[发明专利]一种翻板卧式五轴加工中心

说明书

本发明公开了一种翻板卧式五轴加工中心，包括工作台支撑机构、工作台、工作台底座、工作台翻转机构、机床床身、床身立柱、滑鞍、滑枕、AC摆头、链式排屑器、铁屑车和水箱，工作台支撑机构上安装有工作台定位夹紧机构，机床床身通过若干底部连接体固定在工作台支撑机构的后端，床身立柱的下端安装在机床床身上，床身立柱的上端安装在工作台支撑机构的顶部，链式排屑器安装在若干底部连接体的上方并位于AC摆头的下方，铁屑车和水箱分别安装在地面上。该加工中心布局合理，安装、调试、维修和保养方便，能够保证机床在加工全行程具有足够的刚性和较好的动态特性，从而主轴在行程范围内任意位置都能保持良好的切削性能，提高工件加工精度。

技术领域

本发明涉及一种加工中心，具体是一种翻板卧式五轴加工中心。

背景技术

航空大型铝合金结构件具有金属去除率大、零件尺寸大规格多、制造精度高、多为整体薄壁结构件的特点，需要加工设备能够满足以下要求：高速高效加工技术；主轴高速、大功率；高刚性、高精度；多轴联动。

传统龙门式机床立式加工中心，由于工件处于水平放置，加工过程中产生的大量高温切屑堆积在工件的薄壁结构中无法及时排出，容易造成工件的二次热变形及二次切削，严重影响工件的加工精度及刀具的使用寿命；而翻板卧式五轴加工中心加工时，工件处于竖直放置，加工过程中产生的切屑在工作台翻转后，可在重力作用下顺利排出，避免了工件的二次热变形及二次切削的问题，大大提高了工件的加工精度及刀具的使用寿命，成为航空大型铝合金结构件加工的新选择。

现有翻板卧式五轴加工中心的布置形式通常分两种：一、加工时立柱固定，工作台实现X向移动，立柱上侧挂主轴箱实现Y向和Z向移动，配合主轴箱上的AC摆头实现五轴加工；工作台移动到机床外部后，通过翻转机构可以翻转至水平位置，方便工件装夹，加工时，将工作台旋转90度至竖直位置后移入加工区域进行加工。二、加工时工作台固定，立柱实现X向移动，立柱上侧挂主轴箱实现Y向和Z向移动，配合主轴箱上的AC摆头实现五轴加工；工作台通过翻转机构可向机床外部翻转至水平位置，方便工件装夹，加工时，翻转机构先将工作台旋转90度至竖直位置，再恢复到加工工位固定，进行加工。

现有加工时立柱固定、工作台移动形式的翻板卧式五轴加工中心出在存在的问题是：

1）长度方向尺寸较大，对场地要求较高，因为工作台移动，再加上外部翻转机构以及工作台从加工区域运输到翻转区域的平行运输机构，机床X方向长度至少需要在X向行程的3.5倍以上，这限制了该加工中心结构向大行程方向发展；

2）工作台质量较大，工作台需要完成平移、翻转等多个动作，对应的移动机构结构复杂，精度要求高；

3）移动部件（工作台以及其上的工件）的整体质量及重心根据不同的工件变化而变化，而且在同一工件的加工过程中，移动部件的整体质量及重心也随着加工作业的进行而不断变化，不利于驱动电机的惯量配比，影响机床动态特性，进而造成工件加工精度降低。

现有加工时工作台固定、立柱移动形式的翻板卧式五轴加工中心出在存在的问题是：

1）工作台翻转机构置于工作台下部，为了保证整机高度，翻转机构通常采用地坑安装，需要挖地坑，从而增加安装成本、提高安装难度，并且不利于后期保养、维修；

2）工作台翻转机构通常使用液压油缸作为驱动力，由于翻板铣需要两个支撑臂同步运动，液压缸同步控制精度不高，容易造成工作台的不规则颤动。由于翻板铣工件的质量变化较大，所以工作台的翻转速度要根据工件质量调节，以尽可能减少加工节拍，但液压系统调速能力较差；

3）主轴侧挂于立柱上，对整机刚性要求高，热稳定性差，立柱处于偏载状态，容易变形，造成精度损失；

4）由于侧挂箱结构限制，立柱宽度较窄，立柱X向移动的动力分布跨距较小，而且主轴中心位于立柱支撑点以外，加工时，立柱一直受一个侧倾的力矩，影响机床动态特性，进而造成工件加工精度降低；