一種龍門動(dòng)梁式倒立式車銑復(fù)合加工中心的制作方法

本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域中的車銑復(fù)合機(jī)床，基于龍門框架下的動(dòng)梁式倒立式車銑復(fù)合機(jī)床。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有倒立車大多采用墻壁式結(jié)構(gòu)，主軸箱在橫梁上做左右移動(dòng)X軸及上下移動(dòng)Z軸，從而實(shí)現(xiàn)工件的車削加工。該種車床主要應(yīng)用于批量生產(chǎn)工件。實(shí)現(xiàn)高效率、大批量的車削加工。但該設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)銑削加工，需要多次裝夾工件，多工序加工，浪費(fèi)工時(shí)。因此，我廠針對現(xiàn)有倒立車結(jié)構(gòu)的不足，通過龍門式動(dòng)梁結(jié)構(gòu)以及伺服動(dòng)力頭的組合，實(shí)現(xiàn)了倒立式車削及銑削加工。一次裝夾，實(shí)現(xiàn)多工序加工。大大提高了加工效率。

目前，倒立式車銑復(fù)合機(jī)床所用刀架及動(dòng)力頭傳動(dòng)方式多為機(jī)械傳動(dòng)，存在傳動(dòng)間隙，長時(shí)間工作位置出現(xiàn)偏差；另外，動(dòng)力頭裝置多布置在刀盤上，刀盤上同時(shí)布置車刀、銑刀、鉆頭、絲錐，使車刀規(guī)格數(shù)量減小，由于空間限制，導(dǎo)致安裝動(dòng)力頭的功率相對較小，扭矩小，故對切削效率及加工范圍有一定影響。

當(dāng)今機(jī)床行業(yè)的數(shù)控系統(tǒng)品牌有很多，主流的西門子、FANUC、三菱、海德漢等等，國產(chǎn)的也很多種，例如：華中、廣數(shù)、KND、大森等等。我國數(shù)控系統(tǒng)雖取得了較大發(fā)展，但是我國高檔數(shù)控機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)90％以上的都是國外產(chǎn)品，特別是對于國防工業(yè)急需的高檔數(shù)控機(jī)床，高檔數(shù)控系統(tǒng)是決定機(jī)床裝備的性能、功能、可靠性和成本的關(guān)鍵因素，而國外對我國至今仍進(jìn)行封鎖限制，成為制約我國高檔數(shù)控機(jī)床發(fā)展的瓶頸。對數(shù)控系統(tǒng)尋找技術(shù)突破口，沈陽機(jī)床(集團(tuán))設(shè)計(jì)研究院有限公司上海分公司已經(jīng)申請了專利“一種軟PLC模塊的遠(yuǎn)程在線數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)及方法”申請?zhí)?CN201410461049.7，其包括：遠(yuǎn)端EtherCAT主站、用于發(fā)送遠(yuǎn)程升級的更新數(shù)據(jù)；EtherCAT總線，用于數(shù)據(jù)傳輸；存儲(chǔ)模塊，其進(jìn)一步包括：工廠配置，用于備份安全配置，以及應(yīng)用配置，用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能；以及FPGA模塊，其進(jìn)一步包括：EtherCAT？IP核模塊，用于接收通過EtherCAT總線傳輸過來的更新數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程更新IP模塊，用于重配置FPGA，以及NIOS？II處理器，用于將通過EtherCAT？IP核模塊接收的更新數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)模塊，并控制遠(yuǎn)程更新IP模塊，發(fā)起FPGA重配置過程，用該更新數(shù)據(jù)來重新配置FPGA并執(zhí)行新的NIOS？II軟件應(yīng)用程序。軟PLC模塊的遠(yuǎn)程在線數(shù)據(jù)更新方法，其包括：遠(yuǎn)端EtherCAT主站發(fā)送遠(yuǎn)程升級的更新數(shù)據(jù)，EtherCAT？IP核模塊接收通過EtherCAT總線傳輸過來的更新數(shù)據(jù)，NIOS？II處理器將該更新數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)模塊，并控制遠(yuǎn)程更新IP模塊，發(fā)起FPGA重配置，用該更新數(shù)據(jù)來重新配置FPGA。這可能是下一階段引領(lǐng)我國高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向。目前沈陽機(jī)床股份有限公司也有機(jī)床采用i5控制系統(tǒng)，i5是指(Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent)，工業(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化的有效集成。計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized numerical control，簡稱CNC)系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)字控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置，用于控制自動(dòng)化加工設(shè)備的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。對數(shù)控系統(tǒng)尋找技術(shù)突破口，沈陽機(jī)床(集團(tuán))設(shè)計(jì)研究院有限公司上海分公司已經(jīng)申請了專利“一種軟PLC模塊的遠(yuǎn)程在線數(shù)據(jù)更新系統(tǒng)及方法”申請?zhí)?CN201410461049.7，其包括：遠(yuǎn)端EtherCAT主站、用于發(fā)送遠(yuǎn)程升級的更新數(shù)據(jù)；EtherCAT總線，用于數(shù)據(jù)傳輸；存儲(chǔ)模塊，其進(jìn)一步包括：工廠配置，用于備份安全配置，以及應(yīng)用配置，用于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用功能；以及FPGA模塊，其進(jìn)一步包括：EtherCAT？IP核模塊，用于接收通過EtherCAT總線傳輸過來的更新數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程更新IP模塊，用于重配置FPGA，以及NIOS？II處理器，用于將通過EtherCAT？IP核模塊接收的更新數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)模塊，并控制遠(yuǎn)程更新IP模塊，發(fā)起FPGA重配置過程，用該更新數(shù)據(jù)來重新配置FPGA并執(zhí)行新的NIOS？II軟件應(yīng)用程序。軟PLC模塊的遠(yuǎn)程在線數(shù)據(jù)更新方法，其包括：遠(yuǎn)端EtherCAT主站發(fā)送遠(yuǎn)程升級的更新數(shù)據(jù)，EtherCAT？IP核模塊接收通過EtherCAT總線傳輸過來的更新數(shù)據(jù)，NIOS？II處理器將該更新數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)模塊，并控制遠(yuǎn)程更新IP模塊，發(fā)起FPGA重配置，用該更新數(shù)據(jù)來重新配置FPGA。這可能是下一階段引領(lǐng)我國高檔數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向。目前沈陽機(jī)床股份有限公司也有機(jī)床采用i5控制系統(tǒng)，i5是指(Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent)，工業(yè)化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、智能化的有效集成。計(jì)算機(jī)數(shù)控(Computerized numerical control，簡稱CNC)系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置，用于控制自動(dòng)化加工設(shè)備的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。i5采用PC平臺(tái)，全軟件式結(jié)構(gòu)，而非嵌入式系統(tǒng)，把數(shù)控控制核心部分全部寫在CPU上，用軟件實(shí)現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)在于使數(shù)控系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)透明的智能終端，能夠與互聯(lián)網(wǎng)天然連接。i5的操作系統(tǒng)選擇Linux，不同于其他基于PC系統(tǒng)使用的Windows系統(tǒng)，Linux是一個(gè)開源系統(tǒng)，源代碼開放且免費(fèi)。PC平臺(tái)和開放架構(gòu)使得數(shù)控機(jī)床和電腦之間的界限變得模糊(相當(dāng)于數(shù)控機(jī)床內(nèi)嵌高性能的計(jì)算機(jī))。由于計(jì)算機(jī)天然能聯(lián)網(wǎng)，所以采用“i5”數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床就可以聯(lián)網(wǎng)。其他傳統(tǒng)的系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，但需要增加網(wǎng)卡模塊，由于框架的原因，用過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)內(nèi)容和速度都會(huì)有局限，嵌入式芯片有限的處理能力無法支撐高級的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)床大部分采用現(xiàn)場總線的總線類型，例如：Profibus，i5智能系統(tǒng)的總線類型采用EtherCAT總線，代替了傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線。開放性的總線更符合互聯(lián)網(wǎng)思維：由于設(shè)備之間的通訊協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的、開放的，所以數(shù)控系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)開放的平臺(tái)，可以接入不同廠商的設(shè)備，可以根據(jù)需求的變化增加接入的設(shè)備，系統(tǒng)的延展性更好，更新?lián)Q代速度更快，i5系統(tǒng)就成了一個(gè)用戶可以參與開發(fā)的平臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種龍門動(dòng)梁式倒立式車銑復(fù)合加工中心，模塊化設(shè)計(jì)，同一床身實(shí)現(xiàn)伺服動(dòng)力頭及伺服刀塔的安裝。

一種龍門動(dòng)梁式倒立式車銑復(fù)合加工中心，包括龍門框架的床身上對稱安裝2個(gè)立柱、橫梁固定于立柱上端的Y軸導(dǎo)軌、滑塊上，滑鞍固定于橫梁X軸導(dǎo)軌滑塊上，主軸箱固定在滑鞍Z軸的導(dǎo)軌滑塊上，主軸動(dòng)力單元倒置于主軸箱內(nèi)，還有冷卻及排屑系統(tǒng)；其特征在于基于互聯(lián)網(wǎng)條件下的底層運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)i5CNC，采用EtherCAT總線協(xié)議控制PLC、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，i5CNC作為智能終端直接用互聯(lián)網(wǎng)與其他終端進(jìn)行通訊，接受指令或發(fā)送機(jī)床信息；結(jié)構(gòu)模塊化，分體式安裝的直驅(qū)動(dòng)力刀架與直驅(qū)動(dòng)力頭裝置：床身前側(cè)左右為水平安裝面，直驅(qū)動(dòng)力刀架通過刀架支座安裝于床身的右側(cè)，車刀裝在直驅(qū)動(dòng)力刀架上，用來對工件進(jìn)行外圓、內(nèi)圓、端面的車削加工；動(dòng)力頭支架安裝于床身左側(cè)，多個(gè)直驅(qū)動(dòng)力頭及各自刀具并排安裝于動(dòng)力頭支架上面，銑刀、鉆頭、絲錐與各自直驅(qū)動(dòng)力頭為一體，用來對工件進(jìn)行銑削、鉆削、攻絲的加工；工件固定在卡盤上，卡盤固定在倒立式主軸上，倒立式主軸作直線軸運(yùn)動(dòng)。

立柱導(dǎo)軌下方布置正方形網(wǎng)格狀筋格，Y軸利用重心驅(qū)動(dòng)原理，X、Y、Z三向進(jìn)給坐標(biāo)采用交流伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠無級傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)采用直線導(dǎo)軌，主軸采用直驅(qū)技術(shù)，通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)松夾工件，單臺(tái)機(jī)床可集成自動(dòng)上下料；車削部分的車削動(dòng)力頭與直驅(qū)伺服刀塔組合，直驅(qū)控制，直驅(qū)伺服刀塔是將刀盤與高轉(zhuǎn)矩力矩電機(jī)直連，通過高精度的編碼器進(jìn)行定位，

本發(fā)明的有益效果是：

1、輕量化處理，采用i5系統(tǒng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)功能二次開放。并針對客戶的工件特點(diǎn)，拓展該車床功能，并實(shí)現(xiàn)批量，自動(dòng)化生產(chǎn)加工。本發(fā)明i5CNC系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)條件下的底層運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，使機(jī)床直接與互聯(lián)網(wǎng)連接通訊，因而提升機(jī)床智能沒有時(shí)差、不受地域限制，實(shí)現(xiàn)智能補(bǔ)償、智能診斷、智能控制、智能管理。這樣i5智能機(jī)床不在以一個(gè)單體的機(jī)床而存在，它將是一個(gè)智能終端，將機(jī)床的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳入“云”端，經(jīng)過“大數(shù)據(jù)”的處理運(yùn)算，遠(yuǎn)程指示機(jī)床作業(yè)，該系統(tǒng)誤差補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)先、控制精度達(dá)到納米級、使用i5系統(tǒng)的機(jī)床產(chǎn)品在不用光柵尺反饋的情況下其精度可通過補(bǔ)償優(yōu)化達(dá)到3μm?？梢宰龅街悄苎a(bǔ)償、智能診斷、智能控制、智能管理。無論用戶身在何處，使用一般的智能移動(dòng)設(shè)備即可對設(shè)備進(jìn)行操作、管理、監(jiān)控，實(shí)時(shí)傳遞交換機(jī)床的加工信息。加以創(chuàng)造性的應(yīng)用，形成一個(gè)工業(yè)制造的“物聯(lián)網(wǎng)”，這就是所謂的“物大云端”。

i5智能系統(tǒng)的總線類型采用EtherCAT總線，代替了傳統(tǒng)的現(xiàn)場總線。采用EtherCAT的優(yōu)勢在于：1廣泛性使用，任何計(jì)算機(jī)都可以成為EtherCAT控制系統(tǒng)。2完全符合以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。3無須從屬子網(wǎng)。4高效率，最大化利用以太網(wǎng)帶寬進(jìn)行用戶傳輸。5刷新周期短，可以達(dá)到小于100us的數(shù)據(jù)刷新周期，用于伺服技術(shù)中低層的閉環(huán)控制。6同步性好，各從站節(jié)點(diǎn)設(shè)備可以達(dá)到1us的時(shí)鐘同步。這樣可以更好的使系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)相連。

2、整機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)采用電機(jī)直連的方式，實(shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)，定位準(zhǔn)確，動(dòng)靜摩擦力小，靈敏度高，高速振動(dòng)小，低速無爬行，定位精度高，快移速度高。直驅(qū)伺服刀塔是將刀盤與高轉(zhuǎn)矩力矩電機(jī)直連，通過高精度的編碼器進(jìn)行定位，與電機(jī)和液壓刀塔采用檢測借鑒開關(guān)來完成定位相比，具有轉(zhuǎn)位速度快、結(jié)構(gòu)簡單、空間利用率高、使定位更加精準(zhǔn)，可靠性更高。

3、靈活而強(qiáng)勁的高速車削電主軸，采用直驅(qū)技術(shù)。動(dòng)力結(jié)構(gòu)：通過高扭矩伺服電機(jī)，直接帶動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，減少了減速機(jī)等中間部件，使轉(zhuǎn)速更快、結(jié)構(gòu)簡單，體積更小。制動(dòng)接頭：通過摩擦鎖緊單元對刀盤進(jìn)行鎖緊，相比大直徑端齒盤結(jié)構(gòu)，精度更高、成本更低。

4、采用直驅(qū)式動(dòng)力刀架與直驅(qū)式動(dòng)力頭組合結(jié)構(gòu)，直驅(qū)動(dòng)力刀架結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)快、可避免傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)間隙，具有刀盤轉(zhuǎn)位定位精度高的優(yōu)點(diǎn)。

5、直驅(qū)動(dòng)力頭與集成在刀盤上的動(dòng)力頭具有響應(yīng)快、精度高、功率大等優(yōu)勢。分體式安裝的直驅(qū)動(dòng)力刀架與直驅(qū)動(dòng)力頭可增加安裝的刀具種類與數(shù)量，同時(shí)增大工件的尺寸，可提高動(dòng)力頭的功率，提高零件的加工效率，車削動(dòng)力頭，結(jié)構(gòu)小巧、緊湊，簡化機(jī)床的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。直驅(qū)動(dòng)力刀架與直驅(qū)動(dòng)力頭的直驅(qū)控制，提高傳動(dòng)效率，減少了機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙，保證了直驅(qū)動(dòng)力刀架各工位的定位精度，響應(yīng)快、精度高、轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，提高加工工件的光潔度。實(shí)現(xiàn)對工件復(fù)雜特征的車削、銑削、鉆削、攻絲等加工，提高了零件的加工精度和加工效率。

6、冷卻排屑系統(tǒng)的雙泵大流量、放置位置方便鐵屑的有效沖洗及鐵屑回收。鐵屑的熱量不會(huì)傳遞給工件，而且鐵屑也不會(huì)纏繞工件，提高了加工精度和工件的表面質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種龍門動(dòng)梁式倒立式車銑復(fù)合加工中心的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為直驅(qū)動(dòng)力刀架及刀架支座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為直驅(qū)動(dòng)力頭及支架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為動(dòng)力頭支架側(cè)面螺釘孔示意圖；

圖5為冷卻及排屑系統(tǒng)及噴淋向示意圖；

圖6為在立柱導(dǎo)軌下方布置正方形網(wǎng)格狀筋格示意圖；

圖7為系統(tǒng)總線硬件連接示意圖；

圖8為智能機(jī)床PLC控制模塊關(guān)系框圖；

圖9為是i5智能機(jī)床通過互聯(lián)網(wǎng)與i平臺(tái)通訊控制框圖。

圖中，1床身；2刀架支座調(diào)整墊；3刀架支座；4直驅(qū)動(dòng)力刀架；5車刀；6直驅(qū)動(dòng)力頭；7動(dòng)力頭支架；8動(dòng)力頭支架調(diào)整墊；9銑刀；10鉆頭；11絲錐；12倒立式主軸；13卡盤；14選配料庫區(qū)；15冷卻及排屑系統(tǒng)；16橫梁；17滑板；18主軸箱；19間距螺釘孔

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和實(shí)施方案如圖所示。

一種龍門動(dòng)梁式倒立式車銑復(fù)合加工中心，采用龍門式框架結(jié)構(gòu)，立柱安裝在床身1后側(cè)水平安裝面上，橫梁16通過直線導(dǎo)軌安裝在立柱上測水平安裝面上，滑板17通過直線導(dǎo)軌安裝在橫梁前測水平階梯安裝面上，主軸箱18通過直線導(dǎo)軌安裝在滑板前測水平安裝面上?？蛇x料庫區(qū)14通過螺栓及定位銷，固定在床身后側(cè)的水平安裝面上，在立柱導(dǎo)軌下方布置正方形網(wǎng)格狀筋格，見圖6；其特征在于基于互聯(lián)網(wǎng)條件下的底層運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)i5CNC，采用EtherCAT總線協(xié)議控制PLC、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，i5CNC作為智能終端直接用互聯(lián)網(wǎng)與其他終端進(jìn)行通訊，接受指令或發(fā)送機(jī)床信息；結(jié)構(gòu)模塊化，采用直驅(qū)動(dòng)力刀架與直驅(qū)動(dòng)力頭裝置：床身1前側(cè)左右為水平安裝面，直驅(qū)動(dòng)力刀架4通過刀架支座3安裝于床身1的右側(cè)，車刀5裝在直驅(qū)動(dòng)力刀架4上，用來對工件進(jìn)行外圓、內(nèi)圓、端面的車削加工；動(dòng)力頭支架7安裝于床身1左側(cè)，多個(gè)直驅(qū)動(dòng)力頭6及各自刀具并排安裝于動(dòng)力頭支架7上面，銑刀9、鉆頭10、絲錐11與各自直驅(qū)動(dòng)力頭6為一體，用來對工件進(jìn)行銑削、鉆削、攻絲的加工。工件固定在卡盤13上，卡盤13固定在倒立式主軸12上，倒立式主軸12作直線軸運(yùn)動(dòng)。

刀架支座3的所有刀位均安裝車刀5，使車刀規(guī)格、種類齊全，并且直驅(qū)動(dòng)力刀架4提供更大功率，滿足更大切削力，使加工工件規(guī)格增大。

銑刀9、鉆頭10、絲錐11刀具的多個(gè)直驅(qū)動(dòng)力頭6并排固定在動(dòng)力頭支架7上面，各直驅(qū)動(dòng)力頭6之間的間隔可調(diào)，根據(jù)被加工工件的直徑調(diào)整。

動(dòng)力結(jié)構(gòu)：通過高扭矩伺服電機(jī)，直接帶動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)；制動(dòng)接頭：通過摩擦鎖緊單元對刀盤進(jìn)行鎖緊；直驅(qū)伺服刀塔是將刀盤與高轉(zhuǎn)矩力矩電機(jī)直連，通過高精度的編碼器進(jìn)行定位；定位結(jié)構(gòu)：通過高精度編碼器與主軸直接相連。

見圖4，如被加工零件外徑大于兩直驅(qū)動(dòng)力頭6之間的中心距，可以利用動(dòng)力頭支架7上的間距螺釘孔19調(diào)整兩直驅(qū)動(dòng)力頭6之間的中心距大于被加工件。對工件進(jìn)行一次裝夾，通過工件在直驅(qū)動(dòng)力刀架4與直驅(qū)動(dòng)力頭6之間的切換運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對工件的車削、銑削、鉆削、攻絲等功能，提高零件的加工精度。

見圖5，冷卻及排屑系統(tǒng)通過腳輪推進(jìn)床身下方的排屑槽內(nèi)，排屑方便，采用雙泵控制，雙泵安裝在水箱上表面上，大流量冷卻液從防護(hù)側(cè)面、主軸側(cè)面沖刷：大泵通過兩個(gè)出水管接至內(nèi)防護(hù)兩側(cè)，對工件進(jìn)行冷卻，并沖掉加工區(qū)鐵屑、小泵通過主水管，通過三通分為兩路接至主軸箱側(cè)面，可以配置內(nèi)冷和外冷以及防護(hù)間噴淋，滿足不同工件的冷卻需求。鐵屑的熱量不會(huì)傳遞給工件，也不會(huì)纏繞工件。

本發(fā)明的工作原理是：

這種龍門動(dòng)梁式倒立式車銑復(fù)合加工中心采用龍門框架結(jié)構(gòu)，Y軸利用重心驅(qū)動(dòng)原理，具體地說：Y軸安裝雙絲杠，電機(jī)通過聯(lián)軸器直連接絲杠的方式進(jìn)行無間隙驅(qū)動(dòng)，絲杠通過軸承固定在前端電機(jī)座及后端軸承座內(nèi)，電機(jī)座及軸承座通過螺栓及定位銷安裝在立柱上部水平面上，從而實(shí)現(xiàn)沿Y軸運(yùn)動(dòng)；橫梁則通過滑塊安裝在立柱上，整機(jī)中心與Y軸驅(qū)動(dòng)軸線基本在同一水平面內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)重心驅(qū)動(dòng)。X軸電機(jī)通過聯(lián)軸器直連接絲杠的方式進(jìn)行無間隙驅(qū)動(dòng)，絲杠通過軸承固定在前端電機(jī)座及后端軸承座內(nèi)，電機(jī)座及軸承座通過螺栓及定位銷安裝在橫梁前面階梯面上，滑板通過滑塊安裝在橫梁上，從而實(shí)現(xiàn)X軸移動(dòng)。Z軸電機(jī)通過聯(lián)軸器直連接絲杠的方式進(jìn)行無間隙驅(qū)動(dòng)，絲杠通過軸承固定在上面電機(jī)座內(nèi)，電機(jī)座通過螺栓及定位銷安裝在滑板上，主軸箱通過滑塊安裝在滑板上，從而實(shí)現(xiàn)Z軸移動(dòng)。倒立式主軸采用直驅(qū)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速切削。直驅(qū)伺服刀塔是將刀盤與高轉(zhuǎn)矩力矩電機(jī)直連，直接帶動(dòng)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)，通過與主軸直接相連高精度的編碼器進(jìn)行定位。

制動(dòng)接頭：通過摩擦鎖緊單元對刀盤進(jìn)行鎖緊。

本主軸單元端部通過螺栓連接液壓夾盤，Z軸主軸單元相當(dāng)于一個(gè)機(jī)械手，配備選配料庫區(qū)14，通過i5系統(tǒng)，控制料庫區(qū)的料庫自動(dòng)旋轉(zhuǎn)，可以實(shí)現(xiàn)主軸單元自動(dòng)取料，進(jìn)行加工。加工完成后，通過i5系統(tǒng)，控制主軸單元自動(dòng)自動(dòng)送料。從而實(shí)現(xiàn)了工廠自動(dòng)化上下料，免去了人工上下料的時(shí)間，節(jié)省了工時(shí)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)因?yàn)樵O(shè)置了直驅(qū)動(dòng)力刀架與直驅(qū)動(dòng)力頭可實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜工件的加工：多規(guī)格車刀安裝于直驅(qū)動(dòng)力刀架上，工件卡具隨倒立式主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，對工件進(jìn)行車削加工。通過直驅(qū)動(dòng)力刀架的轉(zhuǎn)位，實(shí)現(xiàn)不同規(guī)格車刀對工件的外圓、內(nèi)孔及端面的車削加工。銑刀、鉆頭、絲錐安裝于直驅(qū)動(dòng)力頭上，倒立式主軸定位不動(dòng)，即工件定位不動(dòng)，直驅(qū)動(dòng)力頭在力矩電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，驅(qū)動(dòng)銑刀、鉆頭、絲錐的旋轉(zhuǎn)，完成對工件的銑削、鉆削、攻絲的加工。對工件進(jìn)行一次裝夾，通過工件在直驅(qū)動(dòng)力刀架與直驅(qū)動(dòng)力頭之間的切換運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對工件的車削、銑削、鉆削、攻絲等功能。

倒立車銑復(fù)合機(jī)床占地面積小、可配送料系統(tǒng)，單臺(tái)機(jī)床集成自動(dòng)上下料，加工效率高，適應(yīng)大批量生產(chǎn)。主軸兼任了機(jī)械手，可以在上下料區(qū)域和加工區(qū)域之間穿梭，完成不同的任務(wù)。

圖7～9為控制系統(tǒng)框圖，系統(tǒng)總線把i5系統(tǒng)及PLC控制信息電氣傳輸給本機(jī)床的執(zhí)行部件各軸電機(jī)。PLC程序控制關(guān)系通過圖8所示關(guān)系，實(shí)施等級控制：主程序的主函數(shù)：分別調(diào)用各個(gè)一級模塊，一級模塊中再分別調(diào)用二級模塊，以此類推，分別實(shí)現(xiàn)機(jī)床各功能部件的動(dòng)作并實(shí)時(shí)監(jiān)控部件的狀態(tài)，觸發(fā)相關(guān)報(bào)警，對機(jī)床加以限制；圖9中i5智能機(jī)床通過Ethernet總線與i平臺(tái)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)通訊，接受i平臺(tái)的指令或向i平臺(tái)發(fā)送機(jī)床的數(shù)據(jù)。I/O輸入輸出：此模塊將PLC與CNC，PLC與外部IO引腳相聯(lián)接，實(shí)時(shí)讀取與寫入CNC及外部I/O的狀態(tài)，主要起到聯(lián)接各模塊通信的作用；

1.基礎(chǔ)功能模塊：此模塊中包含機(jī)床常用的功能部件，如液壓站、機(jī)床照明、三色燈、排屑器、按鈕站類型、水冷等，這些常用部件的控制、類型的選擇、使能以及相關(guān)報(bào)警都在此模塊中實(shí)現(xiàn)；

2.刀庫模塊：M8機(jī)床采用基輔圓盤式刀庫，各子模塊中根據(jù)M6換刀子程序中的步驟，通過定位、數(shù)刀等接近開關(guān)以及相關(guān)接觸器對電機(jī)的開斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)及手動(dòng)取刀、換刀、更新刀具信息等過程；

3.車床模塊：分別實(shí)現(xiàn)CAPTO主軸的松夾動(dòng)作、尾臺(tái)等車床專用功能部件的相關(guān)控制。