一种斜床身自动化高精度数控机床的制作方法

本发明涉及数控机床领域，特别是涉及一种斜床身自动化高精度数控机床。

背景技术：

在计算机通信技术、数控机床制造技术、机械制造自动化技术日趋迅速成熟发展，而国内用工成本日益高涨的今天，传统的制造加工技术已经不能满足优质、高效的现代化生产需要，因此数控机床和机器人组合的智能化柔性数控制造单元，自动化生产线应运而生，并是精密零部件加工制造行业发展的必然趋势，因此研发制造适用于能和机器人组合的高精度、高稳定性的“智能化高稳定性数控车床”有着巨大的市场和良好的发展前景。

随着我国改革开放的深入，企业工人工资的上涨，福利的提高，企业用工成本急增，使的机器换人的需求也不断扩大，改变原有的数控车床单机操作，数控车床和工业机器人的完全融合，使其二者集成应用将进一步实现精密零部件制造加工的智能化，自动化程度将大大提高生产效益，也是机械加工制造业发展的必然趋势。

为了更好的满足智能化数控柔性制造单元和自动化数控生产线的发展，数控车床也需要有更好的适应性，更高的稳定性，更强的扩展性，提高机床各模块功能的自动化程度尤为重要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种斜床身自动化高精度数控机床，结构紧凑，自动化程度高，具有伺服液压驱动的自动化尾座和主轴精确定位结构，大幅度提高机床的加工精度和生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种斜床身自动化高精度数控机床，包括机身、尾座组件和主轴箱，所述的机身为斜床身，其上侧一端安装有主轴箱，另一端安装有尾座组件，所述的机身的上端斜面上安装有动力头，所述的机身的上端安装有自动机械手组件，所述的主轴箱上端通过主轴与主轴油缸相连，所述的主轴油缸与主轴箱之间的主轴上安装有轴套，该轴套的外侧安装有呈径向布置的刹车片，所述的主轴箱的一侧安装有刹车器，所述的刹车片伸入到该刹车器内，所述的主轴上还安装有磁环编码器，所述的尾座组件包括安装在机身上端的安装支架，所述的安装支架上平行并排安装有滚珠线轨，该滚珠线轨上安装有相配的滑块，两块滑块上安装有底板，该底板上安装有尾座主体，所述的尾座主体上端安装有尾座顶尖，两个滚珠线轨之间安装有液压油缸，该液压油缸的伸出杆与底板相连。

作为优选，所述的自动机械手组件包括横梁和滑枕块，所述的横梁的上端面安装有横向齿条杆，所述的横梁的前端面并排布置有一对滑轨，所述的滑枕块架设在滑轨上沿着滑轨平移，所述的滑枕块上竖直安装有上下升降的竖梁，所述的滑枕块上横向安装有升降电机，该升降电机的输出轴上的齿轮与竖梁一侧的竖向齿条杆相啮合，所述的滑枕块上竖向安装有平移电机，该平移电机下端输出轴上的齿轮与横向齿条杆相啮合，所述的竖梁的下端安装有转动机械手。

进一步的，所述的转动机械手包括转动电机部，该转动电机部的一侧通过斜向布置的转盘与呈垂直布置的两个三爪夹头相连。

进一步的，所述的横梁的一端下侧与并排布置的第一支柱相连，横梁中部下侧安装有第二立柱。

进一步的，所述的底板的一端安装有连接板，所述的连接板与液压油缸的伸出杆的一端相连。

进一步的，所述的尾座顶尖通过顶尖套筒与尾座主体相连，所述的顶尖套筒与尾座主体之间为可拆卸连接。

进一步的，所述的轴套和主轴箱之间的主轴上安装有同步轮，该同步轮与机床上的伺服主电机相连。

进一步的，所述的刹车器为空压碟式刹车器。

有益效果：本发明涉及一种斜床身自动化高精度数控机床，结构紧凑，自动化程度高，具有伺服液压驱动的自动化尾座和主轴精确定位结构，大幅度提高机床的加工精度和生产效率。

附图说明

图1是本发明的立体状态结构图；

图2是本发明的立体状态结构图；

图3是本发明的局部结构图；

图4是本发明的局部结构图；

图5是本发明的主轴箱主视结构图；

图6是本发明的主轴箱立体结构图；

图7是本发明所述的自动机械手组件的立体结构图；

图8是本发明所述的自动机械手组件的立体结构图；

图9是本发明所述的自动机械手组件的主视结构图；

图10是图9的A处局部放大图。

图示：1、机身；2、尾座组件；3、动力头；4、主轴箱；22、滚珠线轨；23、液压油缸；24、安装支架；25、尾座顶尖；26、尾座主体；27、滑块；28、连接板；29、底板；210、顶尖套筒；51、主轴油缸；52、轴套；53、刹车片；54、同步轮；56、主轴；57、刹车器；58、磁环编码器；61、横梁；62、第一支柱；63、横向齿条杆；64、滑轨；65、第二立柱；66、三爪夹头；67、转动电机部；68、升降电机；69、转动机械手；610、竖向齿条杆；611、竖梁；612、滑枕块；613、平移电机。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-10所示，本发明的实施方式涉及一种斜床身自动化高精度数控机床，包括机身1、尾座组件2和主轴箱4，所述的机身1为斜床身，其上侧一端安装有主轴箱4，另一端安装有尾座组件2，所述的机身1的上端斜面上安装有动力头3，所述的机身1的上端安装有自动机械手组件6，所述的主轴箱4上端通过主轴56与主轴油缸51相连，所述的主轴油缸51与主轴箱55之间的主轴56上安装有轴套52，该轴套52的外侧安装有呈径向布置的刹车片53，所述的主轴箱55的一侧安装有刹车器57，所述的刹车片53伸入到该刹车器57内，所述的主轴56上还安装有磁环编码器58，所述的尾座组件2包括安装在机身1上端的安装支架24，所述的安装支架24上平行并排安装有滚珠线轨22，该滚珠线轨22上安装有相配的滑块27，两块滑块27上安装有底板29，该底板29上安装有尾座主体26，所述的尾座主体26上端安装有尾座顶尖25，两个滚珠线轨22之间安装有液压油缸23，该液压油缸23的伸出杆与底板29相连。

尾座导轨采用进口大规模重载滚柱线轨支撑和专用的液压夹持自动锁紧装置；尾座刚性高，精度持久稳定并且提高了尾座的使用寿命。

采用了一种伺服液压可编程尾座模块装置，该模块应用了数控系统界面设定尾座行程和尾座推力使其自动运行；在同一程序上可以对2点上任意位置发出前进给指令，刀具准备界面设定的尾座位置以高速8m/min或低速1.2m/min的速度定位；从当前位置到参数设定的距离发出后退进给指令以8m/min的高速度进行定位或退避到尾座原点，避免尾座碰撞到刀塔或机械手。提高了数控车床自动化、智能化的整体水平，此型机床最适合作为加工精密轴类零件的智能化制造单元或自动化生产线上的CNC工作母机。

在实际应用过程中，可以用伺服电机和丝杆来替换现有的液压油缸，采用滚珠丝杆和重载流柱直线导轨作为尾座的运动载体，线轨、滑块分别安装在床身上的滑座下侧，尾座安装在滑座上丝杆螺母与滑座连接；电机座分别于伺服电机和丝杆相连接。伺服电机作为驱动运动部件的动力源，通过驱动电机的启停和正反转动带动丝杆的停止和转动，从而带动尾座整体往复运动，使之可实现数控程序控制伺服尾座的自动运行。不仅提高了机床批量加工细长轴类零件的效率，还方便客户组建自动化柔性生产线，为那些对自动化要求较高的企业和客户提供了改造选择空间。

同步伺服主电机、磁环编码器、碟刹装置的综合应用技术，实现了主轴的瞬间定位和精密分度；动力头采用C轴动力头，对需一次成型较复杂零件的端面或侧面能实现钻、铣加工。消除了二次装夹产生的误差，提高了产品加工精度；确保对多边形式异形零件装夹时的正确定位，为机械手准确抓取异形零件奠定了基础；并拓展了数控车床的加工范围和功能。

安装在主轴上的同步轮与伺服主电机的同步轮通过同步带传动，在主轴电机编码器接收到系统停车指令后迅速作出反映，按原先设置好的位置准确停止；安装在主轴箱上的刹车气缸在同一时间接收到系统刹车指令后，立即抱住安装在主轴上的刹车片，消除了主轴运转惯性起到了瞬间准确定位的作用。刹车片常用材料为：40GMO、16mnCr5等，通过调质、高频感应淬火等热处理工艺，表面硬度要求达到HRC55～60，以保证耐磨强度和材料的稳定性。

在实际应用的时候，可以在机床上增设高压冲水的喷口，在加工的时候对准工件喷出高压水，组成高压水循环断屑系统，可以解决切削加工过程中长期困惑和铝屑、铁屑绕刀的难题，为自动化生产线组建和自动化加工的持续顺利运行创造了必要的条件。

另外，热误差属于机床的准静态误差，是机床在运行过程中，受到各种热的影响而产生的温度变形，从而破坏刀具与工件的正确几何关系和运动关系所造成的误差。研究表明：热误差占机床误差的50％～70％，对机床进行热误差补偿技术的研究是非常必要的，对数控车床通过PLC来采集温度，在PLC程序中建立热误差补偿模型来计算热变形量，通过数据通信功能模块，改变CNC中热误差补偿参数，进而实现热误差补偿。

作为进一步的补充，所述的自动机械手组件6包括横梁61和滑枕块612，所述的横梁61的上端面安装有横向齿条杆63，所述的横梁61的前端面并排布置有一对滑轨64，所述的滑枕块612架设在滑轨64上沿着滑轨64平移，所述的滑枕块612上竖直安装有上下升降的竖梁611，所述的滑枕块612上横向安装有升降电机68，该升降电机68的输出轴上的齿轮与竖梁611一侧的竖向齿条杆610相啮合，所述的滑枕块612上竖向安装有平移电机613，该平移电机613下端输出轴上的齿轮与横向齿条杆63相啮合，所述的竖梁611的下端安装有转动机械手69。

所述的转动机械手69包括转动电机部67，该转动电机部67的一侧通过斜向布置的转盘与呈垂直布置的两个三爪夹头66相连，通过转动电机部67可以驱动两个三爪夹头66一起移动，实现位置互换，使用的时候可以先将加工好的工件用一个三爪夹头66夹住取下来，再转动另一个三爪夹头66将待加工的工件放到机床主轴上，工作效率高。

进一步的，所述的横梁61的一端下侧与并排布置的第一支柱62相连，横梁61中部下侧安装有第二立柱65，两根第一支柱62往往安装在机床的外侧，不占用机床的空间，启到主要的支撑作用，所以采用两根第一支柱62进行支撑。

进一步的，所述的底板29的一端安装有连接板28，所述的连接板28与液压油缸23的伸出杆的一端相连，方便连接，连接板28可以根据不同的油缸进行更换。

进一步的，所述的尾座顶尖25通过顶尖套筒210与尾座主体26相连，所述的顶尖套筒210与尾座主体26之间为可拆卸连接，可以根据客户要求配置顶尖，尾座芯轴固定，通过轴承支撑。消除了传统结构尾座轴和尾座体套筒之间的配合间隙误差，大大提高了尾座的工作精度。

进一步的，所述的轴套52和主轴箱55之间的主轴56上安装有同步轮54，该同步轮54与机床上的伺服主电机相连，。

进一步的，所述的刹车器57为空压碟式刹车器。

本发明所述的机床结构紧凑，自动化程度高，具有伺服液压驱动的自动化尾座和主轴精确定位结构，大幅度提高机床的加工精度和生产效率。