专利名称：定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控机床，具体的说是一种定柱动梁式龙门数控铣磨一体机 床，主要对各种基础大件、箱形零件、板件等多品种复杂精密零件进行数控加工。
背景技术：
数控机床是计算机数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机 床。该控制系统能够逻辑的处理具有控制编码或其他符合指令规定的程序，并将其译码，从 而使机床动作并加工零件，数控机床具有以下特点加工精度高，具有稳定的加工质量，同 时可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件，加工零件改变时，一般只需要改变数控程 序即可，节省了生产准备时间，生产效率得到提高，减轻了劳动强度，因此，数控机床在制造 工业被广泛应用。相对而言，工程设备的关键零部件均为大尺寸、重吨位、高精度工件，要想承接加 工这样的典型零件，就必须开发高水平的大型、重型、超重型数控机床，这当中就包括龙门 加工中心和数控龙门镗铣床等产品。从机床布局形式上看，有龙门框架移动式、工作台移动 式、横梁纵向移动的高架式(天车式)、横梁固定的定梁式、横梁垂直移动的动梁式等。目 前数控机床的不足之处在于1、齿轮齿条传动结构复杂，造价高，精度低；2、蜗母丝和蜗 母牙条传动结构复杂，效率低，精度低；3滚珠丝杠副传动长距离时，中间加支承困难，因 丝杠自重下挠，造成无法工作，而且其工作时是点接触，易形成疲劳层，寿命短，承载能力有 限。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种将镗铣头和磨头集中于一体，可同时进行镗铣、 钻孔、磨削加工，降低铸造成本，节约加工时间的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床。为了达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是该定柱动梁式龙门数控铣 磨一体机床，包括床身、电气柜、系统操作面板、工作台、左立柱、右立柱、横梁、定距梁、工件 夹具和顶梁，在床身上设有V——平导轨，工作台设置在V—平导轨上，在床身的左、右两 侧分别固定上左立柱和右立柱，在左立柱和右立柱的上端固定上顶梁，在左立柱与右立柱 之间设置上定距梁，工件夹具固定在工作台上，其特征在于在左立柱和右立柱上通过横梁 驱动装置设有横梁，在横梁上分别设有镗铣头十字托板和磨头十字托板，镗铣头设在镗铣 头十字托板上，万能磨头设在磨头十字托板上，镗铣头左右驱动装置与镗铣头十字托板活 动连接，磨头左右驱动装置与磨头十字托板活动连接，磨头上下驱动装置与万能磨头活动 连接，镗铣头上下驱动装置与镗铣头活动连接，在工作台的底部通过滚柱丝杠副设在床身 上。本实用新型还通过如下措施实施所述的床身，由床身前段和床身后段通过栓接 用大螺栓和螺母栓接在一起。所述的滚柱丝杠副，包括工作台传动丝杠轴承座、工作台传动用滚柱丝杠、工作台传动用滚柱丝杠支架、变速箱和滚柱丝母，工作台驱动电机固定在床身上，工作台驱动电机 通过变速箱与工作台传动用滚柱丝杠连接传动，工作台传动用滚柱丝杠通过工作台传动用 滚柱丝杠支架固定在床身上，滚柱丝母固定在工作台的底部，滚柱丝母与工作台传动用滚 柱丝杠啮合传动。所述的横梁驱动装置，包括横梁升降丝杠电机、同步带、传动杠、联轴器、横梁升降 丝杠减速器和横梁升降丝杠构成，在顶梁上设有横梁升降丝杠电机，传动杠的中部通过带 座轴承固定在顶梁上，横梁升降丝杠电机通过同步带带动传动杠转动，传动杠的两端分别 通过联轴器与顶梁两侧的横梁升降丝杠减速器相连接，在左、右立柱的凹槽内皆设有横梁 升降丝杠，横梁升降丝杠的上端固定在横梁升降丝杠减速器内，固定在横梁上的螺母与横 梁升降丝杠啮合传动。所述的磨头左右驱动装置，包括磨头左右运动传动丝杠电机、磨头左右运动传动 丝杠和磨头左右运动传动丝杠减速器，磨头左右运动传动丝杠减速器固定在横梁的右端 部，磨头左右运动传动丝杠电机与磨头左右运动传动丝杠减速器相连接，磨头左右运动传 动丝杠设置在横梁的轴向上，磨头左右运动传动丝杠的右端设置在磨头左右运动传动丝杠 减速器内，固定在磨头十字托板上的螺母与磨头左右运动传动丝杠啮合传动。所述的镗铣头上下驱动装置，包括镗铣头升降丝杠电机、镗铣头升降丝杠减速器、 镗铣头升降丝杠和镗铣头升降丝杠传动螺母，镗铣头升降丝杠电机固定在镗铣头的上端， 镗铣头升降丝杠电机通过镗铣头升降丝杠减速器与镗铣头升降丝杠相连接传动，镗铣头升 降丝杠传动螺母固定在镗铣头十字托板上，镗铣头升降丝杠与镗铣头升降丝杠传动螺母啮 合传动。所述的镗铣头上设有万能角铣头，刀具装在万能角铣头上。所述的万能磨头上设有砂轮修正器。所述的V——平导轨由V型导轨和平导轨组成，分别设在床身顶部的两侧，工作台 底部的滑轨与V—平导轨相配合。所述的床身上设有导轨润滑卸荷装置，所述的导轨润滑卸荷装置，包括电机泵组、 油管、油缸、压通阀和出油口，电机泵组和油缸设在床身上，电机泵组的进口与油缸通过油 管相连通，电机泵组的出口通过连通管与出油口相连通，在连通管上设有压通阀，压通阀固 定在床身的V型导轨和平导轨之间的上面板上，压通阀沿床身导轨方向间隔设置，工作台 的底板面压在压通阀上，出油口分别设在V型导轨的侧壁上和平导轨的平面上。本实用新型的有益效果在于(1)本机床功能多，工件在一次装卡中完成五个面 的加工要求，不但精度可以保证，而且节省了加工时的装卡工时，避免了多次装卡的累积误 差；(2)工效高，精度高由于本机床的功能部件精度高，操作方便，加上数控编程的 保证，可最大限度的发挥其优越性；(3)可加工复杂型面和保证孔的位置精度因其具有万能角铣头，故可加工复杂 型面，又有数控定位故可保证孔的位置精度；(4)可加工各种平面因磨头和角铣头可根据需要转动中心角度，故可加工平面、 V型面及立平面；(5)工作台与床身的滑动面采用卸荷式静压润滑，并在工作台上粘结聚四氟乙烯软带，因而可保证其摩擦力小、长期运行在最佳状态和高精度运行；(6)采用高效的新型长距离驱动功能部件——滚柱丝杠副，使工作台在运行时为 线接触，故承载能力大，长距离传动时可加支承，运动平稳，工效高，成本低，传动精度高，寿 命长等；综上所述，工件在一次装夹后可高精度、高效率的连续完成铣削、镗孔、钻孔、磨 削、刚性攻丝等多种工序的加工，完成零件的五面加工，包括对顶面的V型面、平面及侧面 进行铣削和磨削，粗糙度达0.8以上，直线度0.01/米，适用于航空航天、造船、发电、军工、 重机、机车、机床、纺织机械、印刷机械、模具制造等行业。
图1为本实用新型的结构右视局部剖视示意图；图2为本实用新型的结构俯视示意图；图3为本实用新型的结构沿图2A-A方向的床身和工作台的剖视示意图；图4为本实用新型的结构前视示意图；图5为本实用新型的结构沿图IB-B剖视放大示意图。图中1、床身前段；2、床身；3、工作台；4、镗铣头；5、镗铣头十字托板；6、横梁；7、 镗铣头升降丝杠传动螺母；8、镗铣头升降丝杠；9、镗铣头升降丝杠减速器；10、镗铣头主 电机；11、镗铣头升降丝杠电机；12、横梁升降丝杠减速器；13、顶梁；14、右立柱；15、床身 后段；16、栓接用大螺栓和螺母；17、左立柱；18、横梁升降丝杠；19、同步带；20、带座轴承； 21、油缸；22、定距梁；23、联轴器；24、磨头左右运动传动丝杠；25、磨头升降丝杠电机；26、 磨头升降丝杠减速器；27、连通管；28、出油口 ；29、磨头左右运动传动丝杠减速器；30、磨头 左右运动传动丝杠电机；31、砂轮修正器；32、系统操作面板；33、电气柜；34、滚柱丝杠副； 35、电机泵组；36、万能角铣头；37、镗铣头左右运动传动丝杠电机；38、横梁升降丝杠电机； 39、传动杠；40、磨头十字托板；41、万能磨头；42、砂轮；43、压通阀；44、工作台传动丝杠轴 承座；45、工作台传动用滚柱丝杠；46工作台传动用滚柱丝杠支架；47、滚柱丝母；48、变速 箱；49、工作台驱动电机。
具体实施方式
参照附图1、2、3、4、5制作本实用新型。该定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，包 括床身2、电气柜33、系统操作面板32、工作台3、左立柱17、右立柱14、横梁6、定距梁22、 工件夹具和顶梁13，在床身2上设有V——平导轨，工作台3设置在V——平导轨上，工作台 3沿着V——平导轨移动工作，在床身2的左、右两侧分别固定上左立柱17和右立柱14，在 左立柱17和右立柱14的上端固定上顶梁13，为了定位，在左立柱17与右立柱14之间设 置上定距梁22，工件夹具固定在工作台3上，其特征在于在左立柱17和右立柱14上通过 横梁驱动装置设有横梁6，以便通过横梁驱动装置操作横梁6沿左立柱17和右立柱14上、 下移动，在横梁6上分别设有镗铣头十字托板5和磨头十字托板40，镗铣头4设在镗铣头 十字托板5上，万能磨头41设在磨头十字托板40上，镗铣头左右驱动装置与镗铣头十字托 板5活动连接，磨头左右驱动装置与磨头十字托板40活动连接，磨头上下驱动装置与万能 磨头41活动连接，镗铣头上下驱动装置与镗铣头4活动连接，以便镗铣头左右驱动装置驱动镗铣头十字托板5左右移动，从而对镗铣头4进行水平定位，再通过镗铣头上下驱动装置 驱动镗铣头4上下移动，实现对镗铣头4的高度进行定位，同理，磨头左右驱动装置驱动磨 头十字托板40在横梁6上左右移动，对万能磨头41进行水平定位，再通过磨头上下驱动装 置驱动万能磨头41上下移动，实现对万能磨头41的高度进行定位，在镗铣头4或万能磨头 41定位在工件的加工部位后，即可对工件进行加工操作，在工作台3的底部通过滚柱丝杠 副34设在床身2上，通过滚柱丝杠副34驱动工作台3沿V——平导轨轴向移动，从而带动 工件到合适的加工位置，这样既可实现对工件一次夹持，完成全部加工步骤，避免了因多次 夹持所带来的降低加工精度的问题。所述的床身2，由床身前段1和床身后段15通过栓接用大螺栓和螺母16栓接在一起。所述的滚柱丝杠副34，包括工作台传动丝杠轴承座44、工作台传动用滚柱丝杠 45、工作台传动用滚柱丝杠支架46、变速箱48和滚柱丝母47，工作台驱动电机49固定在床 身2上，工作台驱动电机49通过变速箱48与工作台传动用滚柱丝杠45连接传动，工作台 传动用滚柱丝杠45通过工作台传动用滚柱丝杠支架46固定在床身2上，滚柱丝母47固定 在工作台3的底部，滚柱丝母47与工作台传动用滚柱丝杠45啮合传动，启动工作台驱动电 机49，带动工作台传动用滚柱丝杠45旋转，从而使滚柱丝母47沿工作台传动用滚柱丝杠 45轴向移动，最终带动工作台3沿床身2上的V——平导轨移动，即实现了工作台3传动的 目的。所述的横梁驱动装置，包括横梁升降丝杠电机38、同步带19、传动杠39、联轴器 23、横梁升降丝杠减速器12和横梁升降丝杠18构成，在顶梁13上设有横梁升降丝杠电机 38，传动杠39的中部通过带座轴承20固定在顶梁13上，横梁升降丝杠电机38通过同步带 19带动传动杠39转动，传动杠39的两端分别通过联轴器23与顶梁13两侧的横梁升降丝 杠减速器12相连接，在左、右立柱17、14的凹槽内皆设有横梁升降丝杠18，横梁升降丝杠 18的上端固定在横梁升降丝杠减速器12内，固定在横梁6上的螺母与横梁升降丝杠18啮 合传动，这样，横梁升降丝杠电机38工作时，便将动能传递给了横梁升降丝杠减速器12，从 而带动横梁升降丝杠18转动，最终实现横梁6上、下升降的目的。所述的磨头左右驱动装置，包括磨头左右运动传动丝杠电机30、磨头左右运动传 动丝杠24和磨头左右运动传动丝杠减速器29，磨头左右运动传动丝杠减速器29固定在横 梁6的右端部，磨头左右运动传动丝杠电机30与磨头左右运动传动丝杠减速器29相连接， 磨头左右运动传动丝杠24设置在横梁6的轴向上，磨头左右运动传动丝杠24的右端设置 在磨头左右运动传动丝杠减速器29内，固定在磨头十字托板40上的螺母与磨头左右运动 传动丝杠24啮合传动，以便通过磨头左右运动传动丝杠电机30带动磨头左右运动传动丝 杠减速器29工作，再驱动磨头左右运动传动丝杠24转动，最终推动磨头十字托板40沿横 梁6轴向移动，从而将旋转运动转变成直线运动传给了万能磨头41，实现了万能磨头41的 左右运动。所述的镗铣头上下驱动装置，包括镗铣头升降丝杠电机11、镗铣头升降丝杠减速 器9、镗铣头升降丝杠8和镗铣头升降丝杠传动螺母7，镗铣头升降丝杠电机11固定在镗铣 头4的上端，镗铣头升降丝杠电机11通过镗铣头升降丝杠减速器9与镗铣头升降丝杠8相 连接传动，镗铣头升降丝杠传动螺母7固定在镗铣头十字托板5上，镗铣头升降丝杠8与镗铣头升降丝杠传动螺母7啮合传动，启动镗铣头升降丝杠电机11，带动镗铣头升降丝杠8旋 转，由于镗铣头升降丝杠传动螺母7固定在镗铣头十字托板5上，使镗铣头升降丝杠8相对 于镗铣头升降丝杠传动螺母7上下移动，将旋转运动转变成直线运动，从而带动镗铣头4上 下移动，最终实现了镗铣头4上下升降的目的。所述的镗铣头左右驱动装置，包括镗铣头左右运动传动丝杠电机37、镗铣头左右 运动传动丝杠和镗铣头左右运动传动丝杠减速器，其与磨头左右驱动装置传动原理相同， 故不多述。所述的磨头上下驱动装置，包括磨头升降丝杠电机25、磨头升降丝杠减速器26、 磨头升降丝杠和磨头升降丝杠传动螺母，其与镗铣头上下驱动装置的传动原理相同，故不 多述。所述的镗铣头4上设有万能角铣头36，镗铣头主电机10带动镗铣头4内的齿轮组 运动，从而带动万能角铣头36的主轴运动，刀具装在万能角铣头36上切削工件。所述的万能磨头41上设有砂轮修正器31，当砂轮42需要修正时，可以用砂轮修正 器31来修正万能磨头41上的砂轮42。所述的V——平导轨由V型导轨和平导轨组成，分别设在床身2顶部的两侧，工作 台3底部的滑轨与V——平导轨相配合，以利于工作台3沿V——平导轨滑动。所述的床身2上设有导轨润滑卸荷装置，所述的导轨润滑卸荷装置，包括电机泵 组35、油管、油缸21、压通阀43和出油口 28，电机泵组35和油缸21设在床身2上，电机泵 组35的进口与油缸21通过油管相连通，电机泵组35的出口通过连通管27与出油口 28相 连通，在连通管27上设有压通阀43，压通阀43固定在床身2的V型导轨和平导轨之间的上 面板上，压通阀43沿床身2导轨方向间隔设置，工作台3的底板面压在压通阀43上，出油 口 28分别设在V型导轨的侧壁上和平导轨的平面上，当工作台3沿V——平导轨移动时，工 作台3下面相应的压通阀43被压下开启，从而接通连通管27，使油缸21内的润滑油经电机 泵组35输送到V——平导轨上，起到V——平导轨与工作台3之间的润滑作用。在使用本实用新型时，先将工件固定在工件夹具上，按动系统操作面板32上的操 作按钮，操作工作台3使工件移动到合适的加工位置，再驱动横梁6上下移动到合适的高 度，驱动镗铣头4沿横梁6移动到合适的加工位置对工件进行镗、铣操作，也可加装万能角 铣头36进行镗、铣操作，驱动万能磨头41沿横梁6移动到合适的加工位置，对工件进行磨 削操作，最终对工件完成加工操作，从而实现对工件一次定位，即可完成所有的加工操作， 无需移动工件，省时省力，节省了加工时间，降低了劳动强度，提高了工件的加工效率；由于 床身2、左立柱17、右立柱14、工作台3、横梁6、镗铣头十字托板5、磨头十字托板40、镗铣头 主轴箱和磨头主轴箱均采用高强度铸铁以及合理的布盘结构，刚性好、稳定性强，本机床由 于其使用的广泛性和刀具形式要求的万能性，故不设刀库，而是用人工换刀的方式。
权利要求一种定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，包括床身(2)、电气柜(33)、系统操作面板(32)、工作台(3)、左立柱(17)、右立柱(14)、横梁(6)、定距梁(22)、工件夹具和顶梁(13)，在床身(2)上设有V——平导轨，工作台(3)设置在V——平导轨上，在床身(2)的左、右两侧分别固定上左立柱(17)和右立柱(14)，在左立柱(17)和右立柱(14)的上端固定上顶梁(13)，在左立柱(17)与右立柱(14)之间设置上定距梁(22)，工件夹具固定在工作台(3)上，其特征在于在左立柱(17)和右立柱(14)上通过横梁驱动装置设有横梁(6)，在横梁(6)上分别设有镗铣头十字托板(5)和磨头十字托板(40)，镗铣头(4)设在镗铣头十字托板(5)上，万能磨头(41)设在磨头十字托板(40)上，镗铣头左右驱动装置与镗铣头十字托板(5)活动连接，磨头左右驱动装置与磨头十字托板(40)活动连接，磨头上下驱动装置与万能磨头(41)活动连接，镗铣头上下驱动装置与镗铣头(4)活动连接，在工作台(3)的底部通过滚柱丝杠副(34)设在床身(2)上。
2.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的床 身(2)，由床身前段(1)和床身后段(15)通过栓接用大螺栓和螺母(16)栓接在一起。
3.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的滚 柱丝杠副(34)，包括工作台传动丝杠轴承座(44)、工作台传动用滚柱丝杠(45)、工作台传 动用滚柱丝杠支架(46)、变速箱(48)和滚柱丝母(47)，工作台驱动电机(49)固定在床身 (2)上，工作台驱动电机(49)通过变速箱(48)与工作台传动用滚柱丝杠(45)连接传动，工 作台传动用滚柱丝杠(45)通过工作台传动用滚柱丝杠支架(46)固定在床身(2)上，滚柱 丝母(47)固定在工作台(3)的底部，滚柱丝母(47)与工作台传动用滚柱丝杠(45)啮合传 动。
4.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的横 梁驱动装置，包括横梁升降丝杠电机(38)、同步带(19)、传动杠(39)、联轴器(23)、横梁 升降丝杠减速器(12)和横梁升降丝杠(18)构成，在顶梁(13)上设有横梁升降丝杠电机 (38)，传动杠(39)的中部通过带座轴承(20)固定在顶梁(13)上，横梁升降丝杠电机(38) 通过同步带(19)带动传动杠(39)转动，传动杠(39)的两端分别通过联轴器(23)与顶梁 (13)两侧的横梁升降丝杠减速器(12)相连接，在左、右立柱(17、14)的凹槽内皆设有横梁 升降丝杠(18)，横梁升降丝杠(18)的上端固定在横梁升降丝杠减速器(12)内，固定在横梁 (6)上的螺母与横梁升降丝杠(18)啮合传动。
5.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的磨 头左右驱动装置，包括磨头左右运动传动丝杠电机(30)、磨头左右运动传动丝杠(24)和磨 头左右运动传动丝杠减速器(29)，磨头左右运动传动丝杠减速器(29)固定在横梁(6)的右 端部，磨头左右运动传动丝杠电机(30)与磨头左右运动传动丝杠减速器(29)相连接，磨头 左右运动传动丝杠(24)设置在横梁(6)的轴向上，磨头左右运动传动丝杠(24)的右端设 置在磨头左右运动传动丝杠减速器(29)内，固定在磨头十字托板(40)上的螺母与磨头左 右运动传动丝杠(24)啮合传动。
6.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的镗 铣头上下驱动装置，包括镗铣头升降丝杠电机(11)、镗铣头升降丝杠减速器(9)、镗铣头升 降丝杠(8)和镗铣头升降丝杠传动螺母(7)，镗铣头升降丝杠电机(11)固定在镗铣头(4) 的上端，镗铣头升降丝杠电机(11)通过镗铣头升降丝杠减速器(9)与镗铣头升降丝杠(8)相连接传动，镗铣头升降丝杠传动螺母(7)固定在镗铣头十字托板(5)上，镗铣头升降丝杠 (8)与镗铣头升降丝杠传动螺母(7)啮合传动。
7.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的镗 铣头(4)上设有万能角铣头(36)，刀具装在万能角铣头(36)上。
8.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的万 能磨头(41)上设有砂轮修正器(31)。
9.根据权利要求1所述的定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，其特征在于所述的床 身⑵上设有导轨润滑卸荷装置，所述的导轨润滑卸荷装置，包括电机泵组(35)、油管、油 缸(21)、压通阀(43)和出油口(28)，电机泵组(35)和油缸(21)设在床身(2)上，电机泵 组(35)的进口与油缸(21)通过油管相连通，电机泵组(35)的出口通过连通管(27)与出 油口(28)相连通，在连通管(27)上设有压通阀(43)，压通阀(43)固定在床身(2)的V型 导轨和平导轨之间的上面板上，压通阀(43)沿床身(2)导轨方向间隔设置，工作台(3)的 底板面压在压通阀(43)上，出油口(28)分别设在V型导轨的侧壁上和平导轨的平面上。
专利摘要本实用新型公开了一种定柱动梁式龙门数控铣磨一体机床，包括床身(2)、工作台(3)、左立柱(17)、右立柱(14)、横梁(6)、定距梁(22)、顶梁(13)、电气柜(33)、系统操作面板(32)和工件夹具，在左、右立柱(17、14)上通过横梁驱动装置设有横梁(6)，在横梁(6)上分别设有镗铣头(4)和万能磨头(41)，镗铣头左右驱动装置与镗铣头上下驱动装置驱动镗铣头(4)，磨头左右驱动装置与磨头上下驱动装置驱动万能磨头(41)，工作台(3)通过滚柱丝杠副(34)设在床身(2)上。该机床，工件在一次装夹后可高精度的连续完成铣削、镗孔、钻孔、磨削、刚性攻丝等多种工序的加工。
文档编号B23P23/00GK201720682SQ20102020438
公开日2011年1月26日 申请日期2010年5月27日 优先权日2010年5月27日
发明者付强, 付文耀, 修玄 申请人:莱芜市数控机床研究所