臥式渦旋加工中心的製作方法
2023-05-23 04:43:01 2
專利名稱：臥式渦旋加工中心的製作方法
技術領域：
本發明臥式渦旋加工中心涉及一種用於渦旋壓縮機關鍵部件加工的高檔 數控工具機產品，尤其是涉及一種基於極坐標插補的臥式渦旋加工中心。
背景技術：
渦旋壓縮機是第三代壓縮機，是一種全新的變截面渦旋結構型式的壓縮機， 是壓縮機技術的一種飛躍，渦旋壓縮機的核心部件轉子上有一個由漸開線和圓弧 曲線連接而成的曲面，輪廓度要求0. 008mm，對加工設備的要求特別高。現有的 加工設備是採用三軸聯動的高速立式加工中心，工具機有X,Y,Z三個直線軸，為直 角坐標系，主軸採用電主軸，這種傳統的X、 Y、 Z直角坐標系的立式加工中心加 工渦輪，是靠X、 Y軸插補實現工件漸開線和圓弧運動，最終實現對零件輪廓的 漸開線和圓弧加工，在加工過程中，X、 Y坐標系中，要不斷的過象限，才能做 出一圈一圈的漸開線和圓弧。坐標系的過象限，就意味著坐標軸的換向，任何機 械傳動都會有間隙，彈性，所以加工每到有坐標軸需要換向時，都會有加工誤差。 在直角坐標系中，XY聯動漸開線插補，X軸電機和Y軸電機的速度不停的變化， 電機的動態性能和跟隨誤差就會影響加工精度和表面質量。對一般加工精度，這 種誤差可以忽略不計，但是對於渦旋加工這種輪廓度要求這麼高的加工來說，這 種誤差是致命的，不允許的，因此採用這種基於直線坐標插補原理的工具機不能滿 足現有的渦旋壓縮機的渦輪加工；另外現有的加工設備是採用立式加工中心，機 床排屑困難，鐵屑容易影響加工件的表面光潔度；還有現有的加工設備加工零部 件時採用主軸換刀的方式，粗銑和精銑都是採用同一個主軸，主軸換刀時必定會 產生間隙與誤差，因此精銑時的精度難以保證。
發明內容
本發明的目的是在於提供一種加工精度高的臥式渦旋加工中心。 為達到上述目的，本發明採用的技術方案是它是由床身，立柱，X向滑板， 精密銑削電主軸，加工中心主軸，加工中心刀庫，工件力矩電機主軸，Z嚮導 軌，Z向滑塊，Y嚮導軌，Y向滑塊，X嚮導軌，X向滑塊等組成，在床身上設有x嚮導軌，X向滑塊與x嚮導軌配合，在x向滑塊上設置精密銑削電主軸， X向伺服驅動單元安裝在床身上，X向伺服驅動單元驅動X向滑塊，在x嚮導軌
上移動，帶動在x向滑塊上設置的精密銑削電主軸在x向移動，在床身上設有z 嚮導軌，z向滑塊與z嚮導軌配合，立柱設置在z向滑塊上，z向伺服驅動單元 安裝在床身上，z向伺服驅動單元驅動z向滑塊在z嚮導軌上移動，帶動立柱在
Z向移動，在立柱上設有Y嚮導軌，Y向滑塊與Y嚮導軌配合，在Y向滑塊上安 裝工件力矩電機主軸。Y向伺服驅動單元驅動Y向滑塊在Y嚮導軌上移動，帶動 工件力矩電機主軸在Y向移動，X向滑塊的滑移方向與立柱滑移方向垂直，X 向與Z向垂直，加工中心主軸設在X向滑塊上，工件力矩電機主軸設在Y向滑 塊上，做上下Y向運動，在X向滑塊上靠近加工中心主軸一側的外側設有加工中 心刀庫，工件力矩電機主軸採用力矩電機主軸，工件力矩主軸採用力矩電機傳動， 工件力矩電機主軸可以旋轉，工件力矩電機主軸為C迴轉軸，臥式設置在Y向滑 塊上。
在X向滑塊上安裝有X向滑板，在X向滑板上設置精密銑削電主軸，在X 向滑板上設置加工中心主軸，在Y向滑塊上安裝主軸箱，工件力矩電機主軸臥式 安裝在主軸箱上。
本發明有X、 Y、 Z、 C四個坐標軸，其中X、 Y、 Z三個為直線軸，C為迴轉 軸。X軸和C軸坐標插補實現工件漸開線和圓弧運動，最終實現對零件輪廓的漸 開線和圓弧加工。在加工過程中，X、 C坐標系中，X和C坐標都一直向一個方向 運動，沒有制假坐標系的過象限問題，也就意味著沒有坐標軸的換向問題，消除 了因為坐標軸換向產生的加工誤差。在極坐標系中，X、 C聯動插補漸開線，X 軸和C軸電機的速度是恆定不變的，就不存在由於電機動態性能造成的跟隨誤 差，而且進刀方向和切削速度也恆定不變。這種切削機理決定了極坐標插補是加 工漸開線和圓弧的最佳方法。
本發明X向滑塊是X向移動、立柱是Z向移動，均由伺服電機驅動，滾珠絲 杆傳動，電機與絲杆之間由彈性聯軸器連接，精密銑削電主軸、加工中心主軸設 置在X向滑塊上，加工中心刀庫設置在X向滑塊靠近加工中心主軸一側的外側， 這個刀庫用於對加工中心主軸的換刀；立柱上設有臥式安裝的工件力矩電機主 軸，工件力矩電機主軸通過伺服電機、Y向滾珠絲杆直聯的驅動，沿立柱做上下 運動形成Y軸直線運動；工件力矩電機主軸可以繞Z軸隨意分度插補旋轉形成C軸，工件力矩主軸採用力矩電機傳動，可以適應各種大小渦旋零部件的加工。在 上述的4個坐標中，X、 Y、 Z三個軸為直線軸，做直線運動，C軸為旋轉軸，繞 Z軸做旋轉運動。
本發明在床身上設置有排屑器；X向滑塊上設置一個精密銑削電主軸和一個 加工中心主軸的目的是加工中心主軸用來銑端面、溝槽及粗加工渦旋曲線，精密 銑削電主軸用來精加工渦旋曲線，達到既保證精度又節省成本及簡化結構的目 的，另外各個坐標均安裝有光柵尺，實行閉環控制，有效保證各個坐標的位置控 制精度，從而保證加工部件的精度。
本發明由於採用上述結構，使本發明的臥式渦旋加工中心具有以下特點
1、 臥式渦旋加工中心X向滑板上布置了一個精密銑削電主軸和一個加工中 心主軸及旁邊布置了一個加工中心刀庫，既能一次性裝夾完成工件的全部工序的 加工，精密銑削電主軸的精密加工又能保證工件的精度要求。
2、 臥式渦旋加工中心進行渦旋銑削，由於採用極坐標插補原理，在加工過 程中，X、 C坐標系中，X和C坐標都一直向一個方向運動，沒有制假坐標系的過 象限問題，也就意味著沒有坐標軸的換向問題，消除了因為坐標軸換向產生的加 工誤差，可有效保證零部件的加工精度。
3、 臥式渦旋加工中心進行渦旋銑削，由於採用極坐標插補原理，在極坐標 系中，X、 C聯動插補漸開線，X軸和C軸電機的速度是恆定不變的，就不存在由 於電機動態性能造成的跟隨誤差，而且進刀方向和切削速度也恆定不變。
4、 臥式渦旋加工中心進行渦旋銑削，工件主軸採用力矩電機，可以使用各 種型號大小的渦旋零部件的加工，而不會因為慣量問題而影響加工的質量。
5、 臥式渦旋加工中心進行渦旋銑削，採用臥式結構，易於排屑，避免了因 為鐵屑堆積而對加工件的表面質量產生影響。
附圖l是本發明結構示意圖。
附圖2是本發明正視圖。
附圖3是本發明側視圖。
附圖4是本發明俯視圖。
附圖5是本發明Z軸的剖視圖
附圖6是本發明X軸的剖視圖附圖7是本發明Y軸的剖視圖
具體實施例方式
以下結合附圖對本發明作進一步說明。
圖中床身l，立柱2， X向滑板3，精密銑削電主軸4，加工中心主軸5， 加工中心刀庫6，工件力矩電機主軸7，渦旋零部件8，排屑器9， Z向伺服驅 動單元10， Y向伺服驅動單元11， X向伺服驅動單元12， Z嚮導軌13， Z 向滑塊14， Y嚮導軌15， Y向滑塊16， X嚮導軌17， X向滑塊18。
如附圖l、附圖2、附圖3、附圖4所示，本發明是由床身l、立柱2、 X向 滑板3，精密銑削主軸4、加工中心主軸5、加工中心刀庫6、工件力矩電機主軸 7、排屑器9、 Z向伺服驅動單元10、 Y向伺服驅動單元11、 X向伺服驅動單元 12，Z嚮導軌13， Z向滑塊14, Y嚮導軌15， Y向滑塊16， X嚮導軌17， X 向滑塊18等組成，Z嚮導軌13和X嚮導軌17設在床身1上，X向滑塊18設在 X嚮導軌17上，在X向滑塊上安裝有X向滑板，在X向滑板上設置精密銑削電 主軸，加工中心主軸5設在X向滑板上，Z向滑塊14設在Z嚮導軌13上，立柱 2設在Z向滑塊14上，Y嚮導軌15設在立柱2上，Y向滑塊16設在Y嚮導軌上， 工件力矩電機主軸臥式安裝在主軸箱上，主軸箱安裝在Y向滑塊上16，
X向滑塊的滑移方向X向與立柱2滑移方向Z向垂直，X向滑塊由X向伺服 驅動單元12驅動，滾珠絲杆傳動，X向伺服驅動單元電機與絲杆之間由彈性聯 軸器連接，帶動立柱2移動的Z向滑塊14由Z向伺服驅動單元10驅動，滾珠絲 杆傳動，Z向伺服驅動單元電機與絲杆之間由彈性聯軸器連接，工件力矩電機主 軸7設在立柱2上，工件力矩電機主軸7採用力矩電機驅動做旋轉運動，具有旋 轉C軸功能，工件力矩電機7移動的主軸箱和Y向滑塊由Y向伺服驅動單元11 驅動，滾珠絲杆傳動，Y向伺服驅動單元電機與絲杆之間由彈性聯軸器連接，精 密銑削電主軸4和加工中心主軸5設在X向滑板上，在X向滑板靠近加工中心主 軸5—側的外側設有加工中心刀庫6。在上述的4個坐標中，X、 Y、 Z三個軸為 直線軸，做直線運動，C軸為旋轉軸，做旋轉運動。 '
如附圖5所示，本發明在床身1上設有Z嚮導軌13， Z向滑塊14與Z嚮導 軌配合，立柱2設置在Z向滑塊上，Z向伺服驅動單元10安裝在床身上，Z向伺 服驅動單元驅動Z向滑塊在Z嚮導軌上移動，帶動立柱在Z向移動，在立柱2 上設有Y嚮導軌，工件力矩電機主軸7安裝在主軸箱上，主軸箱安裝在Y向滑塊上，Y向伺服驅動單元驅動11Y向滑塊在Y嚮導軌上移動，帶動工件力矩電機 主軸在Y向移動，立柱上設有臥式安裝的工件力矩電機主軸，力矩電機主軸通過 伺服電機、Y向滾珠絲杆直聯的驅動，沿立柱做上下運動形成Y軸直線運動；工 件力矩電機主軸可以繞Z軸隨意分度插補旋轉形成C軸，工件主軸採用力矩電機 傳動，可以適應各種大小渦旋零部件的加工。C軸為旋轉軸，做旋轉運動。
如附圖6所示，本發明在床身1上設有X嚮導軌17， X向滑塊18與X嚮導 軌配合，在X向滑塊上安裝有X向滑板，在X向滑板上設置精密銑削電主軸4 和加工中心主軸，在X向滑板靠近加工中心主軸5 —側的外側設有加工中心刀庫 6。工件力矩電機主軸7安裝在Y向滑動的Y向滑塊和主軸箱上。
如附圖7所示，本發明在床身上設有Z嚮導軌13， Z向滑塊14與Z嚮導 軌配合，立柱2設置在Z向滑塊上，工件力矩電機主軸7安裝在Y向滑塊和主軸 箱上，帶動立柱2移動的Z向滑塊14由Z向伺服驅動單元10驅動，滾珠絲杆傳 動，Z向伺服驅動單元電機與絲杆之間由彈性聯軸器連接，工件力矩電機7移動 的Y向滑塊由Y向伺服驅動單元11驅動，滾珠絲杆傳動，Y向伺服驅動單元電 機與絲杆之間由彈性聯軸器連接。
本發明工作過程是工具機啟動，X、 Y、 Z、 C四個方向的運動部件移至工具機 零點，啟動預先編好的加工程序，工具機各部件將按指令自動運行，對工件8進行 銑削加工。工具機啟動，Z方向運動的立柱2、 X方向運動的精密銑削電主軸4及 加工中心主軸5、 Y運動的力矩電機主軸7及C軸旋轉方向運動的力矩電機主軸 7至工具機零點，啟動預先編好的加工程序，工具機各部件將按指令自動運行，首先 加工中心主軸5對工件進行端面銑削加工，粗加工各渦旋、溝槽等部位，由於旁 邊安裝有一個加工中心刀庫6，可以安裝更換16把刀，因此加工中心主軸5可 以完成工件的全部除精加工的工序，然後利用X軸和C軸的插補聯動，精密銑削 主軸4對工件精度要求最高的渦旋進行精加工，由於精密銑削電主軸4的刀具直 接安裝固定在主軸上，沒有換刀帶來的誤差，因此最大限度的保證裡加工的精度 要求。由於工件主軸採用力矩電機，可以適用各種型號大小的零都件，而不會產 生震動，保證銑削質量非常高。加工完畢後，各軸退回到零點位置，工件電主軸 和銑削電主軸停止轉動，等待下一個工件的加工.
權利要求
1、一種臥式渦旋加工中心，由床身，立柱，精密銑削電主軸，加工中心主軸，工件力矩電機主軸，Z嚮導軌，Z向滑塊，Y嚮導軌，Y向滑塊，X嚮導軌，X向滑塊組成，其特徵是在床身上設有X嚮導軌，X向滑塊與X嚮導軌配合，在X向滑塊上安裝有精密銑削電主軸，在床身上設有Z嚮導軌，Z向滑塊與Z嚮導軌配合，立柱設置在Z向滑塊上，在立柱上設有Y嚮導軌，Y向滑塊與Y嚮導軌配合，工件力矩電機主軸臥式設置在Y向滑塊上，加工中心主軸設在X向滑塊上。
2、 根據權利要求1所述的臥式渦旋加工中心，其特徵是X向滑塊的滑移 方向與立柱滑移方向垂直。
3、 根據權利要求1所述的臥式渦旋加工中心，其特徵是在床身上設置有 排屑器。
4、 根據權利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特徵是X向滑塊由X向伺服驅動單元驅動，滾珠絲杆傳動，X向伺服驅動單元電機 與絲杆之間由彈性聯軸器連接，Z向滑塊由Z向伺服驅動單元驅動，滾珠絲杆 傳動，Z向伺服驅動單元電機與絲杆之間由彈性聯軸器連接，Y向滑塊由Y向伺 服驅動單元驅動，滾珠絲杆傳動，Y向伺服驅動單元電機與絲杆之間由彈性聯軸 器連接。
5、 根據權利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特徵是在X向滑塊 上安裝有X向滑板，在X向滑板上設置精密銑削電主軸，在X向滑板上設置加工 中心主軸。
6、 根據權利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特徵是在Y向滑塊 上安裝主軸箱，工件力矩電機主軸臥式安裝在主軸箱上。
7、 根據權利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特徵是工件力矩電 機主軸採用力矩電機主軸，工件力矩主軸採用力矩電機傳動。
8、 根據權利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特徵是在X向滑塊 上靠近加工中心主軸一側的外側設有加工中心刀庫。
全文摘要
本發明臥式渦旋加工中心涉及一種用於渦旋壓縮機關鍵部件加工的高檔數控工具機產品，它是由床身，立柱，精密銑削電主軸，加工中心主軸，加工中心刀庫，工件力矩電機主軸，Z嚮導軌，Z向滑塊，Y嚮導軌，Y向滑塊，X嚮導軌，X向滑塊等組成，在床身上設有X嚮導軌，在X向滑塊上設置精密銑削電主軸，在床身上設有Z嚮導軌，立柱設置在Z向滑塊上，在立柱上設有Y嚮導軌，工件力矩電機主軸安裝在Y向滑塊上，加工中心主軸設在X向滑塊上，工件力矩電機主軸為C迴轉軸，臥式設置在Y向滑塊上。本發明保證工件的精度要求，易於排屑，避免了因為鐵屑堆積而對加工件的表面質量產生影響。
文檔編號B23Q11/00GK101434038SQ20081021998
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月11日 優先權日2008年12月11日
發明者謝政平, 虎 趙 申請人:廣州市敏嘉製造技術有限公司