專(zhuān)利名稱(chēng)：五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置屬于數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)領(lǐng)域。本裝置面向 機(jī)械零件自動(dòng)化加工，主要針對(duì)盤(pán)、套類(lèi)零件進(jìn)行車(chē)銑復(fù)合加工，具有人性化、高效率、高精 度等優(yōu)勢(shì)。
背景技術(shù)：
目前，雖然獨(dú)立式正立車(chē)床和獨(dú)立式倒立車(chē)床在對(duì)盤(pán)、套類(lèi)零件的加工中，對(duì)提高 零件加工精度和生產(chǎn)效率等方面都起到了積極的作用，但是，由于正立式車(chē)床和倒立式車(chē) 床采用獨(dú)立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在毛坯件有多個(gè)面需要加工或復(fù)合工序加工時(shí)，就需要人工參與 調(diào)整或轉(zhuǎn)送到相應(yīng)的機(jī)床進(jìn)行處理，不但降低了加工效率，增加了操作人員的勞動(dòng)負(fù)荷，還 使得作業(yè)連續(xù)化程度降低，導(dǎo)致加工零件的精度不易保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)中獨(dú)立式正立車(chē)床和獨(dú)立式倒立車(chē)床存在 的問(wèn)題和缺陷，設(shè)計(jì)一種以獨(dú)立式倒立車(chē)床為基礎(chǔ)，具有車(chē)銑復(fù)合加工功能的倒置式車(chē)銑 復(fù)合加工裝置，達(dá)到提高數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工自動(dòng)化水平和連續(xù)化水平，提高零件加工生產(chǎn) 效率、減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品加工質(zhì)量、降低零件加工成本的目的。本發(fā)明的基本設(shè)計(jì)是在床身水平方向布置的X向線(xiàn)性導(dǎo)軌上放置滑板結(jié)構(gòu)，在 伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下滑板實(shí)現(xiàn)左右高速移動(dòng)；在滑板的Y向線(xiàn)性導(dǎo)軌上放置滑鞍和配重結(jié) 構(gòu)，在伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)前后高速移動(dòng)；包含倒置式電主軸單元和分度盤(pán)的單軸擺動(dòng) 頭單元?jiǎng)t沿滑鞍的豎直方向布置的Z向線(xiàn)性導(dǎo)軌上下移動(dòng)；動(dòng)力刀塔安裝于床身左下側(cè)， 軸向和徑向的動(dòng)力刀座在動(dòng)力刀塔電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)刀具旋轉(zhuǎn)，完成銑削加工；主軸跟隨 分度盤(pán)擺動(dòng)，具備了 B軸功能；主軸既可以高速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)也具備C軸功能，配合X、Y、Z三 軸進(jìn)給，最終完成五軸五聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復(fù)合加工。本發(fā)明避免了獨(dú)立式正立車(chē)床和獨(dú)立式倒立車(chē)床自身所存在的不足，實(shí)現(xiàn)了多工 序的加工，加工件的抓取、放回，整個(gè)過(guò)程中不需要重復(fù)裝夾，提高了加工效率，降低了工作 人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并進(jìn)一步保證了加工件的加工質(zhì)量，降低了工件的生產(chǎn)成本和加工周期， 尤其適用于各種盤(pán)、套類(lèi)以及有多工序加工零件的使用。


圖1是本發(fā)明總體裝配結(jié)構(gòu)示意圖主視圖； 圖2是本發(fā)明總體裝配結(jié)構(gòu)示意圖左視圖； 圖中件號(hào)說(shuō)明
1、液壓卡盤(pán)，2、倒立式電主軸單元，3、回轉(zhuǎn)油缸，4、Z向?qū)к壐保?、分度盤(pán)電機(jī)，6、Z向 絲杠副，7、Z向伺服電機(jī)，8、Z向滑板，9、分度盤(pán)，10、X向?qū)к壐保?1、動(dòng)力刀塔，12、X向伺服 電機(jī)，13、配重系統(tǒng)鏈輪機(jī)構(gòu)，14、配重系統(tǒng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，15、配重塊，16、滑鞍，17,Y向?qū)к壐保?8、Y向滑板，19、Y向伺服電機(jī)，20、Y向絲杠副，21、床身。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述說(shuō)明。本發(fā)明整體布局該裝置屬于十字滑柱式主軸倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置。床身21 水平放置，床身21頂部導(dǎo)軌面安裝X向線(xiàn)性導(dǎo)軌副10。兩個(gè)線(xiàn)性導(dǎo)軌之間選用滾珠絲杠傳 動(dòng)，X向伺服電機(jī)12安裝于床身21左側(cè)，通過(guò)梅花聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。Y向滑板18安裝于X向線(xiàn)性導(dǎo)軌副10上，Y向滑板18頂部導(dǎo)軌面安裝Y向線(xiàn)性 導(dǎo)軌副17。兩個(gè)線(xiàn)性導(dǎo)軌之間選用滾珠絲杠傳動(dòng)，Y向伺服電機(jī)19安裝于Y向滑板18后 側(cè)，通過(guò)梅花聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。Y向滑板18底部與絲母座連接并整體與X向滾珠 絲杠副相聯(lián)，在X向伺服電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)下沿X向線(xiàn)性導(dǎo)軌左右高速移動(dòng)。立柱式滑鞍16安裝于Y向線(xiàn)性導(dǎo)軌副17上，滑鞍16中間腔體安裝配重塊15?；?鞍16頂部安裝配重系統(tǒng)鏈輪機(jī)構(gòu)13，配重塊15左右兩側(cè)是配重系統(tǒng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)14，滑鞍16 前側(cè)導(dǎo)軌面安裝Z向?qū)к壐?，兩導(dǎo)軌之間選用Z向絲杠副6傳動(dòng)，Z向伺服電機(jī)7安裝于 滑鞍16頂端前部。滑鞍16底部與絲母座連接并整體與Y向滾珠絲杠副20相聯(lián)，在Y向伺 服電機(jī)19的驅(qū)動(dòng)下沿Y向線(xiàn)性導(dǎo)軌17前后高速移動(dòng)。 Z向滑板8的前側(cè)安裝分度盤(pán)9，分度盤(pán)9的前側(cè)安裝倒立式電主軸單元2，倒立式 電主軸單元2上端安裝回轉(zhuǎn)油缸3，倒立式電主軸單元2下端安裝液壓卡盤(pán)1，倒立式電主 軸單元2取代機(jī)械手實(shí)現(xiàn)取、放料。Z向滑板8的上面安裝分度盤(pán)電機(jī)5。Z向滑板8的后 平面與絲母座相連接并整體與滾珠絲杠相聯(lián)，在Z向伺服電機(jī)7的驅(qū)動(dòng)下沿著Z向線(xiàn)性導(dǎo) 軌上下運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力刀塔11安裝于床身21的左下側(cè)，動(dòng)力刀座由動(dòng)力刀塔的交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)， 刀具旋轉(zhuǎn)使工件移動(dòng)時(shí)與刀具產(chǎn)生相對(duì)切削運(yùn)動(dòng)，在工件的端面和圓弧面進(jìn)行銑削加工。加工工件時(shí)，工人在裝料位置放置工件毛坯，并旋轉(zhuǎn)頂層托盤(pán)鎖緊工件，輸送到上 料位置后，上料機(jī)構(gòu)行程開(kāi)關(guān)將信號(hào)反饋至系統(tǒng)，系統(tǒng)停止上料機(jī)構(gòu)電機(jī)及減速器運(yùn)動(dòng)。并 同時(shí)發(fā)出指令給X向伺服電機(jī)12，驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠帶動(dòng)Y向滑板18向右移動(dòng)，Y向滑板18帶 動(dòng)滑鞍16和Z向滑板8 一起運(yùn)動(dòng)。到達(dá)指定上料位置后，發(fā)出指令給Y向伺服電機(jī)19，驅(qū) 動(dòng)Y向滾珠絲杠20帶動(dòng)滑鞍16前后移動(dòng)，找正上料的位置并同時(shí)發(fā)出指令給Z向伺服電 機(jī)7驅(qū)動(dòng)Z向滾珠絲杠6帶動(dòng)Z向滑板8向下移動(dòng)，在此過(guò)程中打開(kāi)液壓卡盤(pán)1卡爪，對(duì)準(zhǔn) 上料托盤(pán)機(jī)構(gòu)，對(duì)工件進(jìn)行壓緊并閉合卡盤(pán)1抓取工件，抓料到動(dòng)力刀塔11所在的加工區(qū) 域，然后根據(jù)預(yù)先編制好的加工程序指令進(jìn)行車(chē)削、銑削、鉆孔、鏜孔或是車(chē)銑復(fù)合加工。完 成加工后，倒立式電主軸單元2攜帶加工好的零件沿X向原路返回至上料位置，松開(kāi)液壓卡 盤(pán)1放下加工完畢的工件。然后發(fā)指令給上料機(jī)構(gòu)電機(jī)，順時(shí)針移動(dòng)下一個(gè)工位的工件毛 坯至上料位置，重復(fù)之前工序完成下一個(gè)工件的加工。在下料位置，人工輔助取下加工完畢 的工件，并放上新的工件毛坯進(jìn)行下一批次加工。至此，本發(fā)明完成全部加工工序。
權(quán)利要求
1.一種五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置，包括X向、Y向、ζ向進(jìn)給和B軸擺動(dòng)與 C軸旋轉(zhuǎn)，其特征在于Y向滑板(18)在床身(21)上實(shí)現(xiàn)X向左、右移動(dòng)；滑鞍(16)在Y向 滑板(18)上實(shí)現(xiàn)Y向前、后移動(dòng)；滑鞍(16)前端安裝了沿Z向上、下移動(dòng)的包含分度盤(pán)(9) 和倒置式電主軸單元(2)的單軸搖擺頭單元；動(dòng)力刀塔(11)則固裝在床身(21)左下側(cè)；自 動(dòng)上料機(jī)構(gòu)作為獨(dú)立的上料單元安裝于床身(21)的右前側(cè)；最終實(shí)現(xiàn)X軸、Y軸、Z軸、B軸 及C軸五軸五聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復(fù)合加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置，其特征在于床身 (21)頂部加工導(dǎo)軌面，安裝相互平行的X向線(xiàn)性導(dǎo)軌(10)，Y向滑板(18)安裝在線(xiàn)性導(dǎo)軌 滑塊上，并與X向絲杠單元通過(guò)絲母座連接配合，在X向伺服電機(jī)(12)的驅(qū)動(dòng)下沿X向線(xiàn) 性導(dǎo)軌(10)左右移動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置，其特征在于Υ向滑板 (18)頂部加工導(dǎo)軌面，安裝相互平行的Y向線(xiàn)性導(dǎo)軌副(17)，滑鞍(16)安裝在線(xiàn)性導(dǎo)軌滑 塊上，并與Y向絲杠單元(20)通過(guò)絲母座連接配合，在Y向伺服電機(jī)(19)的驅(qū)動(dòng)下沿Y向 線(xiàn)性導(dǎo)軌副(17)前后移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置，其特征在于分度盤(pán) (9)安裝于Z向滑板(8)的前側(cè)，倒置式電主軸單元(2)安裝于分度盤(pán)的前側(cè)，倒置式電主 軸單元(2)，分度盤(pán)(9)與滑板(8)組裝成一體；滑鞍(16)前部導(dǎo)軌加工面安裝相互平行的 Z向線(xiàn)性導(dǎo)軌副(4)，Ζ向滑板(8)安裝在線(xiàn)性導(dǎo)軌滑塊上，并與Z向絲杠單元(6)通過(guò)絲母 座連接配合，在Z向伺服電機(jī)(7)的驅(qū)動(dòng)下沿Z向線(xiàn)性導(dǎo)軌副(4)上下移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置，其特征在于本加工 裝置X軸、Y軸、Z軸三個(gè)方向采用大導(dǎo)程滾珠絲杠，實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給；倒置式電主軸單元(2) 上端安裝回轉(zhuǎn)油缸(3 )，下端安裝液壓卡盤(pán)(1)，液壓卡盤(pán)(1)夾持工件自行環(huán)繞Z軸360 ° 旋轉(zhuǎn)，成為C軸，倒置式電主軸單元(2)通過(guò)分度盤(pán)(9)旋轉(zhuǎn)最大轉(zhuǎn)角為士 120°，成為B軸； 進(jìn)行簡(jiǎn)單的車(chē)削加工時(shí)，該裝置作為一般的倒立式車(chē)床使用；當(dāng)工件具有復(fù)雜曲面需要銑 削時(shí)，動(dòng)力刀塔的動(dòng)力刀座帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，配合X、Y、Z三個(gè)方向進(jìn)給和B軸與C軸的偏轉(zhuǎn)， 完成復(fù)雜的曲面加工。
全文摘要
五軸五聯(lián)動(dòng)倒置式車(chē)銑復(fù)合加工裝置屬于數(shù)控機(jī)床制造技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明主要技術(shù)方案是床身水平放置，滑板安裝在床身X向?qū)к壣希交鞍惭b在滑板Y向?qū)к壣?，在滑鞍前端Z向?qū)к壣习惭b包含倒置式電主軸單元和分度盤(pán)的擺動(dòng)頭單元，動(dòng)力刀塔固裝于床身的左下側(cè)。本加工裝置用倒置式電主軸單元替代了機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了倒置式電主軸單元的抓料和五軸五聯(lián)動(dòng)的車(chē)銑復(fù)合加工，整體結(jié)構(gòu)緊湊，零件加工自動(dòng)化和連續(xù)化程度高，生產(chǎn)效率高，操作勞動(dòng)強(qiáng)度低，加工質(zhì)量好，尤其適合各類(lèi)盤(pán)、套類(lèi)零件加工使用。
文檔編號(hào)B23P23/02GK102126134SQ20111008925
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月11日
發(fā)明者劉江, 朱鶴, 蔡鳴 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)