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一种三Y轴的镜像车铣中心床身及其功能部件的制作方法

2022-04-30 08:57:11 来源:中国专利 TAG:
一种三y轴的镜像车铣中心床身及其功能部件
技术领域
1.本发明涉及机械制造领域,尤其是一种超精密多功能切削的机床,更具体地说就是一种车削与铣削集成的床身及其相关联的功能零部件。


背景技术:

2.高端切削机床的本质来自于高精度,高效率,高稳定性,低消耗,绿色环保,然而,现有车铣复合的床身结构设计,无论是进口还是我国自产的切削机床床身及主要功能零部件均展现出以车削为主要功能的结构布局,铣削只起到了辅助功能,其中车削如果是镜像布置,铣削的结构基础就更加弱化,两者无形中形成了主次之分,这样的床身结构实际上只承载了车削的功能,除此之外,床身质心以矩形或梯形结构为主,其目的是为了便利于切屑等混合物的储蓄与导排。如此床身的结构仍然存在这样几个方面的不足,首先,名称虽然是车铣复合,而实质就是车,铣仅仅是为车服务,一旦切削任务中没有铣削的需要,所谓的铣之功能就成了摆设,造成资源闲置浪费,另一个缺陷是床身的主体与质心虽然通过材质与铸造工艺的优化能够改善压缩强度、弯曲抗拉强度、弹性模量、热膨胀率、应力变形系数等,但是仍有一定的型变隐患,尤其是大幅面的床身结构,也就是这个可能将成为影响车铣复合切削机床精度与稳定性的重要成因之一,另一个不足的地方是矩形或梯形结构的储屑池无法实现非机械(比如真空导流)方式将其排出处理,无一例外地采用了机械排屑技术,因此难以满足绿色切削的条件与社会发展之需要。


技术实现要素:

3.本发明提出了一种以迪卡尔坐标系为基础的三条y轴线的切削床身及其相互作用的功能部件,y轴线基于车削装夹平面(卡盘径向)而确定,包括有主床身,y1轴车削主轴基身,y2轴车刀(塔)库基身,y3轴铣削主轴基身,倒三角形质心池即储屑池,其中y1轴线又包括一个车削主轴固定基座与一个可以运动的车削主轴基座,y2轴线又包括两个可以运动的车刀(塔)库基座,这个基座上又包括了各自的x轴基座,y3轴线上又包括了铣削的x轴向的横跨梁基座、横跨梁、z轴基座、铣削主轴固定座等。
4.本发明的技术方案是这样实现的。
5.主床身设计为矩形厚实的框架结构体,各区域按照相应功能留足壁厚可抽(挖)空,中心位置为倒三角形的壳体兼作切屑收集仓,倒三角形壳体y轴向的两头为挖空的框架结构床身,给y轴驱动组件留出相应的安装空间,x轴向分别设计有不同用途的导轨基体,依次是车削y1轴导轨基身,y2轴车刀(塔)库导轨基身,再就是铣削进料主基台,除此之外,与y2轴车刀(塔)库导轨基之间设计有x轴向的导轨基身,该导轨基身为两个平行结构基体,y轴向左右排列,这儿分别定义为x1轴导轨基身与x2轴导轨基身,两者之上设计有x轴向运动的铣削横跨梁,该梁的上平面为y3轴铣削导轨基身,至此,与前述车削y1轴导轨基身和y2轴车刀(塔)库导轨基身构成了本发明的三条y轴床身结构。
6.所有的导轨基身与主床基体均按照对应的机床型号、材质、铸造工艺、导轨类型的
最高载荷计算承载能力,依此确定相应的基体尺寸,导轨优选液压系统作为功能部件。
7.前述1,车削y1轴导轨基身分别由车削主轴固定座基身与可以y轴向移动的运动座基身构成,同一y1轴线上构成一体,固定座基身高于运动座基身,确保车削的镜像主轴完全同轴心。
8.前述2,y2轴车刀库(塔)导轨基身上安装有液静压导轨组件,该导轨组件之上有两个滑台,每个滑台之上又分别设计有车刀(塔)库基座1与车刀(塔)库基座2,共两个这样的基座,分别能够进行独立的y轴向运动,车刀(塔)库基座1与车刀(塔)库基座2的上平面上又构造有x轴向的导轨基身,该导轨基身上也分别安装有液净压导轨组件,车刀(塔)库固定在液净压导轨组件的滑板上作x轴向的运动。
9.前述3,铣削进料主基台比主床基延伸出体外,y轴向上还设计有副基台,两个基台面可以是静态的,也可以是有传动功能的,能够承载与运送铣削的矩形工件,保障主基台又或者是副机台运送的工件都将运至铣削主轴下方的旋转台或夹具上,旋转台或夹具位于倒三角形质心池即储屑池之上,铣削主轴座之下。
10.前述4,铣削横跨梁为缕空的框架结构基体,两头凸形为座基,中间凹形为梁身,座基分别架设在x1轴与x2轴的液静压导轨的滑板上,作x轴向的运动,铣削横跨梁的上平面上设计有y轴向的液静压导轨组件,该组件的滑台上固定有铣削主轴z轴基座,两者组合用作y轴向与x轴向运动,该基座为中空的梯形结构基体,与前述1和前述2呈现出平行的三条y轴线关系。
11.前述5,倒三角形质心池,底在上,尖在下,壳体既是主床基身的质心支撑又是切屑汇集的容器,尖部也就是容器的底部设计有开口式的导流管,该管口穿过床基直至机床外。
12.进一步地说明:前述1中的车削主轴固定座基身上固定有车削主轴座1与车削主轴座2,y轴向运动座基身上安装有液静压导轨组件,该组件的滑台上安装有车削主轴座1与车削主轴座2,滑台的基准面与固定座基身的基准面相同,固定与运动的四个车削主轴座为同一轴心。
13.前述2中的车刀(塔)库基座设计成“t”型的缕空结构基体,上横面有一定的倾斜角度,以最大空间满足车切削的需要,同时又能避让铣削中心的运动空间,基体面上还安装有液静压导轨组件,除此之外,该面上还有挖空的矩形槽,为驱动组件留下足够的安装空间。
14.前述4,铣削主轴z轴基座上安装z轴向的液静压导轨组件,其滑台上安装有铣削主轴座。
15.如前所述,车削y1轴与车刀(塔)库y2轴构成了独立的镜向车削中心,铣削y3轴与z轴及x1轴与x2轴构成了独立的铣削中心,当车削中心的切削任务有铣削需求时,位于车削y2轴线上的车刀(塔)库组件就进行避让,为铣削组件让出安全运动的空间。
16.以上床身结构既展现出相互独立切削运动空间,又提供了车铣结合的切削条件。
17.本发明的工作原理和有益效果为。
18.1.三条y轴线的床身结构为车削中心与铣削中心的独立与结合提供了必要运动空间与逻辑关系,提高了车铣复合切削的效能,同一台设备不仅能够进行镜向的车切削,还能够进行y、x、z、a、b、c轴的铣切削。
19.2. 倒三角形结构的质心设计使主基体在压缩强度、弯曲抗拉强度、弹性模量、热膨胀率、应力变形系数等综合性能值上得到了进一步提升,尤其是大跨幅的机床基身,解决
铣削刀库打刀,35-铣刀库固定座,36-铣刀库传动装置,37-铣刀库立柱,41-铣削主机台面支撑,42-铣削z轴静压导轨位,39、43-铣削横跨梁,47-滑块安装位,48-滑台安装位,50-y1静压导轨组件,51-车削主轴运动座1,49-车削主轴运动座2,52-铣刀库,53-车削主轴运动座静压导轨,53-1-车削主轴运动座基身,54-车削主轴固定位1,55-y2轴静压导轨,56-铣削固定座,57-车削主轴固定位2,86-y3轴驱动电机位,60-减重抽空位,61-车刀(塔)库座斜基身,62-静压导轨承重台,63-车刀(塔)库座斜基准面,64-线轨滑块固定位,65-车刀(塔)库驱动槽孔,66-线轨滑块螺丝孔,67-铣削z轴电机位,68-铣削z轴中空位,69-铣削z轴底座,70-铣削z轴静压导轨位,71-铣削横跨梁固定座,72-y3轴电机位,73-铣削横跨梁挖空位,74-铣削横跨梁抽空位,75-铣削横跨梁圆弧支撑,76-铣削主轴套,77-铣削主轴臂,78-铣削主轴固定位,82-铣削x1、x2静压导轨位,83-y2轴基体,84-车削主轴固定基身挖空位,85-切削导出口,86-y2轴立撑1,87-y2轴立撑2,88-切削主轴运动座避空位,89-y2轴线轨位,90-车削刀库基座避空位,91-质心块,92-车刀库(塔)基板,93-静压滑板,101-主平台支撑。
39.具体实施例
40.下面将结合附图说明本发明的实施例,举例中将对实现技术方案进行清楚、完整地描述,而这仅仅是本发明的一种实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的技术原理与结构特征,本领域普通技术人员在没有作出突破性的创造性劳动的前提下还可以获得的其他近似的实施例,所有这些都属于本发明保护的范围。
41.用矿物铸造工艺制造一个矩形的主床身(1),尺寸因车铣削主轴型号与行程而决定,本实施例将以车主轴最大夹持直径130mm,行程2500mm为主要技术参数,以此将主床身(1)外型尺寸设定在长5米,宽2.9米,高0.5米进行说明,主床身(1)是框架厚壁的结构体,各处按照相应功能区域留出壁厚可抽空,中心位置为倒三角形质心池(储屑池)(8、81),倒三角形壳体y轴向的两头也就是附图1所示的左右翼为挖空位(15)的框架结构床身,给y轴驱动组件留出相应的安装空间,x轴向分别设计有不同用途的导轨基身,依次是车削y1轴(线)导轨基身,y2轴(线)车刀库导轨基身,再就是输入工件的铣削主基台面(20、80)。
42.从附图1的下方左起依次为车削主轴固定座1(5)与车削主轴固定座2(6),两个座能够同轴心安装一个车削主轴,共同形成一个车削主轴固定组,用紧固件固定在车削主轴固定座基身(12、46)上,车削主轴固定座基身(12、46)高出主床基身基准面(10),尺寸视静压导轨组件总高度而定,往右是车削主轴运动座(49)与车削主轴运动座(51),两个座同样能够同轴心安装一个车削主轴,共同形成一个车削主轴运动组,不同的是用紧固件安装在y1静压导轨组件(50)的滑台上,可以沿y轴(线)自由往复运动,y1静压导轨组件(50)为两组(即a组、b组),平行紧固在主床身基准面(10)之上,车削主轴运动组与车削主轴固定组为同轴心,两者能够构成一静一动的镜像车削关系,也就是本发明的第一个y轴即y1轴线(3)。
43.第二个y轴即y2轴线(2)位于主床身基准面(10)的中间位置,由y2轴基体(83)连贯于整个y2轴线(2),横截面为“t”结构体,尺寸视静压导轨组件灵活掌握,本实施例为水平总宽300mm,高480mm“t”型壁厚质均35mm,水平面有大平面与小平面之分,大平面用于y1液静压导轨组件(50)的b组紧固安装,小平面用于y2轴静压导轨(55)的紧固安装,侧面紧固有线轨组件,构成一个垂直力与水平力的共同作用。车刀(塔)库座1(7、32)和车刀(塔)库座2
(11)分别紧固安装在y2轴静压导轨(55)的滑台及线轨滑块上,位置分别是滑块安装位(47),滑台安装位(48),能够各自沿着y2轴线往复运动。车刀(塔)库座1(7、32)和车刀(塔)库座2(11)是一个“t”型缕空的车刀(塔)库座斜基身(61),上“t”面有一定的倾斜角度以能够让车刀尖基准线与镜像车削同心线交叉即可,此面即车刀(塔)库座斜基准面(63),此结构除了满足车切削的精确位置外还保证了基体的综合性能,车刀(塔)库座斜基准面(63)上还挖有车刀(塔)库驱动槽孔(65),为驱动组件留下足够的安装空间,垂直基体的侧面有突出基体即静压导轨承重台(62),侧面是线轨滑块固定位(64)及线轨滑块螺丝孔(66),还开有减重抽空位(60)。
44.第三个y轴即y3轴线(24)位于附图1的上部,与y2轴线(2)之间设计有x轴向的静压导轨铣削x1轴基身(17-1),该基身为两个平行结构基体,y轴向左右排列,定义为x2轴基身(17-2),两者之上的铣削x1、x2静压导轨位(82)紧固安装了静压导轨组件,该组件的滑台上架设有x轴向运动的铣削横跨梁(39、43),该梁的上平面为y3轴铣削横跨梁基准面(25)该面上紧固安装有液静压导轨组件,这个组件的滑台上又紧固安装了铣削z轴基身(21、38、59),至此,与前述y1轴和y2轴构成了本发明的三条y轴(线)基身结构,区别在于y1轴与y2轴的导轨组件是紧固安装在主床身(1)上,而y3轴是紧固安装在一个可x轴向运动的铣削跨梁之上。
45.进一步说明实施例:车削y1轴(线)导轨基身分别由车削主轴固定座基身(46)与可以y轴向运动的车削主轴运动座基身(53-1构成一体,同一y1轴线上相对排列,固定座基身高于运动座基身,确保车削镜像的主轴完全同轴心。
46.进一步地,y2轴车刀(塔)库导轨基身即y2轴基体(83)上安装有y2轴静压导轨(55),该导轨组件之上有两个滑台,每个滑台之上又分别设计有车刀(塔)库座1(7、32)和车刀(塔)库座2(11),共两个基座,分别能够进行独立的y轴向运动,车刀(塔)库座1(7、32)和车刀(塔)库座2(11)的上平面又构造有x轴向的导轨基即车刀库座斜基准面(63),该导轨基上分别安装有液净压导轨组件,车刀(塔)库固定在净压导轨组件静压滑板(93)的车刀(塔)库基板(92)上作x轴向的运动。
47.进一步地,铣削主基台面(20、80)比主床基身(1)延伸出基体外,由主平台支撑(101)承重,y轴向上还设计有铣削副基台面(18、58),基台面可以是静态的,也可以是有传动功能的,能够承载与运送铣削的矩形工件,不管是主基台还是副机台运送的工件都将运至铣削主轴下方的旋转工件台(23、40)或夹具上,旋转工件台(23、40)或夹具位于倒三角形质心池(储屑池)(8、81)之上,铣削主轴固定座(19、79)之下。
48.进一步地,铣削横跨梁(39、43)为缕空的框架结构基体,见附图8中的铣削横跨梁挖空位(73),铣削横跨梁抽空位(74),留有安装y3轴电机位(72)驱动功能部件的空间,两头凸形为铣削横跨梁固定座(71),中间凹形为梁身,在内角结合处设有铣削横跨梁圆弧支撑(75)。
49.进一步地,倒三角形质心池(储屑池)(8、81)为倒三角形,底在上,尖在下,壳体既是主床身(1)的质心支撑又是切屑汇集的容器,尖部也就是容器的底部设计有开口式的切屑汇流管(9),该管口穿过床基直至机床外即切削导出口(85)。
50.再进一步地,y2轴基体(83)由y2轴立撑1(86),y2轴立撑2(87)与质心块构成垂直支撑。
51.再进一步地,铣削x1轴基身(17-1)与x2轴基身(17-2)在近y2轴线处开有避让缺口,为车刀(塔)库座1(7、32)和车刀(塔)库座2(11)的运动留有车削刀(塔)库基座避空位(90)。
再多了解一些

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