上，由压板镶条压紧和调整相互间隙；两矩形导轨中间装有滚珠丝杆和伺服电机组成的Y向驱动机构（称为二轴），丝杆螺母和螺母座安装在滑座背后，Y向驱动机构（二轴）可以驱动滑座（含安装在滑座上的其它部件）在中横梁的Y向导轨上作横向（Y向）移动。滑座前表面中心处，垂直安装有精密蜗轮付减速器和伺服电机组成的旋转驱动机构（称为四轴），减速器壳为园形，与滑座为一体，蜗轮轴为空心内花键轴，两端用轴承支撑，两端轴承外圈安装在滑座体内；伺服电机安装在蜗杆的一端，用联轴器与蜗杆联接（联接方式与上述五轴相同）；滑台安装在滑座的前面，滑台的中心轴***到蜗轮空心轴的内花键孔内，由花键固定联接。由此，滑台与蜗轮形成为一个旋转联体，滑台背面有园形护罩，套在滑座蜗轮付减速器的园形壳体上，护罩上装有电制动器；旋转驱动机构（四轴）可以驱动滑台联体围绕滑座的蜗轮中心旋转，旋转停止后，滑台护罩上的电制动器可以将滑台锁紧。滑台前面设有两条上下垂直的（Z向）矩形导轨，主轴箱安装在滑台的两条矩形导轨上，由压板镶条压紧和调级相互间隙。滑台两导轨中间设置有滚珠丝杆和伺服电机组成的Z向驱动机构（称为三轴），主轴箱背后装有丝杆螺母和螺母座，机床工作时，Z向驱动机构驱动主轴箱Z向移动进行钻孔、攻丝。在主轴箱的主轴上端安装有数控编码器，可以精确数控主轴转速，在刚性攻丝时应用。

本实用新型的有益效果是：工作台为独立固定式，大、重型零件安装在工作台上，加工时工件不用翻动，由龙门架体移动进行加工。主轴箱通过数控五轴联动，可以将主轴万向调整到垂直于工件上任意方向加工面（平面、曲面），进行钻孔、攻丝加工。龙门移动式（X向）与工作台移动式机床，同样的纵向（X向）行程，机床床身短二分之一、占用空间少、机床成本较低。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明：

图1为本实用新型主视结构示意图；

图2为本实用新型左视结构示意图；

图3为本实用新型五轴运动示意图。

图中：1为矩形地梁，2为工作台，3为龙门架座，4为左立柱，5为右立柱，6为上顶梁，7为直线导轨，8为线轨滑座，9为X向驱动机构，10为中横梁，11为中横梁心轴，12为轴承，13为蜗轮，14为蜗杆，15为联轴器，16为伺服电机，17为铜质轴瓦支撑座，18为锥形断电制动器，19为矩形导轨，20为滑座，21为滑座压板镶条，22为旋转驱动机构，23为Y向驱动机构，24为轴承，25为滑台，26为滑台矩形导轨，27为主轴箱，28为箱体压板镶条，28为Z向驱动机构，30为主轴，31为数控编码器，32为电制动器。

具体实施方式

如图1、图2所示：动梁式五轴联动龙门数控钻床是由移动机架、工作台2、滑台25、主轴箱27和主轴30等构成，工作台2为独立式结构，固定在底座框架中心位置不动，大、重型工件固定在工作台上，加工时不需移动、翻转；由左立柱4、右立柱5、上顶梁6和左右龙门架座3组装成固定的、刚性的龙门式移动机架，机架的左右龙门架座3分别安装在工作台2左右的矩形地梁1的两条直线导轨7上，每边设置五组直线导轨专用滑座8，将龙门架座3和地梁直线导轨7相互扣紧并保证相互间的滑动间隙，由两组滚珠丝杆和伺服电机组成X向驱动机构9（一轴）。中横梁10左右两端设有同轴心的心轴11，右端心轴11上装有精密蜗轮付减速器和伺服电机16组成的数控旋转驱动机构（五轴），驱动机构外壳固定在右立柱框体内，左端心轴11上装有铜质轴瓦支撑座17和锥形断电制动器18，铜质轴瓦支撑座的外壳固定在左立柱4的框体内，伺服电机16通过蜗轮付减速驱动中横梁围绕其Y向轴心旋转，旋转停止后，由锥形断电制动器18刹住中横梁。滑座20安装在中横梁前表面的两条Y向矩形导轨19上，由压板镶条21压紧和调控滑动间隙，Y向驱动机构23（二轴）由滚珠丝杆付和伺服电机组成，安装在中横梁两条Y向矩形导轨19的中间，驱动滑座20、滑台25、主轴箱27联体作Y向移动。在滑座前表面中心位置，设置有由精密蜗轮付减速器22和伺服电机组成的数控旋转驱动机构（四轴），驱动机构外壳为园形，与滑座20一体，蜗轮付安装在壳体内，蜗轮轴为空心内花键轴。滑台25安装在滑座20前面，其心轴***蜗轮空心内花键轴的孔内并与蜗轮固定联接，滑台25后外罩为园形，套在驱动机构外壳上，滑台25后外罩上设置有电制动器32，旋转驱动机构22（四轴）驱动滑台25和主轴箱27联体绕滑座20的蜗轮中心轴旋转，如图3所示。滑台前表面设置有两条垂直（Z向）的矩形导轨26，主轴箱27安装在两条导轨上；由压板镶条28压紧和调级相互间隙。Z向驱动机构29（三轴）安装在滑台25两导轨中间，Z向驱动机构29（三轴）驱动主轴箱上下Z向移动，主轴上端有编码器31。

实施本实用新型，机床工作时将工件安装在工作台2上，当工件固定完毕后，X向驱动机构9（一轴）起动，龙门联体在X向移动到指定位置；Y向驱动机构23（二轴）起动，滑座20与滑台25、主轴箱27联体Y向移动到指定位置；旋转驱动机构22（四轴）起动，主轴箱27在横向（YZ面）360°旋转；数控旋转驱动机构（五轴）起动，主轴箱在纵向（XZ面）360°旋转。实际加工时，是由数控程序控制，以五轴联动方式运行，控制主轴箱27在X、Y、Z三向座标移动和两垂直向旋转，将主轴30调整到垂直于工件上的任意角度加工面（平面、曲面），当座标移动完成后，除一轴、二轴、四轴、五轴伺服电机本身制动以外，中横梁10由左端锥形断电制动器18锁紧，滑台20由后套上电制动器32锁紧。然后主电机起动，Z向驱动机构29（三轴）起动，主轴30旋转，按照快进 —工进 — 快退等程序，完成钻孔加工作业。主轴30上端安装有编码器31，可以对主轴30转速精确控制，可以编定程序、进行大小不同螺纹的刚性攻丝作业。

Claims (3)

1.一种万向动梁式龙门数控钻床，它包括龙门移动机架、工作台（2）、中横梁（10）、滑座（20）、滑台（25）、主轴箱（27）和主轴（30），其特征在于：所述机架是由左立柱（4）、右立柱（5）、上顶梁（6）和左、右龙门架座（3）组装成的，固定的、刚性的龙门式移动机架，机架的左、右龙门架座（3）分别安装在工作台（2）左、右矩形地梁（1）上表面的两条直线导轨（7）上；通过每边五组线轨滑座（8）相互联接和保证滑动间隙；工作台（2）为独立型，固定在左右矩形地梁（1）的中心位置，由两组滚珠丝杆和伺服电机组成X向驱动机构（9）安置在左右矩形地梁（1）上，丝杆螺母和螺母座安装在龙门架座上；中横梁（10）通过轴瓦支撑座（17）和轴承（12）安装于左、右立柱上，右端心轴（11）上装有旋转驱动机构；在中横梁（10）前表面上设置有两条横向（Y向）矩形导轨（19），滑座（20）安装在矩形导轨（19）上，由压板镶条（21）压紧和调整相互间隙，两矩形导轨（19）中间装有滚珠丝杆和伺服电机组成的Y向驱动机构（23），丝杆螺母和螺母座安装在滑座（20）背面；在滑座（20）前表面中心处，垂直安装有精密蜗轮付减速器和伺服电机组成的旋转驱动机构（22），减速器壳为园形，与滑座（20）为一体，蜗轮轴为空心内花键轴，两端由安装在滑座体内的轴承（24）支撑，伺服电机安装在蜗杆的一端，用联轴器与蜗杆联接，滑台（25）安装在滑座（20）的前面，滑台中心轴***蜗轮空心轴的花键孔内，相互固定联接，滑台背面设置园形护罩，套在滑座蜗轮付减速器的园形壳体上，并在护罩上装有电制动器（32）；在滑台前面设有两条上下垂直的矩形导轨（26），主轴箱（27）安装在滑台的两条矩形导轨（26）上，由压板镶条（28）压紧和调级相互间隙，滑台（25）两导轨中间设置有滚珠丝杆和伺服电机组成的Z向驱动机构（29），丝杆螺母和螺母座安装在主轴箱（27）背面。

2.根据权利要求1所述的万向动梁式龙门数控钻床，其特征在于，中横梁（10）右端心轴（11）上装有旋转驱动机构是由精密蜗轮付减速器和伺服电机（16）组成，心轴（11）直接***蜗轮（13）中心通过花键固定联接，旋转驱动机构壳体固定在右立柱（5）框体内，伺服电机（16）安装在蜗杆的一端，用联轴器（15）与蜗杆（14）联接，左端心轴端部装有锥形断电制动器。

3.根据权利要求1所述的万向动梁式龙门数控钻床，其特征在于：在主轴箱（27）的主轴（30）上端安装有数控编码器（31）主轴刚性攻丝时控制主轴转速。