[发明专利]一种立式铣车复合加工中心

说明书

技术领域

本发明涉及机床设备，更具体的说，涉及立式铣车复合加工设备的驱动结构。

背景技术

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、涡轮蜗杆将动力放大，传递给执行部分，于是机器运转。后来将这种技术应用在机床关键功能部件中，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，就是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等发生弯曲和变形，同时对转台的精度以及寿命都有一定的影响。

发明内容

本发明旨在提供一种五轴立式铣车复合加工中心，在B轴及C轴上应用了直驱技术。而且机床所有的功能部件采用的都是外转子力矩电机直驱，这样就大大的提高了电机扭矩，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及稳定性。因此，应用了此项技术的五轴立式铣车复合加工中心机床，解决了很多过去传统机械传动无法解决的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种立式铣车复合加工中心，包括水平设置的床身，以及垂直床身位于一侧设置的两列立柱。床身上设置有两排平行的X轴侧部支撑线轨和X轴丝杠，在两排X轴侧部支撑线轨上坐有单轴转台， 单轴转台的横向座架以往复移动方式配合连接两排X轴丝杠，X轴丝杠端部分别设置X轴驱动电机；单轴转台由下部的第一外转子力矩电机以直驱方式驱动；。而立柱立式设置两排平行的Z轴侧部支撑线轨和Z轴丝杠，在两排Z轴侧部支撑线轨上架设有横梁，横梁的两侧以上下往复移动方式配合连接两排Z轴丝杠，Z轴丝杠端部分别设置Z轴驱动电机。

此外，横梁设置有横向的Y轴线轨和Y轴丝杠；Y轴丝杠由端部的Y轴电机驱动；Y轴线轨和Y轴丝杠上配置有沿所述Y轴丝杠往复移动的单摆铣头座架。单摆铣头座架上设置有单摆铣头；单摆铣头由后部第二外转子力矩电机以直驱方式驱动在机床B轴内摆动。

优选方式下，本发明立式铣车复合加工中心，在转台下部中间位置坐于中部支撑线轨上；转台的重心位于两侧X轴丝杠所处平面内，且位于两侧X轴丝杠之间的中间位置。

现有技术的机床，应用传统的机械传动功能部件，可实现十几到几十转每分钟的分度速度。而本发明五轴立式复合加工中心机床在功能部件中应用直驱技术应用后，转台转速及摆头摆动速度可以达到几百转每分。这就意味着此机床跟业内同类型机床相比在生产效率方面可以提升10倍以上。

在精度上，应用了直驱技术的此款机床可以在功能部件上轻松地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大多数同类型机床只能实现几百分之一毫米或角分级的灵密度。

此外，在设备寿命方面，应用直驱技术的此款机床减少了机械传动零件，减少了磨损，提高了设备寿命，还节约了能源。直驱技术取消了机械传动，节约的零件的原材料和制造成本，从而降低的设备整体的成本。

本发明机床上所有功能部件采用的都是外转子直驱技术，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。在机床行业，相同的性能体积小就会有很大的优势。

此外，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。而且此款机床的单轴转台的驱动方式采用的是三线轨，除了转台两侧装有线轨，在转台的底部中心位置也装有线轨，主要是是起到支撑作用，这样即使转台在负载情况下，也可以将变形量降到最低。