专利名称：高架式五轴车铣自动加工中心的制作方法
技术领域：
本发明属于机械加工设备技术领域，特别涉及一种高架式五轴车铣自动加工中心。
背景技术：
大型薄壁回转体类零件的机械加工质量较低，尤其是对直径3m，壁厚10mm的大型薄壁回转体零件，并且内表面具有矩形网格结构，对其表面进行加工和对矩形网格形状进行高速车铣加工更是困难。目前，对矩形网格结构的加工，通常采用滚压方法加工，但是加工精度低，工序复杂，制造成本较高。因此，需要研制一次性装卡的车削、铣削和复合车铣的精密高效加工机床，解决内表面具有矩形网格结构的大型薄壁回转体零件的高速车铣加工问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有大型薄壁回转体零件加工存在的技术问题，提供一种结构简单、高效精密的高架式五轴车铣自动加工中心，解决内表面具有矩形网格结构的大型薄壁回转体的高速车铣加工问题。
本发明包括回转工作台、工作台底座、床身立柱、X轴双横梁、双摆动复合车铣电主轴、Y轴滑鞍部件，Z轴滑枕部件和电气控制系统，回转工作台设置在工作台底座上，并通过安装在工作台底座侧面的直流调速电机和齿轮变速箱驱动，X轴双横梁通过滚动导轨设置在支承梁上，支承梁固定在床身立柱上，Y轴滑鞍通过滚动导轨设置在X轴双横梁上，Z轴滑枕通过滚动导轨设置在Y轴滑鞍上，双摆动复合车铣电主轴固定在Z轴滑枕的下端，排式刀库设置在床身立柱的侧面；X轴双横梁是由X轴主横梁和X轴副横梁通过螺栓固定连接，通过X轴滚动导轨设置在支承梁上，X轴伺服电机固定在支承梁上的左端，并通过联轴器与X轴滚动丝杠连接，其滚动丝杠设置在前后支座上，丝杠螺母通过螺钉与X轴双横梁固定连接；Y轴滑鞍由Y轴主滑鞍和Y轴副滑鞍构成，通过螺栓固定连接，并通过Y轴滚动导轨设置在X轴双横梁上，其侧面设置有Y轴侧导轨，Y轴伺服电机通过后支承座固定在X轴主横梁上，并通过联轴器与Y轴滚动丝杠连接，丝杠螺母与Y轴主滑鞍固定连接，Y轴滑鞍上设置有电液变流锁紧装置；Z轴滑枕通过Z轴滚动导轨设置在Y轴滑鞍上，Z轴伺服电机固定在Z轴滑枕的上端，并通过联轴器与Z轴滚动丝杠连接，丝杠螺母固定在Y轴滑鞍上，双摆动复合车铣电主轴固定在Z轴滑枕的下端；机床控制系统的CNC控制系统通过数字伺服总线与MDCU电源模块相互连接，MDCU电源模块与数字伺服驱动系统连接，数字伺服驱动系统通过电源控制线分别与各伺服电机连接，各伺服电机的控制信号通过反馈线分别反馈到数字伺服驱动系统，CNC控制系统由通讯口与计算机、软区和打印机连接，通过光纤分别与机床面板、输入模块和输出模块连接，通过视频输出口与显示器连接。
由于采用上述结构方案，本发明具有结构简单、生产效率高、操作方便，加工成本低等优点，解决了内表面具有矩形网格结构的大型薄壁回转体零件的高速车铣加工问题，能保证加工精度的要求。
图1是本发明结构示意图；图2是本发明结构的侧示图；图3是本发明的俯示图；图4为图3的A-A剖示图；图5为本发明电气控制原理示意图；图中1工作台底座、2回转工作台、3工件、4Z轴滑枕、5Z轴伺服电机、6双摆动复合车铣电主轴、7圆柱铣刀、8X轴伺服电机、9后支座、10X轴滚动丝杠、11排式刀库、12X轴主横梁、13Y轴主滑鞍、14Y轴付滑鞍、15X轴副横梁、16前支座、17床身立柱、18联接螺栓、19后支承座、20Y轴伺服电机、21齿轮变速箱、22直流调速电机、23Y轴滚动导轨、24支承梁、25Z轴滚动导轨、26Z轴双滚动导轨、27Y轴滚动丝杠、28前支承座、29X轴滚动导轨、30Y轴侧导轨、31电液变流锁紧装置、32CNC控制系统、33MDCU电源模块、34数字伺服驱动系统、35伺服电机、36显示器、37输入模块、38输出模块、39机床电板、40通讯口。
具体实施例方式
如图所示，结合实例进一步说明本发明的技术方案和工作过程。
如图1所示，一种高架式五轴车铣自动加工中心，该机包括工作台底座1、回转工作台2、X轴双横梁、双摆动复合车铣电主轴6、Y轴滑鞍部件、Z轴滑枕部件和电气控制系统。回转工作台2设置在工作台底座1上，通过直流调速电机22和齿轮变速箱21驱动，其转速为0.4～40转/分。X轴双横梁由X轴主横梁12和X轴副横梁15通过联接螺栓固定连接，并通过两对X轴滚动导轨29分别设置在2个支承梁24上，支承梁24分别固定在2个床身立柱17上，其每个床身立柱17各有3个立柱，2个X轴伺服电机8分别固定在支承梁24的左端，并通过联轴器与X轴滚动丝杠10连接，丝杠螺母通过螺钉与X轴双横梁连接固定，通过双驱动实现X轴方向的运动。Y轴滑鞍由Y轴主滑鞍13和Y轴副滑鞍14组成，通过螺栓固定连接，并通过Y轴滚动导轨23设置在X轴双横梁上，Y轴滑鞍由固定在X轴主横梁12和X轴副横梁15上的Y轴侧导轨30支承，Y轴伺服电机20通过后支承座19固定在X轴主横梁12上，并通过联轴器与Y轴滚动丝杠27连接，丝杠螺母固定在Y轴主滑鞍13上，Y轴滑鞍上设置有电液变流锁紧装置31，当Y轴滑鞍不移动时起锁紧作用，提高切削系统刚度，锁紧力可以随切削振动大小来调整，既改变电流强度来改变锁紧力。Z轴滑枕4通过Z轴滚动导轨25和前侧Z轴双滚动导轨26设置在Y轴滑鞍上，Z轴伺服电机5固定在Z轴滑枕4上，并通过联轴器与Z轴滚动丝杠连接，丝杠螺母固定在Y轴滑鞍上，双摆动复合车铣电主轴6固定在Z轴滑枕4的下端，通过2个力矩电机实现B方向在190度范围内摆动，圆柱铣刀7通过安装在双摆动复合车铣电主轴6内部的液压锁紧鼠牙盘锁紧固定，最高转速为18000转/分。CNC控制系统采用法国NUM1050，伺服驱动为MDLU全数字式，具有精度高，运行速度快等特点。机床面板39、输入模块37及输出模块38与CNC控制系统32之间通过光纤进行连接，大大简化了连接线路，并提高了机床的维护性，而数字伺服驱动系统34及其电源模块33与CNC控制系统32之间通过数据伺服总线连接，其位置环反馈不是直接接到CNC控制系统32，而是通过数字伺服总线接到CNC控制系统32，减少了很多不必要的连线。另外通过COM1通讯口40可进行PLC编程，及机床参数的修改和零件程序编程等的传输，亦可在线调试。输出模块38用来控制加工中心的各种电机、电磁阀以及刀库的逻辑和输出状态等。而输入模块37则用来检测机床的各种信号，如刀库的刀位信号、卡紧信号等、各个伺服轴的回零信号、超程限位信号等及各种按钮信号，将机床的逻辑控制组合在一起，同时对各个伺服辅助性质进行逻辑控制及编程。伺服驱动的逻辑控制最后通过数据伺服总线汇集到CNC控制系统32，再通过计算机进行PLC编程。X、Y、Z轴为直线运动，B轴为摆动，C1轴和C2轴为旋转运动。其工作过程是机床启动，X、Y、Z、B四个方向的运动部件移至机床零点，启动预先编的加工程序，机床各部件将按自动的指令运动，对工件3进行加工。当加工空间曲面时，X、Y、Z可以联动，完成对空间曲面的铣削加工；当加工复杂的空间曲面时，X、Y、Z、B和C1五轴或X、Y、Z、B和C2五轴联动，完成对复杂空间曲面的铣削加工；当高速车铣回转体内表面矩形网格时，圆柱立铣刀7垂直于矩形网格，利用X、Y、Z和C1的四轴联动或X、Y、Z和C2的四轴联动来实现；当车削内孔、外圆和上平面时，车刀安装在双摆动复合车铣电主轴6上，电主轴由鼠牙盘锁紧，车刀的空间位置由两个力矩电机相应的转动来保证，工件3随回转工作台2一起转动。加工完毕后，各轴退回到零点位置，刀具和回转工作台2停止转动，等待下一个工件的加工。
权利要求
1.高架式五轴车铣自动加工中心，其特征是，回转工作台设置在工作台底座上，并通过安装在工作台底座侧面的直流调速电机和齿轮变速箱驱动，X轴双横梁通过滚动导轨设置在支承梁上，支承梁固定在床身立柱上，Y轴滑鞍通过滚动导轨设置在X轴双横梁上，Z轴滑枕通过滚动导轨设置在Y轴滑鞍上，双摆动复合车铣电主轴固定在Z轴滑枕的下端，排式刀库设置在床身立柱的侧面。
2.如权利要求1所述的高架式五轴车铣自动加工中心，其特征是所述X轴双横梁由X轴主横梁通过螺栓与X轴副横梁固定连接，通过X轴滚动导轨设置在支承梁上，X轴伺服电机固定在支承梁上的左端，并通过联轴器与X轴滚动丝杠连接，X轴滚动丝杠设置在前后支座上，丝杠螺母通过螺钉与X轴双横梁固定连接。
3.如权利要求1所述的高架式五轴车铣自动加工中心，其特征是所述Y轴滑鞍由Y轴主滑鞍和Y轴副滑鞍构成，通过螺栓固定连接，并通过Y轴滚动导轨设置在X轴双横梁上，其侧面设置有Y轴侧导轨，Y轴伺服电机通过后支承座固定在X轴主横梁上，并通过联轴器与Y轴滚动丝杠连接，丝杠螺母与Y轴主滑鞍固定连接，Y轴滑鞍上设置有电液变流锁紧装置。
4.如权利要求1所述的高架式五轴车铣自动加工中心，其特征是所述Z轴滑枕通过Z轴滚动导轨设置在Y轴滑鞍上，Z轴伺服电机固定在Z轴滑枕的上端，并通过联轴器与Z轴滚动丝杠连接，丝杠螺母固定在Y轴滑鞍上。
5.如权利要求1所述的高架式五轴车铣自动加工中心，其特征是所述CNC控制系统通过数字伺服总线与MDCU电源模块相互连接，MDCU电源模块与数字伺服驱动系统连接，数字伺服驱动系统通过电源控制线分别与各伺服电机连接，各伺服电机的控制信号通过反馈线分别反馈到数字伺服驱动系统，CNC控制系统通过通讯口与计算机、软区和打印机连接，通过光纤分别与机床面板、输入模块和输出模块连接，通过视频输出口与显示器连接。
全文摘要
高架式五轴车铣自动加工中心，该中心的回转工作台设置在工作台底座上，并通过安装在工作台底座侧面的直流调速电机和齿轮变速箱驱动，X轴双横梁通过滚动导轨设置在支承梁上，支承梁固定在床身立柱上，Y轴滑鞍通过滚动导轨设置在X轴双横梁上，Z轴滑枕通过滚动导轨设置在Y轴滑鞍上，双摆动复合车铣电主轴固定在Z轴滑枕的下端，排式刀库设置在床身立柱的侧面，X、Y、Z轴为直线运动，B轴为摆动，C1和C2轴为旋转运动，按照加工程序，通过五轴联动可以加工复杂空间曲面、内表面的矩形网格、车铣、钻孔和改丝等，本发明具有结构简单、生产效率高、操作方便，加工成本低等优点，解决了内表面具有矩形网格结构的大型薄壁回转体零件的高速车铣加工问题。
文档编号B23C3/02GK1562557SQ200410021500
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者贾春德, 张志军, 孙建业, 李舒平, 梁媛 申请人:沈阳工业学院