雙主軸同步控制機床的制作方法
【專利摘要】一種雙主軸同步控制機床，機床上設(shè)置有兩個主軸箱體,左側(cè)的主軸箱體為固定式箱體，通過固定支座安裝在機床上，右側(cè)的主軸箱體為可移動式箱體，通過中間支座安裝在機床上，兩側(cè)的主軸箱體內(nèi)安裝有電機；兩個主軸箱體均裝有內(nèi)置分離式編碼器，內(nèi)置分離式編碼器的測頭安裝在主軸箱體上，內(nèi)置分離式編碼器的齒環(huán)固定在連接盤上，連接盤通過鍵固定在主軸上，主軸箱體與主軸之間通過軸承連接和支承；動力卡盤通過螺釘固定在主軸上，回轉(zhuǎn)油缸與連接盤固定在一起，動力卡盤、回轉(zhuǎn)油缸、連接盤與主軸為剛性一體；制動器主體通過制動器連接支架連接在主軸箱體上，兩側(cè)的主軸旋轉(zhuǎn)首先是速度同步，然后是旋轉(zhuǎn)主軸角相位同步。
【專利說明】雙主軸同步控制機床

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙主軸單元的控制技術(shù)，尤其涉及一種臥式數(shù)控機床或車銑中心的雙主軸同步控制技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]主軸單元是數(shù)控機床上必備關(guān)鍵核心部件之一，是各機床廠家研究的永恒的課題，目的提高零件的加工質(zhì)量和效率，減輕操作者勞動強度，減少環(huán)境污染。目前使用的雙主軸單元加工零件從主主軸到副主軸的傳遞，需要機床加工完零件正面后，停車從左主軸卡盤取下零件，再裝夾到右主軸上實現(xiàn)加工反面加工，即左、右主軸單元停車進行零件手動交換，效率低，加工的零件尺寸不穩(wěn)定，操作者勞動疲勞程度高。
[0003]然而對于雙主軸同步控制機床來說，安裝在主軸卡盤上的零件的正面加工完成后，機床不停車可以實現(xiàn)加工零件從主主軸到副主軸的自動傳遞，然后在副主軸卡盤上再進行零件背面的加工。因此，可以實現(xiàn)零件的一次裝夾，自動完成零件正、反兩面的車、銑復(fù)合加工。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種雙主軸單元同步控制技術(shù)，即主(左)主軸單元固定，副(右)主軸單元移動的結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)，主副主軸單元都為電主軸結(jié)構(gòu)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種雙主軸同步控制機床，其特征在于:機床上設(shè)置有兩個主軸箱體，左側(cè)的主軸箱體為固定式箱體，通過固定支座安裝在機床上，右側(cè)的主軸箱體為可移動式箱體，通過中間支座安裝在機床上，兩側(cè)的主軸箱體內(nèi)安裝有電機；
兩個主軸箱體均裝有內(nèi)置分離式編碼器，內(nèi)置分離式編碼器的測頭安裝在主軸箱體上，內(nèi)置分離式編碼器的齒環(huán)固定在連接盤上，連接盤通過鍵固定在主軸上，主軸箱體與主軸之間通過軸承連接和支承；
動力卡盤通過螺釘固定在主軸上，回轉(zhuǎn)油缸與連接盤固定在一起，動力卡盤、回轉(zhuǎn)油缸、連接盤與主軸為剛性一體；
制動器主體通過制動器連接支架連接在主軸箱體上，電機定子外套和主軸箱體間設(shè)計環(huán)形槽。
[0006]根據(jù)所述的雙主軸同步控制機床，所述的電機包括電機定子和電機轉(zhuǎn)子，電機定子固定安裝在電機定子外套上，電機定子外套通過螺釘安裝在主軸箱體上，電機轉(zhuǎn)子固定安裝在電機轉(zhuǎn)子內(nèi)套上，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)套通過鎖緊螺母被固定在主軸上。
[0007]根據(jù)所述的雙主軸同步控制機床，所述的右側(cè)主軸箱體連接在中間支座上，中間支座與絲母座裝在一起，進給伺服電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠剛性連接。
[0008]本發(fā)明具有如下優(yōu)勢。
[0009]當主(左)主軸卡盤夾持工件以一定速度旋轉(zhuǎn)，加工完零件后，副(右)主軸首先是速度與主(左)主軸同步，然后是角相位與主軸同步，在W軸的進給驅(qū)動下，向左側(cè)主軸方向直線進給運動，進行智能定位。副主軸卡盤夾持工件與主主軸同步旋轉(zhuǎn)后，主主軸卡盤松開工件，副主軸卡盤夾持工件退回到指定位置，對工件進行反面加工，完成一個循環(huán)。實現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品周轉(zhuǎn)時間，生產(chǎn)效率明顯提高，操作者勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件得到相應(yīng)改善。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2為同步循環(huán)流程圖。
[0012]圖3為智能定位示意圖。
[0013]附圖中:1.床身；2.固定支座；3.制動盤；4.回轉(zhuǎn)油缸；5.連接盤；6.制動器；
7.內(nèi)置分離式編碼器；8.制動器連接支架；9.鎖緊螺母；10.電機轉(zhuǎn)子；11.電機定子；
12.主軸箱體；13.主軸；14.拉桿；15.動力卡盤；16.中間支架；17.軸承座；18.絲母座；19.滾珠絲杠；20.聯(lián)軸器；21.伺服電機支架；22.進給伺服電機。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0015]本發(fā)明包括主軸箱體12、主軸13、編碼器、電機、動力卡盤15、回轉(zhuǎn)油缸4、內(nèi)置分離式編碼器7、副主軸進給滾珠絲杠副、伺服進給電機支架21、中間支座16等零件。
[0016]主軸箱體12內(nèi)安裝有電機，電機包括電機定子11和電機轉(zhuǎn)子10，電機定子11固定安裝在主軸箱體12上，電機轉(zhuǎn)子10固定安裝在主軸13上。
[0017]右側(cè)的進給伺服電機22通過聯(lián)軸器20與滾珠絲杠19剛性連接，進給伺服電機22的轉(zhuǎn)動帶動滾珠絲杠19旋轉(zhuǎn)，即滾珠絲杠19隨電機同步轉(zhuǎn)動,滾珠絲杠19的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)槁菽傅闹本€運動，滾珠絲杠螺母通過絲母座18與副主軸單元相連，實現(xiàn)機床副主軸(W軸)的直線進給運動。
[0018]當左側(cè)主軸(主主軸)卡盤夾持工件并加工完零件后，副主軸(右側(cè)主軸)首先是保證速度與主主軸同步，然后是角相位與主軸同步，在W軸的進給驅(qū)動下，向主主軸方向直線進給運動，進行智能定位。副主軸卡盤夾持工件與主主軸同步旋轉(zhuǎn)后，主主軸卡盤松開工件，副主軸卡盤夾持工件并且退回到指定位置對工件進行反面加工，完成一個循環(huán)。實現(xiàn)了多道工序的連續(xù)加工，減少了半成品周轉(zhuǎn)時間，生產(chǎn)效率明顯提高，操作者勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件得到相應(yīng)改善。
[0019]下面介紹其詳細工作原理。
[0020]如圖1所示，左、右主軸單元相同，包括主軸箱體12，主軸箱體12內(nèi)安裝有電機，電機包括電機定子11和電機轉(zhuǎn)子10,電機定子11通過熱裝工藝被固定安裝在電機定子外套上，電機定子外套通過螺釘被固定安裝在主軸箱體12上；電機轉(zhuǎn)子10通過熱裝工藝被固定安裝在電機轉(zhuǎn)子內(nèi)套上，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)套通過鎖緊螺母9被固定在主軸13上；分離式編碼器7的測頭被間接固定安裝在主軸箱體12上，分離式編碼器7的齒環(huán)通過熱裝工藝被固定安裝在連接盤5上，連接盤5通過鍵被固定在主軸6上。
[0021]主軸箱體12與主軸13之間通過軸承連接和支承，電機定子和轉(zhuǎn)子間有一定的間隙。動力卡盤15通過螺釘固定在主軸13頭部，回轉(zhuǎn)油缸4與連接盤5固定在一起，動力卡盤15、回轉(zhuǎn)油缸4、連接盤5與主軸13成剛性一體?；剞D(zhuǎn)油缸4內(nèi)活塞左右移動通過拉桿14帶動卡配爪的徑向移動，實現(xiàn)對加工零件的夾緊和放松。
[0022]為實現(xiàn)對主軸的速度和位置控制，配套使用的編碼器是可分離式編碼器，即編碼器的測頭與齒環(huán)是分離的，齒環(huán)與連接盤熱裝定在一起，測頭與主軸箱體12固定在一起，編碼器測頭與齒環(huán)之間有一定的間隙，所以編碼器齒環(huán)也會與主軸同步旋轉(zhuǎn)。內(nèi)置分離式編碼器7測頭實時監(jiān)測齒環(huán)的運動狀況，并把信息回傳給控制器，這樣就實現(xiàn)了對主軸的旋轉(zhuǎn)速度和位置角度檢測。控制器通過內(nèi)置編碼器對位置角度定位后，制動器6對制動盤夾緊制動，制動器6通過制動器連接支架8連接固定在主軸箱體12上。為解決電機定子11上線圈工作時發(fā)熱的問題，在電機定子11外套和主軸箱體12間設(shè)計了環(huán)形槽供冷卻液通過。
[0023]左主軸單元連接在固定支座2上，其整體固定在機床床身I上；右主軸單元連接在中間支座16上，與絲母座18連一起，進給伺服電機22通過聯(lián)軸器20與滾珠絲杠19剛性連接，滾珠絲杠19把伺服電機22的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榻z杠螺母的直線移動，即右主軸單元的直線進給移動。
[0024]圖2為雙主軸控制技術(shù)的動作流程圖。其原理是當左邊的動力卡盤15夾持工件以一定速度旋轉(zhuǎn)，對零件正面進行加工，右側(cè)的動力卡盤15處在張開狀態(tài)。右側(cè)的動力卡盤15首先是速度與左主軸同步，然后是角相位與左主軸同步，其同步的精度為±2秒，內(nèi)置分離式編碼器7同步檢測，同時進給伺服電機22帶動右主軸單元向左移動(W軸)一定距離，進行耝定位；當右主軸上的動力卡盤15接觸到左主軸上的工件時，就產(chǎn)生一個軸向的反力，該力大小在控制器上根據(jù)轉(zhuǎn)速已預(yù)設(shè)定為定值，軸向的反力達到設(shè)定的數(shù)字時，反饋給控制裝置，伺服W軸停止左移；兩主軸在同步旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，兩主軸動力卡盤15同時加緊工件同步旋轉(zhuǎn)，然后右主軸動力卡盤15松開工件，左主軸卡盤夾緊工件退回到設(shè)定位置，對零件背面的進行加工，實現(xiàn)一個循環(huán)。
[0025]本發(fā)明是一種雙主軸同步控制技術(shù)，打破了原傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制的限制，把主軸上零件集約化為一個整體模塊，有利于規(guī)?；圃欤阌谘b配維護，是機床主軸結(jié)構(gòu)控制的重大創(chuàng)新。本發(fā)明利用專用優(yōu)化設(shè)計的控制主軸模塊，涉及到的機械結(jié)構(gòu)、連接固定方式、速度旋轉(zhuǎn)和角度定位和相關(guān)電氣控制技術(shù)。各單元可單獨組裝和更換，是主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化和整合的創(chuàng)新，故障率低、易維護，操作者勞動強度和緊張程度均可大為減輕，勞動條件得到相應(yīng)改善，代表著機床發(fā)展方向。
【權(quán)利要求】
1.一種雙主軸同步控制機床，其特征在于:機床上設(shè)置有兩個主軸箱體(12)，左側(cè)的主軸箱體(12)為固定式箱體，通過固定支座(2)安裝在機床上，右側(cè)的主軸箱體(12)為可移動式箱體，通過中間支座(16)安裝在機床上，兩側(cè)的主軸箱體(12)內(nèi)安裝有電機； 兩個主軸箱體(12)均裝有內(nèi)置分離式編碼器(7)，內(nèi)置分離式編碼器(7)的測頭安裝在主軸箱體(12)上，內(nèi)置分離式編碼器(7)的齒環(huán)固定在連接盤(5)上，連接盤(5)通過鍵固定在主軸(13)上，主軸箱體(12)與主軸(13)之間通過軸承連接和支承； 動力卡盤(15)通過螺釘固定在主軸(13)上，回轉(zhuǎn)油缸(4)與連接盤(5)固定在一起，動力卡盤(15)、回轉(zhuǎn)油缸(4)、連接盤(5)與主軸(13)為剛性一體； 制動器(6 )主體通過制動器連接支架(8 )連接在主軸箱體(12 )上，電機定子(11)外套和主軸箱體(12)間設(shè)計環(huán)形槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙主軸同步控制機床，其特征在于:所述的電機包括電機定子(11)和電機轉(zhuǎn)子(10 )，電機定子(11)固定安裝在電機定子外套上，電機定子外套通過螺釘安裝在主軸箱體(12 )上，電機轉(zhuǎn)子(10 )固定安裝在電機轉(zhuǎn)子內(nèi)套上，電機轉(zhuǎn)子內(nèi)套通過鎖緊螺母(9 )被固定在主軸(13 )上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙主軸同步控制機床，其特征在于:所述的右側(cè)主軸箱體(12)連接在中間支座(16)上，中間支座(16)與絲母座(18)裝在一起，進給伺服電機(22)通過聯(lián)軸器(20)與滾珠絲杠(19)剛性連接。
【文檔編號】B23B19/02GK104043845SQ201410266057
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】孫彥旭, 白迪, 李廣冉, 陳兆文, 汪玉偉, 呂剛, 王傳河, 劉春聯(lián), 王彥平, 王欣 申請人:山東魯南機床有限公司