雙主軸雙速複合數控銑床的製作方法

2023-05-16 19:00:16 2

專利名稱：雙主軸雙速複合數控銑床的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙主軸雙速複合數控銑床，它屬於機械加工技術 領域。
背景技術：
在金屬切削領域，普通立式銑加工中心得到廣泛應用。它具有輸 出扭矩大，加工效率高，同時具有銑削、鑽削、鏜孔、鉸孔、攻牙等 多種功能，有較強的剛性和穩定性，重切削能力強，普通型加工中心 主軸轉速通常低於8000rpm,由於主軸轉速較低，無法進行高速精密 加工、另外加工工件表面光潔度較差。高速加工中心，由於採用內藏 式高速主軸，主軸轉速可達20000rpm以上，可進行零件快速加工、 高精密和超精表面加工，但由於電機的特性限制， 一般都不適於低速 強力加工。這種高速加工中心目前基本依賴進口，價格昂貴。實際使 用過程中，為延長昂貴的內藏式主軸的使用壽命，使用者一般採用普 通加工中心進行粗加工，再在高速加工中心上進行高精密和超精表面 加工。

發明內容
本發明的目的在於提供一種數控銑床，既可利用主動力強力主軸 實現銑削、鑽削、鉸孔、攻牙等加工，還可利用高速電主軸進行高精 密和超精表面加工的雙主軸雙速複合數控銑床。本發明的目的是這樣實現的一種雙主軸雙速複合數控銑床，它包括一個主動力主軸和一個高 速電主軸，用於安裝主動力主軸和高速電主軸的主軸箱，用於支撐並 可使主軸箱側邊滑動的的立柱、工作檯、床鞍和床身，和實現工具機傳動的伺服電機、伺服驅動以及數控系統；其特徵在於所述的主動力主 軸和高速電主軸設置在主軸箱中，所迷的主軸箱支撐在所迷的立柱的 導軌上並可在導軌上滑動；在所述的床鞍上設置實現工作檯水平移動 的X軸電機，在床身上設置了實現床鞍前後移動的Y軸電機，在所述 的立柱上設置有驅動主軸箱直線運動的Z軸電機；所述的數控系統由 控制器、系統輸入、輸出1/0單元、祠服放大單元以及連接這些部件 的系統總線構成。控制器通過系統總線與伺服驅動器連接控制X、 Y、 Z三軸運動；控制器通過系統總線與主軸驅動器連接控制主動力主軸 運動；控制器通過系統總線與I/O單元連接完成外部信號的輸入輸 出，其中通過幾個開關量輸入輸出信號和一個模擬量輸出信號控制變 頻器驅動第二高速主軸運動；所述的冷卻系統為一個串聯的油冷回 路。。所述的X軸電機軸、Y軸電機軸和Z軸電機為伺服電機，所述的 三個電機軸由絲杆副傳動，所述的三個電機軸通過聯軸器與傳動絲杆 直接連接。所述的X軸電機軸和Y軸電機軸為線性軌道軸；所述的Z軸電機 為高剛性淬火導軌軸。所述的串聯的油冷迴路包括一個油冷機，在所述的油冷機的出油口處連接一個輸油管到高速電主軸處，所述的輸油管經過高速電主軸 接入主動力主軸的進油端；所述的主動力主軸的出油端通過輸油管連 接在油冷機的進油口 。所述的主動力主軸為可進行強力銑削、鑽削、鏜孔、鉸孔、攻牙 等加工的加工中心主軸。高速電主軸為可進行工件高速高精表面等加 工的高速軸本發明既有主動力主軸，又有高速電主軸，並將兩者設置在一個 主軸箱體中，結構緊湊合理，利用主動力強力主軸實現銑削、鑽削、 鉸孔、攻牙等加工，利用高速電主軸進行高精密和超精表面加工，實 現了在一 臺設備上靠一套數控系統控制兩個主軸完成兩類加工的目 的，提高了加工效率，同時也減少了成本。


圖1為本發明的立體結構粘示意2為本發明的平面結構示意3為本發明的冷卻部分的結構示意4為本發明的雙主軸硬體控制框5為本發明的整體運行信號控制框圖
具體實施例方式下面結合附圖1、圖2、圖3、圖4、圖5,對本發明進行進一步 的說明如附圖1、圖2中所示，本發明包括一個可以安裝兩個主軸的主 軸箱l,主動力主軸2和一個高速電主軸3安裝在主軸箱l上，用於支撐並可使主軸箱側邊滑動的立柱4、工作檯5、工具機鞍6和工具機身 7,和實現工具機傳動的電機、絲杆副以及數控系統。所述的主動力主 軸2為可進行強力銑削、鑽削、鏜孔、鉸孔、攻牙等加工的加工中心 主軸；這樣的主動力主軸可以是現有技術中的加工中心主軸。為了實 現主動力主軸2和高速電主軸3在垂直方向的整體運動，將所述的主 動力主軸2和高速電主軸3設置在一個主軸箱1中，所述的主軸箱1 支撐在所述的立柱4的導軌上並可上下滑動，即Z向運動；在所述的 床鞍上設置實現工作檯水平移動的X軸電機10;在床身上設置實現床 鞍前後移動的Y軸電機9，在所述的立柱4上設置有驅動主軸箱垂直 運動的Z軸電機8 。 X軸電機軸10和Y軸電機軸9採用線性軌道設計， 便於工具機在X、 Y平面內快速移動；Z軸採用高剛性淬火導軌，增加Z 軸的加工時的剛性和穩定性。床鞍6安裝在床身7的上方，可以沿床 身7上的導軌帶動工作檯做前後運動，即Y向運動；運動工作檯5在 床鞍6上方，可沿床鞍6上的導軌進行左右運動，即X向運動。在本實施例中，所述的X軸電機軸10、 Y軸電機軸9和Z軸電機 8為伺服電機，所述的三個電機軸由絲杆副傳動，所述的三個電機軸 通過聯軸器與傳動絲杆直接連接。即電機軸與絲杆通過if關軸器直接連 接，伺服電機直接驅動絲杆旋轉帶動床鞍、工作檯、雙主軸箱等部件 進行運動。雙主軸箱體同時安裝主動力主軸2，其轉速為60-8000rpm， 高速電主軸3，其轉速為200-24000rpm，主動力主軸2採用加工中心 主軸，可進行強力銑削、鑽削、鏜孔、鉸孔、攻牙等加工，高速電主 軸3主要用於高精密和工件表面的超精加工。為了最大的簡化了管路連接，降低了成本。在本實施例中，所述 的冷卻系統為一個串聯的油冷迴路，如附圖3中所示。所述的串聯的 油冷迴路包括一個油冷機11,在所述的油冷機的出油口 13處連接一個輸油管15到高速電主軸的進油口處151,所述的輸油管16經過高 速電主軸3的出油口 161接入主動力主軸2的進油端161;所述的主 動力主軸2的出油端21通過輸油管14連接在油冷機的進油口 12。本發明採用數控系統控制，其硬體控制部分如附圖4中所示。所 述的數控系統包括控制器通過伺服控制總線連接主軸驅動器，動力電 源和編碼信號連接在主動力主軸伺服電機上；系統模擬量輸出和系統 1/0連接在高速主軸變頻器上，高速主軸變頻器通過動力電源與高速 電主軸電機連接；數控系統通過指令分別獨立控制兩個主軸的啟動、 停止和轉速；通過加工程序的坐標變換等方法，可以隨時通過程序任 意切換主動力主軸2和高速電主軸3對同一工件進行不同要求的加 工。本發明的傳動信號的控制流程如圖5中所示 系統內置可編程控制器接到主軸正、反轉和轉速指令後，通過可 編程控制器判斷如是主動力主軸2的正、反轉指令(M03、 M04),則將指令送入系統總線，通過系統總線發出主動力主軸的正反轉信號給 主動力主軸驅動器；如可編程控制器接到的是高速主軸的正、反轉指 令(M13、 M14),則將指令通過解碼程序進行解碼生成高速主軸正反 轉信號，該信號通過I/0接口輸出給變頻器實現對高速主軸正、反轉 的控制。兩個主軸轉速指令都是用S代碼，這部分屬於現有技術。可編程
控制器PLC的程序根據對正反轉指令指定主軸的判斷，選擇通道將轉 速指令送入所要控制的主軸。當主動力主軸正反轉指令(M03、 M04) 有效時，開關SW1接通，轉速指令送入系統總線，通過對主動力主軸 的轉速進行控制；當高速主軸正反轉指令有效時(M13、 M14)，則開 關SW2接通，轉速指令被轉換為模擬信號通過可編程控制器PLC模擬 接口輸出，轉速模擬信號送入變頻器實現對高速主軸轉速的控制。
權利要求
1、一種雙主軸雙速複合數控銑床，它包括一個主動力主軸(2)和一個高速電主軸(3)，用於安裝主動力主軸(2)和高速電主軸(3)的主軸箱(1)，用於支撐並可使主軸箱側邊滑動的的立柱(4)、工作檯(5)、床鞍(6)和床身(7)，和實現工具機傳動的伺服電機、伺服驅動以及數控系統；其特徵在於所述的主動力主軸(2)和高速電主軸(3)設置在主軸箱(1)中，所述的主軸箱(1)支撐在所述的立柱(4)的導軌上並可在導軌上滑動；在所述的床鞍(6)上設置實現工作檯水平移動的X軸電機(10)，在床身上設置了實現床鞍前後移動的Y軸電機(9)，在所述的立柱(4)上設置有驅動主軸箱直線運動的Z軸電機(8)；所述的數控系統由控制器、系統輸入、輸出I/O單元、伺服放大單元以及連接這些部件的系統總線構成。控制器通過系統總線與伺服驅動器連接控制X、Y、Z三軸運動；控制器通過系統總線與主軸驅動器連接控制主動力主軸運動；控制器通過系統總線與I/O單元連接完成外部信號的輸入輸出，其中通過若干開關量輸入輸出信號和一個模擬量輸出信號控制變頻器驅動第二高速主軸(3)運動；所述的冷卻系統為一個串聯的油冷迴路。
2、 如權利要求1中所述的雙主軸雙速複合數控銑床，其特徵在於 所述主軸箱(1)上同時安裝了主動力主軸(2)和高速電主軸(3)。
3、 如權利要求1中所述的雙主軸雙速複合數控銑床，其特徵在於所述的X軸電;fc/L軸(10 )、 Y軸電機軸(9 )和Z軸電才幾(8 )為 祠服電機，所述的三個電機軸由絲杆副傳動，所述的三個電機 軸通過聯軸器與傳動絲杆直接連接。
4、 如權利要求2中所述的雙主軸雙速複合數控銑床，其特徵在於 所述的X軸電機軸(10 )和Y軸電機軸(9 )為線性軌道軸；所 述的Z軸電機(8 )為高剛性淬火導軌軸。
5、 如權利要求1中所述的雙主軸雙速複合數控銑床，其特徵在於 所述的串聯的油冷回3各包括一個油冷機(11 )，在所述的油冷機 的出油口 (13)處連接一個輸油管(15)到高速電主軸處，所 述的輸油管(15)經過高速電主軸(3)接入主動力主軸(2) 的進油端；所述的主動力主軸(2)的出油端通過輸油管(14) 連接在油冷機的進油口 (12)。
6、 如權利要求1或2或3或4或5中所迷的雙主軸雙速複合數控 銑床，其特徵在於所述的主動力主軸(2)為可進行強力銑削、 鑽削、鏜孔、鉸孔、攻牙的加工中心主軸；高速電主軸(3)為 可進行工件高速高精表面等加工的高速軸。
全文摘要
一種雙主軸雙速複合數控銑床，它屬於機械加工技術領域，它包括一個主動力主軸和一個高速電主軸，用於安裝主動力主軸和高速電主軸的主軸箱，立柱、工作檯、床鞍和床身，和伺服電機、伺服驅動以及數控系統；其特徵在於主動力主軸和高速電主軸設置在主軸箱中，主軸箱支撐在立柱的導軌上並可在導軌上滑動；在床鞍上設置實現工作檯水平移動的X軸電機，在床身上設置了實現床鞍前後移動的Y軸電機，在立柱上設置有驅動主軸箱直線運動的Z軸電機；數控系統由控制器、系統輸入、輸出I/O單元、伺服放大單元以及連接這些部件的系統總線構成；冷卻系統為一個串聯的油冷迴路。本發明加工效率高，同時也減少了成本。
文檔編號B23C1/08GK101502890SQ20091010594
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月9日 優先權日2009年3月9日
發明者勇 周, 羅勇剛 申請人:勇 周