一种高精加工专用车铣复合床的制作方法

1.本发明涉及风扇部件生产加工设备技术领域，特别涉及一种高精加工专用车铣复合床。


背景技术：

2.在高精风扇叶的加工生产过程中，需要进行车、铣加工。传统技术中，需要先后将工件分别装夹到数控车床和数控铣床上进行加工。因为是两次装夹，加工出来的风扇叶同心度、平衡度都会有偏差，造成风扇叶在使用时振动大。
3.随着数控机床技术发展，现有技术中的高精风扇叶加工采用车铣复合机床进行，在同一台机一次性装夹完成风扇叶的车、铣加工，避免了装夹误差。但是，现有技术中的车铣复合机床仍然存在功能单一，精度有待提高等问题。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种高精加工专用车铣复合床，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
5.为解决上述技术问题所采用的技术方案：
6.一种高精加工专用车铣复合床，包括：床体、滑动座、工作台、第一主轴装置和第二主轴装置；
7.所述床体具有相互正交的x轴向、y轴向、z轴向；
8.所述滑动座沿x轴向滑动安装于所述床体；
9.所述工作台沿y轴向滑动安装于所述滑动座并具有工件安装部；
10.所述第一主轴装置包括与所述床体转动连接的高速主轴、和与所述高速主轴驱动连接的盘式电机，所述高速主轴沿x轴向设置并具有夹持端；
11.所述第二主轴装置包括沿z轴向设置的电主轴单元、和用于驱动所述电主轴单元相对所述床体移动的电主轴驱动构件。
12.本发明所提供的高精加工专用车铣复合床，至少具有如下的有益效果：所述盘式电机能够带动高速主轴转动，从而使夹持端转动。所述工件安装部通过所述工作台、滑动座和床体之间的连接实现沿xy平面的移动。所述电主轴驱动构件能够带动电主轴单元相对所述工件安装部移动。在实际使用时，夹持端和电主轴单元能够配置铣刀，安装于工件安装部的待加工工件能分别通过第一主轴装置和第二主轴装置实现侧铣或立铣加工；夹持端对待加工工件进行夹持，所述工件安装部设置车刀，从而实现一次装夹的车铣复合加工。本发明的高精加工专用车铣复合床，通过电主轴单元、高速主轴和工作台三者配合能够在单次装夹中实现不同的复合加工，功能更广，高速主轴通过盘式电机驱动，能够达到更高精度。
13.需要说明的是：上述相互正交的x轴向、y轴向、z轴向均为虚拟特征，是为了便于准确描述所述高精加工专用车铣复合床的结构而设置的。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述x轴向沿水平方向延伸，所述y轴向与水平
方向呈倾斜设置。所述y轴向与水平方向呈30
°
、45
°
、60
°
或75
°
倾斜设置。通过上述技术方案，斜式床体能够更有效地利用设备空间，并加强床体的抗弯曲和扭转的能力。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述床体设有用于带动所述滑动座相对床体沿x轴向移动的x向驱动构件，所述滑动座设有用于带动所述工作台相对滑动座沿y轴向移动的y向驱动构件。通过上述技术方案，滑动座和工作台的移动分别通过x向驱动构件和y向驱动构件驱动，能够实现高精度自动化加工。
16.作为上述技术方案的进一步改进，所述第二主轴装置还包括液压卡盘和液压缸，所述液压卡盘设于所述高速主轴的一端并形成所述夹持端，所述液压缸设于所述高速主轴的另一端，所述高速主轴具有沿旋转轴线延伸的连接通道，所述液压缸与液压卡盘通过穿设于所述连接通道的拉杆相连通。通过上述技术方案，所述液压缸和液压卡盘能够和高速主轴形成后拉式卡盘结构，通过液压缸拉动拉杆从而驱动所述液压卡盘进行夹持动作。
17.作为上述技术方案的进一步改进，所述第二主轴装置还包括主轴箱，所述主轴箱与所述床体固定连接，所述高速主轴转动安装于所述主轴箱。通过上述技术方案，所述主轴箱能够为高速主轴提供转动安装的连接，提高所述高速主轴的回转精度。
18.作为上述技术方案的进一步改进，所述盘式电机与主轴箱均同轴套设于所述高速主轴的外侧，所述盘式电机与主轴箱沿x轴向排列设置，所述夹持端设于靠近所述主轴箱的一端。通过上述技术方案，所述高速主轴靠近所述主轴箱的一端精度更高。
19.作为上述技术方案的进一步改进，所述盘式电机与主轴箱之间设有第一连接盘和第二连接盘，所述第一连接盘和第二连接盘分别与所述盘式电机和主轴箱固定连接，所述第一连接盘和第二连接盘相互固定连接。通过上述技术方案，能够更方便所述盘式电机与主轴箱之间的连接，从而方便拆卸维护。
20.作为上述技术方案的进一步改进，所述电主轴单元有两个，两个所述电主轴单元相互错开设置。通过上述技术方案，两个电主轴单元能够分别进行不同的加工。
21.作为上述技术方案的进一步改进，所述工件安装部可拆设置有工件座或刀架。通过上述技术方案，拆装替换所述工件座和刀架，能够快捷地变换加工方式。
附图说明
22.下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明；
23.图1是本发明所提供的高精加工专用车铣复合床，其一实施例的立体示意图；
24.图2是本发明所提供的高精加工专用车铣复合床，其一实施例的另一视角的立体示意图；
25.图3是本发明所提供的高精加工专用车铣复合床，其一实施例中沿xz平面剖切的结构示意图；
26.图4是本发明所提供的高精加工专用车铣复合床，其一实施例中沿xz平面剖切的另一视角的结构示意图。
27.图中：100、床体；110、x向驱动构件；200、滑动座；210、y向驱动构件；300、工作台；400、第一主轴装置；410、高速主轴；420、盘式电机；430、主轴箱；440、液压卡盘；450、液压缸；500、第二主轴装置；510、电主轴单元。
具体实施方式
28.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，如果具有“若干”之类的词汇描述，其含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。
31.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
32.参照图1至图4，本发明的高精加工专用车铣复合床作出如下实施例：
33.一种高精加工专用车铣复合床，包括：床体100、滑动座200、工作台300、第一主轴装置400和第二主轴装置500。
34.所述床体100具有相互正交的x轴向、y轴向、z轴向。需要说明的是：上述相互正交的x轴向、y轴向、z轴向均为虚拟特征，是为了便于准确描述所述高精加工专用车铣复合床的结构而设置的。
35.所述滑动座200沿x轴向滑动安装于所述床体100。所述床体100设有x向驱动构件110。所述x向驱动构件110设有与所述滑动座200传动连接、并使所述滑动座200相对所述床体100沿x轴向移动的x向驱动端。
36.所述工作台300具有工件安装部。所述工作台300沿y轴向滑动安装于所述滑动座200。所述滑动座200设有y向驱动构件210。所述y向驱动构件210设有与所述工作台300传动连接、并使所述工作台300相对所述滑动座200沿y轴向移动的y向驱动端。
37.所述第一主轴装置400设于所述工作台300的x轴向的一侧。所述第一主轴装置400包括：高速主轴410和盘式电机420。所述高速主轴410与所述床体100转动连接。所述高速主轴410的旋转轴线沿x轴向延伸。所述高速主轴410具有夹持端。所述盘式电机420与所述高速主轴410驱动连接。所述盘式电机420用于带动所述高速主轴410绕其自身旋转轴线相对所述床体100转动。
38.所述第二主轴装置500包括：电主轴单元510和电主轴驱动构件。所述电主轴单元510沿z轴向设置，所述电主轴单元510具有沿z轴向朝向所述工作台300的工作端。在本实施例中，所述电主轴驱动构件为三轴驱动模组，所述电主轴驱动构件用于带动所述电主轴单元510相对所述床体100分别沿x轴向、y轴向或z轴向移动。
39.所述工件安装部可拆设置有工件座或刀架。所述刀架能够为刀具提供支撑固定。所述工件座能够为待加工工件提供安装基础。所述工件座具有与待加工工件对应的仿形定位槽。在本实施例中，所述工件安装部与所述工件座以及刀架之间通过插销定位、并通过螺钉螺纹锁紧。
40.在实际使用的过程中，所述盘式电机420能够带动所述高速主轴410高速转动。
41.当所述工作台300的工件安装部固定有加工工件时，所述x向驱动构件110和y向驱动构件210能够驱动所述工作台300在xy平面上移动，使得安装于所述工件安装部的加工工件能够将需要加工的位置与第一主轴装置400或第二主轴装置500对齐。所述电主轴单元510的工作端安装铣刀，通过所述电主轴驱动构件带动所述电主轴单元510沿z轴向进给，从而通过旋转的铣刀对加工工件进行立铣加工。这时，所述高速主轴410的夹持端能够夹持沿x轴向设置的铣刀，通过盘式电机420带动铣刀高速转动，从而对加工工件进行侧铣加工。在单次装夹中，通过所述工作台300带动工件移动，所述第一主轴装置400和第二主轴装置500分别进行立铣加工和侧铣加工。
42.当所述工作台300的工件安装部固定有刀架时，所述高速主轴410的夹持端将待加工工件夹持固定。所述盘式电机420带动所述高速主轴410高速转动，使得夹持在夹持端的工件也能够高速转动。所述x向驱动构件110和y向驱动构件210能够驱动所述工作台300在xy平面上移动，使得安装于所述工件安装部的刀架能够相对旋转的工件移动，从而实现车削加工。所述电主轴驱动构件能够带动所述电主轴单元510相对所述第一主轴装置400移动，从而实现对夹持端上的工件进行铣削加工。在单次装夹中，所述第一主轴装置400夹持工件转动，通过所述工作台300带动刀架移动，实现对工件的车削加工；又能够通过所述电主轴驱动构件带动所述电主轴单元510实现对工件的铣削加工。
43.所述电主轴单元510指的是在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的产品。其包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来。电主轴由无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，主轴则由前后轴承支撑。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳体中。主轴的变速由主轴驱动模块控制，而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面用于安装刀具。
44.所述盘式电机420指的是轴向磁场电机，也叫圆盘电机。轴向磁场电机与普通电机不同，其磁通方向为轴向，载流导体系径向放置，定子和转子铁心为盘式结构。
45.在本实施例中，所述x轴向沿水平方向延伸，所述y轴向与水平方向呈倾斜设置。y轴向呈倾斜设置，在相同宽度下，y轴向的行程能够更长，且床体100的横截面积大于相同规格的平板车床的横截面积，有效利用空间，大大减少了机床的平面占用位置；床体100的抗弯曲和扭转的能力更强；也更方便除屑。
46.所述y轴向与水平方向的夹角，可以设置为30
°
、45
°
、60
°
或75
°
。
47.在进一步的实施例中，所述第二主轴装置500还包括：主轴箱430、液压卡盘440和液压缸450。
48.在本实施例中，所述液压卡盘440为后拉式的液压卡盘440。所述液压卡盘440设于所述高速主轴410朝向所述工件安装部的一端、并形成所述夹持端。所述液压缸450设于所述高速主轴410的另一端。所述高速主轴410具有沿旋转轴线延伸的连接通道，所述液压缸450与液压卡盘440通过穿设于所述连接通道的拉杆相连通。
49.所述主轴箱430与所述床体100固定连接，所述高速主轴410转动安装于所述主轴
箱430。所述盘式电机420与主轴箱430均同轴套设于所述高速主轴410的外侧。所述盘式电机420与主轴箱430沿x轴向排列设置，所述主轴箱430设于所述高速主轴410靠近所述夹持端的一端。所述高速主轴410与主轴箱430连接的一端相对于与盘式电机420连接的一端精度更高，所述夹持端设于高速主轴410与主轴箱430连接的一端能够具有更高的回转精度，跳动误差小。
50.所述盘式电机420和所述主轴箱430之间设有第一连接盘和第二连接盘。所述第一连接盘和第二连接盘分别与所述盘式电机420和主轴箱430固定连接，所述第一连接盘和第二连接盘相互固定连接。在组装所述第一主轴装置400的过程中，先将所述第一连接盘和第二连接盘分别固定安装于所述盘式电机420和主轴箱430的相应位置，然后将盘式电机420和高速主轴410分别安装在所述主轴箱430的对应位置，最后再所述第一连接盘和第二连接盘相互固定连接，实现盘式电机420、主轴箱430和高速主轴410三者的连接。
51.在进一步的实施例中，所述电主轴单元510的数量为多个。多个所述电主轴单元510沿xy平面相互错开设置。多个所述电主轴单元510分别配置有不同的刀具，能够对工件进行不同的加工。在一次装夹中，各个所述电主轴单元510依次对工件进行加工，实现由粗铣到精铣、由粗镗到精镗、由预打孔到扩孔、由底孔到螺纹加工等多种分步加工，多个所述电主轴单元510能避免停机换刀的等待时间，提高效率。
52.在进一步的实施例中，所述工作台的y轴向两侧均设有层叠设置的多个挡罩。所述多个层叠设置挡罩中，最外侧的挡罩与所述工作台固定连接，最内层的挡罩与所述滑动座固定连接，相邻的所述挡罩相互滑接。层叠设置的挡罩能够形成可伸缩的结构，在不影响所述工作台与滑动座相对移动的情况下，能够进行遮挡，避免加工的切削碎屑的堆积。
53.在本实施例中，所述x向驱动构件和y向驱动构件均为电机驱动的丝杆滑台模组。通过电机带动丝杆转动，从而使与丝杆螺纹传动的螺母能够进行滑移。所述电主轴驱动构件可以采用三个丝杆滑台模组相互垂直设置形成三轴驱动模组。
54.在其他一些实施例中，所述电主轴驱动构件也可以是沿z轴向设置的单个丝杆滑台模组。所述电主轴单元通过所述电主轴驱动构件带动沿z轴进给。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
56.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下还可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些变化、修改、等同的变型或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种高精加工专用车铣复合床，其特征在于：包括：床体(100)，具有相互正交的x轴向、y轴向、z轴向；滑动座(200)，沿x轴向滑动安装于所述床体(100)；工作台(300)，沿y轴向滑动安装于所述滑动座(200)并具有工件安装部；第一主轴装置(400)，包括与所述床体(100)转动连接的高速主轴(410)、和与所述高速主轴(410)驱动连接的盘式电机(420)，所述高速主轴(410)沿x轴向设置并具有夹持端；第二主轴装置(500)，包括沿z轴向设置的电主轴单元(510)、和用于驱动所述电主轴单元(510)相对所述床体(100)移动的电主轴驱动构件。2.根据权利要求1所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述x轴向沿水平方向延伸，所述y轴向与水平方向呈倾斜设置。3.根据权利要求2所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述y轴向与水平方向呈30
°
、45
°
、60
°
或75
°
倾斜设置。4.根据权利要求1所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述床体(100)设有用于带动所述滑动座(200)相对床体(100)沿x轴向移动的x向驱动构件(110)，所述滑动座(200)设有用于带动所述工作台(300)相对滑动座(200)沿y轴向移动的y向驱动构件(210)。5.根据权利要求1所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述第二主轴装置(500)还包括液压卡盘(440)和液压缸(450)，所述液压卡盘(440)设于所述高速主轴(410)的一端并形成所述夹持端，所述液压缸(450)设于所述高速主轴(410)的另一端，所述高速主轴(410)具有沿旋转轴线延伸的连接通道，所述液压缸(450)与液压卡盘(440)通过穿设于所述连接通道的拉杆相连通。6.根据权利要求5所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述第二主轴装置(500)还包括主轴箱(430)，所述主轴箱(430)与所述床体(100)固定连接，所述高速主轴(410)转动安装于所述主轴箱(430)。7.根据权利要求6所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述盘式电机(420)与主轴箱(430)均同轴套设于所述高速主轴(410)的外侧，所述盘式电机(420)与主轴箱(430)沿x轴向排列设置，所述夹持端设于靠近所述主轴箱(430)的一端。8.根据权利要求7所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述盘式电机(420)与主轴箱(430)之间设有第一连接盘和第二连接盘，所述第一连接盘和第二连接盘分别与所述盘式电机(420)和主轴箱(430)固定连接，所述第一连接盘和第二连接盘相互固定连接。9.根据权利要求1所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述电主轴单元(510)有两个，两个所述电主轴单元(510)相互错开设置。10.根据权利要求1所述的高精加工专用车铣复合床，其特征在于：所述工件安装部可拆设置有工件座或刀架。

技术总结
本发明公开了一种高精加工专用车铣复合床,包括：床体、滑动座、工作台、第一主轴装置和第二主轴装置。滑动座左右滑动安装于床体。工作台前后滑动安装于滑动座并具有工件安装部。第一主轴装置包括与床体转动连接的高速主轴、和与高速主轴驱动连接的盘式电机。高速主轴左右设置并具有夹持端。第二主轴装置包括上下设置的电主轴单元、和用于驱动电主轴单元移动的电主轴驱动构件。本发明的高精加工专用车铣复合床，通过电主轴单元、高速主轴和工作台三者配合，能够在单次装夹中实现不同的复合加工，功能更广，高速主轴通过盘式电机驱动，能够达到更高精度。到更高精度。到更高精度。


技术研发人员：张帮明
受保护的技术使用者：佛山市顺德区英田数控机床有限公司
技术研发日：2023.07.11
技术公布日：2023/10/11