专利名称：四轴四联动倒置式车铣复合加工装置的制作方法
四轴四联动倒置式车铣复合加工装置技术领域
四轴四联动倒置式车铣复合加工装置属于数控机床制造技术领域。本装置面向机 械零件自动化加工，主要针对盘、套类零件进行车铣复合加工，具有人性化、高效率、高精度 等优势。
背景技术：
目前，虽然独立式正立车床和独立式倒立车床在对盘、套类零件的加工中，对提高 零件加工精度和生产效率等方面都起到了积极的作用，但是，由于正立式车床和倒立式车 床采用独立式结构设计，在毛坯件有多个面需要加工或复合工序加工时，就需要人工参与 调整或转送到相应的机床进行处理，不但降低了加工效率，增加了操作人员的劳动负荷，还 使得作业连续化程度降低，导致加工零件的精度不易保证。发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术中独立式正立车床和独立式倒立车床存在 的问题和缺陷，设计一种以独立式倒立车床为基础，具有车铣复合加工功能的倒置式车铣 复合加工装置，达到提高数控机床生产加工自动化水平和连续化水平，提高零件加工生产 效率、减轻操作人员劳动强度、保证产品加工质量、降低零件加工成本的目的。
本发明的基本设计是在床身水平方向布置的X向线性导轨上放置滑板结构，在 伺服电机的驱动下滑板实现左右高速移动；在滑板的Y向线性导轨上放置滑鞍和配重结 构，在伺服电机的驱动下实现前后高速移动；包含倒置式主轴单元和主电机的主轴箱单元 则沿滑鞍的竖直方向布置的Z向线性导轨上下移动；动力刀塔安装于床身左下侧，轴向和 径向的动力刀座在动力刀塔电机的驱动下，实现刀具旋转，完成铣削加工；主轴高速旋转， 也具备C轴功能，配合X、Y、Z三轴进给，最终完成四轴四联动车铣复合加工。
本发明避免了独立式正立车床和独立式倒立车床自身所存在的不足，实现了多工 序的加工，加工件的抓取、放回，整个过程中不需要重复装夹，提高了加工效率，降低了工作 人员的劳动强度，并进一步保证了加工件的加工质量，降低了工件的生产成本和加工周期， 尤其适用于各种盘、套类以及有多工序加工零件的使用。
图1是本发明总体装配结构示意图主视图2是本发明总体装配结构示意图左视图中件号说明
1、液压卡盘，2、倒立式主轴单元，3、编码器，4、Z向导轨副，5、回转油缸，6、Z向丝 杠副，7、Z向伺服电机，8、主轴箱，9、倒立式主电机，10、X向导轨副，11、动力刀塔，12、X向 伺服电机，13、配重系统链轮机构，14、配重系统导轨机构，15、配重块，16、滑鞍，17,Y向导轨 副，18、滑板，19、Y向伺服电机，20、Y向丝杠副，21、床身。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方案进行详细描述说明。
本发明整体布局该装置属于十字滑柱式主轴倒置式车铣复合加工装置。床身21 水平放置，床身21顶部导轨面安装X向线性导轨副10。两个线性导轨之间选用滚珠丝杠传 动，X向伺服电机12安装于床身21左侧，通过梅花联轴器驱动滚珠丝杠旋转。
滑板18安装于X向线性导轨副10上，滑板18顶部导轨面安装Y向线性导轨副 17。两个线性导轨之间选用滚珠丝杠传动，Y向伺服电机19安装于滑板18后侧，通过梅花 联轴器驱动滚珠丝杠旋转。滑板18底部与丝母座连接并整体与X向滚珠丝杠副相联，在X 向伺服电机12的驱动下沿X向线性导轨左右高速移动。
立柱式滑鞍16安装于Y向线性导轨副17上，滑鞍16中间腔体安装配重块15。滑 鞍16顶部安装配重系统链轮机构13，配重块15左右两侧是配重系统导轨机构14，滑鞍16 前侧导轨面安装Z向导轨副4，两导轨之间选用Z向丝杠副6传动，Z向伺服电机7安装于 滑鞍16顶端前部。滑鞍16底部与丝母座连接并整体与Y向滚珠丝杠副20相联，在Y向伺 服电机19的驱动下沿Y向线性导轨17前后高速移动。
主轴箱8的左侧方型开口安装倒立式主电机9，右侧中心孔安装倒立式主轴单元 2，倒立式主轴单元2上端安装回转油缸5，倒立式主轴单元2下端安装液压卡盘1，倒立式 主轴单元2取代机械手实现取、放料。主轴箱8的前侧平面安装编码器3，编码器3和倒立 式主轴单元2、倒立式主轴单元2和主电机9上安装同步带轮，通过高效率的同步带传递运 动。主轴箱8的后平面与丝母座相连接并整体与滚珠丝杠相联，在Z向伺服电机7的驱动 下沿着Z向线性导轨上下运动。
动力刀塔10安装于床身21的左下侧，动力刀座由动力刀塔的直流电机驱动，刀具 旋转使工件移动时与刀具产生相对切削运动，在工件的端面和圆弧面进行铣削加工。
加工工件时，工人在装料位置放置工件毛坯，并旋转顶层托盘锁紧工件，输送到上 料位置后，上料机构行程开关将信号反馈至系统，系统停止上料机构电机及减速器运动。并 同时发出指令给X向伺服电机12，驱动滚珠丝杠带动滑板18向右移动，滑板18带动滑鞍 16和主轴箱8—起运动。到达指定上料位置后，发出指令给Y向伺服电机19，驱动Y向滚 珠丝杠20带动滑鞍16前后移动，找正上料的位置并同时发出指令给Z向伺服电机7驱动 Z向滚珠丝杠6带动主轴箱8向下移动，在此过程中打开液压卡盘1卡爪，对准上料托盘机 构，对工件进行压紧并闭合卡盘1抓取工件，抓料到动力刀塔10所在的加工区域，然后根据 预先编制好的加工程序指令进行车削、铣削、钻孔、镗孔或是车铣复合加工。完成加工后，倒 立式主轴单元2携带加工好的零件沿X向原路返回至上料位置，松开液压卡盘1放下加工 完毕的工件。然后发指令给上料机构电机，顺时针移动下一个工位的工件毛坯至上料位置， 重复之前工序完成下一个工件的加工。在下料位置，人工辅助取下加工完毕的工件，并放上 新的工件毛坯进行下一批次加工。至此，本发明完成全部加工工序。
权利要求
1.一种四轴四联动倒置式车铣复合加工装置，包括X向、Y向、Z向进给和C轴旋转，其 特征在于滑板(18)在床身上实现X向左、右移动；滑鞍(16)在滑板(18)上实现Y 向前、后移动；滑鞍(16)前端安装了沿Z向上、下移动的包含主轴电机(9)和倒置式主轴单 元O)的主轴箱(8)；动力刀塔(11)则固装在床身左下侧；自动上料机构作为独立的 上料单元安装于床身的右前侧；最终实现X轴、Y轴、Z轴及C轴四轴四联动车铣复合 加工。
2.根据权利要求1所述的四轴四联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于床身 (21)顶部加工导轨面，安装相互平行的X向线性导轨(10)，滑板(18)安装在线性导轨滑块 上，并与X向丝杠单元通过丝母座连接配合，在X向伺服电机(12)的驱动下沿X向线性导 轨(10)左右移动。
3.根据权利要求1所述的四轴四联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于滑板 (18)顶部加工导轨面，安装相互平行的Y向线性导轨副(17)，滑鞍(16)安装在线性导轨滑 块上，并与Y向丝杠单元OO)通过丝母座连接配合，在Y向伺服电机(19)的驱动下沿Y向 线性导轨副(17)前后移动。
4.根据权利要求1所述的四轴四联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于倒置式 主轴单元(2)安装于主轴箱(8)右侧中心孔内，主轴电机(9)安装在位于倒置式主轴单元 (2)左侧的主轴箱(8)方型开孔内，倒置式主轴单元( 与主轴电机(9)通过同步带传递运 动，倒置式主轴单元O)、主电机(9)与主轴箱(8)组装成一体；滑鞍(16)前部导轨加工面 安装相互平行的Z向线性导轨副0)，主轴箱(8)安装在线性导轨滑块上，并与Z向丝杠单 元(6)通过丝母座连接配合，在Z向伺服电机(7)的驱动下沿Z向线性导轨副(4)上下移 动。
5.根据权利要求1所述的四轴四联动倒置式车铣复合加工装置，其特征在于本加工 装置X轴、Y轴、Z轴三个方向采用大导程滚珠丝杠，实现高速进给；倒置式主轴单元(2)上 端安装回转油缸(5)，下端安装液压卡盘(1)，液压卡盘(1)夹持工件自行环绕Z轴360°旋 转，成为C轴。进行简单的车削加工时，该装置作为一般的倒立式车床使用；当工件具有复 杂曲面需要铣削时，动力刀塔的动力刀座带动刀具旋转，配合X、Y、Z三个方向进给和C轴的 小角度偏转，完成复杂的曲面加工。
全文摘要
四轴四联动倒置式车铣复合加工装置属于数控机床制造技术领域。本发明主要技术方案是床身水平放置，滑板安装在床身X向导轨上，滑柱式滑鞍安装在滑板Y向导轨上，在滑鞍前端Z向导轨上安装包含倒置式主轴单元和主电机的主轴箱单元，动力刀塔固装于床身的左下侧。本加工装置用倒置式主轴单元替代了机械手，实现了倒置式主轴单元的抓料和四轴四联动的车铣复合加工，整体结构紧凑，零件加工自动化和连续化程度高，生产效率高，操作劳动强度低，加工质量好，尤其适合各类盘、套类零件加工使用。
文档编号B23P23/00GK102029522SQ20101059100
公开日2011年4月27日 申请日期2010年12月16日 优先权日2010年12月16日
发明者刘江, 徐士昌, 李超, 陈经界, 齐风华 申请人:北京科技大学, 山东鑫泰数控装备科技有限公司, 广州鑫南数控科技有限公司