走心混合型数控机床的制作方法

本发明涉及一种机械制造设备，尤其是涉及一种走心混合型数控机床整体结构布局。

背景技术：

在世界机床制造和机械加工领域，复合加工技术正逐渐普遍被认识并应用于实践中，而车削中心机床是复合集约化加工的首选机床之一。国外的车削中心价格昂贵，进给结构一般都配有数控刀架装置，由于刀架进给结构x、z轴层叠布置，z轴背者x轴运动，这样在z轴导轨运动时产生的偏差，必然会传递到x轴上，这样两轴运动精度的叠加影响必然会对零件外圆的尺寸精度产生误差，不利于提高机床的零件加工精度的提高。走心混合型数控机床是采用垂直排刀进给装置的车削中心，x、z轴垂直分开布置，两轴的精度互不影响，有利于零件加工精度的提高。本机床的两主轴可以同时对不同的零件进行车铣复合加工，具有四轴联动加工能力，可以完成车削、钻削、铣削、攻丝等工序的一次性复合加工。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种走心混合型数控机床整体结构及制造方法。为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种走心混合型数控机床，包括底座，底座上有直线导轨，还包括：双排刀垂直溜板，机床整体采用双电主轴和双立柱对称式结构，底座上分布有左右对称x向和z向的直线精密滚动导轨，两个电主轴单元分别通过z向溜板面对面安装在z向直线精密滚动导轨，两个立柱分别通过x向溜板并列安装在x向直线精密滚动导轨，x、z轴垂直分开布置；两个电主轴单元的尾端均安装有编码器和制动部件。

根据所述的走心混合型数控机床，所述底座采用整体铸造,框架式箱中箱框架结构，所述底座水平横截面为t型，筋板采用大圆弧过渡，上面的纵横x、z向导轨对称部局。

根据所述的走心混合型数控机床，垂直溜板上的水平刀座、车刀刀座以及动力箱通过y向溜板安装在立柱，y向溜板通过丝母座安装在y向丝杠上，y向丝杠上端通过带轮与y向伺服电机连接。

根据所述的走心混合型数控机床，机床的动力箱配备的动力刀具安装立铣刀、盘铣刀、钻头刀具。

根据所述的走心混合型数控机床，电主轴单元的尾端有与控制系统连接的电感式内置编码器；制动器通过支架安转在主轴的箱体，电主轴单元的尾端设有与之适配的刹车盘。

根据所述的走心混合型数控机床，电主轴单元的定子外套和主轴箱的箱体间设置有供冷却液循环通过的环形槽。

根据所述的走心混合型数控机床，套筒拉杆内孔中，定长轴左端通过螺母套与回转油缸内套连接，滑轴通过弹簧与定长轴内孔滑动配合，滑轴外端顶靠工件上，定长轴外端安装有定位销，定位销位于滑轴长孔内。

本发明具有以下优势。

本机床整体采用对称式布局形式。机床整机采用双通道数控系统、八轴四联动,左右两主轴都采用内置式高低速双绕组主轴电动机，线圈的切换可实现低速大扭矩，高速大功率；x、y、z导轨选用直线导轨，摩擦力小，吸震性好；各坐标轴均采用交流伺服电动机拖动，驱动扭矩大；滚珠丝杠进行预拉伸安装，定位精度高。双电主轴水平对称排列，配有内置编码器和c轴制动器，可实现主轴转速和位置的精确控制，因此可以完成复杂零件的铣削加工，也可实现左右两主轴的同步回转功能。因此，安装在右主轴上的零件正面加工完成后，机床可以不停机实现加工零件的从右主轴到左主轴的自动传递，然后再左主轴上进行零件背面的加工。因此，可以实现零件的一次装夹，自动完成零件正反面的车、铣复合加工；做到毛坯进机床，成品出机床，极大得缩短了零件工序间的周转时间。该机床由于配有双主轴、双垂直排刀，因此机床也可以在两个主轴加工相同的零件，加工效率相对于单主轴机床而言，可以提高一倍的加工效率。

机床具有独特的t床身底座结构，x、z轴垂直分开布置，两轴的精度互不影响。传统的机床由于x、z轴层叠布置，z轴背着x轴运动，这样z轴导轨运动产生的偏差，必然会传递到x轴上，这种x、z两轴的运动精度，必然影响叠加到零件加工尺寸精度上，对零件的尺寸精度产生误差，不利于提高机床的加工精度。本机床x轴的系统控制可选配全闭环的控制，更利于进一步提高机床的加工精度。

机床采用并肩垂直立体双排刀结构，排刀溜板垂直并肩布置，结构独特。相比转塔刀架而言，换刀时间短，故障率极低。并且垂直溜板具有较多的刀具安装位置，可以针对不同的加工零件的需要，安装多个种类的刀夹，也可以从多方向、多位置对各种刀具进行装夹，以便合理的针对零件的特性进行加工。

本发明是比较新颖的并肩垂直排刀车削中心。机床配备的动力刀具可以安装立铣刀、盘铣刀、钻头等刀具，并且可以水平、垂直、倾斜等多种安装形式，以便于从各种方向完成对零件的复合加工。机床还可以配备自动送料器、自动接料器、自动排屑器、自动防护门等多种附加设施并组成柔性加工生产线，以完成零件的自动化加工。

附图说明

图1是走心混合型数控机床整体结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的a-a剖视图。

图4是机床底座三维工程视图。

图5是图2的b-b剖视图。

图6是机床x、z向滚珠丝杠副安装连接示意图。

图7是机床电主轴结构和工件自动下料示意图。

附图中：1.底座；2、z向伺服电机；3、z向溜板；4、电主轴单元；5、x向溜板；6、水平刀座；7、车刀刀座；8、动力箱；9、立柱；10、x向伺服电机；11、y向溜板；12、垂直溜板；13.y向丝杠带轮；14.涨套；15、丝杠轴承ⅰ；16.同步带；17.y向电机带轮；18.y向伺服电机；19、螺母ⅰ；

20.y向丝杠；21、丝杠轴承ⅱ；22.螺母ⅱ；23.电机支座；24.联轴器；25、丝杠轴承ⅲ；26、丝母座；27.滚珠丝杠；28、丝杠轴承ⅳ；29.回转油缸；30.刹车盘；31.制动器；32.内置编码器；33.锁紧螺母；34.转子；35.转子内套；36.定子；37.定子外套；38.箱体；39.主轴；40.液压卡盘；41.工件；42.滑轴；43.定位销；44.弹簧；45.定长轴；46.螺母套。

具体实施方式

下面结合附图1-7对本发明做进一步说明。走心混合型数控机床整体结构见图1至图3。主轴箱沿z轴如图所示z1、z2轴左右移动，立柱前后垂直于纸面方向移动为x轴，上下移动的溜板为y轴，见图1、图2。

如图2所示，走心混合型数控机床整体结构俯视图。底座、床身设计为一体，整体为t型结构布局，采用框架式箱中箱框架结构，筋板采用大圆弧过渡，纵横x、z导轨对称排列，采用树脂沙整体铸造。如图4所示，床身上纵横x、z导轨、进给伺服电机安装面和安装面上的一百多个螺孔，在数控龙门铣一次装夹全部加工完成，这样有利于机床精度和可靠性的保持。

如图1、图6所示，左右两侧的电主轴单元4固定在z向溜板3上，在z向伺服电机2拖动下左右移动。电机支座23固定在底座1上，z向伺服电机2通过联轴器24与滚珠丝杠27直接相连，滚珠丝杠27两端使用丝杠专用轴承支撑，并进行预拉伸调整，确保了进给系统的位置精度。通过滚珠丝杠副将伺服电机旋转运动转化为丝母座26的直线运动。丝母座26与z向溜板3、电主轴单元4连接为一体，即实现在动力卡盘夹持工件的直线左右z向的移动。

电主轴的旋转运动如图7所示，定子36通过热装工艺被固定在定子外套37上，定子外套37通过螺钉被固定在主轴箱体38上；电机转子34通过热装工艺被安装在电机转子内套35上，电机转子内套35通过锁紧螺母33被固定在主轴39上；箱体38与主轴39之间通过轴承连接和支承。为解决定子36上线圈工作时发热的问题，在定子外套37和箱体38间设计了环形槽供冷却液通过。

电感式编码器，可用于实现电主轴转子和系统构成全闭环控制，其功能就是准确控制主轴的转速和c轴分度定位，在c轴分度对零件进行铣削时，通过制动器31对刹车盘30抱紧止动，实现对主轴夹紧定位，防止主轴的震动；回转油缸29通过套筒拉杆与液压卡盘40相连，实现对零件的自动夹紧。

在套筒拉杆内孔中，定长轴45左端通过螺母套46与回转油缸29内套连接，螺母47进行锁紧，右端与套筒拉杆内套小间隙配合，整体随主轴一起旋转；滑轴42与定长轴45滑动配合，滑轴42在弹簧44作用下始终顶靠工件41上，左右移动长度用定位销43限位。当工件41加工完毕后，在系统控制下动力卡盘40自动张开，工件41在在弹簧44作用下，自动弹出，实现自动下料。

如图1-3所示，水平刀座6、车刀刀座7、动力箱8分别通过垂直溜板12安装在y向溜板11。

垂直滚珠丝杠20如图5所示，由丝杠专用轴承支撑，采用精密螺母锁紧。y向丝杠带轮13通过涨套14与y向丝杠20实现无间隙连接。立柱9内安装y向伺服电机18，y向电机带轮17通过同步带16带动y向丝杠带轮13转动，进而带动y向丝杠20旋转，从而带动y向溜板11、垂直溜板12上下移动，即实现刀具装置沿y向上下移动。而在x向电机10拖动下，通过x向溜板5带动整个立柱9前后移动，由于所有刀具装置全都装在垂直溜板上，溜板又都装在立柱一侧，实现刀具装置沿x向前后移动，即同时实现了x、y向运动的插补定位。

并肩垂直排刀车削中心整体结构的制造，经过solidworks三维建模软件分析对比，底座床身t型结构，x、z导轨左右对称设计布局，床身上纵横x、z导轨、进给伺服电机安装面和安装面上的一百多个螺孔，在数控龙门铣一次装夹全部加工完成，立柱9轻量化设计，极大减轻了重量。x、y、z三轴采用直线导轨，其进给运动滚珠丝杠均采用预拉伸。电机的定子与定子外套，电机的转子与转子内套均通过加热工艺进行装配，定子外套和主轴箱箱体间设计了环形槽供冷却液通过。