一种实现五轴龙门卧式翻板铣的方法及翻板铣床与流程

本发明涉及机床整机结构技术领域，具体涉及一种实现五轴龙门卧式翻板铣的方法及翻板铣床。

背景技术：

五轴卧式翻板铣床属于国内航空及军工企业急需的高端设备，由于国外优势机床企业的垄断，及对我们机床技术的封锁，造成此类机床价格昂贵，售后服务繁琐困难，难以满足我们产品的正常生产，影响到我们的国防安全。

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展,企业不仅仅满足精度的要求，对机床加工效率也重视度也越来越高。从而往往实际加工中需人工拆卸换下料，严重影响生产效率，并且传统的水平工作台加工方式不利于大量生产排屑。这样不仅机床的利用率不高，繁琐的操作很大程度上的增加了加工辅助时间和其中产生的误差，影响了加工效率和加工精度，增加了成本。

技术实现要素：

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种实现五轴龙门卧式翻板铣的方法及翻板铣床。本发明采用的技术手段如下：

一种实现五轴龙门卧式翻板铣的方法，龙门铣床的龙门侧墙作为移动横梁和卧式工作台共用的支撑本体，为移动横梁和卧式工作台提供直线运动的导向和支撑，ac摆角铣头横向布置，构成卧式加工用主轴，与固定到龙门侧墙上卧式布置的工作台组合，构成龙门五轴卧铣床；机床外配置翻转台，工作台与翻转台之间有工作台的交换装置，构成工作台自动交换系统，工作台在翻转台上四工位翻转，即两个工作台交换工位、一个上料工位和一个待加工工位。

一种五轴龙门卧式翻板铣床，包括龙门侧墙，所述龙门侧墙为桥式龙门的一部分，还包括工作台、翻转台、用于驱动工作台在翻转台和龙门侧墙之间进行位置转换的第一驱动单元和第二驱动单元，所述第一驱动单元和第二驱动单元分别设置于龙门侧墙和翻转台上，所述翻转台处还设有用于驱动翻转台翻转的第三驱动单元，所述工作台通过滑道在翻转台和龙门侧墙之间进行位置转换，所述龙门侧墙和翻转台上均设有用于对工作台锁紧的锁紧机构，所述桥式龙门还包括辅助侧墙和移动横梁，所述移动横梁上设有卧式的ac摆角铣头。

进一步地，所述翻转台设置于龙门侧墙的端部的外部，与龙门侧墙依次设置，所述第三驱动单元能驱动翻转台绕水平轴旋转。

进一步地，所述翻转台的两面上均设有锁紧机构，所述翻转台的靠近龙门侧墙的一端设有第四驱动单元，所述第四驱动单元与第二驱动单元关于翻转台的转轴中心对称，所述翻转台通过翻转切换第二驱动单元和第四驱动单元与第一驱动单元配合完成工作台在翻转台和龙门侧墙之间进行位置转换。也就是说，翻转台一面与龙门侧墙的内侧面同向时，第二驱动单元与第一驱动单元配合进行工作台的位置转换，翻转台的另一面与龙门侧墙的内侧同向时，则使第四驱动单元与第一驱动单元配合进行工作台的位置转换。

进一步地，所述第一驱动单元设置于龙门侧墙的靠近翻转台的一端，所述第一驱动单元包括伺服电机和第一蜗杆，所述第二驱动单元包括第二蜗杆，所述第四驱动单元包括第三蜗杆，所述工作台上设有能与第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆配合的传动件，所述第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆均能通过转动带动传动件移动从而带动工作台移动。

进一步地，所述第一驱动单元还包括转轴、滑杆和与滑杆配合的导向架，所述滑杆和导向架之间设有控制滑杆滑动的气缸，所述转轴设置于所述第一蜗杆内部且能轴向滑动，滑杆滑动带动转轴滑动，所述转轴的外部设有防转平面，所述转轴伸长时能与第二蜗杆配合或第三蜗杆配合并驱动第二蜗杆或第三蜗杆转动。

进一步地，所述传动件为成排设置的滚柱，所述滚柱包括内销轴和设置于内销轴外的外轴承，相邻滚柱之间设有间隙，能与所述第一蜗杆、第二蜗杆和第三蜗杆配合。

进一步地，所述工作台上设有至少两排横向设置的t型滑槽，所述锁紧机构包括活塞杆、t型块和油缸，所述t型块的大径端位于t型滑槽内，所述t型块的小径端固定在活塞杆上，所述油缸驱动活塞杆轴向往复运动从而带动t型块拉紧和释放工作台，所述ac摆角铣头的a轴角度为±135°。

进一步地，所述工作台的下边缘处设有滚动方向与工作台滑动方向相同的支撑轮，所述翻转台上和龙门侧墙上均设有与支撑轮配合的支撑滑道，所述翻转台上和龙门侧墙上均设有对工作台起到导向作用的导向轮，所述导向轮的位置与工作台的上边缘对应。

进一步地，所述翻转台的两面均设有导向轮和支撑滑道。

与现有技术比较，本发明所述的五轴龙门卧式翻板铣床具有以下优点：

1、继承了高速五轴桥式龙门铣床的优势，结构刚性好，精度稳定性高，行程不受限制；

2、垂直布置的工作台和卧式状态的ac摆角铣头配合具有大型零件卧式状态加工利于排屑、减少刀具与切屑之间的摩擦，提高刀具使用寿命的优点；

3、配备机外三工位工作台翻转装置，既保证大型零件卧式状态加工的优势，又借助机外翻转装置，保证在水平状态装卸大型零件，利于零件和夹具的吊装和减少零件变形；

4、工作台翻转装置保证了机内加工与机外装卸零件工作的能同步并行，实现工作台的自动交换以及长时间无人看守的自动化加工过程，进一步提升大型零件生产效率；

5、两个工位用于存放两个工作台，解决了工作台存放缓冲问题，实现了人工装卸站和两个待加工工作台工位所占用的厂房面积，以一当三，提升了机床单位地面积中的有效利用率。

附图说明

图1是本发明实施例所述的五轴龙门卧式翻板铣床立体结构示意图。

图2是本发明实施例所述的五轴龙门卧式翻板铣床主视图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的俯视图。

图5图2的a-a剖视图。

图6是图5的b处放大图。

图7是本发明实施例所述的第一驱动单元的结构示意图。

图8是本发明实施例所述的工作台的立体结构示意图。

图9是图8的b处放大图。

图10是本发明实施例所述的龙门侧墙与工作台的配合示意图。

具体实施方式

一种实现五轴龙门卧式翻板铣的方法，龙门铣床的龙门侧墙作为移动横梁和卧式工作台共用的支撑本体，为移动横梁和卧式工作台提供直线运动的导向和支撑。ac摆角铣头横向布置，也就是摆转90°设置，构成卧式加工用主轴，与固定到龙门侧墙上卧式布置的工作台组合，构成龙门五轴卧铣床，所述ac摆角铣头为ac摆角万能铣头；机床外配置翻转台，工作台与翻转台之间有工作台的交换装置，构成工作台自动交换系统，工作台在翻转台上四工位翻转，即两个工作台交换工位、一个上料工位和一个待加工工位。

如图1至图10所示，一种五轴龙门卧式翻板铣床，包括龙门侧墙1，龙门侧墙1为桥式龙门的一部分，桥式龙门还包括辅助侧墙10和移动横梁100，本实施例还包括工作台2、翻转台3、用于驱动工作台2在翻转台3和龙门侧墙1之间进行位置转换的第一驱动单元4和第二驱动单元5，所述龙门侧墙1作为工作台2加工状态下的基座，构成卧式龙门铣床的形式，加工零件时，产生的碎屑在重力作用下直接掉落，而不会落到工作台上，利于排屑、减少刀具与切屑之间的摩擦，提高刀具使用寿命。所述第一驱动单元4和第二驱动单元5分别设置于龙门侧墙1和翻转台3上，所述翻转台3处还设有用于驱动翻转台3翻转的第三驱动单元6，本实施例中所述第三驱动单元6设置于所述翻转台3远离所述第一驱动单元的位置，所述工作台2通过滑道在翻转台3和龙门侧墙1之间进行位置转换，所述龙门侧墙1和翻转台3上均设有用于对工作台2锁紧的锁紧机构7。

所述翻转台3设置于龙门侧墙1的端部的外部，与龙门侧墙1依次设置，所述第三驱动单元6能驱动翻转台3绕水平轴旋转。所述桥式龙门上设有卧式的ac摆角铣头9，也就是说，所述的ac摆角铣头摆转90°横向设置，所述ac摆角铣头9的a轴角度为±135°，满足零件在龙门侧墙上不同位置的加工。

所述翻转台3的两面上均设有锁紧机构7，所述翻转台3的靠近龙门侧墙1的一端设有第四驱动单元8，所述第四驱动单元8与第二驱动单元5关于翻转台3的转轴中心对称，所述翻转台3通过翻转切换第二驱动单元5和第四驱动单元8与第一驱动单元4配合完成工作台2在翻转台3和龙门侧墙1之间进行位置转换。也就是说，翻转台2一面与龙门侧墙1的内侧面同向时，第二驱动单元5与第一驱动单元4配合进行工作台2的位置转换，翻转台3的另一面与龙门侧墙1的内侧同向时，则使第四驱动单元8与第一驱动单元4配合进行工作台2的位置转换。

如图7所示，所述第一驱动单元4设置于龙门侧墙1的靠近翻转台3的一端，所述第一驱动单元4包括伺服电机41和第一蜗杆42，所述第二驱动单元5包括第二蜗杆51，所述第四驱动单元8包括第三蜗杆81，所述工作台2上设有能与第一蜗杆42、第二蜗杆51和第三蜗杆81配合的传动件21，所述第一蜗杆42、第二蜗杆51和第三蜗杆81均能通过转动带动传动件21移动从而带动工作台2移动。所述第一驱动单元4还包括转轴43、滑杆44和与滑杆44配合的导向架45，所述滑杆44和导向架45之间设有控制滑杆44滑动的气缸46，所述伺服电机41通过减速箱47与我杆固定连接，所述转轴43设置于所述第一蜗杆42内部，且能沿轴向滑动，滑杆44滑动带动转轴43滑动，所述转轴43上设有防转平面48，用于传递旋转力矩，所述转轴43伸长时能与第二蜗杆51配合或第三蜗杆81配合并驱动第二蜗杆51或第三蜗杆81转动，具体驱动方式为现有技术。所述第二驱动单元5和第四驱动单元8均与第一驱动单元4类似，只缺少驱动装置。在工作台2在龙门侧墙1、所述翻转台3交换时，由所述第一驱动单元4的气缸46带动滑杆44，通过导向架45，让转轴43与所述第二驱动单元5和第四驱动单元8的转轴配合，带动第二驱动单元5和第四驱动单元8随第一驱动单元4同步转动，让工作台2换接实现了无缝对接，保证了工作台2在换接时的平稳运送。

所述第三驱动单元6是电机驱动齿轮，小齿轮带动大齿轮增加传动比，让翻转台3翻转，满足工作台2的翻转，完成上下件。

如图8和图9所示，所述传动件21为成排设置的滚柱，所述滚柱包括内销轴211和设置于内销轴211外的外轴承212，相邻滚柱之间设有间隙，能与所述第一蜗杆42、第二蜗杆51和第三蜗杆81的丝牙配合。该结构减小了驱动装置与其之间相对运动的摩擦。本实施例翻转台3完成了重达几吨的工作台以及其上装载的工件从桥式龙门数控机床的龙门侧墙从工作台底座和翻转台之间转运。实现了无缝对接，保证了滑动工作台在换接时的平稳运送。

如图8至图10所示，所述工作台2上设有至少两排横向设置的t型滑槽22，所述锁紧机构7包括活塞杆71、t型块72和油缸73，所述t型块72的大径端位于t型滑槽22内，所述t型块72的小径端通过螺纹固定在活塞杆71上，所述t型块72垂直于工作台2的运动方向设置，固定设置于u型槽201中，所述油缸73驱动活塞杆71轴向往复运动从而带动t型块72拉紧和释放工作台2。具体地，当活塞左腔通油，活塞杆71顶起t型块72，让工作台2位置的所有t形块72高度高过工作台2的t型滑槽22高度。这样工作台2就能在所述龙门侧墙1、所述翻转台3通过导向机构在之间来回滑动。当活塞右腔通油，活塞杆71带动t型块72恢复。当工作台2定位面与龙门侧墙1、所述翻转台3定位面接触后，t型块72继续施加下压力，将工作台2压紧在定位面上。

如图10所示，所述工作台2的下边缘设有滚动方向与工作台2滑动方向相同的支撑轮23，所述翻转台3上和龙门侧墙1上均设有与支撑轮23配合的支撑滑道25，所述翻转台3上和龙门侧墙1上均设有对工作台2起到导向作用的导向轮24，所述导向轮24位置与工作台2的上边缘对应。运输过程中，支撑轮23和导向轮24配合，保证工作台2高低方向和左右方向的导向精度，保证相关导向机构能与工作台2的加工工位和翻转台3的导向机构制造精度和重复定位精度保持一致。所述翻转台3的两面均设有导向轮24和支撑滑道25，而且翻转台3的两面均设有锁紧机构7，配合第三驱动单元6，也就实现了机内加工与机外装卸零件工作的能同步并行。

本实施例的基本工作流程如下：

工序一上料：翻转台3的第一工作位31(设置第二驱动单元5的工作位)朝上，接住第一工作台，工人借助梯台上到第一工作台上，装卡待加工零件；

工序二工作台2翻转：第三驱动单元6驱动翻转台3顺时针翻转90度，翻转台3的第一工作位31朝向机床操作正面，第一工作台垂直放置，并与龙门侧墙1的支撑结构平行。

工序三工作台2交换上机床：第二驱动单元5和第一驱动单元4的蜗杆机构推动第一工作台到机床加工位；

工序四加工零件：五轴龙门卧式加工中心加工零件工位；

工序五准备下一批次待加工零件：翻转台3继续顺时针翻转90度，翻转台第二工作位32(设置第四驱动单元8的工作位)朝上，第二工作台固定到第二工作位32上，进行装卡第二批次待加工零件；

工序六待承接加工件准备工位：翻转台3逆时针翻转90度，翻转台第二工作位32朝后，第二工作台随之朝后，第一工作位31朝前，等待从加工区域下来的第一工作台；

工序七已加工零件下机床工位：第一工作台在第一驱动单元4和第二驱动单元5的蜗杆机构的推动下移动到翻转台3的第一工作位31上。

工序八第二批待加工零件上机床：翻转台3顺时针旋转180度，第二工作台面向机床正面，然后在第四驱动单元8和第一驱动单元4的蜗杆机构的推动下移动到机床加工位。

工序九第一批已加工零件卸料：翻转台3顺时针转90度，第一工作台面向上方，进行卸料，第一工作台经过清理后，装卡第三批待加工零件。

本实施例为五轴桥式龙门加工中心与卧式翻板铣的翻板物流机构的结合，配套改进的ac摆角铣头。翻转台3两面均可装夹工作台，翻转台3纵向时，两侧为工作台交换工位；翻转台工作位朝上时，可用于装卡待加工零件，为上料工位；朝下时作为工作台的待加工工位，也就是说翻转台处为四工位，通过第三驱动单元6进行工位切换，配合生产管控软件，能实现全自动长时间无人看守。在龙门机床加工零件的同时，所述翻转台3转过90度，让所述工作台2水平放置，人工可以上到平台上装夹下个零件，同步进行，为下一道翻转工序做准备，进一步提升加工效率和人工成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。