專利名稱：一種臥式車銑復(fù)合加工中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)床設(shè)備領(lǐng)域，更具體的說，尤其涉及一種通用型臥式車銑復(fù)合加工
中心。
背景技術(shù)：
目前機(jī)床行業(yè)中，5軸聯(lián)動高檔臥式車銑復(fù)合加工中心大多采用單個擺頭，無法更 換擺頭，而且大多采用單一工件主軸，無法在低速高扭矩的銑削主軸和高速大功率的車削 主軸之間更換，使其無法適應(yīng)多種復(fù)雜形狀工件的加工。 由電機(jī)本身性能和其制造業(yè)所達(dá)到的水平?jīng)Q定了一定體積的電機(jī)很難同時具有 高轉(zhuǎn)速和大扭矩兩種特性。在制造業(yè)漫長的發(fā)展過程中，市場上的機(jī)床電主軸逐漸的發(fā)展 演變?yōu)楦咚俑咝У拇蠊β孰娭鬏S和低速大扭矩電主軸。通常情況下，低速大扭矩主軸電機(jī) 的體積比高速大功率主軸電機(jī)的體積大。 由電主軸特性不同，其所能達(dá)到的加工效果也不相同。按照這一思路，相應(yīng)的劃分 出更適合高速加工的高效機(jī)床和更適合大扭矩加工的低速機(jī)床。隨著制造業(yè)的發(fā)展對工件 的工藝要求不斷增加，大多機(jī)械的部件同時需要高速加工和大扭矩的加工。甚至在同一零 件的不同工藝順序上，同時出現(xiàn)了高速和大扭矩這樣不同的加工要求。若要制造這種零件， 生產(chǎn)者必須同時擁有高速機(jī)床和大扭矩機(jī)床。在加工過程中造成極大的不便與資源浪費(fèi)。 因此若能開發(fā)出一種既能滿足于進(jìn)行高速又可以進(jìn)行大扭矩加工要求的電主軸。必將極大 的提高設(shè)備利用率節(jié)約生產(chǎn)成本。 通過對目前常見的主軸電機(jī)結(jié)構(gòu)的分析和研究發(fā)現(xiàn)。目前電機(jī)材料的使用限制了 電主軸的發(fā)展。暫時無法從重提高電機(jī)性能上達(dá)到同時滿足高速大功率和低速大扭矩的加 工工藝要求。 如圖1所示現(xiàn)有技術(shù)的主軸電機(jī)組件與其電主軸的結(jié)構(gòu)圖。其中，芯軸4的外側(cè) 套有主軸電機(jī)組件l，主軸電機(jī)組件1的左右兩側(cè)分別設(shè)置主軸后端軸承組合2、主軸前端 軸承組合3。也就是說，出于定位與運(yùn)行穩(wěn)定等原因，現(xiàn)有技術(shù)下電主軸的主軸電機(jī)多設(shè)計 在位于電主軸芯軸的中心處。這一結(jié)構(gòu)存在的最大問題在于，非常不便于拆裝更換。因為， 與拆換主軸電機(jī)組件需要退下兩側(cè)的軸承組合，這一操作不但繁瑣，更重要的對于精密的 電機(jī)設(shè)備來說，軸承組合的安裝精度是影響電機(jī)輸出精度的重要因素。而上述拆卸軸承組 合的方式，往往會損毀軸承組合，進(jìn)而使得整套設(shè)備報廢。因此若能改變主軸電機(jī)組件安裝 位置，則可以有效的進(jìn)行拆裝。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種臥式車銑復(fù)合加工中心，具備普通車銑復(fù)合機(jī)功能的同時， 可以轉(zhuǎn)變成葉片專用加工設(shè)備，從而擴(kuò)展現(xiàn)有技術(shù)的臥式車銑復(fù)合加工中心的功能，降低 葉片加工廠商的設(shè)備投入成本，達(dá)到一機(jī)多用的目的。尤其本發(fā)明的加工中心可以便捷地 更換電機(jī)驅(qū)動電主軸，從而能夠滿足高速和大扭矩多規(guī)格多類型電主軸輸出的工藝要求。[0008] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種臥式車銑復(fù)合加工中心，包括底座以及底 座上的立柱。其中，立柱上設(shè)置水平方向的Z軸導(dǎo)軌，Z軸導(dǎo)軌設(shè)置有床鞍，床鞍上設(shè)置有 豎向X軸導(dǎo)軌；X軸導(dǎo)軌上設(shè)置有滑枕和滑枕座；滑枕中間開口設(shè)置垂直于X軸、Z軸導(dǎo)軌 沿Y軸導(dǎo)軌動作的刀具部件。此外，位于刀具部件前方的加工區(qū)在底座上設(shè)置有水平方向 的W2軸導(dǎo)軌。W2軸導(dǎo)軌上左右兩側(cè)分別設(shè)置驅(qū)動被加工工件的主軸電機(jī)組件、輸出芯軸、 主軸箱及卡盤組件。本發(fā)明的重大改進(jìn)在于，刀具部件包括繞Y軸方向動作的C軸擺頭組 件和繞X軸方向動作的B軸擺頭組件；B軸擺頭組件通過快換接頭組件和緊固螺釘連接于C 軸擺頭組件的端部。而B軸擺頭組件可以利用下端刀具設(shè)置成90度直角銑頭的B軸擺頭 組件與下端刀具設(shè)置帶車削功能90度直角刀頭的B軸擺頭組件實現(xiàn)互換。 本發(fā)明臥式車銑復(fù)合加工中心，其改進(jìn)還在于，上述主軸箱中包括輔助芯軸轉(zhuǎn)動 的后端軸承組合和前端軸承組合。主軸電機(jī)組件固定于后端軸承組合的后側(cè)。而主軸電機(jī) 組件包括定子、定子內(nèi)徑處套接的轉(zhuǎn)子，以及轉(zhuǎn)子內(nèi)徑處套接的轉(zhuǎn)子襯套。轉(zhuǎn)子襯套內(nèi)圈設(shè) 置有凹形槽，使得轉(zhuǎn)子襯套與中心套接的芯軸之間形成環(huán)形間隙；轉(zhuǎn)子襯套上開設(shè)有連通 至間隙的注油孔。 優(yōu)選方式下，注油孔開設(shè)于轉(zhuǎn)子襯套的端面處。此外，主軸電機(jī)組件通過連接法蘭 依靠螺栓固定于后端軸承組合后端面處的機(jī)殼端面上。上述主軸電機(jī)組件可以通過低速大 扭矩電機(jī)或高速大功率電機(jī)等多款不同功率不同扭矩電機(jī)的互換使用，實現(xiàn)電主軸不同功 率不同扭矩的輸出。具體使用方法，包括如下步驟 1、拆卸方法 拆開主軸電機(jī)組件與機(jī)殼端面的固定端，以及主軸電機(jī)組件的后側(cè)端蓋組件，拆 下定子，露出轉(zhuǎn)子襯套上的注油孔；通過注油孔注入高壓液壓油，使得轉(zhuǎn)子襯套與芯軸之間 產(chǎn)生裝配間隙，實現(xiàn)主軸電機(jī)組件的更換。 2、安裝方法 主軸電機(jī)組件欲安裝到電主軸上，本發(fā)明主要以熱裝方式將主軸電機(jī)組件中的轉(zhuǎn) 子和轉(zhuǎn)子襯套安裝于芯軸上，而后裝入定子，并固定端面的螺栓，實現(xiàn)安裝。 本發(fā)明臥式車銑復(fù)合加工中心采用兩種90度直角頭可互換的結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用帶車 削功能的90度直角頭時，既可車削又可銑削工件，功能強(qiáng)大，均衡的完成高精度復(fù)雜工件 的加工。90度直角銑頭主要銑削葉片等曲面工件的加工，由于90度直角銑頭的刀尖點(diǎn)相對 與C軸電機(jī)中心的位置更近，所以B軸所受扭矩小，剛性好，5軸插補(bǔ)的處理速度要更快，而 且震動更小，使葉片等曲面工件的表面的粗糙度更好，精度更高。 此外，本發(fā)明加工中心的工件主軸分為前端軸承組合，后端軸承組合，芯軸，轉(zhuǎn)子 襯套，轉(zhuǎn)子，定子，主軸電機(jī)(兩種主軸電機(jī))，通過更換電機(jī)來實現(xiàn)低速高扭矩的銑削主軸 和高速大功率的車削主軸之間更換，低速高扭矩的電主軸采用低速高扭矩電機(jī)，高速大功 率的電主軸采用高速大功率電機(jī)?？梢愿鶕?jù)加工工藝的需要，方便的更換主軸電機(jī)組件。若 機(jī)床采用這種電主軸結(jié)構(gòu)，則可以在不更換機(jī)床甚至不重新裝夾工件的條件下在一臺機(jī)床 上完成高速大功率工藝要求零件的加工和低速大扭矩工藝要求零件的加工。從而達(dá)到一機(jī) 多用的目的。極大的提高了單一設(shè)備的工作范圍。很大程度上的節(jié)約了生產(chǎn)的投資成本。 綜上，本發(fā)明臥式車銑復(fù)合加工中心通過擺頭和工件主軸的更換，使其適應(yīng)多種 復(fù)雜形狀工件的加工。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)下電主軸與主軸電機(jī)組件的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明臥式車銑復(fù)合加工中心的電主軸與主軸電機(jī)組件設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2所示結(jié)構(gòu)更換拆裝狀態(tài)的分解結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3中主軸電機(jī)組件左側(cè)投影結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖2中B處放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是本發(fā)明臥式車銑復(fù)合加工中心的整體結(jié)構(gòu)立體示意圖； 圖7是90度直角銑頭結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是帶車削功能的90度直角頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式如圖6所示，本發(fā)明的臥式車銑復(fù)合加工中心64包括底座71和立柱63。其中，立 柱63上設(shè)置水平方向的Z軸導(dǎo)軌66， Z軸導(dǎo)軌66設(shè)置有床鞍62，床鞍62上設(shè)置有豎向X 軸導(dǎo)軌65 ;X軸導(dǎo)軌65上設(shè)置有滑枕67和滑枕座61 ;滑枕67中間開口設(shè)置垂直于X軸、Z 軸導(dǎo)軌沿Y軸導(dǎo)軌72動作的刀具部件。此外，位于刀具組件前方的加工區(qū)在底座71上設(shè) 置有水平方向W2軸導(dǎo)軌73， W2軸導(dǎo)軌73上左右兩側(cè)分別設(shè)置驅(qū)動被加工工件的主軸電機(jī) 組件1、輸出芯軸4、主軸箱69和74，以及卡盤組件70。 其中，刀具部件包括繞Y軸方向動作的C軸擺頭組件82，和繞X軸方向動作的B軸 擺頭組件81 。 B軸擺頭組件81通過快換接頭組件和緊固螺釘連接于C軸擺頭組件82的端 部?？鞊Q接頭組件的結(jié)構(gòu)可參考本申請人于2007年01月24日申請的中國專利"一種簡易 快換方法以及所用快換結(jié)構(gòu)"，專利號CN200710010144. 5。該專利通過引用，全文結(jié)合于本 文，并適用于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。 此外，本發(fā)明的重大改進(jìn)在于，B軸擺頭組件可以利用下端刀具設(shè)置成90度直角 銑頭的B軸擺頭組件與下端刀具設(shè)置帶車削功能90度直角刀頭的B軸擺頭組件實現(xiàn)互換。 工作原理為擺頭的更換是通過更換擺頭B軸來實現(xiàn)的，使用快換接頭連接，達(dá)到快速，無 泄漏的更換，使其能加工多種復(fù)雜形狀的工件。具體工作過程為l)松開B軸和C軸的螺 釘，用輔助工具支撐B軸。2)緩慢拆卸B軸，B軸和C軸之間用快換接頭連接，使用快換接 頭連接采用對接方式，速度快，保證無泄漏。3)換上另一種擺頭B軸，完成更換。 而上述下端刀具設(shè)置成90度直角銑頭的B軸擺頭組件，以及下端刀具設(shè)置帶車削 功能90度直角刀頭的B軸擺頭組件，在現(xiàn)有技術(shù)下分別用在兩類不同的加工中心或機(jī)床設(shè) 備中。其互換的實現(xiàn)需要將快換接頭組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計到上述兩類擺頭組件中，主要依靠同 類接口 (如相同尺寸、相同連接位置、相同線路等)實現(xiàn)二者的互換使用，從而擴(kuò)展現(xiàn)有加 工中心成為葉片專用加工設(shè)備和普通車銑復(fù)合中心的結(jié)合，達(dá)到一機(jī)多用的目的。 本發(fā)明臥式車銑復(fù)合加工中心，工件電主軸的基本結(jié)構(gòu)包括可換低速大扭矩電 機(jī)及其組件/可換換高速大功率電機(jī)及其組件1，主軸后端軸承組合2，主軸前端軸承組合 組件3和主軸芯軸4四大部分組成(如圖2和3所示)。 如圖6，結(jié)合圖2和3說明，第一主軸箱69和第二主軸箱74中設(shè)置有輔助芯軸4 轉(zhuǎn)動的后端軸承組合2和前端軸承組合3。主軸電機(jī)組件1 (圖6未示出)固定于后端軸承組合2的后側(cè)，使得后端軸承組合2和前端軸承組合3位于同側(cè)輔助芯軸4轉(zhuǎn)動。 如圖3所示，左側(cè)主軸電機(jī)組件1的結(jié)構(gòu)包括定子11、定子11內(nèi)徑處套接的轉(zhuǎn)子 12，以及轉(zhuǎn)子12內(nèi)徑處套接的轉(zhuǎn)子襯套13。此外，如圖放大圖5所示，轉(zhuǎn)子襯套13內(nèi)圈設(shè) 置有凹形槽，使得轉(zhuǎn)子襯套13與所述芯軸4之間形成環(huán)形間隙32 ;而且轉(zhuǎn)子襯套13上開 設(shè)有連通至間隙32的注油孔31。優(yōu)選方式下，如圖所示，注油孔31開設(shè)于轉(zhuǎn)子襯套13的 端面處。 此外，如圖2和4所述，主軸電機(jī)組件1通過連接法蘭依靠螺栓在螺栓孔5處或依 靠銷軸利用銷孔6固定于后端軸承組合2后端面處的機(jī)殼端面上。 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，當(dāng)加工條件改變時，可按照加工需要通過更換可換低速大扭矩電
機(jī)及其組件/可換換高速大功率電機(jī)及其組件來滿足加工要求。出于實際工作需要考慮，
以拆卸低速大扭矩電機(jī)及其組件更換為高速大功率電機(jī)及其組件為例 —、拆卸低速大扭矩電機(jī) (1)拆卸低速大扭矩電機(jī)定子部分 當(dāng)出于加工需要拆卸低速大扭矩電機(jī)時，先拆下主軸電機(jī)組件中法蘭盤上緊固的 內(nèi)六角螺栓，既可直接拔出定位銷拆下低速大扭矩電機(jī)定子部分。整個過程簡單方便。
(2)拆卸低速大扭矩電機(jī)轉(zhuǎn)子子部分 本電主軸結(jié)構(gòu)方案的電機(jī)轉(zhuǎn)子及其轉(zhuǎn)子襯套采用紅裝的方法安裝在主軸芯軸上。
在轉(zhuǎn)子襯套中部留有1.5mm間隙。轉(zhuǎn)子襯套端面與轉(zhuǎn)子襯套與芯軸間隙間留有注油孔。在
拆卸時為避免損壞芯軸，預(yù)先通過注油孔在轉(zhuǎn)子襯套與芯軸間隙里注入高壓液壓油。此時
轉(zhuǎn)子襯套連同轉(zhuǎn)子在高壓液壓油的作用下由內(nèi)向外膨脹。產(chǎn)生較大裝配間隙。此時便可輕
松的拆下低速大扭矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子部分。 至此整個低速大扭矩電機(jī)拆卸過程結(jié)束。 此種裝配使用膨脹方法，在其整個操作過程中無需借助類似膠皮錘，拉拔器等工 具。在拆裝過程中可以有效的保護(hù)電主軸芯軸不會因外力作用而變形磨損失去其原有精 度。 二、安裝高速大功率電機(jī) (1)安裝高速大功率電機(jī)轉(zhuǎn)子部分 本電主軸結(jié)構(gòu)方案的電機(jī)轉(zhuǎn)子及其轉(zhuǎn)子襯套采用熱裝的方法安裝在主軸芯軸上。 電機(jī)轉(zhuǎn)子嵌入式安裝在轉(zhuǎn)子襯套上。安裝前需將轉(zhuǎn)子襯套預(yù)先加熱至一定溫度，然后便可 將高速大功率電機(jī)轉(zhuǎn)子部分推入主軸芯軸進(jìn)行裝配。確保裝配后轉(zhuǎn)子襯套與主軸芯軸緊密 配合傳動扭矩。
(2)安裝高速大功率電機(jī)定子部分 在安裝安裝高速大功率電機(jī)定子部分時，首先先將高速大功率電機(jī)定子部分推 入，使法蘭盤上的定位銷與其對應(yīng)銷孔對齊。然后擰緊內(nèi)六角螺栓既可。 至此整個高速大功率電機(jī)安裝過程結(jié)束 另外在更換電機(jī)的過程中，由于所換電機(jī)為統(tǒng)一接口。其所對應(yīng)的芯軸不需要另 外更換。結(jié)構(gòu)簡單。更換過程方便快捷且精度便于保證。便于制作其標(biāo)準(zhǔn)方案進(jìn)行系統(tǒng)化 生產(chǎn)。 綜上本發(fā)明加工中心工件主軸的更換是通過更換電機(jī)來實現(xiàn)的，主軸其余部分和主軸箱部分不需要拆卸即可更換電機(jī)。工件主軸的更換步驟為1)通過拆卸電機(jī)端螺釘， 拆下電機(jī)。2)換上另一種類型的電機(jī)，來完成低速高扭矩的銑削主軸和高速大功率的車削 主軸之間的更換。3)擰緊螺釘，固定電機(jī)，完成更換。高速大功率臥式車銑復(fù)合加工中心用 電主軸，適用于車削加工。低速高扭矩臥式車銑復(fù)合加工中心用電主軸，適用于銑削加工。 根據(jù)不同工件的加工要求，選擇不同性能的電主軸，使其滿足不同的加工需要，完成高精度
工具的加工。同時，本發(fā)明臥式車銑復(fù)合加工中心可以更換兩種擺頭，90度直角銑頭和帶有 車削功能的90度直角頭，使用帶車削功能的90度直角頭可以車削和銑削工件，均衡的完成 高精度復(fù)雜工件的加工，90度直角銑頭主要銑削葉片等曲面加工。90度直角頭分為B軸和 C軸，更換時只需拆卸B軸與C軸的螺釘，C軸不動，拆下B軸即可更換擺頭，直角頭之間通 過快換接頭連接，能快速，無泄漏的更換。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種臥式車銑復(fù)合加工中心，包括底座(71)，以及所述底座(71)上的立柱(63)；其中，所述立柱(63)上設(shè)置水平方向的Z軸導(dǎo)軌(66)，所述Z軸導(dǎo)軌(66)設(shè)置有床鞍(62)，所述床鞍(62)上設(shè)置有豎向X軸導(dǎo)軌(65)；X軸導(dǎo)軌(65)上設(shè)置有滑枕(67)和滑枕座(61)；所述滑枕(67)中間開口設(shè)置垂直于所述X軸、Z軸導(dǎo)軌沿Y軸導(dǎo)軌(72)動作的刀具部件；此外，位于所述刀具部件前方的加工區(qū)在所述底座(71)上設(shè)置有水平方向W2軸導(dǎo)軌(73)，所述W2軸導(dǎo)軌(73)上左右兩側(cè)分別設(shè)置驅(qū)動被加工工件的主軸電機(jī)組件(1)、輸出芯軸(4)、主軸箱(69、74)及卡盤組件；其特征在于，所述刀具部件包括繞Y軸方向動作的C軸擺頭組件(82)和繞X軸方向動作的B軸擺頭組件(81)；所述B軸擺頭組件(81)通過快換接頭組件和緊固螺釘連接于所述C軸擺頭組件(82)的端部；所述B軸擺頭組件(81)為下端刀具設(shè)置成90度直角銑頭的B軸擺頭組件，或者下端刀具設(shè)置帶車削功能90度直角刀頭的B軸擺頭組件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述臥式車銑復(fù)合加工中心，其特征在于，所述主軸箱(69、74)中包 括輔助所述芯軸(4)轉(zhuǎn)動的后端軸承組合(2)和前端軸承組合(3);所述主軸電機(jī)組件(1)固定于所述后端軸承組合(2)的后側(cè)；其中，所述主軸電機(jī)組件(1)包括定子(11)、所述定子(11)內(nèi)徑處套接的轉(zhuǎn)子(12)， 以及所述轉(zhuǎn)子(12)內(nèi)徑處套接的轉(zhuǎn)子襯套(13);所述轉(zhuǎn)子襯套(13)內(nèi)圈設(shè)置有凹形槽， 使得所述轉(zhuǎn)子襯套(13)與所述芯軸(4)之間形成環(huán)形間隙(32);所述轉(zhuǎn)子襯套(13)上開 設(shè)有連通至所述間隙(32)的注油孔(31)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述臥式車銑復(fù)合加工中心，其特征在于，所述注油孔(31)開設(shè)于 所述轉(zhuǎn)子襯套(13)的端面處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述臥式車銑復(fù)合加工中心，其特征在于，所述主軸電機(jī)組件(1)通 過連接法蘭依靠螺栓固定于所述后端軸承組合(2)后端面處的機(jī)殼端面上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4任一所述臥式車銑復(fù)合加工中心，其特征在于，所述主軸電機(jī)組 件(1)為低速大扭矩電機(jī)及其組件，或高速大功率電機(jī)及其組件。
專利摘要本實用新型公開了一種臥式車銑復(fù)合加工中心，包括底座(71)、立柱(63)、X軸導(dǎo)軌、Z軸導(dǎo)軌、Y軸導(dǎo)軌以及刀具部件。刀具部件包括繞Y軸方向動作的C軸擺頭組件(82)和繞X軸方向動作的B軸擺頭組件(81)。B軸擺頭組件(81)通過快換接頭組件和緊固螺釘連接于C軸擺頭組件(82)的端部。B軸擺頭組件(81)為下端刀具設(shè)置成90度直角銑頭的B軸擺頭組件，或者為下端刀具設(shè)置帶車削功能90度直角刀頭的B軸擺頭組件。本實用新型旨在提供一種臥式車銑復(fù)合加工中心，具備普通車銑復(fù)合機(jī)功能，并可作為葉片專用加工設(shè)備使用，達(dá)到一機(jī)多用、降低制造成本的目的。
文檔編號B23B19/02GK201529897SQ20092020385
公開日2010年7月21日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者于德海, 于本宏, 張強(qiáng), 張文峰, 曲鵬, 李玉章, 李經(jīng)明, 蔡春剛, 賀行健, 鄒弢, 鄭君民, 郭強(qiáng), 陳虎 申請人:大連科德數(shù)控有限公司