| JP62068236 | MACHINE TOOL |
| JP60186304 | DRIVING APPARATUS FOR TURNING SPINDLE HEAD |
| JP08071882 | STAGE FEED DEVICE |
于德海 (中国辽宁省大连市沙河口区富国街1号3-2-2, Liaoning 1, 116021, CN)
CAI, Chungang (No.6 Longquan St, Economy & Technology Development ZoneDalian, Liaoning 0, 116600, CN)
蔡春刚 (中国辽宁省大连市经济技术开发区龙泉街6号, Liaoning 0, 116600, CN)
REN, Zhihui (No.12 Changxing St, Shahekou DistrictDalian, Liaoning 1, 116021, CN)
任志辉 (中国辽宁省大连市沙河口区长兴街12号, Liaoning 1, 116021, CN)
ZHANG, Wenfeng (2-2-1, No.6 Huailinli Economy & Technology Development Zon, Dalian Liaoning 0, 116600, CN)
张文峰 (中国辽宁省大连市经济技术开发区槐林里6号2-2-1, Liaoning 0, 116600, CN)
CHEN, Hu (10-1-903, Five Part Grand Park Century City Haidian District, Beijing 9, 100089, CN)
陈虎 (中国北京市海淀区世纪城远大园五区10楼1单元903号, Beijing 9, 100089, CN)
ZHENG, Junmin (No.6 Longquan St, Economy & Technology Development ZoneDalian, Liaoning 0, 116600, CN)
大连科德数控有限公司 (中国辽宁省大连市经济技术开发区龙泉街6号, Liaoning 0, 116600, CN)
YU, Dehai (3-2-2, No.1 Fuguo St. Shahekou Distric, Dalian Liaoning 1, 116021, CN)
于德海 (中国辽宁省大连市沙河口区富国街1号3-2-2, Liaoning 1, 116021, CN)
CAI, Chungang (No.6 Longquan St, Economy & Technology Development ZoneDalian, Liaoning 0, 116600, CN)
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REN, Zhihui (No.12 Changxing St, Shahekou DistrictDalian, Liaoning 1, 116021, CN)
任志辉 (中国辽宁省大连市沙河口区长兴街12号, Liaoning 1, 116021, CN)
ZHANG, Wenfeng (2-2-1, No.6 Huailinli Economy & Technology Development Zon, Dalian Liaoning 0, 116600, CN)
张文峰 (中国辽宁省大连市经济技术开发区槐林里6号2-2-1, Liaoning 0, 116600, CN)
CHEN, Hu (10-1-903, Five Part Grand Park Century City Haidian District, Beijing 9, 100089, CN)
陈虎 (中国北京市海淀区世纪城远大园五区10楼1单元903号, Beijing 9, 100089, CN)
| 1、 一种立式车铣复合加工中心， 包括： 床身， 其水平设置； 两个立柱， 其分别固定于床身一端的左右两侧并与床身相垂直； 其特征在于还包括： 两个 X轴侧部支撑线轨和两个 X轴丝杠， 其沿 X轴方向并对应两个立柱左右分布设置 于床身的两侧； 所述 X轴丝杠的端部分别设置 X轴驱动电机； 单轴转台， 其坐于所述两个 X轴侧部支撑线轨之间， 由其下部的第一外转子力矩电机以 直接驱动方式驱动， 其横向座架沿 X轴以往复移动方式配合连接所述两个 X轴丝杠； 两个第一 Z轴侧部支撑线轨和两个第一 Z轴丝杠，其沿 Z轴方向分别设置于所述立柱上； 在两个第一 z轴侧部支撑线轨间架设有横梁， 所述横梁以沿 Z轴上下往复移动方式配合连接 所述两个第一 z轴丝杠； 所述 Z轴丝杠端部分别设置第一 Z轴驱动电机； 两个 Y轴线轨和一个 Y轴丝杠， 其沿 Y轴方向上下分布设置于所述横梁上， 所述横梁 上配置有横向滑台， 所述横向滑台以沿 Y轴往复移动方式配合连接所述 Y轴丝杠； 所述 Y 轴丝杠端部设置 Y轴驱动电机； 所述横向滑台上设置有单摆铣头部件； 所述单摆铣头部件由其后部第二外转子力矩电机 以直接驱动方式驱动。 2、 根据权利要求 1所述的立式车铣复合加工中心， 其特征在于： 所述单轴转台下部中间位置坐于 X轴中部支撑线轨上； 且所述单轴转台的重心位于两侧的 X轴丝杠所处的平面内，位于所述 X轴丝杠之间的中 间位置。 3、 根据权利要求 1或 2所述的立式车铣复合加工中心， 其特征在于： 还包括垂直刀架部件； 所述垂直刀架部件包括细长结构的垂直刀架、 刀架底座及布置于两者之间相对表面两侧 的第二 Z轴支撑线轨及第二 Z轴丝杠副，该第二 Z轴丝杠副通过联轴器连接第二 Z轴驱动电 机； 所述刀架底座固定于所述横向滑台上位于所述单摆铣头的一侧， 跟随横向滑台沿 Y轴方 向往复移动； 所述垂直刀架由所述第二 z轴支撑线轨支撑； 并在所述第二 Z轴丝杠副带动下沿 Z轴方 向往复移动； 所述垂直刀架下部设置有夹刀机构。 4、 根据权利要求 3所述的任一立式车铣复合加工中心， 其特征在于： 与所述夹刀机构通过刀柄相连接的是由力矩电机直接驱动的刀座； 所述刀座设有一个内腔， 所述刀座内腔中设置芯轴和力矩电机； 所述芯轴通过布置于所述刀座内腔的轴承组进行支承和定位； 轴承以芯轴轴肩和锁紧螺 母定位压紧； 所述芯轴的前端加工有用于装夹刀具的锥孔。 配合卡套和前端锁紧螺母夹紧刀 具； 所述电机位于整个芯轴的中央， 电机转子贴于芯轴上， 电机定子固定于所述刀座内腔壁 上； 所述刀座上安装有自密封式电气接口，其与配套安装于所述垂直刀架部件上的夹刀机构 上的电气接口对接； 所述电气接口包括电源接口和伺服驱动接口。 5、 根据权利要求 3所述的任一立式车铣复合加工中心， 其特征在于： 所述垂直刀架部件上的第二 Z轴支撑线轨还包括阻尼滑块， 所述阻尼滑块排布在所述第 二 Z轴支撑线轨上， 以螺栓固定于所述刀架底座上。 6、 根据权利要求 4所述的任一立式车铣复合加工中心， 其特征在于： 所述垂直刀架部件上的 Z轴线轨还包括阻尼滑块， 所述阻尼滑块排布在导轨上， 以螺栓 固定于所述刀架底座上。 7、 根据权利要求 4所述的任一立式车铣复合加工中心， 其特征在于： 所述芯轴尾端装有旋转编码器； 所述电气接口还包括编码器接口。 8、 根据权利要求 6所述的任一立式车铣复合加工中心， 其特征在于： 所述芯轴尾端装有旋转编码器； 所述电气接口还包括编码器接口。 |
技术领域
本发明涉及涉及机床设备， 尤其涉及一种立式车铣复合加工设备。 背景技术
随着汽车、 国防、 航空、 航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的 应用， 对组合机 床的要求越来越高。 以较为典型的航空工业中涡轮机匣， 风扇机匣等典型零件为例， 这种零 件的工艺上同时需要车削， 铣削， 径向钻镗孔等加工， 而且精度要求高。 因此在实际加工中 需要将工件在多台机床间反复定位， 装夹， 对刀。 这样即浪费了时间降低生产效率， 又因为 不断的更换和调整刀具， 使其中间过程产生很多不必要的误差。 如能将这些功能融合， 必将 极大的提高生产效率及加工精度。
同时， 在现有技术下， 机械传动技术是由电机旋转产生动力， 通过机械传动环节， 如变 速箱、 减速器、 丝杠、 蜗轮蜗杆将动力放大， 传递给执行部分， 于是机器运转； 将这种技术 应用于机床关键部件中， 如： 机床 C轴旋转工作台、 机床 B轴摆动铣头等。 虽然实现了很多 传统机床无法实现的功能但是这种单纯靠机械 传动实现功能的技术无论在速度上、 精度上、 以及使用寿命上都无法赶得上当今世界机床制 造业发展的步伐。
此外， 目前国内外大多复合多轴机床在关键功能部件 ， 如单轴旋转工作台， 驱动上采取 的都是单驱中心驱动， 即由一根滚珠丝杠驱动， 这种结构在加工过程中驱动力都不是非常准 确地作用在运动件的重心， 因而在高切削速度尤其在较大进给速度以及转 台高转速条件下， 有产生扭转运动的趋势。 这种不可避免的扭转运动和由于运动件产生的 惯性作用， 都会引起 机床的振动， 使机床构件例如机床床身或立柱等铸件发生弯 曲和变形， 并对转台的精度以及 寿命都将产生一定影响。
另一方面， 通过对目前市场上常见的立式复合加工中心的 调查发现。 传统的立式车铣复 合所采用的摆头由于其结构和尺寸的限制， 无法深入零件内部进行加工。 而传统立车无法进 行铣削作业。 若能融合这两种功能则可以满足涡轮机匣类零 件加工要求。
而且， 随着制造业的发展和竞争的日趋激烈， 对零件的加工要求越来越复杂。 对于某些 大型腔体类零件同时要求车削铣削钻孔的加工 。 实际加工中需要将工件在立车和铣床钻床间 来回搬运对刀。 这样不仅机床的利用率不高， 而且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。 目前市面上已有的动力头或角度头都 是由机床主轴传递加工动力， 无法应用于类似立式车床这样不具备刀具旋转 加工功能的结构 上。 而矛盾的是类似立式车床这种结构对于铣削和 钻削的加工需求最为迫切。 发明内容 鉴于现有技术所存在的上述问题， 本发明旨在提供一种立式车铣复合加工中心， 它可通 过加工编程，在单次装夹的基础上完成涡轮机 匣等圆形腔体类零件的车铣钻磨镗等加工要求 ， 甚至可以深入较大零件内部进行仿形铣。
本发明的技术解决方案是这样实现的：
一种立式车铣复合加工中心， 包括：
床身， 其水平设置；
两个立柱， 其分别固定于床身一端的左右两侧并与床身相 垂直；
其特征在于还包括：
两个 X轴侧部支撑线轨和两个 X轴丝杠， 其沿 X轴方向并对应两个立柱左右分布设置 于床身的两侧； 所述 X轴丝杠的端部分别设置 X轴驱动电机；
单轴转台， 其坐于所述两个 X轴侧部支撑线轨之间， 由其下部的第一外转子力矩电机以 直接驱动方式驱动， 其横向座架沿 X轴以往复移动方式配合连接所述两个 X轴丝杠；
两个第一 Z轴侧部支撑线轨和两个第一 Z轴丝杠，其沿 Z轴方向分别设置于所述立柱上； 在两个第一 z轴侧部支撑线轨间架设有横梁， 所述横梁以沿 Z轴上下往复移动方式配合连接 所述两个第一 z轴丝杠； 所述 Z轴丝杠端部分别设置第一 Z轴驱动电机；
两个 Y轴线轨和一个 Y轴丝杠， 其沿 Y轴方向上下分布设置于所述横梁上， 所述横梁 上配置有横向滑台， 所述横向滑台以沿 Y轴往复移动方式配合连接所述 Y轴丝杠； 所述 Y 轴丝杠端部设置 Y轴驱动电机；
所述横向滑台上设置有单摆铣头部件； 所述单摆铣头部件由其后部第二外转子力矩电 机 以直接驱动方式驱动。
进一步的， 所述单轴转台下部中间位置坐于 X轴中部支撑线轨上；
且所述单轴转台的重心位于两侧的 X轴丝杠所处的平面内，位于所述 X轴丝杠之间的中 间位置。
进一步的， 所述立式铣车复合加工中心还包括垂直刀架部 件；
所述垂直刀架部件包括细长结构的垂直刀架、 刀架底座及布置于两者之间相对表面两侧 的第二 Z轴支撑线轨及第二 Z轴丝杠副，该第二 Z轴丝杠副通过联轴器连接第二 Z轴驱动电 机；
所述刀架底座固定于所述横向滑台上位于所述 单摆铣头座架的一侧， 跟随横向滑台沿 Y 轴方向往复移动；
所述垂直刀架由所述第二 z轴支撑线轨支撑； 并在所述第二 Z轴丝杠带动沿 Z轴方向往 复移动；
所述垂直刀架下部设置有夹刀机构。
再进一步的， 所述垂直刀架部件上的 z轴线轨还包括阻尼滑块， 所述阻尼滑块排布在导 轨上， 以螺栓固定于所述刀架底座上。 更进一步的， 与所述夹刀机构通过刀柄相连接的是由力矩电 机直接驱动的刀座； 所述刀座设有一个内腔， 所述刀座内腔中设置芯轴和力矩电机；
所述芯轴通过布置于所述刀座内腔的轴承组进 行支承和定位； 轴承以芯轴轴肩和锁紧螺 母定位压紧； 所述芯轴的前端加工有用于装夹刀具的锥孔。 配合卡套和前端锁紧螺母夹紧刀 具；
所述电机位于整个芯轴的中央， 电机转子贴于芯轴上， 电机定子固定于所述刀座内腔壁 上；
所述刀座上安装有自密封式电气接口， 其与配套安装于所述垂直刀架部件上的夹刀机 构 上的电气接口对接；
所述电气接口包括电源接口和伺服驱动接口。
并且， 所述芯轴尾端装有旋转编码器； 则所述电气接口还包括编码器接口。
进一步的， 所述垂直刀架部件上的第二 z轴支撑线轨还包括阻尼滑块， 所述阻尼滑块排 布在导轨上， 以螺栓固定于所述刀架底座上。
与现有技术相比， 本发明的技术效果是极为突出的：
首先， 本发明作为一种五轴立式复合加工设备， 在 B轴 （即绕 Y轴旋转民）和 C轴 （即 绕 Z轴旋转） 上应用了直驱技术， 而且机床上所有的功能部件采用的都是外转子 力矩电机直 驱， 如此大大提高了电机扭矩， 使功能部件能够平稳运转， 从而大大提高了机床的整体刚性 和稳定性， 从而解决了很多传统机械传动无法解决的问题 ：
在效率上， 与现有技术机床应用传统机械传动功能部件， 实现十几到几十转每分钟的分 度速度相比， 本发明在功能部件中应用直驱技术后， 转台转速及摆头摆动速度可达到几百转 每分钟； 这意味着本发明的机床设备与业内同类设备相 比在生产效率方面可提升 10倍以上； 在精度上， 应用了直驱技术的本发明所述设备可在功能部 件上轻松实现几千分之一毫米 或角秒级的灵敏度； 而现有技术的机械传动下大多数同类型设备只 能实现几百分之一毫米或 角分级的灵敏度；
在设备寿命方面， 应用直驱技术的此款设备减少了机械传动零件 ， 减少了磨损， 提高了 设备寿命， 节约了能源， 同时大大节约了原材料和制造成本， 从而降低了设备整体成本； 本发明的两个关键功能部件包括单轴转台和单 摆铣头部件均采用外转子直驱技术， 外转 子结构的力矩电机比同体积的内转子力矩电机 具有更高的扭矩， 机械效益更高， 更能实现平 稳转动； 另外， 外转子采用液压式刹车机构， 结构简单， 夹紧作用面积大， 具有更大的刹车 力， 且夹持平稳， 对系统及传动影响小； 同时， 相对相同扭矩的其他电机， 外转子力矩电机 的体积可以更小， 而在机床行业， 相同的性能下体积小则其优势是不言而喻的；
本发明把单轴旋转工作台配置在两根滚珠丝杠 之间， 当转台空载时形成一个理想的却是 虚拟的重心， 但却能产生与实际的驱动力通过重心完全相同 的效果； 极好地抑制了 X轴进行 驱动时产生的振动和弯曲， 即使单轴旋转工作台沿 X轴方向进行高速运动时， 重心也不会发 生变化， 从而实现了稳定驱动； 而且， 本发明所述设备还可采用三线轨， 即除了单轴转台两 侧装有线轨， 在其底部中心位置也装有线轨， 主要是起到了支撑作用， 这样即使转台在负载 情况下， 也可以将变形时降至最低；
本发明所采用的由力矩电机直接驱动的刀座， 通过刀柄连接在机床夹刀机构上， 并通过 刀座上安装的自密封式电气接口与配套安装于 机床夹刀机构上的电气接口的对接输入动力并 通过力矩电机直接驱动进行工件的加工， 即当接通电源时安装于所述刀座内腔中的电机 直接 带动刀具芯轴转动， 而芯轴前端带有连接刀具用的锥孔和锁紧螺母 可以方便地装夹各种所需 刀具。
从而使本装置具有额外的铣削钻孔能力； 进行轴向或径向加工； 以满足不同场合加工的 需要； 采用自密封式电气接口可有效避免加工时的切 屑和水气污染。
阻尼滑块用于降低导轨系统即所述第二 z轴支撑线轨上的振动， 提高加工质量、 延长振 动条件下的刀具寿命并且可保护过载情况下的 线轨系统。
本发明可有效减小工件装卸、 更换和调整刀具的辅助时间及中间过程中产生 的误差， 提 高零件加工精度， 縮短产品制造周期， 提高生产效率和制造商的市场反应能力， 相对于传统 的工序分散的生产方法避免了反复装夹及其带 来的精度损失和时间的浪费， 从而最大限度地 提高了加工效率和保证了加工精度。
简言之， 本发明所公开的立式复合加工中心整体上大幅 度降低了振动， 使机床整体的性 能发挥到极至， 并能有效地提高转台及其他功能部件的加工精 度， 在不降低表面粗糙度和形 位精度的前提下， 提高复合立式加工中心转台驱动轴的直线进给 运动的加速度， 同时提高刀 具的使用寿命， 尤其使机床制造加工工艺简单化， 生产成本降低。 附图说明
图 1是实施例 1的结构示意图；
图 2是直驱式外转子力矩电机的结构示意图；
图 3是实施例 1中的单轴转台设置方式的俯视图；
图 4是图 3中单轴转台的仰视图；
图 5是实施例 1的单轴转台的结构示意图；
图 6是实施例 1的单轴转台与非重心驱动的转台的震动幅度 比图；
图 7是实施例 2的结构示意图；
图 8是图 7的侧视图；
图 9-1是实施例 2中遇内径较深的零件时， 使用垂直刀架进行车削加工的示意图； 图 9-2是实施例 2中遇内径较深的零件时， 使用垂直刀架进行铣削钻孔加工的示意图； 图 10是实施例 2中所述刀架底座及其上相关配件的结构示意 ；
图 11是是实施例 2中垂直刀架及其上相关配件的结构示意图； 图 12是所述夹刀机构及通过刀柄与之相连接的由 力矩电机直接驱动的刀座的结构示 意图；
图 13是所述由力矩电机直接驱动的刀座的结构示 图；
图 14-1是所述由力矩电机直接驱动的刀座径向加 型结构使用状态图；
图 14-2是所述由力矩电机直接驱动的刀座轴向加 型结构使用状态图。 图中，
1.单轴转台 2.X轴侧部支撑线轨 3. X轴驱动电机 4. X轴中部支撑线轨 5. X轴丝杠 6.床身 7.立柱 8.Y轴驱动电机 9. Z轴丝杠 10. 第一 Z轴侧部支撑线轨 11.横梁 12.Y 轴丝杠 13. Y轴线轨 14.Y轴驱动电机 15. 单摆铣头部件 16.横向滑台 17. 垂直刀架 部件 99.横向座架
101. 编码器 a 支架 102. 主轴箱 103. 编码器 a 104. 车铣主轴 105. 轴承压盖 106. 转台轴承 107.轴承座 108. 第二直驱式外转子力矩电机外壳 109. 夹紧装置 110. 第二直驱式外转子力矩电机转子 111.第二直驱式外转子力矩电机定子 112. 第二直驱式外 转子力矩电机底板 113..水套
171. 垂直刀架 172. 刀架底座 173.第二 Z轴驱动电机 174.联轴器 1751/1752.第二 Z轴丝杠副 （丝杠 /丝母） 176. 第二 Z轴支撑线轨 1761. 导轨 1762.导轨滑块 1763.阻 尼滑块 177.夹刀机构 1771.移传感器 1772.油缸 1773.碟形弹簧 1774.流体传输连接件 1775.拉爪 1776. 外接电气接口
201. 托板 202. 第一直驱式外转子力矩电机底板 203.电机冷却装置 204.第一直驱 式外转子力矩电机 205. 第一直驱式外转子力矩电机的外壳 206. 内套 207. 转动轴承 208. 第一直驱式外转子力矩电机转子 209.加紧装置 210.编码器 c 211.连接盘 212.工作 台主体
300.待加工工件
400. 由力矩电机直接驱动的刀座 401.后端锁紧螺母 402.后端轴承组 403.刀座内电 机 4031. 刀座内电机转子 4032.刀座内电机定子 404.前端轴承组 405.芯轴 406. 前端锁 紧螺母 407.卡套 408.前端盖 409.刀柄 410.自密封式电气接口 411.轴承衬套 412.后 端盖 413.旋转编码器
400' 普通刀座 具体实施方式
实施例 1
一种立式车铣复合加工中心， 如图 1所示， 包括水平设置的床身 6， 分别固定于床身一 端的左右两侧并与床身相垂直的两个立柱 7;床身 6的两侧对应两个立柱左右分布设置两个 X 轴侧部支撑线轨 2和两个 X轴丝杠 5; 在两个 X轴侧部支撑线轨 2上坐有单轴转台 1， 所述 单轴转台 1的横向座架沿 X轴以往复移动方式配合连接所述两个 X轴丝杠 5;所述 X轴丝杠 的端部分别设置 X轴驱动电机 3 ; 所述单轴转台 1由其下部的第一外转子力矩电机 204以直 接驱动方式驱动；
所述两个立柱 7上分别沿 Z轴方向设置第一 Z轴侧部支撑线轨 10和第一 Z轴丝杠 9，在 两个第一 Z轴侧部支撑线轨 10间架设有横梁 11，所述横梁 11以沿 Z轴上下往复移动方式配 合连接所述两个第一 Z轴丝杠 9; 所述 Z轴丝杠 9端部分别设置第一 Z轴驱动电机 8 ;
所述横梁 11上沿 Y轴方向上下分布设置两个 Y轴线轨 13和一个 Y轴丝杠 12， 所述 Y 轴丝杠 12端部设置 Y轴驱动电机 14; 所述横梁 11上配置有横向滑台， 所述横向滑台以沿 Y 轴往复移动方式配合连接所述 Y轴丝杠 12; 所述横向滑台上设置有单摆铣头部件 15 ; 所述 单摆铣头部件 15 由其后部第二外转子力矩电机以直接驱动方式 驱动在机床 B轴内摆动， 即 绕 Y轴摆动。
所述第二外转子力矩电机， 如图 2所示， 其以直接驱动方式驱动所述单摆铣头部件 15， 包括力矩电机定子 111、 转子 110、 实现制动的夹紧装置 109、 用于冷却的电机冷却装置， 以 及摆头中使用的其他辅助结构， 如编码器 a 103、 编码器 a支架 101、 主轴箱 102、 车铣主轴 104、 轴承压盖 105、 转台轴承 106、 轴承座 107、 外壳 108、 底板 112、 水套 113等。
所述单轴转台的设置方式， 如图 3和图 4所示， 单轴转台 1的下部两侧对称坐于 X轴侧 部支撑线轨 2上， 单轴转台 1下部中间位置坐于 X轴中部支撑线轨 4上； 在此， 所述支撑线 轨主要起支撑作用。 与所述 X轴侧部支撑线轨 2及 X轴中部支撑线轨 4相平行， 并位于 X 轴侧部支撑线轨 2的上方对称设置 X轴丝杠 5 ; 单轴转台 1通过横向座架 99配合连接 X轴 丝杠 5， 当电机 3驱动丝杠 5旋转， 实现横向座架 99在所述 X轴丝杠 5上沿 X轴往复移动； 所述单轴转台 1的重心在横向上位于横向座架 99的中心位置， 而纵向上则主要由 X轴中部 支撑线轨 4支撑。
所述单轴转台的结构如图 5所示，包括工作台主体 212、第一直驱式外转子力矩电机 204、 转子 208、 用于制动的加紧装置 209、 用于冷却的电机冷却装置 203、 以及其他辅助部件， 如 托板 201、 底板 202、 外壳 205、 内套 206、 转动轴承 207、 编码器 c 210、 连接盘 211。
所述单轴转台采用重心驱动方式， 与非重心驱动的转台相比， 如图 6所示， 其振动幅度 明显降低。
本实施例中所述的五轴立式复合加工中心， 其两个关键功能部件应用了直驱技术， 即电 机直接驱动设备运转， 没有中间的机械传动环节。 所述的五轴立式复合加工中心， 其 B轴应 用的是直驱式单摆铣头， 如图 2所示； C轴应用的是直驱式单轴转台， 如图 5所示； 二者的 共同特点在于以力矩电机为核心驱动元件做回 转运动， 从而实现双直驱五轴铣车功能。 而所 谓外转子结构是指以外圈为永磁体转子而内圈 为矽钢片及线圈绕组的定子， 制动机构作用于 外转子体上。 以所述单轴转台为例： 将台面直接固定于交流永磁同步外转子式力矩 电机转子 的端部， 而将转台的固定壳体与力矩电机的定子冷却套 和力矩电机的定子相连接， 因此本实 施例由外转子式力矩电机驱动的单轴转台可以 省略中间传动环节， 从而提高了转台的运转精 度和平稳性； 同时电机可以输出较大的扭矩， 提高了机械效率； 此外， 通过采用液压式刹车 机构， 简化了刹车机构， 而且夹紧面积增加， 刹车力较大， 使得夹持平稳， 对系统及传动影 响小； 在相同性能条件下， 外转子力矩电机的体积更小， 进而使得转台体积縮小， 从而使机 床整体结构更加紧凑。
实施例 2
在实施例 1的基础上， 所述立式车铣复合加工中心， 如图 7和图 8所示， 还包括垂直刀 架部件 17;
所述垂直刀架部件包括细长结构的垂直刀架 171、 刀架底座 172及布置于两者之间相对 表面两侧的第二 Z轴支撑线轨 176及第二 Z轴丝杠副，该第二 Z轴丝杠 1751通过联轴器 174 连接第二 Z轴驱动电机 173;
所述 172， 如图 10所示， 其固定于所述横向滑台 16上位于所述单摆铣头 15的一侧， 跟 随横向滑台 16沿 Y轴方向往复移动；
所述垂直刀架 171， 如图 11所示， 其由所述第二 Z轴支撑线轨 176支撑； 并在所述第二 Z轴丝杠副带动下沿 Z轴方向往复移动，具体说， 即所述第二 Z轴支撑线轨的导轨 1761固定 于垂直刀架 171的两侧， 伺服电机通过第二 Z轴丝杠 1751和丝母 1752 " "带动垂直刀架 171 上下移动；
所述第二 Z轴支撑线轨 176还包括阻尼滑块 1763， 所述阻尼滑块 1763排布在导轨上， 以螺栓固定于所述刀架底座 172上， 如图 10所示； 此处安装的阻尼滑块 RUDS..-D用于降低 导轨系统即所述第二 Z轴支撑线轨上的振动， 提高加工质量、 延长振动条件下的刀具寿命并 且可保护过载情况下的线轨系统。
所述垂直刀架 171下部设置有夹刀机构 177， 如图 12所示， 包括位移传感器 1771、 油缸 1772、 碟形弹簧 1773、 流体传输连接件 1774和拉爪 1775， 其具体工作方式如下：
松刀时， 油缸 1772向下压入， 使碟形弹簧 1773向下压紧带动拉爪 1775放松， 松开刀具 的刀柄 409;
夹紧时， 油缸 1772放松， 碟形弹簧 1773向上抬起， 带动拉爪 1775夹紧刀柄 409。 整个夹刀机构采用液压松刀机械式夹紧， 避免了油缸因意外失去压力所带来的危险， 从 而使整个机构更加安全可靠， 如图 9-1和图 9-2所示。
刀柄采用标准型号 HSK-A63, 便于自动换刀， 而且市面常见品种齐全， 种类繁多， 可适 用于不同工艺要求， 便于用户选择。
当然， 在此， 所述刀柄 409还可根据需要定制为各种类型。 其中， 包括但不限于： HSK, BT.SK， DIN, CAT等。
实际工作中，所述垂直刀架 171凭借其细长的结构可以探入零件内腔较深部 位进行加工； 相比传统的车刀加长杆， 所述垂直刀架具有更好的刚性， 可以在加工中获得更高的精度， 此 外， 它还可夹持动力刀具， 进行内径的径向铣削钻镗也等加工。 所述动力刀具， 是由力矩电机直接驱动的刀座 400， 如图 13所示， 它设有一个内腔， 所 述刀座内腔中设置芯轴 405和电机 403;
所述电机 403位于整个芯轴 405的中央。电机转子 4031贴在芯轴 405上， 电机定子 4032 镶嵌在刀座内腔的内壁上。 芯轴 405前端有可装夹刀具的标准锥孔及前端锁紧螺 母 406， 用 于装夹各种刀具。 前端盖 408内带有骨架油封， 防止漏油。 前后端轴承组面对面安装， 并且 都由 2个角接触轴承组组成， 用于定位芯轴 405和承受加工时所受轴向力。 前端轴承组 404 用来定位芯轴 405， 因此前端盖 408顶紧轴承外圈时需配磨保证定位准确无间隙 。 后端轴承 组 402依靠芯轴 405上的轴肩和后端锁紧螺母 401定位。 对芯轴 405起辅助支撑作用。 前后 2个轴承组同时承载切削力， 使整个结构运行更稳定。 后端盖 412内设密封圈， 防止漏油。 所述芯轴 405尾端装有旋转编码器 b 413, 以便用户能够随时跟踪检测力矩电机转速情况 。
所述由力矩电机直接驱动的刀座 400和普通刀具刀座 400'的装夹方式相同， 装夹时， 所 述刀座 400通过刀柄 409与机床夹刀机构 177相连接， 刀座 400上的自密封电气接口 410与 机床夹刀机构上的外接电气接口 1776对接，如图 12所示；所述刀座上的自密封电气接口 410 包括电源接口、 伺服驱动接口和编码器接口。 采用自密封式电气接口可有效避免加工时的切 屑和水气污染。
将刀座 100移至要工件 300的加工部位附近， 通过控制器接通电源， 刀座芯轴 405在电 机 403的带动下开始转动可以进行加工。
将刀具动力装置移入刀具内部的结构与常规电 主轴加角度头相比， 可以更有效地縮小夹 刀机构尺寸， 使垂直刀架结构更紧凑， 尺寸更小。 从而扩大了该刀架的最小内径加工范围提 高了刀架的适应性。
所述刀座可根据需要定制成径向加工型， 如图 14-1所示； 其轴向加工型， 如图 14-2所 示； 甚至可为 ± 110° 分度型。 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披露的技 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。
Next Patent: METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR DOWNLINK CHANNEL TRANSMISSION