大型龙门立式数控镗铣机床的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大型龙门立式数控镗铣机床，包括底座和数控系统，所述底座上设有X轴主滑台以及驱动所述X轴主滑台沿X轴方向滑动的X轴伺服电机，所述底座的两侧设有龙门左立柱和龙门右立柱，所述龙门左立柱和龙门右立柱上设连接有横梁，所述横梁上设有Y轴数控滑台以及驱动所述Y轴主滑台沿Y轴方向滑动的Y轴伺服电机；所述Y轴主滑台上设有Z轴数控滑台以及驱动所述Z轴数控滑台沿Z轴方向滑动的Z轴伺服电机；所述Z轴数控滑台内安装有镗铣头主轴，所述镗铣头主轴的下端安装主轴镗铣刀头，上端连接拉刀油缸，所述镗铣头主轴还通过主轴机械减速箱连接主轴伺服电机。本发明布局合理、整机刚性强、定位精度高。
【专利说明】大型龙门立式数控镗铣机床
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械加工机床，尤其涉及一种可适用于汽车、冶金、风电、船舶、煤矿机械、工程机械中的大、中型零件粗、精加工的大型龙门立式数控镗铣机床。
【背景技术】
[0002]目前，龙门镗铣机床是集机、电、液等先进技术于一体的机械加工设备，适用于重机、机车、发电、机床、汽车、模具等行业半精加工和精加工，也可用于粗加工。举例分析，龙门镗铣床总体结构由一个龙门架组成，龙门架由双立柱、活动横梁、连接梁、横向溜板及铣头滑枕组成刚性框架，横梁上配置一台立式大功率多功能滑枕式垂直上下运动(Z轴)，立式主轴镗铣头，镗铣头的溜板沿横梁导轨左右运动(Y轴)；龙门框架下方沿床身工作台纵向运动(X轴)。但是，根据国家重点行业核心制造领域的需求，此类设备目标应为数控专用机床及其柔性制造系统，很多现有设备无法适用于各行业大、中型零件的精加工的需要。因此，针对以上方面，需要对现有技术进行合理的改进提升。
【发明内容】
[0003]针对以上缺陷，本发明提出一种布局合理、整机刚性强、承载能力大、定位精度高、运转噪音小、可适应多样化加工生产的大型龙门立式数控镗铣机床。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种大型龙门立式数控镗铣机床，包括底座和数控系统，所述底座上设有X轴主滑台以及驱动所述X轴主滑台沿X轴方向滑动的X轴伺服电机，所述底座的两侧设有龙门左立柱和龙门右立柱，所述龙门左立柱和龙门右立柱上设连接有横梁，所述横梁上设有Y轴数控滑台以及驱动所述Y轴主滑台沿Y轴方向滑动的Y轴伺服电机；所述Y轴主滑台上设有Z轴数控滑台以及驱动所述Z轴数控滑台沿Z轴方向滑动的Z轴伺服电机；所述Z轴数控滑台内安装有镗铣头主轴，所述镗铣头主轴的下端安装主轴镗铣刀头，上端连接拉刀油缸，所述镗铣头主轴还通过主轴机械减速箱连接主轴伺服电机。
[0006]根据本发明的大型龙门立式数控镗铣机床具有X轴，Y轴，Z轴三个基本直线坐标轴，各坐标轴均可以数字化控制自动定位。零件一次装夹后，可自动完成镗、铣、钻、绞等多工序加工，还可以根据用户需要配备合适附件头(直角铣头、万能铣头、等多种特殊形状的附件铣头)实现多面体的精加工。本发明的大型龙门立式数控镗铣机床具有布局合理、整机刚性强、导轨采用全封闭防护性能较佳、切削及冷却液回收方便、无渗漏等优点；定位精度高、完全伺服驱动性能佳、同时承载能力大及切削抗振；可充分保证机床的直线度、平行度、垂直度等一系列综合精度。
[0007]根据本发明的大型龙门立式数控镗铣机床还可以具有以下附加技术特征:
[0008]优选的，所述底座与X轴主滑台之间、横梁与Y轴数控滑台之间以及Y轴数控滑台与Z轴数控滑台之间均采用导轨方式连接。
[0009]优选的，所述底座和X轴主滑台之间采用重载滚动直线导轨的结构，在底座的宽度方向上设有两条导轨；所述横梁和Y轴数控滑台之间采用滑动硬轨的结构；所述Y轴数控滑台和Z轴数控滑台之间采用贴塑形式的滑动导轨副结构。
[0010]优选的，所述X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机均与滚珠丝杠副连接。
[0011]优选的，还包括防护装置，所述防护装置为防护罩，所述防护罩设在所述底座处的导轨、和横梁处的导轨的外侧。
[0012]优选的，还包括润滑系统、磁性自动排屑系统和冷却系统。
[0013]优选的，还包括Z轴平衡装置，它包括两根平衡链条、两个固定在Z轴数控滑台顶端的链轮，所述平衡链条绕过其顶端的链轮与氮气平衡油缸相连接。
[0014]优选的，所述的数控操作屏采用华中HNC-21MD铣削数控系统。
[0015]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0017]图1是本发明大型龙门立式数控镗铣机床的主体结构主视图；
[0018]图2是本发明大型龙门立式数控镗铣机床的主体结构侧视图；
[0019]图3是本发明大型龙门立式数控镗铣机床十字数控滑台及主轴结构主视图；
[0020]图4是本发明大型龙门立式数控镗铣机床十字数控滑台及主轴结构左视图；
[0021]图5是本发明大型龙门立式数控镗铣机床十字数控滑台及主轴结构剖面图。
[0022]附图标记说明:
[0023]1、龙门右立柱；2、龙门左立柱；3、Y轴数控滑台；4、主轴镗铣刀头；5、X轴主滑台；
6、X轴滚珠丝杠；7、底座；8、数控操作屏；9、Y轴滚珠丝杠；10、横梁；11、主轴伺服电机；12、Y轴伺服电机；13、Ζ轴伺服电机；14、Χ轴伺服电机；15、Ζ轴数控滑台；16、镗铣头主轴；17、主轴机械减速箱；18、Z轴平衡链条；19、拉刀油缸；20、滑枕；21、拖板。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0025]在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0026]在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，设备上相邻的两个装置之间通过加工媒介，例如铜箔、漆包线或胶布的联系也称之为“相连”或“连接”。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0027]下面参照图1-5描述根据本发明实施例的大型龙门立式数控镗铣机床。如图1-5所示，它包括底座7和数控系统，所述底座7上设有X轴主滑台5以及驱动所述X轴主滑台5沿X轴方向滑动的X轴伺服电机14，所述底座7的两侧设有龙门左立柱2和龙门右立柱I，所述龙门左立柱2和龙门右立柱I上设连接有横梁10，所述横梁10上设有Y轴数控滑台3以及驱动所述Y轴主滑台沿Y轴方向滑动的Y轴伺服电机12 ;所述Y轴主滑台上设有Z轴数控滑台15以及驱动所述Z轴数控滑台15沿Z轴方向滑动的Z轴伺服电机13 ;所述Z轴数控滑台15内安装有镗铣头主轴16，所述镗铣头主轴16的下端安装主轴镗铣刀头4，上端连接拉刀油缸19，所述镗铣头主轴16还通过主轴机械减速箱17连接主轴伺服电机11。
[0028]根据本发明的大型龙门立式数控镗铣机床具有X轴，Y轴，Z轴三个基本直线坐标轴，各坐标轴均可以数字化控制自动定位。零件一次装夹后，可自动完成镗、铣、钻、绞等多工序加工，还可以根据用户需要配备合适附件头(直角铣头、万能铣头、等多种特殊形状的附件铣头)实现多面体的精加工。
[0029]所述底座7、X轴主滑台5、Y轴数控滑台3和Z轴数控滑台15、龙门左立柱2、龙门右立柱1、横梁10、拖板21、方滑枕20等大件均采用高强度铸铁材料和树脂砂工艺铸造，采用合理的筋板结构设计，并采用粗加工后二次失效工艺，保证机床整体的高刚性，高稳定性。
[0030]所述底座7与X轴主滑台5之间、横梁10与Y轴数控滑台3之间以及Y轴数控滑台3与Z轴数控滑台15之间均采用导轨方式连接。导轨方式连接定位精度高、承载能力大。
[0031]根据本发明的优选示例，所述底座7和X轴主滑台5之间采用重载滚动直线导轨的结构，在底座7的宽度方向上设有两条导轨。由此可知，定位精度高，伺服驱动性能优；同时承载能大，切削抗振。采用台湾产的重载滚动直线导轨及滚珠丝杠副。所述横梁10和Y轴数控滑台3之间采用滑动硬轨的结构。横梁10作为定梁龙门数控立式镗铣机床重要的结构特点，其直接影响整机的精度和精度的保持性，Y轴横向导轨副采用滑动硬轨，承载力大，刚性好，综合精度好。所述Y轴数控滑台3和Z轴数控滑台15之间采用贴塑形式的滑动导轨副结构。Y轴数控滑台3采用大截面具有极强的刚性，Z轴垂直导轨副采用导轨高频淬火加贴塑形式的滑动导轨副。Z轴数控滑台15与Y轴数控滑台3之间四面密合接触，刚性好，并保证有较好的切削力和加工精度。
[0032]镗铣头主轴16采用刚性主轴单元，两轴承支承间距大，刚性好，切削平稳。机械减速器，配置伺服主轴电机，电机功率:N = 15kw，切削加工扭矩功率大，适合快速切削加工。
[0033]所述X轴伺服电机14、Y轴伺服电机12和Z轴伺服电机13均与滚珠丝杠副连接，分别为X轴滚珠丝杠6、Y轴滚珠丝杠9和Z轴滚珠丝杆，它们的规格分别为:X:10016 ；Z:5010；Y:6310ο
[0034]根据本发明的一个示例，还包括防护装置，所述防护装置为防护罩，所述防护罩设在所述底座7处的导轨、和横梁10处的导轨的外侧。优选的，所述防护罩为全封闭不锈钢
防护罩。
[0035]根据本发明的一个示例，还包括润滑系统、磁性自动排屑系统和冷却系统。机床采用集中润滑，选用贝奇尔润滑站。机床设有的磁性自动排屑系统，集中排屑，冷却液回流循环使用，便于现场管理。
[0036]根据本发明的一个示例，还包括Z轴平衡装置，它包括两根平衡链条、两个固定在Z轴数控滑台顶端的链轮，所述平衡链条绕过其顶端的链轮与氮气平衡油缸相连接。其作用是抵消Z轴滑台下降的重力作用。
[0037]根据本发明的一个示例，所述的数控操作屏8采用华中HNC-21MD铣削数控系统。其编程简单、操作方便、能满足机床使用要求。其余电器元件采用国产知名品牌。操作面板及按钮站:悬挂式操作面板，操作方便外形美观。
[0038]根据本发明实施例的机床采用在龙门横梁10上装十字滑台使立式专用镗铣削头在十字滑台上上下(Z轴)左右(Y轴)走刀；机床工作台的前后运动既X轴由底座7数控主滑台实现。以上各电机均能伺服调速加工控制。
[0039]根据本发明实施例的机床电气控制形式:数控；操纵方式:机床可根据加工对象对各轴进行编程数控，以实现单动及联动；也可对各个电机进行单独手动控制。控制系统应设有限位保护，过载保护，及手动时各轴有互锁功能。
[0040]本发明实施例的机床伺服电机数量及功率:
[0041]镗铣头主轴16与主轴伺服电机11和主轴机械减速箱17之间通过齿轮传动。伺服主轴电机的电机功率:N = 15kw，最高转速600r / min，最大输出扭矩:1057.58Nm。
[0042]Y轴数控滑台3和Z轴数控滑台15形成“十字滑台”，Y轴伺服电机12最高转速:2000r / min，转矩:扭矩70Nm，功率N = 14.3KW ;Z轴伺服电机13最高转速:2000r / min,扭矩:37Nm,功率 N = 6.7KW。
[0043]X轴伺服电机14最高转速:1500r / min，转矩120Nm。
[0044]机床液压系统:主要用于Z轴平衡油缸和镗铣头换刀用的拉刀油缸19，拉刀油缸19的缸径Φ 120，行程20，出口直径(Φ8)Μ10Χ1，油缸活塞移动速度2m / min，电机功率N=3KW。
[0045]机床工作循环:液压启动一按松刀按钮一卸刀一按拉刀按钮一装刀。用压力继电器(压力继电器安装在液压站上)控制系统压力，用行程开关控制油缸工作行程。
[0046]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0047]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种大型龙门立式数控镗铣机床，包括底座和数控系统，其特征在于，所述底座上设有X轴主滑台以及驱动所述X轴主滑台沿X轴方向滑动的X轴伺服电机，所述底座的两侧设有龙门左立柱和龙门右立柱，所述龙门左立柱和龙门右立柱上设连接有横梁，所述横梁上设有Y轴数控滑台以及驱动所述Y轴主滑台沿Y轴方向滑动的Y轴伺服电机；所述Y轴主滑台上设有Z轴数控滑台以及驱动所述Z轴数控滑台沿Z轴方向滑动的Z轴伺服电机；所述Z轴数控滑台内安装有镗铣头主轴，所述镗铣头主轴的下端安装主轴镗铣刀头，上端连接拉刀油缸，所述镗铣头主轴还通过主轴机械减速箱连接主轴伺服电机。
2.根据权利要求1所述的大型龙门立式数控镗铣机床，其特征在于，所述底座与X轴主滑台之间、横梁与Y轴数控滑台之间以及Y轴数控滑台与Z轴数控滑台之间均采用导轨方式连接。
3.根据权利要求2所述的大型龙门立式数控镗铣机床，其特征在于，所述底座和X轴主滑台之间采用重载滚动直线导轨的结构，在底座的宽度方向上设有两条导轨；所述横梁和Y轴数控滑台之间采用滑动硬轨的结构；所述Y轴数控滑台和Z轴数控滑台之间采用贴塑形式的滑动导轨副结构。
4.根据权利要求2所述的大型龙门立式数控镗铣机床，其特征在于，所述X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机均与滚珠丝杠副连接。
5.根据权利要求2所述的大型龙门立式数控镗铣机床，其特征在于，还包括防护装置，所述防护装置为防护罩，所述防护罩设在所述底座处的导轨、和横梁处的导轨的外侧。
6.根据权利要求1所述的大型龙门立式数控镗铣机床，其特征在于，还包括润滑系统、磁性自动排屑系统和冷却系统。
7.根据权利要求1所述的大型龙门立式数控镗铣机床，其特征在于，还包括Z轴滑台平衡装置，它包括两根平衡链条、两个固定在Z轴数控滑台顶端的链轮，所述平衡链条绕过其顶端的链轮与氮气平衡油缸相连接。
8.根据权利要求1所述的大型龙门立式数控镗铣机床，其特征在于，所述的数控操作屏采用华中HNC-21MD铣削数控系统。
【文档编号】B23Q5/28GK103433748SQ201310363268
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】张小青, 薛遂根 申请人:老河口双华数控组合机床有限责任公司