一种高效数控纵切车铣复合加工机床制造技术

本发明专利技术公开了一种高效数控纵切车铣复合加工机床，该机床包括主轴系统、背轴系统、刀具系统和床身；主轴系统和背轴系统安装在床身的两端，刀具系统安装在床身上且位于主轴系统和背轴系统之间；主轴系统能够沿Z向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；背轴系统能够沿Z向和X向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；刀具系统具有包括立柱和两个移动平台，立柱中部的通孔中安装为工件提供支撑的动力导套，两个移动平台分别位于动力导套的左右两侧并与背轴系统相对，移动平台具有X向和Y向的平移功能且装有加工刀具。本发明专利技术能够完成对三维微小型复杂回转体异构件的车、铣复合加工。

An Efficient CNC Longitudinal Cutting, Turning and Milling Composite Machining Machine Tool

The invention discloses an efficient NC longitudinal cutting Turning-Milling compound machine tool, which comprises a spindle system, a back axle system, a tool system and a bed; a spindle system and a back axle system are installed at both ends of the bed, and a tool system are installed on the bed and between the spindle system and the back axle system; a spindle system can move reciprocally along the Z direction and the clamped workpiece rotates around the Z direction axis; The axle system can move reciprocating along Z and X directions and the clamped workpiece rotates around Z axis; the tool system includes a column and two mobile platforms. The dynamic guide sleeves are installed in the holes in the middle of the column to support the workpiece. The two mobile platforms are located on the left and right sides of the dynamic guide sleeve and are opposite to the back axle system. The mobile platform has the translation function in X and Y directions and is equipped with processing. Cutting tools. The invention can complete turning and milling composite processing of three-dimensional micro complex revolving isomeric parts.

【技术实现步骤摘要】
一种高效数控纵切车铣复合加工机床
本专利技术涉及一种复合加工机床，具体涉及一种数控纵切车铣复合加工机床，属于机械加工制造

技术介绍
随着科学技术的发展，精密化、微小型化、轻量化已经成为航空、航天、船舶、兵器等领域的发展趋势，三维复杂精密微小型结构件在各领域中的应用越来越广泛。三维复杂精密微小型结构件作为武器装备的核心关键部件，加工质量直接影响着武器装备的性能。三维复杂精密微小型结构件具有需求量大、加工难度大、加工工序多、加工尺寸小、加工结构复杂等特点，要求零件加工精度高，并且需要多次装夹才能完成加工。为解决上述加工难题，实现三维复杂精密微小型结构件的高效、高精度的加工，这就要求加工设备具有高效率、高精度、高转速、多功能、多工艺复合的特点，如应具有车、铣、车铣、磨、车磨、抛、钻、镗等功能，同时拥有多轴控制、多排刀加工功能。目前，传统常规尺寸的精密机床多数没有在一台机床上集成上述多种功能，难以实现一次装夹的完整高效、高精度加工，且其价格很高，不宜用于三维复杂精密微小型结构件。因此，有必要研制一种高效数控纵切微小型车铣复合加工机床来满足三维复杂精密微小型结构件的高效、高精度、多工艺复合加工的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种高效数控纵切车铣复合加工机床，能够完成对三维微小型复杂回转体异构件的车、铣、车铣、磨、车磨、抛、钻、镗等功能。一种高效数控纵切车铣复合加工机床，该机床包括主轴系统、背轴系统、刀具系统和床身；主轴系统和背轴系统安装在床身的两端，刀具系统安装在床身上且位于主轴系统和背轴系统之间，令床身长度方向为Z向，水平面内垂直于Z向为X向，垂直于ZX平面为Y向；所述主轴系统能够沿Z向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；所述背轴系统能够沿Z向和X向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；所述刀具系统具有包括立柱和两个移动平台，立柱中部的通孔中安装为工件提供支撑的动力导套，两个移动平台分别位于动力导套的左右两侧并与背轴系统相对，移动平台具有X向和Y向的平移功能且装有加工刀具。进一步地，所述主轴系统包括主轴、主轴箱和Z轴移动平台，其中Z轴移动平台由导轨和轴座组成；Z轴移动平台水平安装在床身上表面，主轴箱水平安装在Z轴移动平台上，且主轴箱与Z轴移动平台的导轨相配合并能沿Z向移动；主轴安装在主轴箱内，且主轴带工件绕Z轴旋转。进一步地，所述背轴系统包括背轴、背轴箱、Z轴移动平台和X轴移动平台，其中Z轴移动平台和X轴移动平台均由导轨和轴座组成；X轴移动平台水平安装在床身上表面，Z轴移动平台水平安装在X轴移动平台上，Z轴移动平台与X轴移动平台的导轨相配合并能沿着X方向移动；背轴箱水平安装在Z轴移动平台上，背轴箱与Z轴移动平台的导轨相配合并能沿着Z方移动；背轴安装在背轴箱内，且背轴带工件绕Z轴旋转。进一步地，所述刀具系统中的一个移动平台上安装车刀架、动力铣刀和高频铣削装置，车刀架在移动平台的带动下能沿着X方向进给运动，沿Y方向上下运动，实现主轴车削功能；动力铣刀随着移动平台沿X向轴向进给运动，沿Y向径向进给运动，动力铣刀绕X轴旋转，实现铣削和车铣功能；高频铣削装置随移动平台沿X向进给运动，沿Y向上下运动，高频铣削装置绕Z轴旋转，实现高频铣削功能；刀具系统中另一个移动平台上安装两列刀具，每列刀具由车刀架、动力铣刀和立铣刀组成；其中一列刀具的车刀架实现主轴、背轴车削功能；动力铣刀绕X轴旋转，实现铣削、车铣功能；立铣刀绕Z轴旋转，实现铣削功能；另一列刀具中的车刀架实现背轴车削功能；动力铣刀实现铣削、车铣功能；立铣刀绕Z轴旋转，实现铣削功能。进一步地，所述机床通过控制系统来实现主轴系统、背轴系统和刀具系统在X、Y和Z三向的位移控制，使用光栅进行分辨率达到1nm的位置精度检测，并将检测信息实时反馈控制系统。有益效果：1、本专利技术通过对主轴系统、背轴系统和刀具系统的合理布局设置能够完成对三维微小型复杂回转体异构件的高效、高精度完整加工。可实现车、铣、车铣、磨、车磨、抛、钻、镗等功能，克服了普通加工机床不能同时完成车铣磨抛等工序。2、本专利技术取消自动换刀刀库，采用可重配置多排刀架、可重配置多动力铣头微小型刀具配置，减少了换刀和转位时间，提高了加工效率。3、本专利技术采用双主轴加工，主轴加工与背轴加工完全独立加工，根据零件加工工艺，左刀排架可服务于主轴加工，右刀排架可服务于背轴加工，主轴加工与背轴加工可同时进行，不需要等待主轴或者背轴完成后在加工，减少了加工时间，提高了效率。4、本专利技术采用读数头和光栅尺来检测五轴的运动，从而实现对工件的高精度定位。5、本专利技术增加了高频电主轴铣削，对于微小型零件可以实现更高切削速度的加工，从而获得更好的表面加工质量。附图说明图1为本专利技术机床的整体结构图；图2为本专利技术的机床刀架结构主视图；图3为本专利技术的机床刀架结构左视图。其中，1-Z1轴座、2-Z1轴导轨、3-主轴箱、4-主轴、5-立柱、6-背轴、7-背轴箱、8-Z4轴导轨、9-Z4轴座、10-X4轴导轨、11-X4轴座、12-床身、13-X1/Y1移动平台、14-左车刀架、15-左动力铣刀、16-高频铣削装置、17-动力导套、18-第一右立铣刀、19-第一右动力铣刀、20-第二右立铣刀、21-第二右动力铣刀、22-第二右车刀架、23-X2/Y2移动平台、24-第一右车刀架。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。如附图1所示，本专利技术提供了一种高效数控纵切车铣复合加工机床，机床包括主轴系统、背轴系统、刀具系统和床身12；主轴系统和背轴系统安装在床身的两端，刀具系统安装在床身上且位于主轴系统和背轴系统之间，令床身长度方向为Z向，水平面内垂直于Z向为X向，垂直于ZX平面为Y向，该机床的坐标系分X、Y、Z三维空间坐标系。该机床有七个直线轴，分别是X1轴、X2轴、X4轴、Y1轴、Y2轴、Z4轴七个直线轴，以及两个旋转轴S1轴和S2轴，且两个旋转轴绕Z轴旋转。主轴系统包括S1主轴4、主轴箱3和Z1轴移动平台，其中Z1轴移动平台是由Z1轴导轨2和Z1轴座1组成；Z1轴移动平台水平安装在床身12上表面，主轴箱3水平安装在Z1轴移动平台上，且主轴箱3与Z1移动平台的导轨2相配合并能沿着Z1方向移动；S1主轴4安装在主轴箱3内，且S1主轴4能带着工件绕Z轴旋转。背轴系统包括S2背轴6、背轴箱7、Z4轴移动平台和X4轴移动平台，其中Z4轴精密移动平台由Z4轴导轨和Z4轴座9组成，X4轴移动平台由X4轴导轨10和X4轴轴座11组成；X4轴移动平台水平安装在床身12上表面，Z4轴移动平台水平安装在X4轴移动平台上，且Z4轴移动平台与X4轴移动平台的导轨10相配合并能沿着X4方向移动；同时，背轴箱7水平安装在Z4轴移动平台上，且背轴箱7与Z4轴移动平台的导轨8相配合并能沿着Z4方向移动；S2背轴6安装在背轴箱7内，且S2背轴6能带着工件绕Z轴旋转。如附图2和3所示，刀具系统包括X1/Y1移动平台13、X2/Y2移动平台23、动力导套17、立柱5、左刀排架和右刀排架；其中左刀排架包括左车刀架14、左动力铣刀15和高频铣削装置16；右刀排架包括第一右立铣刀18、第一右动力铣刀19、第二右立铣刀20、第二右动力铣刀21、第二右车刀架23、第一右车刀架12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效数控纵切车铣复合加工机床，其特征在于，该机床包括主轴系统、背轴系统、刀具系统和床身；主轴系统和背轴系统安装在床身的两端，刀具系统安装在床身上且位于主轴系统和背轴系统之间，令床身长度方向为Z向，水平面内垂直于Z向为X向，垂直于ZX平面为Y向；所述主轴系统能够沿Z向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；所述背轴系统能够沿Z向和X向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；所述刀具系统具有包括立柱和两个移动平台，立柱中部的通孔中安装为工件提供支撑的动力导套，两个移动平台分别位于动力导套的左右两侧并与背轴系统相对，移动平台具有X向和Y向的平移功能且装有加工刀具。

【技术特征摘要】
1.一种高效数控纵切车铣复合加工机床，其特征在于，该机床包括主轴系统、背轴系统、刀具系统和床身；主轴系统和背轴系统安装在床身的两端，刀具系统安装在床身上且位于主轴系统和背轴系统之间，令床身长度方向为Z向，水平面内垂直于Z向为X向，垂直于ZX平面为Y向；所述主轴系统能够沿Z向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；所述背轴系统能够沿Z向和X向往复运动且夹持的工件绕Z向轴线转动；所述刀具系统具有包括立柱和两个移动平台，立柱中部的通孔中安装为工件提供支撑的动力导套，两个移动平台分别位于动力导套的左右两侧并与背轴系统相对，移动平台具有X向和Y向的平移功能且装有加工刀具。2.如权利要求1所述的高效数控纵切车铣复合加工机床，其特征在于，所述主轴系统包括主轴、主轴箱和Z轴移动平台，其中Z轴移动平台由导轨和轴座组成；Z轴移动平台水平安装在床身上表面，主轴箱水平安装在Z轴移动平台上，且主轴箱与Z轴移动平台的导轨相配合并能沿Z向移动；主轴安装在主轴箱内，且主轴带工件绕Z轴旋转。3.如权利要求1或2所述的高效数控纵切车铣复合加工机床，其特征在于，所述背轴系统包括背轴、背轴箱、Z轴移动平台和X轴移动平台，其中Z轴移动平台和X轴移动平台均由导轨和轴座组成；X轴移动平台水平安装在床身上表面，Z轴移动平台水平安装在X轴移动平台...

【专利技术属性】
技术研发人员：金鑫，郑中鹏，孙椰望，张之敬，李启明，刘珏，孔鑫，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11