CN116728107A - 一种斜床身卧式加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种斜床身卧式加工中心，包括床身、工作台以及摆头；工作台为卧式回转工作台，且能够装夹工件，并驱动工件绕C轴做回转运动；床身包括倾斜部和平面部，平面部上设有X轴、Y轴和Z轴，摆头能够沿Y轴运动至倾斜部上方，沿Z轴运动靠近或远离工作台。设置的卧式工作台使得加工时产生的大量金属屑能够从工件侧面排出，方便切削屑排出，且利于加工效率的提高；床身设有的倾斜部使得切削屑能够经倾斜部顶面快速排出，避免切削屑在工件及工作台上堆积，避免对刀具在X轴、Y轴及Z轴的运动产生干涉；刀具在床身上的固定点与刀具刀尖点距离近，刀具所在的力臂短，结构刚性强，能够保证刀具刀尖点位置精度，进而保证工件的加工精度。

Description

一种斜床身卧式加工中心

技术领域

本发明涉及数控机床技术领域，尤其涉及一种斜床身卧式加工中心。

背景技术

高端装备制造业中，对工件有重量轻以及高结构强度的加工要求，一般通过加工中心在工件的内壁上车削出凹槽，并使相邻凹槽间形成加强筋，实现对工件的减重和加强结构强度的效果。

现有的加工中心的加工方式均为立式加工，刀具固定在龙门结构上，并设置在工作台的上方对工件进行加工，但是此种加工方式存在很多问题：第一，切削屑会直接落至工件内及工作台上，由于切削屑内部夹杂有空气，使切削屑的体积增大，不但占用大量空间，而且会导致排屑十分不便，加工效率低等问题；第二，由于工件设置在刀具的下方，为了保证工件有足够的安装和加工空间，因此在加工之前，设置在龙门结构上的刀具与工件之间有一定距离，这样就导致了加工时刀具与工件加工点之间的位移较长，刀具加工行程增大，刀具在长距离移动过程中无法保证其运动精度，进而造成刀具的位置精度下降，引起加工精度降低的问题；第三，需要加工的工件相对加工中心来说体积小，加工中心在对其加工时，为了保证加工精度，会控制刀具刀尖的移动速度，因此也会造成工件加工效率低的问题。

发明内容

本发明提供一种斜床身卧式加工中心，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种斜床身卧式加工中心，包括床身、工作台以及摆头；

所述工作台为卧式回转工作台，且能够装夹工件，并驱动工件绕C轴做回转运动；所述床身包括倾斜部和平面部，所述平面部上设有X轴、Y轴和Z轴，所述摆头能够沿Y轴运动至所述倾斜部上方，沿Z轴运动靠近或远离所述工作台。

进一步的，还包括滑板、立柱和横梁，所述床身的所述平面部上设有Z轴导轨，所述滑板沿Z轴移动；

所述滑板上设有Y轴导轨，所述立柱沿Y轴移动；

所述立柱上设有X轴导轨，所述横梁沿X轴移动。

进一步的，所述工作台设于所述床身端部，并与所述床身固定连接。

进一步的，所述工作台设于所述床身一侧，所述工作台与所述床身为分体结构。

进一步的，所述工件为圆筒件。

进一步的，所述工作台固定设于所述床身的所述倾斜部上。

进一步的，所述摆头能够绕B轴或A轴转动。

进一步的，所述横梁的一端设有所述摆头，另一端设有配重结构。

进一步的，还包括浮动支撑结构，所述浮动支撑结构能够沿Z轴方向运动，所述浮动支撑结构设有能够调节高度的支撑板。

进一步的，所述浮动支撑结构安装于所述Z轴导轨上。

进一步的，还包括刀库，所述刀库设于所述工作台顶部，所述刀库为圆盘式刀库，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行，所述摆头能够通过摆动、以及Y轴方向运动，使刀具轴线与所述刀库轴线垂直相交。

进一步的，还包括刀库，所述刀库设于所述工作台一侧，所述刀库为链式刀库，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行。

本发明的有益效果是：

本发明中公开的一种斜床身卧式加工中心，设置卧式回转工作台，工作台的台面朝向刀具和坐标系，使得装夹在工作台上的工件朝向刀具；刀具通过沿X轴、Y轴及Z轴运动靠近工件，刀尖到达加工点，通过摆头转动，调整刀具姿态，并配合工具台的转动，完成对工件的铣削、车削加工；设置的卧式工作台使得工件加工时产生的大量金属屑能够从工件侧面排出，方便切削屑的排出，且利于加工效率的提高；床身设有的倾斜部使得切削屑能够经倾斜部顶面快速排出，避免切削屑在工件及工作台上堆积，避免对刀具在X轴、Y轴及Z轴的运动产生干涉；本加工中心的刀具在床身上的固定点与刀具刀尖点距离近，刀具所在的力臂短，结构刚性强，能够保证刀具刀尖点位置精度，进而保证工件的加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中公开的一种斜床身卧式加工中心结构示意图1(刀库为链式刀库)；

图2为本发明实施例一中公开的一种斜床身卧式加工中心结构示意图2(刀库为圆盘式刀库)；

图3为本发明实施例二中公开的一种斜床身卧式加工中心结构示意图(刀库为链式刀库)；

图4为本发明实施例三中公开的一种斜床身卧式加工中心结构示意图(刀库为链式刀库)。

图中：1、床身；11、倾斜部；12、平面部；2、工作台；3、摆头；4、滑板；5、立柱；6、横梁；7、浮动支撑结构；8、刀库。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1-2所示为本实施例提供的一种斜床身卧式加工中心，包括床身1、工作台2以及摆头3；

所述工作台2为卧式回转工作台，且能够装夹工件，并驱动工件绕C轴做回转运动；所述床身1包括倾斜部11和平面部12，所述平面部12上设有X轴、Y轴和Z轴，所述摆头3能够沿Y轴运动至所述倾斜部11上方，沿Z轴运动靠近或远离所述工作台2。

工件通过工作台2内部设置的驱动回转组件驱动绕C轴回转，并与横梁上的刀具配合对圆筒件内壁铣削形成凹槽和加强筋，实现对工件的车削加工；

本发明中公开的一种斜床身卧式加工中心，设置卧式回转工作台，工作台的台面朝向刀具和坐标系，使得装夹在工作台上的工件朝向刀具；刀具通过沿X轴、Y轴及Z轴运动靠近工件，刀尖到达加工点，通过摆头转动，调整刀具姿态，并配合工具台的转动，完成对工件的铣削、车削加工；设置的卧式工作台使得工件加工时产生的大量金属屑能够从工件侧面排出，方便切削屑的排出，且利于加工效率的提高；床身设有的倾斜部使得切削屑能够经倾斜部顶面快速排出，避免切削屑在工件及工作台上堆积，避免对刀具在X轴、Y轴及Z轴的运动产生干涉；本加工中心的刀具在床身上的固定点与刀具刀尖点距离近，刀具所在的力臂短，结构刚性强，能够保证刀具刀尖点位置精度，进而保证工件的加工精度；本加工中心将床身设置为斜床身倾斜部的底部结构面积大于顶部的平面部面积，且床身倾斜部使床身形成三角形结构，能够提高床身整体的结构刚性和稳定性，进而增强加工中心的结构强度，斜床身的设置也能够节省布设空间，为加工工件的安装和加工提供空间。

本实施例中，还包括滑板4、立柱5和横梁6，所述床身1的所述平面部12上设有Z轴导轨，所述滑板4沿Z轴移动；

所述滑板4上设有Y轴导轨，所述立柱5沿Y轴移动；

所述立柱5上设有X轴导轨，所述横梁6沿X轴移动。

在本实施例中，刀具设在横梁6上；滑板4底部设有滑板滑块，滑板通过滑板滑块安装在Z轴导轨上，且能够在平面部12上沿Z轴导轨滑动，实现刀具沿Z轴方向靠近或远离工作台；立柱5上设有立柱滑块，立柱5通过立柱滑块安装在Y轴导轨，且立柱5能够沿Y轴滑动，实现刀具沿Y轴方向的运动；横梁6上设有横梁滑块，横梁6通过横梁滑块安装在X轴导轨上，并能够沿X轴导轨上下滑动，实现刀具沿竖直方向调节高度；滑板4、立柱5和横梁6的配合实现刀具在X轴、Y轴及Z轴方向的位置调节，提高的刀具位置调节的灵活性和便捷性。在本实施例中，滑板、立柱和横梁的运动均采用伺服电机与滚珠丝杠驱动机构进行驱动。

本实施例中，所述工作台2设于所述床身1端部，并与所述床身1固定连接，即工作台2与床身1为一体式结构，使得机床构型紧凑，有效地减小设备布设占用的空间，同时，一体式结构的设计无需分别将工作台2和床身1进行安装，使得机床安装更为便捷。

本实施例中，所述工件为圆筒件，所述工件的轴线垂直于所述工作台的台面，且开口处朝向刀具。具体的说，所述工件为薄壁圆筒件，为了实现减轻重量的同时，保证工件强度，需要对圆筒件的内壁进行加工，通过铣削形成若干阵列排布的槽，槽与槽之间形成加强结构，既保证了工件的强度和刚性，又能够减轻工件重量。

本实施例中，所述工作台2固定设于所述床身1的所述倾斜部11上。倾斜部的设置能够为安装在工作台上的工件提供加工空间，且固定面积大，能够增加工作台2的结构刚性，保证工作台2的位置精度，进而保证工件加工精度。

本实施例中，所述摆头3能够绕B轴转动，在加工过程中，如图1-2所示，摆头运动至工件待加工位置的下方，摆头向上摆动，使刀具与待加工位置相对应，金属屑在重力作用及冷却液冲洗作用下向下落，避免堆积于工作台。摆头绕A轴转动，摆头摆动，使刀具朝向立柱一侧，加工时，刀尖点与X轴导轨距离更近，可以实现更大的切削强度，保证加工精度。

本实施例中，所述横梁6的一端设有所述摆头3，另一端设有配重结构，横梁与所述立柱连接，并向所述工作台伸出，横梁的伸出端设有摆头，横梁的另一端设有的配重结构能够减小摆头对横梁刚性的影响，平衡横梁两端受力，保证机床加工精度。

本实施例中，还包括浮动支撑结构7，所述浮动支撑结构能够沿Z轴方向运动，所述浮动支撑结构设有能够调节高度的支撑板，浮动支撑结构包括可沿Z轴方向运动的浮动支架，浮动支架上设有浮动支撑板，浮动支撑板可通过上下调整螺丝和左右调整螺丝进行调整；通过调整螺丝调整浮动支撑板的位置为现有技术，此处不再赘述其具体结构；浮动支撑结构用于对工件进行支撑，由于采用工作台为卧式回转工作台，工件安装在工作台上时工件远离工作台的一端为悬臂状态，因此设置的浮动支撑结构能够对工件进行支撑，保证工件的稳定性和位置精度，保证工件的加工精度。

本实施例中，所述浮动支撑结构安装于所述Z轴导轨上。浮动支撑结构与滑板均安装在Z轴导轨上，共用Z轴导轨精度，保证精度一致性，也可以在床身分别设置浮动支撑Z轴导轨和滑板Z轴导轨，避免浮动支撑对滑板造成运动干涉的可能性。

本实施例中，还包括刀库8，如图2所示，所述刀库8设于所述工作台2顶部，所述刀库8为圆盘式刀库，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行，所述摆头能够通过摆动、以及Y轴方向运动，使刀具轴线与所述刀库轴线垂直相交。

如图1所示，所述刀库8还可以采用链式刀库，链式刀库设于所述工作台2一侧，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行，摆头通过X轴、Y轴和Z轴运动至刀库所在高度，且处于合适的换刀位置，通过机械手进行换刀。

实施例2：

本实施例与实施例1不同之处在于，所述工作台2设于所述床身1一侧，所述工作台2与所述床身1为分体结构，浮动支撑结构设置在工作台2与床身1之间，如图3所示。可根据实际的加工需要确定工作台2和床身1的位置并进行布置，能够提高工作台2与床身1布设的灵活性，避免工作台的制造精度误差、安装精度误差与床身的制造精度误差、安装精度误差积累，另外，由于工件加工时，机床部件动作会产生振动，将工作台2和床身1设计为分体式结构，能减小工作台2和床身1之间的相互影响，降低对工作台2和床身1位置精度的相互影响，进而降低对工件加工精度的影响。

实施例3：

如图4所示，本实施例与实施例1不同之处在于，本实施例中，摆头绕A轴转动。本实施例公开的一种斜床身卧式加工中心，摆头摆动，使刀具朝向立柱一侧，加工时，刀尖点与X轴导轨距离更近，可以实现更大的切削强度，保证加工精度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，包括床身(1)、工作台(2)以及摆头(3)；

所述工作台(2)为卧式回转工作台，且能够装夹工件，并驱动工件绕C轴做回转运动；所述床身(1)包括倾斜部(11)和平面部(12)，所述平面部(12)上设有X轴、Y轴和Z轴，所述摆头(3)能够沿Y轴运动至所述倾斜部(11)上方，沿Z轴运动靠近或远离所述工作台(2)。

2.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，还包括滑板(4)、立柱(5)和横梁(6)，所述床身(1)的所述平面部(12)上设有Z轴导轨，所述滑板(4)沿Z轴移动；

所述滑板(4)上设有Y轴导轨，所述立柱(5)沿Y轴移动；

所述立柱(5)上设有X轴导轨，所述横梁(6)沿X轴移动。

3.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，所述工作台(2)设于所述床身(1)端部，并与所述床身固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，所述工作台(2)设于所述床身(1)一侧，所述工作台(2)与所述床身(1)为分体结构。

5.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，所述工件为圆筒件。

6.根据权利要求3所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，所述工作台(2)固定设于所述床身(1)的所述倾斜部上。

7.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，所述摆头(3)能够绕B轴或A轴转动。

8.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，所述横梁(6)的一端设有所述摆头(3)，另一端设有配重结构。

9.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，还包括浮动支撑结构(7)，所述浮动支撑结构能够沿Z轴方向运动，所述浮动支撑结构设有能够调节高度的支撑板。

10.根据权利要求9所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，所述浮动支撑结构安装于所述Z轴导轨上。

11.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，还包括刀库(8)，所述刀库(8)设于所述工作台(2)顶部，所述刀库(8)为圆盘式刀库，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行，所述摆头能够通过摆动、以及Y轴方向运动，使刀具轴线与所述刀库轴线垂直相交。

12.根据权利要求1所述的一种斜床身卧式加工中心，其特征在于，还包括刀库，所述刀库(8)设于所述工作台(2)一侧，所述刀库(8)为链式刀库，所述刀库的转动平面与Z轴、Y轴所在平面平行。