專利名稱：高速立式加工中心的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械加工設(shè)備，特別涉及一種高速立式加工中心，屬于機械加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)所生產(chǎn)或使用的立式加工中心機床主軸轉(zhuǎn)速可達8000轉(zhuǎn)/分，在切削加工時，基本上能滿足各行業(yè)需求。但現(xiàn)今客戶又提出了更高加工要求，即:a.加工精度更高；b.加工效率更快；c.加工后的產(chǎn)品粗糙度更好。在這樣的需求下，必須設(shè)計出具有更高主軸轉(zhuǎn)速的高速加工中心來滿足加工行業(yè)的最大需求，例如，把主軸轉(zhuǎn)速由原來的8000轉(zhuǎn)/分提高到24000轉(zhuǎn)/分，但在高主軸轉(zhuǎn)速時，又會產(chǎn)生如下新問題需要克服，包括:軸承磨損較大；主軸溫度升高過快，等等。另外，現(xiàn)有高速立式加工設(shè)備操控不易，加工復(fù)雜形狀工件的效率亦有待提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種高速立式加工中心，其在高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，能有效減少磨損，并控制主軸等部件溫度在合適范圍內(nèi)，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:一種高速立式加工中心，它包括床身、滑座、工作臺、立柱和主軸箱，所述滑座架設(shè)在床身上的第一水平導(dǎo)軌上，并可在滑座驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿第一水平導(dǎo)軌運動，所述工作臺架設(shè)在滑座上的第二水平導(dǎo)軌上，并可在工作臺驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿第二水平導(dǎo)軌運動，所述立柱固定在床身上，所述主軸箱架設(shè)在立柱上的豎直導(dǎo)軌上，并可在主軸箱驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿豎直導(dǎo)軌運動，所述主軸箱上固定連接主軸及主軸電機，主軸上安裝有刀具，并且，至少所述主軸上和/或主軸箱內(nèi)還設(shè)有冷卻機構(gòu)。作為優(yōu)選的方案之一，所述滑座驅(qū)動機構(gòu)包括與滑座傳動連接的伺服電機和絲杠。作為又一優(yōu)選的方案，所述主軸箱驅(qū)動機構(gòu)包括與主軸箱傳動連接的伺服電機和絲杠。進一步的，所述主軸電機通過電機安裝板與主軸箱固定連接。尤為優(yōu)選的，所述主軸箱內(nèi)設(shè)有封閉空腔，所述封閉空腔通過設(shè)置在主軸箱上的進水口和出水口與外設(shè)冷卻流體管路連通。更為優(yōu)選的，所述電機安裝板內(nèi)設(shè)有封閉空腔，所述封閉空腔通過設(shè)置在電機安裝板上的進水口和出水口與外設(shè)冷卻流體管路連通。所述滑座和工作臺之間還裝設(shè)有柵光尺。所述滑座驅(qū)動機構(gòu)、工作臺驅(qū)動機構(gòu)、主軸箱驅(qū)動機構(gòu)和主軸電機可分別與一數(shù)控單元(如單片機、計算機系統(tǒng)等)連接，以實現(xiàn)該高速立式加工中心的自動控制。更具體的，所述主軸通過軸承與主軸箱固連接，所述軸承采用與潤滑系統(tǒng)連接的高精度耐磨軸承。本發(fā)明加工中心是由機械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的自動化機床，屬于高度機電一體化的產(chǎn)品，可用于高效率的自動加工復(fù)雜形狀的工件。利用該加工中心，在工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、自動改變主軸轉(zhuǎn)速、進給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，完成產(chǎn)品加工。具體而言，本發(fā)明加工中心的工作過程為:床身上架有滑座，在伺服電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，滑座沿床身導(dǎo)軌運動；滑座上架有工作臺，在伺服電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，工作臺沿滑座導(dǎo)軌運動；立柱固定在床身上，立柱上架有主軸箱，在伺服電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，主軸箱沿立柱導(dǎo)軌運動；主軸箱上固定有主軸，主軸上裝有刀具，主軸帶動刀具旋轉(zhuǎn)完成加工任務(wù)。再及，本發(fā)明加工中心還采用了如下設(shè)計:(I)選配高精度耐磨軸承，并對此軸承進行單獨潤滑，及裝有潤滑系統(tǒng)，以保證工作正常，有效運行。(2)除主軸本身有降溫裝置外，另外主軸箱及電機安裝板也進行了冷卻。冷卻水從電機安裝板一端進，在電機安裝板內(nèi)循環(huán)后，出來進入主軸箱內(nèi)，在軸箱內(nèi)循環(huán)后，在軸箱另一端流出，是主軸電機周圍的溫度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，可保高速主軸正常運行。藉由前述設(shè)計，使得本發(fā)明加工中心主軸轉(zhuǎn)速可由原來8000轉(zhuǎn)/分提高到24000轉(zhuǎn)/分，其加工效率能提高至少30 %，加工精度可達到0.002mm,工件粗糙度可提高到Ra0.4 μ mD


圖1是本發(fā)明一優(yōu)選實施例中高速立式加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明一優(yōu)選實施例中電機安裝板及主軸箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一優(yōu)選實施例中電機安裝板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明一優(yōu)選實施例中主軸箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4所示主軸箱的沿A-A向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各組件及其附圖標記分別為:床身1、滑座2、絲杠3、工作臺4、立柱5、主軸箱
6、進水口 61、出水口 62、主軸電機7、主軸8、絲杠電機9、導(dǎo)軌10、柵光尺11、連接水管12、電機安裝板13、出水口 131、進水口 132、進水管14以及出水管15。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及一優(yōu)選實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。參閱圖1-5，該高速立式加工中心包括床身1、滑座2、工作臺4、立柱5、主軸箱6、主軸電機7和主軸8 ；其中:該滑座2架設(shè)在床身I上的縱向水平導(dǎo)軌上，并可在滑座驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿該縱向水平導(dǎo)軌運動；該工作臺4架設(shè)在滑座2上的橫向水平導(dǎo)軌上，并可在工作臺驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿橫向水平導(dǎo)軌運動；該立柱5固定在床身I上，該主軸箱6架設(shè)在立柱5上的豎直導(dǎo)軌上，并可在主軸箱驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿豎直導(dǎo)軌運動，該主軸箱上還固定連接主軸8及主軸電機7，主軸上安裝有刀具，并且，至少該主軸上和/或主軸箱內(nèi)還設(shè)有冷卻機構(gòu)。作為優(yōu)選的方案之一，該滑座驅(qū)動機構(gòu)包括與滑座傳動連接的伺服電機和絲杠。該主軸箱驅(qū)動機構(gòu)包括與主軸箱傳動連接的伺服電機和絲杠。同樣的，該工作臺驅(qū)動機構(gòu)亦包括與工作臺傳動連接的伺服電機9和絲杠3。進一步的，該主軸電機7通過電機安裝板13與主軸箱6固定連接。優(yōu)選的，該主軸箱內(nèi)設(shè)有封閉空腔，該封閉空腔通過設(shè)置在主軸箱上的進水口 61和出水口 62與外設(shè)冷卻流體管路連通。尤為優(yōu)選的，該電機安裝板13內(nèi)亦設(shè)有封閉空腔，該封閉空腔通過設(shè)置在電機安裝板上的進水口 132和出水口 131與外設(shè)冷卻流體管路連通。更為優(yōu)選的，可將進水口 132與一進水管14連通，出水口 131通過一連接水管12與進水口 61連接，并將出水口 62與一出水管15連接，從而簡化冷卻管路結(jié)構(gòu)，提高冷卻液利用效率。此外，該滑座和工作臺之間還裝設(shè)有柵光尺11。該滑座驅(qū)動機構(gòu)、工作臺驅(qū)動機構(gòu)、主軸箱驅(qū)動機構(gòu)和主軸電機可分別與一數(shù)控單元(如單片機、計算機系統(tǒng)等)連接，以實現(xiàn)該高速立式加工中心的自動控制。更具體的，該高速立式加工中心中所用之軸承，特別是用于固定主軸的軸承可采用高精度耐磨軸承，并與潤滑系統(tǒng)連接。藉由前述設(shè)計，使得該加工中心主軸轉(zhuǎn)速可由原來8000轉(zhuǎn)/分提高到24000轉(zhuǎn)/分以上，其加工效率能提高至少30 %，加工精度可達到0.002mm,工件粗糙度可提高到Ra0.4 μ m ;同時，還能將主軸及主軸電機溫度控制在合理溫度范圍內(nèi)，并有效降低軸承磨損率，提高軸承使用壽命。以上實施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，所作出的各種變換或變型，均屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種高速立式加工中心，其特征在于，它包括床身、滑座、工作臺、立柱和主軸箱，所述滑座架設(shè)在床身上的第一水平導(dǎo)軌上，并可在滑座驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿第一水平導(dǎo)軌運動，所述工作臺架設(shè)在滑座上的第二水平導(dǎo)軌上，并可在工作臺驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿第二水平導(dǎo)軌運動，所述立柱固定在床身上，所述主軸箱架設(shè)在立柱上的豎直導(dǎo)軌上，并可在主軸箱驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿豎直導(dǎo)軌運動，所述主軸箱上固定連接主軸及主軸電機，主軸上安裝有刀具，并且，至少所述主軸上和/或主軸箱內(nèi)還設(shè)有冷卻機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述滑座驅(qū)動機構(gòu)包括與滑座傳動連接的伺服電機和絲杠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述主軸箱驅(qū)動機構(gòu)包括與主軸箱傳動連接的伺服電機和絲杠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速立式加工中心,其特征在于,所述主軸電機通過電機安裝板與主軸箱固定連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述主軸箱內(nèi)設(shè)有封閉空腔，所述封閉空腔通過設(shè)置在主軸箱上的進水口和出水口與外設(shè)冷卻流體管路連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述電機安裝板內(nèi)設(shè)有封閉空腔，所述封閉空腔通過設(shè)置在電機安裝板上的進水口和出水口與外設(shè)冷卻流體管路連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述滑座和工作臺之間還裝設(shè)有柵光尺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速立式加工中心，其特征在于，所述滑座驅(qū)動機構(gòu)、工作臺驅(qū)動機構(gòu)、主軸箱驅(qū)動機構(gòu)和主軸電機分別與一數(shù)控單元連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速立式加工中心,其特征在于,所述主軸通過軸承與主軸箱固連接，所述軸承采用與潤滑系統(tǒng)連接的高精度耐磨軸承。
全文摘要
一種高速立式加工中心，包括床身、滑座、工作臺、立柱和主軸箱，該滑座架設(shè)在床身上的第一水平導(dǎo)軌上，并可在滑座驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿第一水平導(dǎo)軌運動，該工作臺架設(shè)在滑座上的第二水平導(dǎo)軌上，并可在工作臺驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿第二水平導(dǎo)軌運動，該主軸箱架設(shè)在立柱上的豎直導(dǎo)軌上，并可在主軸箱驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下沿豎直導(dǎo)軌運動，該主軸箱上固定連接主軸及主軸電機，主軸上安裝有刀具，并且，至少該主軸上和/或主軸箱內(nèi)還設(shè)有冷卻機構(gòu)。本發(fā)明主軸轉(zhuǎn)速可提高到24000轉(zhuǎn)/分以上，加工效率能提高至少30％，加工精度可達0.002mm，工件粗糙度可達Ra0.4μm；同時，還能將主軸及主軸電機溫度控制在合理溫度范圍內(nèi)，并有效降低軸承磨損率，提高軸承使用壽命。
文檔編號B23Q37/00GK103158038SQ20111040406
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者王德成, 孟治慶, 孟妮娜 申請人:蘇州上金數(shù)控科技有限公司