專利名稱：高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本新型涉及機(jī)械制造設(shè)備，機(jī)床中的數(shù)控加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)裝備制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，作為裝備制造母機(jī)的機(jī)床行業(yè)為了適 應(yīng)各種企業(yè)的需要，大力發(fā)展了一批高精度高速型機(jī)床。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的調(diào)研和分析，現(xiàn)在許多 行業(yè)需要高精度和快速節(jié)拍的臥式加工中心。目前市場(chǎng)上滿足這類要求的機(jī)床主要是國(guó)外 產(chǎn)品。現(xiàn)在國(guó)外臥式加工中心的速度普遍達(dá)到了 40-60m/min，有的甚至達(dá)到了 100m/min以 上，而國(guó)內(nèi)廠家還都停留在24m/min的水平上。

發(fā)明內(nèi)容本新型目的是提供一種高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能使三向進(jìn)給速度達(dá) 到40m/min，以高性價(jià)比替代中端進(jìn)口產(chǎn)品，以低價(jià)提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，包括床身、床身導(dǎo)軌、全套排屑，其特征在于床身采 用三點(diǎn)支撐，X向床身導(dǎo)軌呈前低后高階梯狀分布，全套排屑包括加工區(qū)正下方設(shè)鏈板排屑
器、前側(cè)設(shè)對(duì)稱螺旋排屑器、防護(hù)間頂部高設(shè)噴淋裝置；在機(jī)床前部一點(diǎn)支撐部分上部設(shè)兩 套工作臺(tái)交換機(jī)構(gòu)，X、Y、Z三向進(jìn)給坐標(biāo)采用交流伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠無(wú)級(jí)傳動(dòng)。 本設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)及相應(yīng)的顯著效果 1、該機(jī)床采用三點(diǎn)支撐方式，確保精度穩(wěn)定性，安裝方便，節(jié)省時(shí)間。 2、X向床身導(dǎo)軌呈前低后高階梯狀分布，這種設(shè)計(jì)在保證Z軸強(qiáng)度的前提下，可極
大減輕移動(dòng)部件立柱的重量，從而獲得更高的加速度性能。 3、本機(jī)床采用中間排屑方式，處于加工區(qū)域正下方的鏈板排屑器可以把在高速加 工中產(chǎn)生的大量切屑快速可靠的輸送走，同時(shí)在加工區(qū)域前側(cè)還有兩個(gè)螺旋排屑器可以將 飛濺到前部的切屑運(yùn)回中間鏈板排屑器，再由防護(hù)間頂部噴淋裝置配合沖刷，可避免切屑 堆積，減少機(jī)床熱變性，提高機(jī)床精度穩(wěn)定性。 4、本機(jī)床為高速型機(jī)床，為整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了四軸三聯(lián)動(dòng)(四軸聯(lián)動(dòng)為選項(xiàng))，機(jī)床
的三向快速進(jìn)給速度達(dá)到40m/min，工作臺(tái)630X630，交換采用回轉(zhuǎn)交換，工作臺(tái)交換時(shí)間
12秒，刀具交換時(shí)間3.5秒，由于縮短了非切削時(shí)間，從而大大提高了生產(chǎn)效率。 5、 X、 Y、 Z導(dǎo)軌選用直線導(dǎo)軌，摩擦力小，定位精度高；X、 Y、 Z坐標(biāo)與滾珠絲杠直接
連接，各座標(biāo)移動(dòng)均采用交流進(jìn)給伺服電機(jī)拖動(dòng)，導(dǎo)軌快速移動(dòng)40m/min。 6、主軸轉(zhuǎn)速6000rpm，主傳動(dòng)采用兩檔變速，變速范圍大，主軸輸出扭矩大，既可
滿足用戶對(duì)大扭矩主軸的要求，又可滿足用戶對(duì)高轉(zhuǎn)速主軸的要求，保證功率輸出從低速
到高速無(wú)缺口 ；直線運(yùn)動(dòng)采用高速直線導(dǎo)軌，實(shí)現(xiàn)高速直線運(yùn)動(dòng)，承載大，摩擦力小，吸振性
好，可提高運(yùn)動(dòng)精度和定位精度，且低速運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)爬行。 本設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)比較新穎的高速型臥式加工中心，加大了主軸轉(zhuǎn)速和快速的進(jìn)給速 度，配有自動(dòng)雙交換工作臺(tái)，可減少輔助時(shí)間，提高效率。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、冶金，紡織，航空航天等各行業(yè)機(jī)械類零件的加工，尤其適合零件平面的銑、鉆、鏜、鉸、锪、攻絲等多 種加工工序，它不僅具有在單位時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高速切削的高效率性能，而且可使被加工零件 獲得高精度和高表面光潔度，本機(jī)床能夠提高零件的加工精度和加工效率。

圖1是高速臥式加工中心主機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的右視圖； 圖3是圖1的俯視圖； 圖4是圖1有三點(diǎn)支撐的仰視圖； 圖5是本機(jī)床X向床身呈階梯狀的導(dǎo)軌示意圖； 圖6是機(jī)床排屑結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是排屑結(jié)構(gòu)俯視圖； 圖8是交換臺(tái)站雙油缸驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)交換示意圖； 圖9是雙油缸驅(qū)動(dòng)示意圖； 圖10是三向坐標(biāo)與絲杠連接示意具體實(shí)施方式高速臥式加工中心主機(jī)整體結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1-3，主軸箱在Y軸上下移動(dòng)，工作臺(tái)沿Z軸 前后移動(dòng)，左右移動(dòng)的立柱為X軸；其特征在于 1、機(jī)床三點(diǎn)支撐； 機(jī)床床身采用整體式鑄造，設(shè)計(jì)布局為縱、橫床身呈倒T字型結(jié)構(gòu)，三個(gè)地腳呈等 腰三角形結(jié)構(gòu)分布，機(jī)床底盤設(shè)三點(diǎn)支撐，如圖4所示，機(jī)床安裝后地腳1不需調(diào)節(jié)只作為 基準(zhǔn)起支撐作用，需調(diào)整地腳2和地腳3的高度就能保證機(jī)床水平，安裝調(diào)試非常方便，而 且便免了以前那種多點(diǎn)支撐引起的機(jī)床變形，有利于機(jī)床的精度保持。X軸立柱設(shè)置在T型 的后兩點(diǎn)支撐的中間、橫向左右移動(dòng)，如圖3所示，工作臺(tái)交換裝置設(shè)在T型前部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 上，工作臺(tái)沿Z軸縱向前后移動(dòng)。 2、X向床身導(dǎo)軌前低后高階梯狀分布，見(jiàn)圖1、圖5 : X向床身導(dǎo)軌4和導(dǎo)軌5呈前低后高階梯狀分布，X向絲杠6在床身導(dǎo)軌4與導(dǎo)軌 5中間平行導(dǎo)軌放置，X向絲杠6與床身導(dǎo)軌4在較低的同一水平面，導(dǎo)軌5置于高位。這 種設(shè)計(jì)在保證Z軸強(qiáng)度的情況下，大大減輕在X向上移動(dòng)部件立柱的重量，從而獲得更高的 加速度性能。 3、中間排屑全套結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖6、圖7 : 本機(jī)床采用中間排屑方式，鏈板排屑器9設(shè)置在加工區(qū)域正下方，同時(shí)在加工區(qū) 域前側(cè)還有兩個(gè)左右對(duì)稱的螺旋排屑器7、8可以將飛濺到前部的切屑運(yùn)回中間鏈板排屑 器9，防護(hù)間在加工區(qū)域頂部設(shè)噴淋裝置，其下游設(shè)置水箱排屑器10，通過(guò)傳送帶將排屑提 升至排屑出口 ，下面有集屑小車11 。 4、兩套工作臺(tái)的雙油缸回轉(zhuǎn)交換機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖3、圖8、圖9 : 機(jī)床回轉(zhuǎn)交換機(jī)構(gòu)采用雙油缸驅(qū)動(dòng)，兩工作臺(tái)13、 13'中心與回轉(zhuǎn)臺(tái)12中心在同 一線上。回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸外周對(duì)稱設(shè)置兩油缸的活塞15、小活塞16、16'、排氣孔20，兩端有回油口 17、進(jìn)油口 14、14'、節(jié)流閥18、活塞齒條19與回轉(zhuǎn)臺(tái)12轉(zhuǎn)軸外周齒嚙合。 交換時(shí)液壓油從油口 14進(jìn)入油缸內(nèi)，推動(dòng)活塞15和齒條向左移動(dòng)，到達(dá)行程后與
小活塞16接觸通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥18，控制從油口 17回流的液壓油的流量來(lái)達(dá)到緩沖的作用。
反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油從油口 14'進(jìn)入帶動(dòng)活塞齒條19向左移動(dòng)，此時(shí)小活塞16'起緩沖作用。 5、三向坐標(biāo)與滾珠絲杠連接，見(jiàn)圖10 : 三向坐標(biāo)軸承座20與床身21 —體結(jié)構(gòu)，安裝方便減少了安裝周期。X、 Y、 Z進(jìn)給 坐標(biāo)采用交流進(jìn)給伺服電機(jī)22帶動(dòng)滾珠絲杠23無(wú)級(jí)傳動(dòng)。交流伺服進(jìn)給電機(jī)22作為動(dòng) 力源，滾珠絲杠23作為傳動(dòng)部件。電機(jī)端采用滾珠絲杠支撐軸承24固定支撐、遠(yuǎn)離電機(jī)一 端采用滾針軸承25浮動(dòng)支撐，確保絲杠進(jìn)給剛度和壽命。 本設(shè)計(jì)按等腰三角形分布三個(gè)地腳，使床身呈倒T型結(jié)構(gòu)，X軸立柱橫向移動(dòng)、工 作臺(tái)沿Z軸縱向移動(dòng)；X向絲杠位于前低后高的兩床身導(dǎo)軌之間，在保證Z軸強(qiáng)度的前題 下，極大減輕移動(dòng)部件立柱重量；直線運(yùn)動(dòng)采用X、 Y、 Z高速直線導(dǎo)軌，主傳動(dòng)采用兩檔變 速，主軸轉(zhuǎn)速6000rpm，40m/min，兩工作臺(tái)回轉(zhuǎn)交換設(shè)雙油缸驅(qū)動(dòng)；機(jī)床的三向快速進(jìn)給速 度達(dá)到40m/min，工作臺(tái)交換時(shí)間12秒，刀具交換時(shí)間3. 5秒。
權(quán)利要求高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，包括床身、床身導(dǎo)軌、全套排屑，其特征在于床身采用三點(diǎn)支撐，X向床身導(dǎo)軌呈前低后高階梯狀分布，全套排屑包括加工區(qū)正下方設(shè)鏈板排屑器、前側(cè)設(shè)對(duì)稱螺旋排屑器、防護(hù)間頂部高設(shè)噴淋裝置；在機(jī)床一點(diǎn)支撐部分上部設(shè)兩套工作臺(tái)及雙油缸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，X、Y、Z三向進(jìn)給坐標(biāo)采用交流伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠無(wú)級(jí)傳動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于為縱、橫床身呈倒T 字型結(jié)構(gòu)，三個(gè)地腳呈等腰三角形結(jié)構(gòu)分布，機(jī)床底盤設(shè)三點(diǎn)支撐。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于中間排屑方式，鏈 板排屑器(9)設(shè)置在加工區(qū)域正下方，同時(shí)在加工區(qū)域前側(cè)還有兩個(gè)左右對(duì)稱的螺旋排屑 器(7)、 (8)可以將飛濺到前部的切屑運(yùn)回中間鏈板排屑器9，防護(hù)間在加工區(qū)域頂部設(shè)噴 淋裝置，其下游設(shè)置水箱排屑器(10)，通過(guò)傳送帶將排屑提升至排屑出口 ，下面有集屑小車 (11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于X向床身導(dǎo)軌(4) 和導(dǎo)軌(5)呈前低后高階梯狀分布，X向絲杠(6)在床身導(dǎo)軌(4)與導(dǎo)軌(5)中間平行導(dǎo) 軌放置，X向絲杠(6)與床身導(dǎo)軌(4)在較低的同一水平面，導(dǎo)軌(5)置于高位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于兩工作臺(tái)與回轉(zhuǎn) 臺(tái)，圓心在同一線上，兩套工作臺(tái)和雙油缸回轉(zhuǎn)交換機(jī)構(gòu)兩工作臺(tái)(13)、 (13')中心與回 轉(zhuǎn)臺(tái)(12)中心在同一線上，回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸外周對(duì)稱設(shè)置兩油缸的活塞(15)、小活塞(16)、 (16')、排氣孔(20)，兩端有回油口 (17)、進(jìn)油口 (14)、(14')、節(jié)流閥(18)、活塞齒條(19) 與回轉(zhuǎn)臺(tái)(12)轉(zhuǎn)軸外周齒嚙合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于三向坐標(biāo)軸承座 (20)與床身(21)為一體結(jié)構(gòu)，采用交流伺服進(jìn)給電機(jī)(22)作為動(dòng)力源，滾珠絲杠(23)作 為傳動(dòng)部件，交流進(jìn)給伺服電機(jī)(22)帶動(dòng)滾珠絲杠(23)實(shí)現(xiàn)X、Y、Z進(jìn)給坐標(biāo)的無(wú)級(jí)傳動(dòng)， 電機(jī)端采用滾珠絲杠支撐軸承(24)固定支撐、遠(yuǎn)離電機(jī)一端采用滾針軸承(25)浮動(dòng)支撐， 確保絲杠進(jìn)給剛度和壽命。
專利摘要高速臥式加工中心整機(jī)結(jié)構(gòu)，包括床身、床身導(dǎo)軌、全套排屑，其特征在于床身采用三點(diǎn)支撐，X向床身導(dǎo)軌呈前低后高階梯狀分布，全套排屑包括加工區(qū)正下方設(shè)鏈板排屑器、前側(cè)設(shè)對(duì)稱螺旋排屑器、防護(hù)間頂部高設(shè)噴淋裝置；在機(jī)床一點(diǎn)支撐部分上部設(shè)兩套工作臺(tái)及雙油缸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，X、Y、Z三向進(jìn)給坐標(biāo)采用交流伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠無(wú)級(jí)傳動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用三點(diǎn)支撐方式，安裝方便，確保精度穩(wěn)定性。X向床身導(dǎo)軌呈前低后高階梯狀分布，能在保證Z軸強(qiáng)度的情況下，極大減輕移動(dòng)部件立柱的重量，從而獲得更高的加速度性能。采用中間排屑方式，可以把在高速加工中產(chǎn)生的大量切屑快速可靠的輸送走，同時(shí)前側(cè)還有兩個(gè)螺旋排屑器并配合防護(hù)間頂部噴淋裝置沖刷，避免切屑堆積，減少機(jī)床熱變性，提高機(jī)床精度穩(wěn)定性。雙油缸驅(qū)動(dòng)的工作臺(tái)交換裝置，確保工作臺(tái)交換的平穩(wěn)性，保證交換精度。該機(jī)床三向快速進(jìn)給速度達(dá)到40m/min，工作臺(tái)交換時(shí)間12秒，刀具交換時(shí)間3.5秒，縮短了非切削時(shí)間，極大提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B23Q1/00GK201534281SQ20092020371
公開(kāi)日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者馮軼, 劉林, 吳淑芹, 張 雄, 戶海軍, 李昕晞, 楊麗敏, 王仁誠(chéng), 王慶利, 鄭永平 申請(qǐng)人:中捷機(jī)床有限公司