一种并列双主轴排刀机械手数控机床的制作方法

本发明涉及数控排刀车床，特别涉及一种并列双主轴排刀机械手数控机床。

背景技术：

1、随着现代制造业向高精度、高效率、无人化方向快速发展，小型精密零部件的加工需求持续增长，对数控加工设备的集成度、自动化水平和加工精度提出了更高要求。

2、目前，行业内普遍采用传统单主轴数控车床、普通排刀车床搭配人工上下料，或单主轴排刀数控车床加装简易机械手、简易接料副轴的组合方案进行生产。

3、但是上述现有技术方案在实际应用中仍存在以下缺陷：其一，单主轴布局及简易副轴结构无法实现工件全工序加工，工件需多次装夹，不仅导致二次装夹误差大，形位公差难以保证，产品一致性差，还延长了加工节拍，生产效率降低；

4、其二，现有设备多采用单通道控制系统，无法实现双主轴协同加工，加工过程存在大量等待时间，设备综合利用率低；

5、其三，人工上下料或单自由度简易机械手仅能完成简单的取放料动作，无法与主轴、副主轴、排刀系统实现联动控制，加工过程仍需人工干预，自动化程度低，人力成本高，且存在较大的安全操作风险；

6、其四，设备集成度差，多台单机组合生产占地面积大，空间利用率低，同时增加了厂房基建和管理成本，难以满足现代制造业规模化、无人化生产的需求。因此，提出一种并列双主轴排刀机械手数控机床。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种并列双主轴排刀机械手数控机床，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种并列双主轴排刀机械手数控机床，包括床身、主轴系统、进给系统、刀架系统、冷却排屑系统、外防护和数控系统，所述主轴系统包括左右并列布置的主主轴和副主轴，所述主主轴和副主轴分别通过独立的主轴基座安装在床身上，二者轴线平行且可轴向独立移动，具有等功率、等精度的特性；

4、所述进给系统包括两套独立的x轴组件、主鞍座、副鞍座，以及两套独立的z轴组件、副z轴组件和基座组件；两套所述x轴组件分别对应主主轴和副主轴，两套所述z轴组件之间无刚性耦合；

5、所述刀架系统包括单排刀板及安装其上的固定刀座和移动刀座，可实现x/z双轴联动双刀同时切削；

6、还包括全自动上下料机械手，所述机械手与数控系统联动互锁，完成工件上下料及主副主轴间接料转运；所述外防护为全封闭式双区域独立防护结构，两加工区间设分隔挡板；

7、所述冷却排屑系统集成螺旋排屑器与冷却水箱；

8、所述数控系统为双通道联动控制系统，同步控制各部件动作。

9、优选的，所述床身为对置式水平高刚性床身，所述主主轴和副主轴呈完全对称布置；所述主主轴和副主轴均为一体化直驱电主轴，所述主轴箱内部布有加强筋；所述主主轴前端配主轴夹紧组件，所述副主轴前端配副轴夹紧组件，所述主轴夹紧组件为气动弹簧夹头机构，所述副轴夹紧组件为膜片卡盘机构。

10、优选的，所述主鞍座和副鞍座均为箱型封闭结构，内部密布加强筋，分别安装在x向导轨上随伺服丝杠横向进给；所述x轴组件采用高刚性滚珠导轨和滚柱丝杠，丝杠居中布置于导轨结合面之间。

11、优选的，所述z轴组件和副z轴组件分别通过独立的基座组件承载主主轴基座和副主轴基座，实现独立进退；z轴采用高刚性滚珠导轨和滚柱丝杠，配置独立的进给伺服电机。

12、优选的，所述刀板为单排结构，其上布置多个固定刀座和移动刀座，可同时安装多把刀具，分别对应主主轴和副主轴实现同步切削。

13、优选的，所述外防护采用钢板拼装加方管焊接的全封闭框架结构，表面经防锈处理；前门设大视野手动安全门，顶部预留机械手运动空间并配置自动化天窗门。

14、优选的，所述冷却排屑系统包括安装于床身底部的单螺旋排屑器、冷却水箱和两台冷却循环泵，螺旋排屑器与冷却水箱连通，实现铁屑自动排出和切削液循环利用。

15、优选的，所述数控系统为串列总线型车床控制器，支持6轴控制和双通道独立运行，可实现主副主轴独立转速、扭矩、定位控制及同步旋转、分度、对接控制。

16、优选的，还包括气动部件，包含三联件、电磁阀、减压阀、压力传感器和单向阀，用于控制主轴夹紧组件、副轴夹紧组件及机械手的气动动作。

17、优选的，所述z轴导轨处设有预紧自适应补偿结构；所述副轴夹紧组件配置压力闭环控制系统；所述机械手夹爪处安装压力传感器实现抓取力自适应；所述数控系统集成安全互锁冗余控制模块，实现主轴未夹紧禁机械手动作、排屑堵转降速、冷却液低位报警。

18、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、1、 通过左右并列的主主轴与副主轴并行加工，配合单排刀板上的刀座实现双刀同时切削，减少工序等待与加工断点，搭配全自动上下料机械手完成工件自动转运、主副主轴间接料及上下料，可实现连续生产，提高设备综合利用率，单台设备产能可替代两台传统单主轴排刀车床，提升单位面积产能。同时以高刚性床身为承载基础，采用双独立基座组件分别承载z轴组件与副z轴组件，两套进给系统无刚性耦合，配合主鞍座、副鞍座与x轴组件的进给运动保证设备几何精度稳定性；工件通过主轴夹紧组件与副轴夹紧组件在主副主轴间接力传递，无需二次装夹，消除二次装夹误差，改善同轴度、圆度等形位公差，结合机械手的重复定位减少人为操作误差，提升产品加工一致性，且设备集成多种加工工序，可在一台设备上完成小型精密轴类、盘类、套筒类工件的多工序加工，减少工件流转，缩短生产周期；

20、2、 数控系统通过配电盘同步控制各核心部件的联动动作，实现上料、加工、接料、下料的自动化生产流程；全封闭式外防护实现双加工区独立隔离，防止铁屑飞溅与冷却液互扰，冷却水箱集成螺旋排屑器可自动排出铁屑并循环利用切削液，减少人工维护频次，气动部件为夹紧机构与机械手提供动力，配合系统联动互锁机制，降低碰撞、卡料等故障的发生概率。此外，单台设备可替代两台传统单机，减少生产占地面积，节省厂房空间，自动化生产也减少了人工值守需求，降低人力与管理成本，整机集成化设计相比两台独立单机运行能耗更低，进一步节约生产运行成本。

1.一种并列双主轴排刀机械手数控机床，包括床身（1）、主轴系统、进给系统、刀架系统、冷却排屑系统、外防护（8）和数控系统，其特征在于：所述主轴系统包括左右并列布置的主主轴（2）和副主轴（18），所述主主轴（2）和副主轴（18）分别通过独立的主轴基座安装在床身（1）上，二者轴线平行且可轴向独立移动，具有等功率、等精度的特性；

2.根据权利要求1所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述床身（1）为对置式水平高刚性床身，所述主主轴（2）和副主轴（18）呈完全对称布置；所述主主轴（2）和副主轴（18）均为一体化直驱电主轴，所述主轴箱内部布有加强筋；所述主主轴（2）前端配主轴夹紧组件（25），所述副主轴（18）前端配副轴夹紧组件（23），所述主轴夹紧组件（25）为气动弹簧夹头机构，所述副轴夹紧组件（23）为膜片卡盘机构。

3.根据权利要求1所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述主鞍座（5）和副鞍座（13）均为箱型封闭结构，内部密布加强筋，分别安装在x向导轨上随伺服丝杠横向进给；所述x轴组件（14）采用高刚性滚珠导轨和滚柱丝杠，丝杠居中布置于导轨结合面之间。

4.根据权利要求1所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述z轴组件（15）和副z轴组件（17）分别通过独立的基座组件（19）承载主主轴基座和副主轴基座，实现独立进退；z轴采用高刚性滚珠导轨和滚柱丝杠，配置独立的进给伺服电机。

5.根据权利要求1所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述刀板为单排结构，其上布置多个固定刀座和移动刀座，可同时安装多把刀具，分别对应主主轴（2）和副主轴（18）实现同步切削。

6.根据权利要求1所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述外防护（8）采用钢板拼装加方管焊接的全封闭框架结构，表面经防锈处理；前门设大视野手动安全门，顶部预留机械手（27）运动空间并配置自动化天窗门。

7.根据权利要求1所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述冷却排屑系统包括安装于床身（1）底部的单螺旋排屑器、冷却水箱（10）和两台冷却循环泵，螺旋排屑器与冷却水箱（10）连通，实现铁屑自动排出和切削液循环利用。

8.根据权利要求1所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述数控系统为串列总线型车床控制器，支持6轴控制和双通道独立运行，可实现主副主轴独立转速、扭矩、定位控制及同步旋转、分度、对接控制。

9.根据权利要求2所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：还包括气动部件，包含三联件、电磁阀、减压阀、压力传感器和单向阀，用于控制主轴夹紧组件（25）、副轴夹紧组件（23）及机械手（27）的气动动作。

10.根据权利要求2所述的一种并列双主轴排刀机械手数控机床，其特征在于：所述z轴导轨处设有预紧自适应补偿结构；所述副轴夹紧组件（23）配置压力闭环控制系统；所述机械手（27）夹爪处安装压力传感器实现抓取力自适应；所述数控系统集成安全互锁冗余控制模块，实现主轴未夹紧禁机械手动作、排屑堵转降速、冷却液低位报警。