專利名稱：多主軸數控加工中心的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于加工機床技術領域，具體涉及一種多主軸數控加工中心。
背景技術：
數控加工中心在加工雕刻方面具有獨特的優勢，因此其獲得了廣泛的應用，但目 前的數控加工中心僅設置有單主軸裝置，加工模式單一且加工效率較低，難以適應企業大 規模生產的要求。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種多主軸數控加工中心，其具有多個主軸裝置，加工 模式較為靈活且生產效率高，能夠更好的滿足生產要求。 為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案一種多主軸數控加工中心，包 括控制柜和雕銑機，所述的控制柜通過設置在其中的控制系統與雕銑機電連接，所述的雕 銑機包括機床框架和設置在機床框架上的加工機構，機床框架包括床體和架設在床體上的 龍門，所述的龍門包括橫置在床體上方的橫梁和設置在床體兩側的立柱，橫梁固設在立柱 的上部，所述的加工機構包括驅動裝置和用來雕銑的主軸裝置，所述的驅動裝置包括X軸 驅動裝置、Y軸驅動裝置和Z軸驅動裝置，所述的主軸裝置設置在龍門上，其特征在于所述 的主軸裝置至少設置為兩個。 由上述技術方案可知，本實用新型中的主軸裝置至少設置為兩個，由于具有多個 獨立的主軸裝置，因此本實用新型可以對工件的不同表面或對工件同一表面的不同區域同 時進行加工，加工模式較多且較為靈活，大大加快了加工速度，能夠更好地滿足生產要求。
圖1是本實用新型的結構示意圖； 圖2是本實用新型控制系統的結構示意圖； 圖3是本實用新型中的龍門與主軸裝置的結構示意圖； 圖4是圖3的左視圖； 圖5是主軸裝置的結構示意圖； 圖6是圖5的左視圖。
具體實施方式如圖1 6所示，一種多主軸數控加工中心，包括控制柜IO和雕銑機，所述的控 制柜10通過設置在其中的控制系統與雕銑機電連接，所述的雕銑機包括機床框架20和設 置在機床框架20上的加工機構，機床框架20包括床體21和架設在床體21上的龍門22， 所述的龍門22包括橫置在床體21上方的橫梁221和設置在床體21兩側的立柱222，橫梁 221固設在立柱222的上部，所述的加工機構包括驅動裝置和用來雕銑的主軸裝置，所述的驅動裝置包括X軸驅動裝置、Y軸驅動裝置和Z軸驅動裝置，所述的主軸裝置設置在龍門22 上，所述的主軸裝置至少設置為兩個。 工作時，X軸驅動裝置驅動主軸裝置沿床體21的寬度方向移動，Y軸驅動裝置驅 動龍門22沿床體21的長度方向移動，同時帶動主軸裝置沿床體21的長度方向移動，所述 的Z軸驅動裝置則帶動主軸裝置沿垂直于床體加工面211的方向移動，從而使得主軸裝置 能夠按照設計意圖完成對加工面211每個點的加工。 作為本實用新型的優選方案，如圖2所示，所述的控制柜10中的控制系統包括可 重構主控器FPGA11和接口板12，所述的可重構主控器FPGA11和接口板12為分體式連接。 進一步的，所述的控制系統還包括計算協處理器DSP13，所述的計算協處理器 DSP13與可重構主控器FPGAll電連接。FPGA(Field Programmable Gate Array)即現場可編程門陣列，是大規模可編程
邏輯器件；FPGA可重構性是指在一個系統中，其硬件模塊或/和軟件模塊均能根據變化的
數據流或控制流對系統結構和算法進行重新配置或重新設置。可重構系統最突出的優點就
是能夠根據不同的應用需求，改變自身的體系結構，以便與具體的應用需求相匹配。 FPGA可重構控制系統的物理構成如圖2所示首先，控制系統的主控部分采用
FPGA芯片技術，主CPU通過嵌入在FPGA內部的方式，使得可重構主控器FPGA內部的結構在
邏輯門資源足夠的前提下可以隨意調整，因此其柔性較強，我們可通過對FPGA內部邏輯的
改變實現改變主控CPU和邏輯構成，甚至可以構建完全不同的新控制系統結構，以實現快
速響應市場對控制系統可重構性能、資源分配等變化的需求；其次，本控制系統采用接口板
與主控板分體式的連接結構，同時預留足夠多的通用1/0資源，能夠實現僅僅通過改變接
口板就可以滿足用戶的新需求；再者，由于接口板信號頻率低、線路簡單，因此改板組織生
產周期短，可靠性高。 如果控制系統的重構目標較為簡單，不需要高強度的計算，則僅依靠主CPU本身 的計算能力或者在FPGA內部定制硬件算法器就能夠實現重構目的；若控制系統重構目標 的計算任務較為復雜時，計算協處理器DSP就可以發揮其超強的計算能力，協助主CPU完成 大量精密復雜的計算任務，同時還能保持主CPU的良好的人機交互功能，使系統更為人性 化，并易于操作。 如圖3 6所示，所述的X軸驅動裝置包括X軸驅動電機30， X軸驅動電機30設 置在所述的橫梁221上，所述的X軸驅動電機30通過減速機構以及齒輪齒條機構帶動主軸 裝置沿龍門橫梁221限定的方向運動； 所述的Y軸驅動裝置包括Y軸驅動電機40， Y軸驅動電機40設置在所述的立柱 222上，所述的Y軸驅動電機40通過減速機構以及齒輪齒條機構帶動龍門22沿床體21限 定的方向運動； 所述的Z軸驅動裝置包括Z軸驅動電機50， Z軸驅動電機50設置在所述的橫梁 221上，所述的Z軸驅動電機50通過滾珠絲杠副帶動主軸裝置沿垂直于床體21上的加工面 211的方向運動。 進一步的，所述的橫梁221的上方設置有橫板223，橫板223所在的平面與設在床 體21上的加工面211平行，橫板223延伸出橫梁221的一側設置有垂直于橫板223的豎板 224，所述的X軸驅動電機30固設在橫板223上，Z軸驅動電機50和主軸裝置設置在豎板224上。 所述的橫梁221的朝向橫板223和豎板224的端面上均設置有導軌，導軌的延伸 方向與橫梁221的延伸方向平行，所述的橫板223和豎板224上均設置有與導軌構成滑動 配合的滑塊。則當X軸驅動電機30通過齒輪齒條機構帶動主軸裝置沿龍門橫梁221限定 的方向運動時，橫板223和豎板224通過滑塊沿橫梁221上的導軌滑動，滑動時磨擦阻力 小，運動輕便靈活，磨損小，能長期保持精度，整個運動過程較為平順且易于控制，有利于實 現準確定位。 同樣，所述的床體21與立柱222相貼靠的端面上設置有導軌，導軌的延伸方向與 床體21的長度方向平行，所述的立柱222上設置有與導軌構成滑動配合的滑塊。 作為本實用新型的優選方案，所述的Z軸驅動電機50固設在豎板224的上方，豎 板224背離橫梁221的板面上設置有絲杠，絲杠的延伸方向垂直于床體21上的加工面211， Z軸驅動電機50通過聯軸器與絲杠相連，絲杠的兩側設置有與絲杠平行的導軌，所述的絲 杠上設置有絲杠螺母，絲杠螺母上固設有升降板225，所述的升降板225上設有與所述的導 軌構成滑動配合的滑塊，升降板225上設置有主軸裝置。 工作時Z軸驅動電機50運行轉動，同時帶動絲杠轉動，絲杠螺母帶動升降板225 沿絲杠上下移動，實現了主軸裝置的上下移動。所述的滾珠絲杠副磨擦損失小，傳動效率和 傳動精度高，制造工藝簡單，運行時平順性良好，易于控制，從而使得加工效果良好。 進一步的，如圖5、6所示，所述的Z軸驅動電機50設置為一個，所述的主軸裝置設 置為平行排布的三個，主軸裝置包括主軸電機60和主軸氣缸70，主軸氣缸70固定設置在升 降板225上，主軸電機60通過安裝支架61與升降板225構成滑動配合，主軸氣缸70通過 進氣管與氣源連接，所述的主軸氣缸70的活塞桿71與主軸電機60固定連接在一起，主軸 氣缸70的活塞桿帶動主軸電機60沿垂直于床體21上的加工面211的方向上下運動，所述 的主軸電機60的下側設有雕銑刀頭。 所述的主軸裝置可以設置為平行排布的多個，比如三個、四個甚至更多個，由于設 置有多個相互獨立的主軸裝置，因此可以實現加工面211的多點同時加工，也即實現多工 位加工；同時由于每個主軸裝置可以夾裝不同的刀具，因此還能夠實現多工序加工的目的， 加工模式靈活，從而大大減少了加工難度，提高了加工速度，也可以多軸聯動，生產效率高。 當主軸氣缸70的活塞桿71在氣壓的作用下向下運行時，由于活塞桿71與主軸電 機60固定連接在一起，因此活塞桿71推動主軸電機60向工作面211移動，以實現加工的 目的；當活塞桿71在氣壓的作用下向上運行時，活塞桿71同時推動主軸電機60向遠離工 作面211的方向移動，以實現退刀的目的。由此可見，本實用新型中的多個主軸通過氣缸傳 動達到換刀目的，實現多工序加工的目的。 再進一步的，如圖5、6所示，所述的升降板225上還設置有吸塵氣缸80，吸塵氣缸 80的下側設有吸塵罩81，吸塵罩81罩設在主軸裝置加工區域的四周，所述的吸塵罩81的 上側連接有吸塵管路82。 工作時，吸塵氣缸80向下推動吸塵罩81，由于吸塵罩81罩設在主軸裝置加工區域 的四周，從而可以將雕銑下來的碎屑從吸塵管路82中吸走，便于清理加工區域，并有利于 清潔生產環境。
權利要求一種多主軸數控加工中心，包括控制柜(10)和雕銑機，所述的控制柜(10)通過設置在其中的控制系統與雕銑機電連接，所述的雕銑機包括機床框架(20)和設置在機床框架(20)上的加工機構，機床框架(20)包括床體(21)和架設在床體(21)上的龍門(22)，所述的龍門(22)包括橫置在床體(21)上方的橫梁(221)和設置在床體(21)兩側的立柱(222)，橫梁(221)固設在立柱(222)的上部，所述的加工機構包括驅動裝置和用來雕銑的主軸裝置，所述的驅動裝置包括X軸驅動裝置、Y軸驅動裝置和Z軸驅動裝置，所述的主軸裝置設置在龍門(22)上，其特征在于所述的主軸裝置至少設置為兩個。
2. 根據權利要求l所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的控制柜(10)中的 控制系統包括可重構主控器FPGA(ll)和接口板(12)，所述的可重構主控器FPGA(11)和接 口板(12)為分體式連接。
3. 根據權利要求1所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的X軸驅動裝置包 括X軸驅動電機(30)， X軸驅動電機(30)設置在所述的橫梁(221)上，所述的X軸驅動電 機(30)通過齒輪齒條機構帶動主軸裝置沿龍門橫梁(221)限定的方向運動；所述的Y軸驅動裝置包括Y軸驅動電機(40)， Y軸驅動電機(40)設置在所述的立柱(222) 上，所述的Y軸驅動電機(40)通過齒輪齒條機構帶動龍門(22)沿床體(21)限定的 方向運動；所述的Z軸驅動裝置包括Z軸驅動電機(50)， Z軸驅動電機(50)設置在所述的橫梁(221) 上，所述的Z軸驅動電機(50)通過滾珠絲杠副帶動主軸裝置沿垂直于床體(21)上的 加工面(211)的方向運動。
4. 根據權利要求2所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的控制系統還包括 計算協處理器DSP(13)，所述的計算協處理器DSP(13)與可重構主控器FPGA(ll)電連接。
5. 根據權利要求3所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的橫梁(221)的上 方設置有橫板(223)，橫板(223)所在的平面與設在床體(21)上的加工面(211)平行，橫板(223) 延伸出橫梁(221)的一側設置有垂直于橫板(223)的豎板(224)，所述的X軸驅動電 機(30)固設在橫板(223)上，Z軸驅動電機(50)和主軸裝置設置在豎板(224)上。
6. 根據權利要求3所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的床體(21)與立柱(222) 相貼靠的端面上設置有導軌，導軌的延伸方向與床體(21)的長度方向平行，所述的 立柱(222)上設置有與導軌構成滑動配合的滑塊。
7. 根據權利要求5所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的橫梁(221)的朝 向橫板(223)和豎板(224)的端面上均設置有導軌，導軌的延伸方向與橫梁(221)的延伸 方向平行，所述的橫板(223)和豎板(224)上均設置有與導軌構成滑動配合的滑塊。
8. 根據權利要求5所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的Z軸驅動電機 (50)固設在豎板(224)的上方，豎板(224)背離橫梁(221)的板面上設置有絲杠，絲杠的延 伸方向垂直于床體(21)上的加工面(211)， Z軸驅動電機(50)通過聯軸器與絲杠相連，絲 杠的兩側設置有與絲杠平行的導軌，所述的絲杠上設置有絲杠螺母，絲杠螺母上固設有升 降板(225)，所述的升降板(225)上設有與所述的導軌構成滑動配合的滑塊，升降板(225) 上設置有主軸裝置。
9. 根據權利要求8所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的Z軸驅動電機 (50)設置為一個，所述的主軸裝置設置為平行排布的三個，主軸裝置包括主軸電機(60)和主軸氣缸(70)，主軸氣缸(70)固定設置在升降板(225)上，主軸電機(60)與升降板(225) 構成滑動配合，主軸氣缸(70)通過進氣管與氣源連接，所述的主軸氣缸(70)的活塞桿與主 軸電機(60)固定連接在一起，主軸氣缸(70)的活塞桿帶動主軸電機(60)沿垂直于床體 (21)上的加工面(211)的方向上下運動，所述的主軸電機(60)的下側設有雕銑刀頭。
10.根據權利要求8或9所述的多主軸數控加工中心，其特征在于所述的升降板 (225)上還設置有吸塵氣缸(80)，吸塵氣缸(80)的下側設有吸塵罩(81)，吸塵罩(81)罩設 在主軸裝置加工區域的四周，所述的吸塵罩(81)的上側連接有吸塵管路(82)。
專利摘要本實用新型屬于加工機床技術領域，具體涉及一種多主軸數控加工中心。本實用新型包括控制柜和雕銑機，所述的控制柜通過設置在其中的控制系統與雕銑機電連接，雕銑機包括機床框架和設置在機床框架上的加工機構，機床框架包括床體和架設在床體上的龍門，所述的龍門包括橫置在床體上方的橫梁和設置在床體兩側的立柱，橫梁固設在立柱的上部，加工機構包括驅動裝置和用來雕銑的主軸裝置，所述的驅動裝置包括X軸驅動裝置、Y軸驅動裝置和Z軸驅動裝置，主軸裝置設置在龍門上，所述的主軸裝置至少設置為兩個。本實用新型可以對工件的不同表面或對工件同一表面的不同區域同時進行加工，加工模式較多且較為靈活，大大加快了加工速度，能夠更好地滿足生產要求。
文檔編號B23Q1/01GK201505754SQ20092018744
公開日2010年6月16日 申請日期2009年9月9日 優先權日2009年9月9日
發明者羅亮, 羅群 申請人:安徽同興科技發展有限責任公司