一种大型零部件双主轴加工设备及其工作方法与流程

1.本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种采用双主轴的卧式大型零部件加工设备及其工作方法。


背景技术：

2.卧式加工中心可以完成大型、重量较大的零部件的加工，传统卧式加工中心主轴结构比较简单，适合铝合金材料的高效、高精度加工。
3.而为了满足大型零部件等大型零部件，对大切削力、大扭矩的需求，目前卧式加工中心的工作台的结构尺寸一般设计得比较大，结构也比较复杂。当需要对工件侧面进行加工时，由于工作台回转半径较大，造成加工中心尺寸较大，造价高昂。也导致主轴悬伸长，刚性差。
4.同时，现有的卧式加工中心对于大型零部件的加工，加工时间较长，尤其对于需要双面加工的大型零部件，需要频繁换刀，装夹次数较多，工作效率较低。


技术实现要素：

5.本发明的目的是，提供一种大型零部件双主轴加工设备及其工作方法，以解决上述背景技术中提出的加工中心回转半径较大，主轴悬伸长，刚性差，大型零部件回转半径较大，造成加工设备过于昂贵的问题。
6.本发明通过如下技术方案予以实现：一种大型零部件双主轴加工设备，包括机体、工作台、刀库、b轴旋转主轴、z向滑枕滑鞍组件、y向驱动组件、x向横梁、底座，
7.所述底座位于机体底部，底座上设置立柱、x向横梁、y向驱动组件，
8.所述工作台有两个工位，位于工作台顶部和底部，工位上设置有夹具体，分别通过回转油缸带动压板夹紧和松开工件，
9.所述b轴旋转主轴、z向滑枕滑鞍组件有两组，对称设置，b轴旋转主轴安装在z向滑枕滑鞍组件下部；两个z向滑枕滑鞍组件安装在x向横梁上，两者之间设置安全距离；z向滑枕滑鞍组件通过电机、z向丝杠带动b轴旋转主轴升降，所述z向滑枕滑鞍组件内通过电动马达驱动、通过减速机调节扭矩、通过同步带带动b轴旋转主轴转动，使b轴旋转主轴在水平面-180
°
至180
°
范围角度旋转，
10.所述a轴转台有两个，对称安装在工作台两侧，带动工作台旋转；a轴转台底部设置有滑台，两个y向驱动组件带动两个a轴转台同步沿y向来回移动，从而带动工作台移动，
11.所述y向驱动组件包括y向丝杠、马达、螺母座，所述螺母座与a轴转台的支座连接，马达驱动y向丝杠，带动螺母座、a轴转台前后移动。
12.进一步地，所述水平调节丝杠有两个，分别水平安装在x向横梁两端，受马达驱动带动z向滑枕滑鞍组件水平移动。
13.进一步地，所述刀库有一个或两个，为两个是对称设置在主轴外侧，带有断刀检测模块。
14.进一步地，所述机体内设置液压系统、电气系统、冷却管路、排屑系统、防护罩壳、油雾收集系统、润滑系统及管路。
15.进一步地，所述夹具体的回转油缸的液压驱动油路穿过所述a轴转台。
16.进一步地，所述z向滑枕滑鞍组件、y向驱动组件上设置有拖链，用于布置油管、气管。
17.相应地，公开一种大型零部件双主轴加工设备的工作方法，包括以下步骤：
18.s1.当工件为对称工件时，两个b轴旋转主轴在同一个x向横梁上，对称动作加工对称的工件，两z向滑枕滑鞍组件之间保持恒定的安全距离；
19.s2.当工件为对称工件时，其中一个b轴旋转主轴加工，此时另外一个主轴进行可以换刀预备；
20.s3.当工件侧面需要加工时，若加工前侧面，此时两个a轴转台、工作台在y向驱动组件带动向-y方向移动，b轴旋转主轴旋转至朝向-y，对工件前侧面进行加工；若加工后侧面，此时两个a轴转台、工作台在y向驱动组件带动下向+y方向移动，b轴旋转主轴旋转至朝向+y，对工件后侧面进行加工；
21.s4.加工新工件时，将新工件g安装在第一工位，两个b轴旋转主轴对工件进行加工，加工完毕后，a轴转台带动工作台翻转180
°
，此时第二工位带动加工一半的上一个工件f位于上部的加工位置，两个b轴旋转主轴对上一个工件f进行加工；
22.s5.第二工位的夹具松开，上部f工件完工，进行卸料；a轴转台带动工作台翻转180
°
，g工件朝上，第一工位的夹具松开，上部g工件进行卸料，半成品放置在过渡台上，
23.s6.将下一个工件h放在第一工位上夹紧，a轴转台带动工作台翻转180
°
，将过渡台上的半成品g工件放在第二工位上，关闭机床们，两个b轴旋转主轴对半成品g进行加工，
24.s7.a轴转台带动工作台翻转180
°
，对半成品h工件进行加工，停机后对成品g工件，进行s4—s7的循环。
25.本发明的有益效果：
26.1、本发明所述的大型零部件双主轴加工设备及其工作方法，能同时对两个大型零件进行双面或单面装夹，通过双主轴进行工件的快速加工，双主轴设置安全距离，互相配合，大幅提高工作效率；
27.2、本发明的通过y向驱动组件带动a轴转台与工作台前后移动，卧式可旋转的b轴旋转主轴旋转至+y或-y方向可对大型零件前后侧面进行加工，避免大型零部件大幅度回转造成的主轴悬伸长、刚性降低的问题，可降低加工设备的高度，降低造价。
附图说明
28.图1为本发明所述的大型零部件双主轴加工设备的右视示意图；
29.图2为本发明所述的大型零部件双主轴加工设备的前视示意图；
30.图3为本发明所述的大型零部件双主轴加工设备的俯视示意图；
31.图4为本发明所述的大型零部件双主轴加工设备的立体示意图；
32.图5为本发明所述的大型零部件双主轴加工设备去掉前部防护罩壳的立体示意图；
33.图6为本发明所述的转台与工作台的放大立体示意图；
34.图7为本发明所述的横梁、z向滑枕滑鞍组件、b轴旋转主轴的放大立体示意图；
35.图8为本发明所述的底座、y向驱动组件、a轴转台的放大立体示意图；
36.图9为本发明所述的底座、y向驱动组件、a轴转台的放大前视示意图。
37.图中：1、刀库；2、工件；3、工作台；4、机体；5、b轴旋转主轴；6、z向滑枕滑鞍组件；7、水平调节丝杠；8、a轴转台；9、y向驱动组件；10、x向横梁；11、滑台；12、底座。
具体实施方式
38.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，所描述的实施例仅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做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。
39.如图1-5所示，一种大型零部件双主轴加工设备及其工作方法，包括机体4、工作台3、刀库1、b轴旋转主轴5、z向滑枕滑鞍组件6、y向驱动组件9、x向横梁10、底座12。机体4内设置液压系统、电气系统、冷却管路、排屑系统、防护罩壳、油雾收集系统、润滑系统及管路。刀库1有一个或两个，为两个是对称设置在主轴外侧，带有断刀检测模块。底座12位于机体4底部，底座12上设置立柱、x向横梁10、y向驱动组件9。水平调节丝杠7有两个，分别水平安装在x向横梁10两端，受马达驱动带动z向滑枕滑鞍组件6水平移动。
40.如图6所示，工作台3有一个或两个工位，位于工作台3顶部和底部，工位上设置有夹具体，分别通过回转油缸带动压板夹紧和松开工件2。如图7所示，b轴旋转主轴5、z向滑枕滑鞍组件6有两组，对称设置，b轴旋转主轴5安装在z向滑枕滑鞍组件6下部；两个z向滑枕滑鞍组件6安装在x向横梁10上，两者之间设置安全距离；z向滑枕滑鞍组件6通过电机、z向丝杠带动b轴旋转主轴5升降，z向滑枕滑鞍组件6内通过电动马达驱动、通过减速机调节扭矩、通过同步带带动b轴旋转主轴5转动，使b轴旋转主轴5在水平面360
°
转动。
41.如图6、8、9所示，a轴转台8有两个，对称安装在工作台3两侧，带动工作台3旋转；a轴转台8底部设置有滑台11，两个y向驱动组件9带动两个a轴转台8同步沿y向来回移动，从而带动工作台3移动。y向驱动组件9包括y向丝杠、马达、螺母座，螺母座与a轴转台8的支座连接，马达驱动y向丝杠，带动螺母座、a轴转台8前后移动。
42.在其中一个实例中，夹具体的回转油缸的液压驱动油路穿过a轴转台8。
43.在其中一个实例中，z向滑枕滑鞍组件6、y向驱动组件9上设置有拖链，用于布置油管、气管。
44.相应地，公开一种大型零部件双主轴加工设备的工作方法，包括以下步骤：
45.s1.当工件2为对称工件2时，两个b轴旋转主轴5在同一个x向横梁10上，对称动作加工对称的工件2，两z向滑枕滑鞍组件6之间保持恒定的安全距离；
46.s2.当工件2为对称工件2时，其中一个b轴旋转主轴5加工，此时另外一个主轴进行可以换刀预备；
47.s3.当工件2侧面需要加工时，若加工前侧面，此时两个a轴转台8、工作台3在y向驱动组件9带动向-y方向移动，b轴旋转主轴5旋转至朝向-y，对工件2前侧面进行加工；若加工后侧面，此时两个a轴转台8、工作台3在y向驱动组件9带动下向+y方向移动，b轴旋转主轴5旋转至朝向+y，对工件2后侧面进行加工；
48.s4.加工新工件2时，将新工件2g安装在第一工位，两个b轴旋转主轴5对工件2进行加工，加工完毕后，a轴转台8带动工作台3翻转180
°
，此时第二工位带动加工一半的上一个工件2f位于上部的加工位置，两个b轴旋转主轴5对上一个工件2f进行加工；
49.s5.第二工位的夹具松开，上部f工件2完工，进行卸料；a轴转台8带动工作台3翻转180
°
，g工件2朝上，第一工位的夹具松开，上部g工件2进行卸料，半成品放置在过渡台上，
50.s6.将下一个工件2h放在第一工位上夹紧，a轴转台8带动工作台3翻转180
°
，将过渡台上的半成品g工件2放在第二工位上，关闭机床们，两个b轴旋转主轴5对半成品g进行加工，
51.s7.a轴转台8带动工作台3翻转180
°
，对半成品h工件2进行加工，停机后对成品g工件2，进行s4—s7的循环。
52.本发明的工作原理：
53.本发明的大型零部件双主轴加工设备及其工作方法，采用双主轴配备双刀库1，一次装夹可完成两个零件的同时加工，大大提高了零件的加工效率。
54.该机床设备主体为定梁龙门左右对称结构，主要由床身、横梁、立柱、滑枕、b轴摆头、a轴摇篮、双驱移动工作台3等主机部件组成。共有10+2个运动轴，分别是x1x2、y1y2、z1z2、b1b2、a1a2及2个主轴。
55.机床配双刀库1，每个刀库1装刀量36把。采用高压冷却液冷却刀具，机床主轴为高性能电主轴，具有主轴中心出水功能，加工切削产生的废屑由床身内部板链式排屑器从机床后部排出。机床主机伺服驱动采用西门子数控系统。
56.本机床是针对大型零部件大型零部件零件专门设计的高效加工设备。采用双主轴形式，两主轴最小中心距600mm，两个主轴可对大型零部件大型零部件左右对称大于600mm范围外的加工内容，实现双主轴同时加工，也可以根据加工中心尺寸与加工要求、工况，调整最小中心距，如700mm等。
57.大型零部件大型零部件中间部位加工内容(中心线小于士300mm)以内则由单主轴完成加工，实现一个主轴加工的同时另一根主轴换刀待命，从而最大限度节省辅助时间，提高机床工作效率。机床滑枕总成在横梁上水平移动为x轴，滑枕沿滑板垂直方向上下运动为z轴，滑枕上安装的主轴在滑枕正面沿垂直平面转动为b轴，床身两侧左右工作台3沿水平面垂直于x方向运动为y轴，工作台3上安装的转台在垂直面转动为a轴。
58.机床x、z、b轴均为两个独立运动轴，y、a轴均为同步双驱运动轴。x、y、z直线移动采用丝杆伺服驱动，。
59.机床床身、立柱、横梁结构设计为框架体结构，二次时效处理，具有较高的刚性和抗震性能，精度保持性好，刚性高。横梁、立柱铸件ht300，前床身、滑鞍、滑枕为焊接件。
60.主轴采用内藏式大功率高速电主轴。主轴松拉刀报警功能:有刀紧刀和无刀紧刀保护及刀具拉取到位检测。
61.主轴水冷保护功能。主轴温升报警功能。
62.在主轴箱体上预留角度头限位及加强支撑的安装位置。
63.机床在底座12床身的两边各有一个y向移动工作台3，左石l作台上丁别女农a轴摇篮，a轴回转中心平行于x轴，双a轴采用同步双驱，保证转台驱动力矩和驱动刚性，在两个转台中间的连接桥板为正反面各布置一套夹具安装平台，平台上设有油、气安装接口与夹具
的接口对接(设计时保证与甲方现有夹具实现互换)，正反面夹具安装平台由两套独立的配油轴供油供气，可单独控制夹紧松开。工作台3根据客户夹具预留定位、固定结构、机床流体接口，流体迪道有尤泄漏送头与夹具对按。
64.气动系统用于机床气密保护、气动检测、自动开关门等功能。系统具有残压释放及气压缓升功能，确保气动系统运行可靠和维护安全。气动系统为客户提供的夹具提供气检功能。
65.该机床x、y、z三向均采用进口品牌直线滚珠导轨结构。x、y、z三轴进给采用相似的传动结构。即用交流伺服电机通过弹性联轴器与滚珠丝杠直接连接，丝杠两端轴承采用高精度止推轴承成组安装，以保证进给系统具有高系统刚度和传动精度。z向电机是带制动器的，当断电时刹紧，以防止滑枕因自重而下滑，滑枕配有气动配重。伺服电机及其相应的速度控制单元和用于位置检测的脉冲编码器等均受控于数控系统，以完成各种进给运动。x、y、z轴具有可靠的机械防撞装置。x、y、z快速进给速度及切削进给速度均可达到60m/分钟。刀库1为大容量链式结构，数量两套，分别安装在机床横梁与左右立柱的内侧，单套刀仓容量为36把，伺服快速选刀。刀仓内刀具可在机床后面人工更新，安全且方便。刀库1内配有断刀检测功能，不占用机床加工时间。每个刀库1至少2个角度头或重刀刀位机床采用外形美观的全封闭整体防护，无跑冒滴漏现象。操作人员通过机床侧面门和观察窗近距离观察主轴及夹具，方便对刀调整。方格窗玻璃采用钢化玻璃。上料区自动防护门l型开放结构，打开防护门时顶部打开，防护门敞开空间大，便于人工上下料。机床x、y向导轨采用高速运行的卷帘防护。机床防护门配有自动电子门锁系统，在加工过程中不能打开防护门，停止加工即可打开；上下料位置自动防护门带防夹功能保障人员安全。
66.液压系统用于主轴松刀和液压夹具。液压夹具控制阀组具有失电保护功能，液压系统具有自动卸荷功能，保证加工和维护的安全，液压系统及各必要阀组有数显压力检测开关，当系统压力低于设定值机床报警并停止工作，所有阀组配有减压阀调整压力。控制阀组分散布置在各执行元件附近，有利于执行元件的响应及机床的调整；液压站配有热交换装置，并有温度检测开关，确保机床液压系统的可靠运行，液压管路均带有管夹固定，确保走管整齐、美观，运行时无振动产生。液压油箱加油口和液位观察窗口。
67.机床润滑均选用集中自动稀油润滑装置，开机后定时、定量、定压供油，对导轨、丝杠付自动供油润滑，润滑出现故障自动报警。
68.气动系统用于机床气密保护、气动检测、自动开关门等功能。系统具有残压释放及气压缓升功能，确保气动系统运行可靠和维护安全。气动系统为客户提供的夹具提供气检功能。
69.机床配有反冲刮板式排屑机，机床加工区清洁采用乳化液大流量冲屑。乳化液通过水箱三级过滤至高压水箱，冷却液用于刀具内冷。高压水箱采用溢流阀平衡刀具内冷水压力和流量。机床水箱配有水冷机冷却机床用水，保证机床精度不受加工热量影响。
70.机床配有油雾收集装置，对加工区进行油雾收集，保护设备周围加工环境。机床控制系统采用西门子数控系统，系统具有程序模拟加工及测量仿真功能、刚性攻丝功能、需要整体坐标平移功能电气柜采用独立全封闭结构，保证密封性能可靠，防止粉尘进入，采用工业空调控制电气柜内温度，减少各电气元件及系统工作时因发热而产生故障。机床加稳压电源及机床和电柜照明。
71.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种大型零部件双主轴加工设备，包括机体(4)、工作台(3)、刀库(1)、b轴旋转主轴(5)、z向滑枕滑鞍组件(6)、y向驱动组件(9)、x向横梁(10)、底座(12)，所述底座(12)位于机体(4)底部，底座(12)上设置立柱、x向横梁(10)、y向驱动组件(9)，其特征在于：所述工作台(3)有一个或两个工位，位于工作台(3)顶部或底部，工位上设置有夹具体，通过回转油缸带动压板夹紧和松开工件(2)，所述b轴旋转主轴(5)、z向滑枕滑鞍组件(6)有两组，对称设置，b轴旋转主轴(5)安装在z向滑枕滑鞍组件(6)下部；两个z向滑枕滑鞍组件(6)安装在x向横梁(10)上，两者之间设置安全距离；z向滑枕滑鞍组件(6)通过电机、z向丝杠带动b轴旋转主轴(5)升降，所述z向滑枕滑鞍组件(6)内通过电动马达驱动、通过减速机调节扭矩、通过同步带带动b轴旋转主轴(5)转动，使b轴旋转主轴(5)在水平面-180
°
至180
°
范围角度旋转，所述a轴转台(8)有两个，对称安装在工作台(3)两侧，同步带动工作台(3)旋转；a轴转台(8)底部设置有滑台(11)，两个y向驱动组件(9)带动两个a轴转台(8)同步沿y向来回移动，从而带动工作台(3)移动，所述y向驱动组件(9)包括y向丝杠、马达、螺母座，所述螺母座与a轴转台(8)的支座连接，马达驱动y向丝杠，带动螺母座、a轴转台(8)前后移动。2.根据权利要求1所述的一种大型零部件双主轴加工设备，其特征在于：所述水平调节丝杠(7)有两个，分别水平安装在x向横梁(10)两端，受马达驱动带动z向滑枕滑鞍组件(6)水平移动。3.根据权利要求1所述的一种大型零部件双主轴加工设备，其特征在于：所述刀库(1)有一个或两个，为两个是对称设置在主轴外侧，带有断刀检测模块。4.根据权利要求1所述的一种大型零部件双主轴加工设备，其特征在于：所述机体(4)内设置液压系统、电气系统、冷却管路、排屑系统、防护罩壳、油雾收集系统、润滑系统及管路。5.根据权利要求1所述的一种大型零部件双主轴加工设备，其特征在于：所述夹具体的回转油缸的液压驱动油路穿过所述a轴转台(8)。6.根据权利要求1所述的一种大型零部件双主轴加工设备，其特征在于：所述z向滑枕滑鞍组件(6)、y向驱动组件(9)上设置有拖链，用于布置油管、气管。7.一种大型零部件双主轴加工设备的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：s1.当工件(2)为对称工件(2)时，两个b轴旋转主轴(5)在同一个x向横梁(10)上，对称动作加工对称的工件(2)，两z向滑枕滑鞍组件(6)之间保持恒定的安全距离；s2.当工件(2)为非对称工件(2)时，其中一个b轴旋转主轴(5)加工，此时另外一个主轴进行可以换刀预备；s3.当工件(2)侧面需要加工时，若加工前侧面，此时两个a轴转台(8)、工作台(3)在y向驱动组件(9)带动向-y方向移动，b轴旋转主轴(5)旋转至朝向-y，对工件(2)前侧面进行加工；若加工后侧面，此时两个a轴转台(8)、工作台(3)在y向驱动组件(9)带动下向+y方向移动，b轴旋转主轴(5)旋转至朝向+y，对工件(2)后侧面进行加工；s4.加工新工件(2)时，将新工件(2)g安装在第一工位，两个b轴旋转主轴(5)对工件(2)进行加工，加工完毕后，a轴转台(8)带动工作台(3)翻转180
°
，此时第二工位带动加工一半
的上一个工件(2)f位于上部的加工位置，两个b轴旋转主轴(5)对上一个工件(2)f进行加工；s5.第二工位的夹具松开，上部f工件(2)完工，进行卸料；a轴转台(8)带动工作台(3)翻转180
°
，g工件(2)朝上，第一工位的夹具松开，上部g工件(2)进行卸料，半成品放置在过渡台上，s6.将下一个工件(2)h放在第一工位上夹紧，a轴转台(8)带动工作台(3)翻转180
°
，将过渡台上的半成品g工件(2)放在第二工位上，关闭机床们，两个b轴旋转主轴(5)对半成品g进行加工，s7.a轴转台(8)带动工作台(3)翻转180
°
，对半成品h工件(2)进行加工，停机后对成品g工件(2)，进行s4—s7的循环。

技术总结
本发明涉及一种大型零部件双主轴加工设备及其工作方法，设备包括机体、工作台、刀库、B轴旋转主轴、Z向滑枕滑鞍组件、Y向驱动组件、X向横梁、底座。所述A轴转台有两个，对称安装在工作台两侧，带动工作台旋转；A轴转台底部设置有滑台，两个Y向驱动组件带动两个A轴转台同步沿Y向来回移动，从而带动工作台移动。所述Y向驱动组件包括Y向丝杠、马达、螺母座，所述螺母座与A轴转台的支座连接，马达驱动Y向丝杠，带动螺母座、A轴转台前后移动。本发明所述的大型零部件双主轴加工设备及其工作方法，能同时对两个大型零件进行双面装夹，通过双主轴进行工件的快速加工，双主轴设置安全距离，互相配合，大幅提高工作效率。大幅提高工作效率。大幅提高工作效率。


技术研发人员：孙刚 蔡爱林 张国华
受保护的技术使用者：江苏威马悦达智能装备有限公司
技术研发日：2022.07.07
技术公布日：2023/8/23