一種大型立臥轉換復合加工中心的制作方法

本實用新型涉及數控機床技術領域，具體地說是涉及一種為了解決大型結構件、大型回轉體類零件的加工精度及提高加工效率問題的結構緊湊、便于操作的大型立臥轉換復合加工中心。

背景技術：

近年來核電、風力發電，鐵路等行業的迅速發展，大型結構件加工效率和加工精度成為制約行業的瓶頸，而大型的立臥轉換五面加工中心，能夠保證工件一次裝夾后，加工除底面外的五個面，兼有立式加工中心和臥式加工中心功能，加工過程能夠保證工件位置公差、加工精度，滿足及適用于箱體類復雜加工、大型回轉體類零件的加工。目前，對于大型立臥轉換五面加工復合加工技術的研究，國內仍然處于引進、吸收、消化階段，雖然國內已開發出五面加工復合加工中心，但大型的五面加工復合加工中心目前在國內尚屬研究階段，市場份額基本被國外企業壟斷，其技術現狀已制約了我國裝備制造業的發展。也使我國在高檔數控機床引進、吸收、消化、再創新方面受制于人。

為了緩解高檔、復合數控機床國產化的瓶頸問題，有必要研制一種滿足和適用核電、風力發電，鐵路等行業所需大型結構件、大型回轉體類零件的加工，并提高其效率和加工精度的大型立臥轉換復合加工中心。

技術實現要素：

本實用新型的研制在一定程度上將緩解高檔、復合數控機床國產化的瓶頸問題，有助于推動國產化進程，滿足和適用核電、風力發電，鐵路等行業所需大型結構件、大型回轉體類零件的加工，并提高其效率和加工精度的大型立臥轉換復合加工中心。

本實用新型一種大型立臥轉換復合加工中心通過下述技術方案予以實現：一種大型立臥轉換復合加工中心，包括底座、XYZ進給軸系統，工作臺及數控轉臺系統，立臥轉換頭傳 動轉換系統，自動換刀裝置，自動潤滑系統、電氣控制系統、冷卻及排屑系統、全防護系統，其特征在于：

1)所述的底座固定于地面，底座后上方設有三條X向導軌，底座的前方用于固定工作臺，X向導軌上方設置與X向導軌活動連接的滑座，所述底座中部沿X向設置通過兩端的X軸滾珠絲杠絲母座和中端的X向絲杠輔助支撐基座支撐固定的X軸滾珠絲杠，底座前端、工作臺左側設置排屑器；

2)所述的XYZ進給軸系統包括X軸移動機構即滑座、Y軸移動機構即主軸箱、Z軸移動機構即立柱、X軸滾珠絲杠、Y軸滾珠絲杠、Z軸滾珠絲杠，所述的滑座與固定在底座后上方的三條X軸導軌滑動連接，所述滑座中部Z向設置Z軸滾珠絲桿；所述的立柱與滑座上方設置的Z向導軌和帶一體式磁柵測量系統Z向導軌滑動連接，所述立柱中部Y向設置Y軸滾珠絲桿；所述的主軸箱與立柱上設置的Y軸導軌和帶一體式磁柵測量系統Y導軌滑動連接；所述X軸滾珠絲桿、Y軸滾珠絲桿、Z軸滾珠絲桿上分別安裝有X軸伺服電機、Y軸伺服電機、Z軸伺服電機；

3)所述的工作臺及數控轉臺結構，所述工作臺與底座采用固定式連接，工作臺上固定安裝數控回轉工作臺和數控回轉工作臺支撐座，數控回轉工作臺上安裝有數控轉臺電機；液壓滑動尾座的液壓滑臺與工作臺固定連接；

4)所述的立臥轉換頭傳動轉換系統包括主電機、ZF減速離合器、主軸皮帶輪、主皮帶輪、皮帶、主軸箱、立臥轉換頭，所述的主軸箱固定在固定安裝在立柱的Y向導軌和帶一體式磁柵測量系統Y導軌上，所述的立臥轉換主軸頭與主軸箱固定連接，所述主電機通過主皮帶輪和皮帶帶動直驅主軸單元旋轉，通過主電機與ZF減速離合器來實現立臥轉換頭的立臥轉換；

5)所述的自動換刀裝置，包括刀庫、換刀機械手。所述的刀庫固定安裝在滑座的刀庫支架上，換刀機械手安裝固定在立柱上的機械手支架上。

本實用新型一種立臥轉換復合加工中心與現有技術相比較有如下有益效果：1)床身采用整體式床身結構設計具有抗扭抗振及高剛性，由于底座的尺寸較大，底座左右跨距大，在底座上安裝四根頂柱，通過螺紋連接，使頂柱支撐底座，減少外力及自重引起的彈性變形。同時在底座上設有的三條X軸導軌適應了大規格機床運行穩定性要求2)在床身上安裝一絲杠輔助支撐機構，減少由于加工工件的長度過大，機床的X向行程達到5米，導致的X軸滾珠絲杠的長度過長，當滾珠絲杠兩端固定后，絲杠由于自重會出現變形，導致絲杠在旋轉的過程中由于變形使絲杠自身的轉動慣量增大。本實用新型設置了X向絲杠輔助支撐基座，有效解決了滾珠絲杠長度過長而變形導致絲杠轉動慣量增大的技術問題；2)固定式工作臺具有良好的承載工件能力，工作臺的尺寸大，工作臺固定到床身上后避免了工作臺的運動而導致的機床精度的誤差。工作臺上設有的立式數控回轉工作臺是實現工件A軸旋轉，配有對大重型工件在A軸上裝夾時的卸荷裝置，并配有適合于不同長度工件的快速裝、卸平臺。轉臺加支撐座結構是為了承載更重的工件承載重量高達5噸，使之在承載重工件旋轉加工時工件不打滑加工精度穩定。液壓尾座采用滑動尾座是為了實現快速裝夾工件，提高生產效率。3)立臥轉換銑頭旋轉是通過主電機通過皮帶直接驅動主軸單元實現0～6000rpm轉速的加工；立臥轉換也是通過主電機和離合器來實現主軸頭的立臥轉換。4)水箱放于底座的前端，并配備自動鏈板式排屑器，水箱上配備2個水泵，一個水泵是通過輸液管道將冷卻液送到主軸端，實現工件冷卻。5)操作面板采用移動式設計，提高了加工者操作方便性。

本實用新型一種立臥轉換復合加工中心結構緊湊、便于操作，解決了大型結構件、大型回轉體類零件的加工精度，提高了加工效率。本實用新型緩解了高檔、復合數控機床國產化的瓶頸問題，有助于推動國產化進程，滿足和適用核電、風力發電，鐵路等行業所需大型結構件、大型回轉體類零件的加工，并能夠有效提高其效率和加工精度。

附圖說明

本實用新型一種立臥轉換復合加工中心有如下附圖：

圖1是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心主視結構示意圖；

圖2是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心俯視結構示意圖；

圖3是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心底座立體結構示意圖；

圖4是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心滑座立體結構示意圖；

圖5是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心立柱的立體結構示意圖；

圖6是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心立臥轉換頭平面結構示意圖；

圖7是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心立體結構示意圖；

圖8是本實用新型一種立臥轉換復合加工中心X向絲杠輔助支撐基座主視結構示意圖。

其中：1、1、自動換刀裝置；2、立柱；3、全防護罩；4、CRT操作臺；5、水箱；6、底座；7、液壓滑動尾座；8、滑座；9、Z軸進給電機；10、X軸進給電機；11、恒溫油箱；12、電氣箱；13、立臥轉換頭旋轉裝置；14、數控轉臺；15、轉臺支撐座；16、主軸頭；17、15°排屑槽；18、X軸滾珠絲杠；19、X向絲杠輔助支撐基座；20、工作臺；21、3條X向導軌；22、X軸滾珠絲杠絲母座；23、Z向導軌；24、Z軸滾珠絲杠；25、Z軸滾表絲杠螺母座；26、帶一體式磁柵測量系統Z向導軌；27、Y軸伺服電機；28、Y向導軌；29、帶一體式磁柵測量系統Y向導軌；30、Y向絲杠；31、主電機；32、ZF減速離合器；33、主軸皮帶輪；34、主皮帶輪；35、皮帶；36、主軸箱；37、立臥轉換頭；38、電氣控制系統；39、冷卻及排屑系統；41、潤滑系統；42、凸輪軸承；43、深溝球軸承；44、外套筒；45、含油軸承；46、中間軸；47、支撐螺釘；48、彈簧；49、調整螺釘；50、彈簧壓套；51、導向塊；52、鎖緊螺母；53、內套筒；54、側端蓋；55、下端蓋、56、刀庫；57、換刀機械手。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型一種大型立臥轉換復合加工中心技術方案作進一步描述。

如圖1－圖8所示，本實用新型一種大型立臥轉換復合加工中心包括底座、XYZ進給軸系統，工作臺及數控轉臺系統，立臥轉換頭傳動轉換系統，自動換刀裝置，自動潤滑系統、電氣控制系統、冷卻及排屑系統、全防護系統，其中：

1)所述的底座6固定于地面，底座6后上方設有三條X向導軌21，底座6的前方用于固定工作臺20，X向導軌21上方設置與X向導軌21活動連接的滑座8，所述底座6中部沿X向設置通過兩端的X軸滾珠絲杠絲母座22和中端的X向絲杠輔助支撐基座19支撐固定的X軸滾珠絲杠18，底座6前端、工作臺20左側設置排屑器17；

2)所述的XYZ進給軸系統包括X軸移動機構即滑座8、Y軸移動機構即主軸箱36、Z軸移動機構即立柱2、X軸滾珠絲杠18、Y軸滾珠絲杠30和Z軸滾珠絲杠24，所述的滑座8與固定在底座6后上方的三條X軸導軌21滑動連接，所述滑座8中部Z向設置Z軸滾珠絲杠24；所述的立柱2與滑座8上Z向設置的Z向導軌23和帶一體式磁柵測量系統Z向導軌26滑動連接，所述立柱2中部Y向設置Y軸滾珠絲杠30；所述的主軸箱36與立柱2上Y向設置的Y向導軌28和帶一體式磁柵測量系統Y向導軌29滑動連接；所述X軸滾珠絲杠18、Y軸滾珠絲杠30、Z軸滾珠絲杠24上分別安裝有X軸伺服電機10、Y軸伺服電機27、Z軸伺服電機9；

3)所述的工作臺及數控轉臺結構，所述工作臺20與底座6采用固定式連接，工作臺20上固定安裝數控回轉工作臺14和數控回轉工作臺支撐座15，數控回轉工作臺14上安裝有數控轉臺電機；液壓滑動尾座7的液壓滑臺與工作臺固定連接；

4)所述的立臥轉換頭傳動轉換系統包括主電機31、ZF減速離合器32、主軸皮帶輪33、主皮帶輪34、皮帶35、主軸箱36、立臥轉換頭37，所述的主軸箱36固定在固定安裝在立柱2的Y向導軌和帶一體式磁柵測量系統Y導軌29上，所述的立臥轉換主軸頭37與主軸箱36固定連接，所述主電機31通過主皮帶輪34和皮帶35帶動直驅主軸單元旋轉，通過主電機31與ZF減速離合器3來實現立臥轉換頭37的立臥轉換；

5)所述的刀庫1固定安裝在滑座8的刀庫支架上，換刀機械手安裝固定在立柱2上的機械手支架上。

進一步地，所述的加工中心通過設置在底座6前側的CRT操作臺4、設置在底座6右側的電氣控制系統38、設置在底座6左側的冷卻及排屑系統39和設置在底座6右側電氣控制系統38前方的潤滑系統41控制實現加工。

進一步地，所述的底座6和工作臺20的前側設置全防護罩3。

進一步地，所述的X向絲杠輔助支撐基座19包括凸輪軸承42、深溝球軸承43、套筒44、含油軸承45、中間軸46、支撐螺釘47、彈簧48、調整螺釘49、彈簧壓套50、導向塊51、鎖緊螺母52，所述的X向滾珠絲杠輔助支撐19固定于底座6上位于X向滾珠絲杠18中間部位下方，X向滾珠絲杠輔助支撐19中心設置中間軸46，中間軸46頂部設置兩組深溝球軸承組43，中間軸46外側設置彈簧48，彈簧48頂端設置彈簧壓套50，彈簧48外側分別設置內套筒53和外套筒44，內套筒53和外套筒44之間設置含油軸承45，所述內套筒53頂部固定設置側端蓋54，側端蓋54上橫向設置與深溝球軸承43相垂直的凸輪軸承42；所述內套筒53和外套筒44下端通過螺釘固定設置下端蓋55，下端蓋55內側設置彈簧調整螺釘49；內套筒53和外套筒44中部下方設置支撐螺釘47，中部上方設置彈簧導向塊51，所述下端蓋55中部下方設置中間軸46的鎖緊螺母52。

進一步地，所述的冷卻及排屑系統39的冷卻控制端與水箱5設置的兩臺水泵連接，水泵的輸液管道連接至主軸頭16端；冷卻及排屑系統39的排屑控制端與設置在工作臺20內側的排屑器連接，排屑器將廢屑排至工作臺20左側從設置在底座6前端工作臺20左側的15°排屑槽17排出。

實施例1。

如圖1－圖8所示，本實用新型一種大型立臥轉換復合加工中心包括底座、XYZ進給軸系統，工作臺及數控轉臺系統，立臥轉換頭傳動轉換系統，自動換刀裝置，自動潤滑系統、電氣控制系統、冷卻及排屑系統、全防護系統，其中：

1)所述的底座6固定于地面，底座6后上方設有三條X向導軌21，底座6的前方用于固定工作臺20，X向導軌21上方設置與X向導軌21活動連接的滑座8，所述底座6中部沿X向設置通過兩端的X軸滾珠絲杠絲母座22和中端的X向絲杠輔助支撐基座19支撐固定的X軸滾珠絲杠18，底座6前端、工作臺20左側設置排屑器17；

2)所述的XYZ進給軸系統包括X軸移動機構即滑座8、Y軸移動機構即主軸箱36、Z軸移動機構即立柱2、X軸滾珠絲杠18、Y軸滾珠絲杠30和Z軸滾珠絲杠24，所述的滑座8與固定在底座6后上方的三條X軸導軌21滑動連接，所述滑座8中部Z向設置Z軸滾珠絲杠24；所述的立柱2與滑座8上Z向設置的Z向導軌23和帶一體式磁柵測量系統Z向導軌26滑動連接，所述立柱2中部Y向設置Y軸滾珠絲杠30；所述的主軸箱36與立柱2上Y向設置的Y向導軌28和帶一體式磁柵測量系統Y向導軌29滑動連接；所述X軸滾珠絲杠18、Y軸滾珠絲杠30、Z軸滾珠絲杠24上分別安裝有X軸伺服電機10、Y軸伺服電機27、Z軸伺服電機9；

3)所述的工作臺及數控轉臺結構，所述工作臺20與底座6采用固定式連接，工作臺20上固定安裝數控回轉工作臺14和數控回轉工作臺支撐座15，數控回轉工作臺14上安裝有數控轉臺電機；液壓滑動尾座7的液壓滑臺與工作臺固定連接；

4)所述的立臥轉換頭傳動轉換系統包括主電機31、ZF減速離合器32、主軸皮帶輪33、主皮帶輪34、皮帶35、主軸箱36、立臥轉換頭37，所述的主軸箱36固定在固定安裝在立柱2的Y向導軌和帶一體式磁柵測量系統Y導軌29上，所述的立臥轉換主軸頭37與主軸箱36固定連接，所述主電機31通過主皮帶輪34和皮帶35帶動直驅主軸單元旋轉，通過主電機31與ZF減速離合器3來實現立臥轉換頭37的立臥轉換；所述立臥轉換頭37包括主軸40、主軸頭16、立臥轉換頭旋轉裝置13，主軸40端部與立臥轉換頭旋轉裝置13連接，立臥轉換頭旋轉裝置13與主軸頭16連接并帶動主軸頭16轉動。如圖6所示。

5)所述的自動換刀裝置(1)包括刀庫(56)、換刀機械手(57)。所述的刀庫(56)固定安裝在滑座(8)的刀庫支架上，換刀機械手(57)安裝固定在立柱(2)上的機械手支架上。如圖1、圖2、圖3、圖5、圖6、圖7所示。

較佳地，所述的加工中心通過設置在底座6前側的CRT操作臺4、設置在底座6右側的電氣控制系統38、設置在底座6左側的冷卻及排屑系統39和設置在底座6右側電氣控制系統38前方的潤滑系統41控制實現加工。如圖1、圖2、圖7所示。

較佳地，所述的底座6和工作臺20的前側設置全防護罩3。如圖1、圖7所示。

較佳地，所述的X向絲杠輔助支撐基座19包括凸輪軸承42、深溝球軸承43、套筒44、含油軸承45、中間軸46、支撐螺釘47、彈簧48、調整螺釘49、彈簧壓套50、導向塊51、鎖緊螺母52，所述的X向滾珠絲杠輔助支撐19固定于底座6上位于X向滾珠絲杠18中間部位下方，X向滾珠絲杠輔助支撐19中心設置中間軸46，中間軸46頂部設置兩組深溝球軸承組43，中間軸46外側設置彈簧48，彈簧48頂端設置彈簧壓套50，彈簧48外側分別設置內套筒53和外套筒44，內套筒53和外套筒44之間設置含油軸承45，所述內套筒53頂部固定設置側端蓋54，側端蓋54上橫向設置與深溝球軸承43相垂直的凸輪軸承42；所述內套筒53和外套筒44下端通過螺釘固定設置下端蓋55，下端蓋55內側設置彈簧調整螺釘49；內套筒53和外套筒44中部下方設置支撐螺釘47，中部上方設置彈簧導向塊51，所述下端蓋55中部下方設置中間軸46的鎖緊螺母52。如圖8所示。X向絲杠輔助支撐基座19輔助支撐X向滾珠絲杠18。當滑座8運動至X向絲杠輔助支撐基座19處時，滑座絲母兩側安裝的壓板壓到輔助支撐機構兩側安裝的凸輪軸承42上，使輔助支撐機構往下運動，讓滑座絲母順利通過輔助支撐機構上方，當滑座8越過后，壓板脫離凸輪軸承后，輔助支撐機構內部裝有彈簧48，經彈簧力使其恢復的原來的位置，繼續支撐著滾珠絲杠。

較佳地，所述的冷卻及排屑系統39的冷卻控制端與水箱5設置的兩臺水泵連接，水泵的輸液管道連接至主軸頭16端；冷卻及排屑系統39的排屑控制端與設置在工作臺20內側的 排屑器連接，排屑器將廢屑排至工作臺20左側從設置在底座6前端工作臺20左側的15°排屑槽17排出。如圖2、圖3、圖7所示。

以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。