用于加工汽轮发电机定位筋的数控立卧式专用铣床的制作方法

本实用新型涉及一种用于加工汽轮发电机定位筋的数控立卧式专用铣床。

背景技术：
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现有的加工设备存在以下的缺点：定位筋工件不大，却要使用两台大型常规加工设备如：大型数控龙门镗铣床、数控落地铣镗床，成本高，经济上不合算；在加工定位筋工件时需要进行多道工序的加工，在铣削定位筋的定位面时，需要在大型数控龙门镗铣床上加工，在两个工件与弹簧板组合起来后加工定位筋的腰形通槽时，需要在数控落地铣镗床上加工；由于定位筋工件较长，必须采用大型数控龙门镗铣床或数控落地铣镗床的行程必须大于10000mm，装卡工件过程中必须克服因工件细长带来的变形，精度难以得到可靠的保证；手动装卡工件，耗时过长，且加工精度靠人工装卡的经验和技术；一次只能加工一个工件，效率低。

技术实现要素：
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本实用新型的目的是制造一种用于加工汽轮发电机定位筋的数控立卧式专用铣床，根据定位筋的狭长结构设计,使其精度高、效率高，并能够保证产品质量、节能、减少设备损耗。本实用新型的技术方案是：一种用于加工汽轮发电机定位筋的数控立卧式专用铣床，床身(1)的导轨上安装滑座(3)，床身(1)的两部分通过两端的螺栓和定位销连成一个整体，床身 (1)的外端面预留了安装面和螺栓孔，床身(1)可以接长；床身(1)前端安装工件基台(2)，工件基台(2)安装夹具(18)及对工件(20)定位，工件基台(2)全长10000mm，工件基台(2)的基台由10段组成，每段基台通过螺栓固定在床身(1)上；滑座(3)安装在铣头床身(1)导轨上， X轴(11)沿床身(1)导轨进行移动进给；横梁(5)固定在立柱(4)上，立柱(4)固定安装在滑座(3)上；横梁(5)与床身(1)导轨方向相垂直，横梁(5)用于左立铣头(8)、右立铣头(9)横向移动，立柱(4)一侧设有导轨，供卧铣头(10)上下移动；

左立铣头(8)安装在左溜板(6)上，左溜板(6)布置在横梁(5)左侧的前后导轨上；右立铣头(9)安装在右溜板(7)上，右溜板(7)布置在横梁(5)右侧的前后导轨上；

左立铣头(8)的主轴减速箱为二档无级调速，左立铣头(8)通过单独的交流伺服电机驱动减速器,减速器带动滚珠丝杆实现沿溜板左导轨 (21)上下垂直移动进给Z轴(13)；

右立铣头(9)的主轴减速箱为二档无级调速，右立铣头(9)通过单独的交流伺服电机驱动减速器,减速器带动滚珠丝杆实现沿溜板右导轨 (22)上下垂直移动进给Z1轴(15)；

左溜板(6)通过单独的交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆实现沿横梁(5)导轨横向移动进给Y轴(12)；

右溜板(7)通过单独的交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆实现沿横梁(5)导轨横向移动进给Y1轴(14)；

卧铣头(10)设置在立柱(4)一侧，卧铣头(10)的主轴减速箱四档无级调速，通过交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆，实现沿立柱(4)导轨上下垂直移动进给U轴(16)；卧铣头(10)采用方滑枕结构，设有角铣头接口，角铣头接口能够增加角铣头；

卧铣头(10)水平移动采用方滑枕结构，方滑枕通过交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆实现V轴(17)的轴向水平移动进给；

卧铣头(10)的主轴内装有自动拉刀装置，蝶形弹簧拉紧，液压松开；

工件基台(2)上平面及前、后两侧面布置有T形槽，上平面的中间T 形槽为安装基准槽，按不同的加工零件，加工部位可以很方便地调整夹具 (18)的定位，夹紧位置；

横梁(5)上前后对称布置有矩形导轨，与床身(1)导轨方向相垂直，用于左立铣头(8)、右立铣头(9)横向移动；左立铣头(8)、右立铣头(9) 的主轴内装有自动拉刀装置，蝶形弹簧拉紧，液压松开。

工作原理：

机床采用两个立铣头，布置在固定横梁(5)的前后导轨上，左立铣头 (8)、右立铣头(9)可以同时或分别沿溜板左导轨(21)、溜板右导轨(22) 作垂直移动进给的Z轴(13)、Z1轴(15)和沿横梁(5)作横向移动进给的Y轴(12)、Y1轴(14)，可以满足定位筋上两个对称燕尾同时加工或一个铣头加工的需要10米的加工范围，并带有一个卧铣头(10)，可沿立柱 (4)上下移动进给的U轴(16)，依靠方滑枕进行轴向移动进给的V轴(17)；

铣头主轴由西门子1PH7交流主轴电机驱动，立铣头为二档无级调速，卧铣头(10)由于需要钻孔和采用大刀盘加工定位筋通槽，为使加工转速与输出扭矩相匹配，采用四档无级调速；

主轴有自动拉刀，蝶簧拉紧，液压松开；横梁(5)固定在立柱(4) 上，立柱(4)安装在滑座(3)上，滑座(3)沿床身(1)导轨可以进行移动进给的X轴(11)；机床的床身(1)按功能分为两部分，靠近操作位置的前端床身(1)为工件基台(2)床身(1)，供安装夹具(18)，装卡工件(20)用，下部供安装刀具冷却、排屑装置；

平行于基台床身(1)的后床身(1)为铣削床身(1)，供安装滑座(3) 用；X轴(11)、Y轴(12)、Y1轴(14)、Z轴(13)、Z1轴(15)的移动进给均由单独的交流伺服电机驱动；

数控系统(19)采用西门子840DE，机床操作可以前后铣头同时动作，也可任一铣头单独操作；

加工方式：采用两件一起装卡同时加工方式，即工件(20)两件并排分别靠在两侧相互平行的定位面上，作用于侧面的定位夹紧动作，两工件 (20)同时夹紧；两个立铣头进行上部的铣削加工，卧铣头(10)对定位筋工件(20)进行开槽加工和断续凹面的加工，对夹具(18)略作调整即可采用卧铣头(10)完成定位筋和弹簧板能够成对装卡同时铣、镗、钻的技术要求。

本实用新型的效果有：

1、本实用新型的目的是提供一种用于加工汽轮发电机定位筋的数控立卧式专用铣床，其在加工过程中自动装卡，完成发电机定位筋的定位面 (专业术语叫鸽尾)侧面上的和另一种工件上的腰形通槽的全部加工工序，加工精度能够得到可靠的保证，达到了提高加工效率、保证产品质量、节能、减少设备损耗的的应用效果。

2、本实用新型具有机械结构合理、电气控制全面、加工精度高的优点。

3、本实用新型调整方便、牢靠、准确，并保证产品质量好、工作效率高。

4、针对定位筋工件细长形的特殊性设计了铣头和夹具，专用铣床设计成紧凑、外形小而长的结构特点，采用两个立式铣头，通过垂直和水平移动，可以同时铣削加工两个定位筋工件，一个卧式铣头加工定位筋工件侧边的腰形通槽和孔；液压自动夹具采用模块式结构，均匀地分布在床身上，使细长的定位筋工件在夹紧后具有足够的刚性以抵抗切削力，同时夹具上以底面和一侧面作为基准面，从而精度得到了可靠的保证；采用液压自动夹具，实现了自动装卡工件的功能，工件放置在工位上后由数控程序控制加工，大大提高了工作效率。

5、本实用新型用于汽轮发电机及核电上的零件：定位筋的平面、鸽尾、槽、孔的加工，可以同时完成两根定位筋的四方及鸽尾的粗、精加工，并可以进行定位筋和弹簧板的同钻铰加工。

6、在发电机和核电所组成的部件中，定位筋的作用是对汽轮发电机和核电发电机内硅钢片的定位，属于核心零件之一。

附图说明：

图1数控立卧式专用铣床主视图

图2数控立卧式专用铣床俯视图

图3数控立卧式专用铣床侧视图

图4被加工工件图结构图

具体实施方式：

一种用于加工汽轮发电机定位筋的数控立卧式专用铣床，如图1所示，主要由床身1、工件基台2、滑座3、立柱4、横梁5、左溜板6、右溜板7、左立铣头8、右立铣头9、卧铣头10、X轴11、左立铣头8的Y轴12、Z 轴13、右立铣头9的Y1轴14、Z1轴15、卧铣头10的U轴16、V轴17、夹具18、数控系统19组成；

床身1部分有两条导轨主要用于滑座3的安装，在床身1导轨内侧安装有斜齿条，在两条导轨床身1凹部有安装光栅尺的基面，床身1由两段组成，通过两端螺栓和定位销连成一体，同时在两段床身1的外端面预留了安装面和螺栓孔，方便用户将来产品需要，可以床身1接长；

床身1前端部分主要用于安装工件基台2，其上有平行于导轨的定位键槽，使工件基台2的基准面平行于铣头的运行方向；

床身1采用优质铸铁件，铸后采取焖火热处理以消除内应力；

工件基台2主要用于安装夹具18，用于工件20的定位，全长10000mm，基台由10段组成，通过螺栓固定在床身1上；

工件基台2上平面及前、后两侧面布置有T形槽，上平面的中间T形槽为安装基准槽，用户按不同的加工零件，加工部位可以很方便地调整夹具18的定位，夹紧位置；

工件基台2采用优质铸铁件，铸后采取焖火热处理以消除内应力；

滑座3安装在铣头床身1导轨上，可以沿床身1导轨进行移动进给的 X轴11，导轨采用贴塑导轨形式；

横梁5固定在立柱4上，立柱4固定安装在滑座3上；

横梁5上前后对称布置有矩形导轨，与床身1导轨方向相垂直，用于左立铣头8、右立铣头9横向移动；

立柱4一侧设有导轨，供卧铣头10上下移动；

横梁5及立柱4均采用优质铸铁件，铸后采取焖火热处理以消除内应力；

左立铣头8安装在左溜板6上，左溜板6布置在横梁5左侧的前后导轨上；右立铣头9安装在右溜板7上，右溜板7布置在横梁5右侧的前后导轨上；

左立铣头8的主轴减速箱为二档无级调速，左立铣头8通过单独的交流伺服电机驱动减速器,减速器带动滚珠丝杆实现沿溜板左导轨21上下垂直移动进给Z轴13；

右立铣头9的主轴减速箱为二档无级调速，右立铣头9通过单独的交流伺服电机驱动减速器,减速器带动滚珠丝杆实现沿溜板右导轨22上下垂直移动进给Z1轴15；

左溜板6通过单独的交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆实现沿横梁5导轨横向移动进给Y轴12；

右溜板7通过单独的交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆实现沿横梁5导轨横向移动进给Y1轴14；

卧铣头10设置在立柱4一侧，卧铣头10的主轴由西门子1PH7交流主轴电机驱动，采用减速箱四档无级调速；通过交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆实现沿立柱4导轨上下垂直移动进给U轴16；卧铣头 10采用方滑枕结构，以保证加工刚性，并设有角铣头接口，可增加角铣头以加工定位筋上的横槽；

方滑枕通过交流伺服电机驱动减速器，减速器带动滚珠丝杆实现V轴 17的轴向水平移动进给；铣头主轴内装有自动拉刀装置，蝶形弹簧拉紧，液压松开；

机床的电气控制由数控系统19、控制电柜以及控制操作软件组成；机床操作可以左立铣头8、右立铣头9同时动作，也可任一铣头单独操作；数控系统19采用德国SINUMERIK 840DE，使机床操作方便，稳定可靠，充分发挥生产效率；

如图2所示，机床共有十个数控轴，其中三个主轴旋转轴，即左立铣头8为S轴、右立铣头9为S1轴、卧铣头10为S3轴，七个进给轴，即铣头沿床身1导轨纵向移动的X轴11、左立铣头8的Y轴12、Z轴13、右立铣头9的Y1轴14、Z1轴15和卧铣头10的U轴16、V轴17；

七个进给轴均由单独的交流伺服电机驱动，每个交流伺服电机均有减速器，可以获得较大的传动扭矩，其中一个X轴11采用双齿轮—斜齿条无间隙传动，全闭环控制，其余六个进给轴Z轴13和Z1轴15、Y轴12和 Y1轴14、U和V轴17采用滚珠丝杆传动，半闭环控制；

机床采用左立铣头8、右立铣头9，布置在固定横梁5的前导轨和后导轨上，左立铣头8、右立铣头9可以同时或分别沿溜板导轨21、溜板导轨 22作垂直移动进给Z轴13、Z1轴15和沿横梁5作横向移动进给Y轴12、 Y1轴14，可以满足定位筋上两个对称燕尾同时加工或一个铣头加工需要 10000mm的加工范围，并带有一个卧铣头10，可沿立柱4上下移动进给U 轴16，依靠方滑枕进行轴向移动进给V轴17；

铣头主轴由西门子1PH7交流主轴电机驱动，立铣头为二档无级调速，卧铣头10由于需要钻孔和采用大刀盘加工定位筋通槽，为使加工转速与输出扭矩相匹配，采用四档无级调速；主轴有自动拉刀，蝶簧拉紧，液压松开；横梁5固定在立柱4上，立柱4安装在滑座3上，滑座3沿床身1 导轨可以进行移动进给X轴11；

机床的床身1按功能分为两部分，靠近操作位置的前床身1为工件基台2床身1，供安装夹具18，装卡工件20用，下部供安装刀具冷却、排屑装置；平行于基台床身1的后床身1为铣削床身1，供安装滑座3用；

本机床的工件夹具18采用若干组件结构，即将工件20的定位夹紧分为若干可调整的若干动作单元，在台面上还有若干横向防滑槽；

使用时，用户可以根据产品加工零件的规格大小，加工部位的变化将组件位置沿基台床身1上的T形槽进行移动调整，每个组件均有定位夹紧装置，组件与基台的夹紧装置采用手动夹紧；

卸下夹具18，基台工作台面可直接安装其它工件20加工平面、槽、曲面、斜面、钻、镗孔等用途；

如图4所示，组件夹具18对工件20的定位、夹紧采用液压控制，为满足精铣零件的平直性要求，还增加了一套液压压平装置，其动作顺序为：液压压平，使零件基面与定位面贴合，夹紧，压平压板松开，让出加工面，加工开始；

如图3所示，以上液压动作通过液压系统和数控系统19的PLC控制，自动完成，可提高效率，降低劳动强度；

加工方式如下：先用夹具18将定位筋和弹簧板按装配图组合装好，再连同夹具18安装在加工工位上，夹紧动作顺序为：液压压平，使工件20基面与定位面贴合，夹紧，加工开始；采用两件一起装卡同时加工方式，即工件20两件并排分别靠在两侧相互平行的定位面上，作用于侧面的定位夹紧动作，两工件20同时夹紧；两个立铣头进行上部的铣削加工，卧铣头10 对定位筋工件20进行开槽加工和断续凹面的加工，对夹具18略作调整即可采用卧铣头10完成定位筋和弹簧板能够成对装卡同时铣、镗、钻的技术要求；

本实用新型涉及一种用于加工汽轮发电机定位筋的数控立卧式专用铣床，其在加工过程中自动装卡，完成发电机定位筋的定位面和侧面上的孔以及工件上的腰形通槽的全部加工工序，且加工精度能够得到可靠的保证；

综上所述，本技术在突破先前的技术结构下，确实已达到所要增进的功效，且也非熟悉该项技术者所易于思及，再者，本创作未曾公开过，其具有创造性、进步性和实用性。