專利名稱：臥式渦旋加工中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明臥式渦旋加工中心涉及一種用于渦旋壓縮機(jī)關(guān)鍵部件加工的高檔 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，尤其是涉及一種基于極坐標(biāo)插補(bǔ)的臥式渦旋加工中心。
背景技術(shù)：
渦旋壓縮機(jī)是第三代壓縮機(jī)，是一種全新的變截面渦旋結(jié)構(gòu)型式的壓縮機(jī)， 是壓縮機(jī)技術(shù)的一種飛躍，渦旋壓縮機(jī)的核心部件轉(zhuǎn)子上有一個(gè)由漸開(kāi)線和圓弧 曲線連接而成的曲面，輪廓度要求0. 008mm，對(duì)加工設(shè)備的要求特別高?，F(xiàn)有的 加工設(shè)備是采用三軸聯(lián)動(dòng)的高速立式加工中心，機(jī)床有X,Y,Z三個(gè)直線軸，為直 角坐標(biāo)系，主軸采用電主軸，這種傳統(tǒng)的X、 Y、 Z直角坐標(biāo)系的立式加工中心加 工渦輪，是靠X、 Y軸插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)工件漸開(kāi)線和圓弧運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)零件輪廓的 漸開(kāi)線和圓弧加工，在加工過(guò)程中，X、 Y坐標(biāo)系中，要不斷的過(guò)象限，才能做 出一圈一圈的漸開(kāi)線和圓弧。坐標(biāo)系的過(guò)象限，就意味著坐標(biāo)軸的換向，任何機(jī) 械傳動(dòng)都會(huì)有間隙，彈性，所以加工每到有坐標(biāo)軸需要換向時(shí)，都會(huì)有加工誤差。 在直角坐標(biāo)系中，XY聯(lián)動(dòng)漸開(kāi)線插補(bǔ)，X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的速度不停的變化， 電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能和跟隨誤差就會(huì)影響加工精度和表面質(zhì)量。對(duì)一般加工精度，這 種誤差可以忽略不計(jì)，但是對(duì)于渦旋加工這種輪廓度要求這么高的加工來(lái)說(shuō)，這 種誤差是致命的，不允許的，因此采用這種基于直線坐標(biāo)插補(bǔ)原理的機(jī)床不能滿 足現(xiàn)有的渦旋壓縮機(jī)的渦輪加工；另外現(xiàn)有的加工設(shè)備是采用立式加工中心，機(jī) 床排屑困難，鐵屑容易影響加工件的表面光潔度；還有現(xiàn)有的加工設(shè)備加工零部 件時(shí)采用主軸換刀的方式，粗銑和精銑都是采用同一個(gè)主軸，主軸換刀時(shí)必定會(huì) 產(chǎn)生間隙與誤差，因此精銑時(shí)的精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供一種加工精度高的臥式渦旋加工中心。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)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(kù)，工件力矩電機(jī)主軸，Z向?qū)?軌，Z向滑塊，Y向?qū)к?，Y向滑塊，X向?qū)к?，X向滑塊等組成，在床身上設(shè)有x向?qū)к?，X向滑塊與x向?qū)к壟浜希趚向滑塊上設(shè)置精密銑削電主軸， X向伺服驅(qū)動(dòng)單元安裝在床身上，X向伺服驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)X向滑塊，在x向?qū)к?br> 上移動(dòng)，帶動(dòng)在x向滑塊上設(shè)置的精密銑削電主軸在x向移動(dòng)，在床身上設(shè)有z 向?qū)к?，z向滑塊與z向?qū)к壟浜?，立柱設(shè)置在z向滑塊上，z向伺服驅(qū)動(dòng)單元 安裝在床身上，z向伺服驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)z向滑塊在z向?qū)к壣弦苿?dòng)，帶動(dòng)立柱在
Z向移動(dòng)，在立柱上設(shè)有Y向?qū)к?，Y向滑塊與Y向?qū)к壟浜?，在Y向滑塊上安 裝工件力矩電機(jī)主軸。Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)Y向滑塊在Y向?qū)к壣弦苿?dòng)，帶動(dòng) 工件力矩電機(jī)主軸在Y向移動(dòng)，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(shè)在X向滑塊上，工件力矩電機(jī)主軸設(shè)在Y向滑 塊上，做上下Y向運(yùn)動(dòng)，在X向滑塊上靠近加工中心主軸一側(cè)的外側(cè)設(shè)有加工中 心刀庫(kù)，工件力矩電機(jī)主軸采用力矩電機(jī)主軸，工件力矩主軸采用力矩電機(jī)傳動(dòng)， 工件力矩電機(jī)主軸可以旋轉(zhuǎn)，工件力矩電機(jī)主軸為C回轉(zhuǎn)軸，臥式設(shè)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(shè)置精密銑削電主軸，在X 向滑板上設(shè)置加工中心主軸，在Y向滑塊上安裝主軸箱，工件力矩電機(jī)主軸臥式 安裝在主軸箱上。
本發(fā)明有X、 Y、 Z、 C四個(gè)坐標(biāo)軸，其中X、 Y、 Z三個(gè)為直線軸，C為回轉(zhuǎn) 軸。X軸和C軸坐標(biāo)插補(bǔ)實(shí)現(xiàn)工件漸開(kāi)線和圓弧運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)零件輪廓的漸 開(kāi)線和圓弧加工。在加工過(guò)程中，X、 C坐標(biāo)系中，X和C坐標(biāo)都一直向一個(gè)方向 運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有制假坐標(biāo)系的過(guò)象限問(wèn)題，也就意味著沒(méi)有坐標(biāo)軸的換向問(wèn)題，消除 了因?yàn)樽鴺?biāo)軸換向產(chǎn)生的加工誤差。在極坐標(biāo)系中，X、 C聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)漸開(kāi)線，X 軸和C軸電機(jī)的速度是恒定不變的，就不存在由于電機(jī)動(dòng)態(tài)性能造成的跟隨誤 差，而且進(jìn)刀方向和切削速度也恒定不變。這種切削機(jī)理決定了極坐標(biāo)插補(bǔ)是加 工漸開(kāi)線和圓弧的最佳方法。
本發(fā)明X向滑塊是X向移動(dòng)、立柱是Z向移動(dòng)，均由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，滾珠絲 桿傳動(dòng)，電機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián)軸器連接，精密銑削電主軸、加工中心主軸設(shè) 置在X向滑塊上，加工中心刀庫(kù)設(shè)置在X向滑塊靠近加工中心主軸一側(cè)的外側(cè)， 這個(gè)刀庫(kù)用于對(duì)加工中心主軸的換刀；立柱上設(shè)有臥式安裝的工件力矩電機(jī)主 軸，工件力矩電機(jī)主軸通過(guò)伺服電機(jī)、Y向滾珠絲桿直聯(lián)的驅(qū)動(dòng)，沿立柱做上下 運(yùn)動(dòng)形成Y軸直線運(yùn)動(dòng)；工件力矩電機(jī)主軸可以繞Z軸隨意分度插補(bǔ)旋轉(zhuǎn)形成C軸，工件力矩主軸采用力矩電機(jī)傳動(dòng)，可以適應(yīng)各種大小渦旋零部件的加工。在 上述的4個(gè)坐標(biāo)中，X、 Y、 Z三個(gè)軸為直線軸，做直線運(yùn)動(dòng)，C軸為旋轉(zhuǎn)軸，繞 Z軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明在床身上設(shè)置有排屑器；X向滑塊上設(shè)置一個(gè)精密銑削電主軸和一個(gè) 加工中心主軸的目的是加工中心主軸用來(lái)銑端面、溝槽及粗加工渦旋曲線，精密 銑削電主軸用來(lái)精加工渦旋曲線，達(dá)到既保證精度又節(jié)省成本及簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的目 的，另外各個(gè)坐標(biāo)均安裝有光柵尺，實(shí)行閉環(huán)控制，有效保證各個(gè)坐標(biāo)的位置控 制精度，從而保證加工部件的精度。
本發(fā)明由于采用上述結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明的臥式渦旋加工中心具有以下特點(diǎn)
1、 臥式渦旋加工中心X向滑板上布置了一個(gè)精密銑削電主軸和一個(gè)加工中 心主軸及旁邊布置了一個(gè)加工中心刀庫(kù)，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(jìn)行渦旋銑削，由于采用極坐標(biāo)插補(bǔ)原理，在加工過(guò) 程中，X、 C坐標(biāo)系中，X和C坐標(biāo)都一直向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有制假坐標(biāo)系的過(guò) 象限問(wèn)題，也就意味著沒(méi)有坐標(biāo)軸的換向問(wèn)題，消除了因?yàn)樽鴺?biāo)軸換向產(chǎn)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(jìn)行渦旋銑削，由于采用極坐標(biāo)插補(bǔ)原理，在極坐標(biāo) 系中，X、 C聯(lián)動(dòng)插補(bǔ)漸開(kāi)線，X軸和C軸電機(jī)的速度是恒定不變的，就不存在由 于電機(jī)動(dòng)態(tài)性能造成的跟隨誤差，而且進(jìn)刀方向和切削速度也恒定不變。
4、 臥式渦旋加工中心進(jìn)行渦旋銑削，工件主軸采用力矩電機(jī)，可以使用各 種型號(hào)大小的渦旋零部件的加工，而不會(huì)因?yàn)閼T量問(wèn)題而影響加工的質(zhì)量。
5、 臥式渦旋加工中心進(jìn)行渦旋銑削，采用臥式結(jié)構(gòu)，易于排屑，避免了因 為鐵屑堆積而對(duì)加工件的表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。


附圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2是本發(fā)明正視圖。
附圖3是本發(fā)明側(cè)視圖。
附圖4是本發(fā)明俯視圖。
附圖5是本發(fā)明Z軸的剖視圖
附圖6是本發(fā)明X軸的剖視圖附圖7是本發(fā)明Y軸的剖視圖
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)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(kù)6，工件力矩電機(jī)主軸7，渦旋零部件8，排屑器9， Z向伺服驅(qū) 動(dòng)單元10， Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元11， X向伺服驅(qū)動(dòng)單元12， Z向?qū)к?3， Z 向滑塊14， Y向?qū)к?5， Y向滑塊16， X向?qū)к?7， X向滑塊18。
如附圖l、附圖2、附圖3、附圖4所示，本發(fā)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(kù)6、工件力矩電機(jī)主軸 7、排屑器9、 Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元10、 Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元11、 X向伺服驅(qū)動(dòng)單元 12，Z向?qū)к?3， Z向滑塊14, Y向?qū)к?5， Y向滑塊16， X向?qū)к?7， X 向滑塊18等組成，Z向?qū)к?3和X向?qū)к?7設(shè)在床身1上，X向滑塊18設(shè)在 X向?qū)к?7上，在X向滑塊上安裝有X向滑板，在X向滑板上設(shè)置精密銑削電 主軸，加工中心主軸5設(shè)在X向滑板上，Z向滑塊14設(shè)在Z向?qū)к?3上，立柱 2設(shè)在Z向滑塊14上，Y向?qū)к?5設(shè)在立柱2上，Y向滑塊16設(shè)在Y向?qū)к壣希?工件力矩電機(jī)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(qū)動(dòng)單元12驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿傳動(dòng)，X向伺服驅(qū)動(dòng)單元電機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián) 軸器連接，帶動(dòng)立柱2移動(dòng)的Z向滑塊14由Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元10驅(qū)動(dòng)，滾珠絲 桿傳動(dòng)，Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元電機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián)軸器連接，工件力矩電機(jī)主 軸7設(shè)在立柱2上，工件力矩電機(jī)主軸7采用力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，具有旋 轉(zhuǎn)C軸功能，工件力矩電機(jī)7移動(dòng)的主軸箱和Y向滑塊由Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元11 驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿傳動(dòng)，Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元電機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián)軸器連接，精 密銑削電主軸4和加工中心主軸5設(shè)在X向滑板上，在X向滑板靠近加工中心主 軸5—側(cè)的外側(cè)設(shè)有加工中心刀庫(kù)6。在上述的4個(gè)坐標(biāo)中，X、 Y、 Z三個(gè)軸為 直線軸，做直線運(yùn)動(dòng)，C軸為旋轉(zhuǎn)軸，做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 '
如附圖5所示，本發(fā)明在床身1上設(shè)有Z向?qū)к?3， Z向滑塊14與Z向?qū)?軌配合，立柱2設(shè)置在Z向滑塊上，Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元10安裝在床身上，Z向伺 服驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)Z向滑塊在Z向?qū)к壣弦苿?dòng)，帶動(dòng)立柱在Z向移動(dòng)，在立柱2 上設(shè)有Y向?qū)к?，工件力矩電機(jī)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(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)11Y向滑塊在Y向?qū)к壣弦苿?dòng)，帶動(dòng)工件力矩電機(jī) 主軸在Y向移動(dòng)，立柱上設(shè)有臥式安裝的工件力矩電機(jī)主軸，力矩電機(jī)主軸通過(guò) 伺服電機(jī)、Y向滾珠絲桿直聯(lián)的驅(qū)動(dòng)，沿立柱做上下運(yùn)動(dòng)形成Y軸直線運(yùn)動(dòng)；工 件力矩電機(jī)主軸可以繞Z軸隨意分度插補(bǔ)旋轉(zhuǎn)形成C軸，工件主軸采用力矩電機(jī) 傳動(dòng)，可以適應(yīng)各種大小渦旋零部件的加工。C軸為旋轉(zhuǎn)軸，做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如附圖6所示，本發(fā)明在床身1上設(shè)有X向?qū)к?7， X向滑塊18與X向?qū)?軌配合，在X向滑塊上安裝有X向滑板，在X向滑板上設(shè)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(cè)的外側(cè)設(shè)有加工中心刀庫(kù) 6。工件力矩電機(jī)主軸7安裝在Y向滑動(dòng)的Y向滑塊和主軸箱上。
如附圖7所示，本發(fā)明在床身上設(shè)有Z向?qū)к?3， Z向滑塊14與Z向?qū)?軌配合，立柱2設(shè)置在Z向滑塊上，工件力矩電機(jī)主軸7安裝在Y向滑塊和主軸 箱上，帶動(dòng)立柱2移動(dòng)的Z向滑塊14由Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元10驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿傳 動(dòng)，Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元電機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián)軸器連接，工件力矩電機(jī)7移動(dòng) 的Y向滑塊由Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元11驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿傳動(dòng)，Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元電 機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián)軸器連接。
本發(fā)明工作過(guò)程是機(jī)床啟動(dòng)，X、 Y、 Z、 C四個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)部件移至機(jī)床 零點(diǎn)，啟動(dòng)預(yù)先編好的加工程序，機(jī)床各部件將按指令自動(dòng)運(yùn)行，對(duì)工件8進(jìn)行 銑削加工。機(jī)床啟動(dòng)，Z方向運(yùn)動(dòng)的立柱2、 X方向運(yùn)動(dòng)的精密銑削電主軸4及 加工中心主軸5、 Y運(yùn)動(dòng)的力矩電機(jī)主軸7及C軸旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng)的力矩電機(jī)主軸 7至機(jī)床零點(diǎn)，啟動(dòng)預(yù)先編好的加工程序，機(jī)床各部件將按指令自動(dòng)運(yùn)行，首先 加工中心主軸5對(duì)工件進(jìn)行端面銑削加工，粗加工各渦旋、溝槽等部位，由于旁 邊安裝有一個(gè)加工中心刀庫(kù)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，然后利用X軸和C軸的插補(bǔ)聯(lián)動(dòng)，精密銑削 主軸4對(duì)工件精度要求最高的渦旋進(jìn)行精加工，由于精密銑削電主軸4的刀具直 接安裝固定在主軸上，沒(méi)有換刀帶來(lái)的誤差，因此最大限度的保證里加工的精度 要求。由于工件主軸采用力矩電機(jī)，可以適用各種型號(hào)大小的零都件，而不會(huì)產(chǎn) 生震動(dòng)，保證銑削質(zhì)量非常高。加工完畢后，各軸退回到零點(diǎn)位置，工件電主軸 和銑削電主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待下一個(gè)工件的加工.
權(quán)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(jī)主軸，Z向?qū)к?，Z向滑塊，Y向?qū)к?，Y向滑塊，X向?qū)к墸琗向滑塊組成，其特征是在床身上設(shè)有X向?qū)к墸琗向滑塊與X向?qū)к壟浜?，在X向滑塊上安裝有精密銑削電主軸，在床身上設(shè)有Z向?qū)к?，Z向滑塊與Z向?qū)к壟浜希⒅O(shè)置在Z向滑塊上，在立柱上設(shè)有Y向?qū)к?，Y向滑塊與Y向?qū)к壟浜?，工件力矩電機(jī)主軸臥式設(shè)置在Y向滑塊上，加工中心主軸設(shè)在X向滑塊上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式渦旋加工中心，其特征是X向滑塊的滑移 方向與立柱滑移方向垂直。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式渦旋加工中心，其特征是在床身上設(shè)置有 排屑器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特征是X向滑塊由X向伺服驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿傳動(dòng)，X向伺服驅(qū)動(dòng)單元電機(jī) 與絲桿之間由彈性聯(lián)軸器連接，Z向滑塊由Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿 傳動(dòng)，Z向伺服驅(qū)動(dòng)單元電機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián)軸器連接，Y向滑塊由Y向伺 服驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)，滾珠絲桿傳動(dòng)，Y向伺服驅(qū)動(dòng)單元電機(jī)與絲桿之間由彈性聯(lián)軸 器連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特征是在X向滑塊 上安裝有X向滑板，在X向滑板上設(shè)置精密銑削電主軸，在X向滑板上設(shè)置加工 中心主軸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特征是在Y向滑塊 上安裝主軸箱，工件力矩電機(jī)主軸臥式安裝在主軸箱上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特征是工件力矩電 機(jī)主軸采用力矩電機(jī)主軸，工件力矩主軸采用力矩電機(jī)傳動(dòng)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的臥式渦旋加工中心，其特征是在X向滑塊 上靠近加工中心主軸一側(cè)的外側(cè)設(shè)有加工中心刀庫(kù)。
全文摘要
本發(fā)明臥式渦旋加工中心涉及一種用于渦旋壓縮機(jī)關(guān)鍵部件加工的高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)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(kù)，工件力矩電機(jī)主軸，Z向?qū)к?，Z向滑塊，Y向?qū)к?，Y向滑塊，X向?qū)к?，X向滑塊等組成，在床身上設(shè)有X向?qū)к墸赬向滑塊上設(shè)置精密銑削電主軸，在床身上設(shè)有Z向?qū)к墸⒅O(shè)置在Z向滑塊上，在立柱上設(shè)有Y向?qū)к墸ぜ仉姍C(jī)主軸安裝在Y向滑塊上，加工中心主軸設(shè)在X向滑塊上，工件力矩電機(jī)主軸為C回轉(zhuǎn)軸，臥式設(shè)置在Y向滑塊上。本發(fā)明保證工件的精度要求，易于排屑，避免了因?yàn)殍F屑堆積而對(duì)加工件的表面質(zhì)量產(chǎn)生影響。
文檔編號(hào)B23Q11/00GK101434038SQ20081021998
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月11日
發(fā)明者謝政平, 虎 趙 申請(qǐng)人:廣州市敏嘉制造技術(shù)有限公司