专利名称：多功能并联数控镗床的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及数控机械加工设备技术领域，特指一种多功能并联数控 镗床。
技术背景目前的数控机械加工设备多数是利用丝杆传动而控制主轴箱在空间内运 动，通过数控系统使主轴完成设定的轨迹运动，高端的多轴联动数控机床可 以控制主轴向各个方向运动，此种机床可以在工件的某一斜面上进行各种加 工，因此，此种数控机床可以加工出更复杂的零件，且不需重新装夹工作， 加工精度高，加工效率高，但此种数控机床价格昂贵，设备成本高，而目前 的中端和低端的数控机械加工设备由于其结构限制，其机床主轴只能在X、 Y、 Z三个方向上作用垂直运动或水平运动，此种机床在加工范围和应用范围上受 到储多限制。 实用新型内容本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种多功能并联数控镗 床，该数控镗床通过八个液压油缸共同虚拟出机床的Y轴和Z轴，机床主轴 可以向各个方向运动，使机床主轴可以模拟出更多复杂的轨迹，且设备成本 低。为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的它包括机床 底座、机架，液压油缸、主轴箱，机架上安装有滚珠丝杆和至少两个导柱， 主轴箱滑动安装于导柱上，主轴箱与滚珠丝杆传动配合；机架两端的底部分
别铰接有五个液压油缸，液压油缸的下端均铰接于机床底座上，机架两端的 液压油缸成对称布置；在机架其中一端的液压油缸中，内侧两个液压油缸安 装在平行于机床Y轴和Z轴所在的平面内，该两个液压油缸的上端分别铰接 于机架的两侧，该两个液压油缸呈"八"字形，中间的两个液压油缸安装在 平行于机床Y轴和Z轴所在的平面内，该两个液压油缸的上端铰接于机架的 同一轴上，该两个液压油缸呈"人"字形，第五个液压油缸倾斜安装在机床X 轴和Z轴所在的平面内，该液压油缸的两端分别通过关节轴承连接机架和机 床底座；液压油缸连接入供油回路中。所述的液压油缸均与一06比例调速阀和三位四通阀串联，再并联接入供 油回路中。所述的液压油缸上均安装有实时检测相应的液压油缸的位移量并将该数 据输送至数按系统PLC控制的PID输入端的光电编码器。所述的供油回路中接入有三个用于供给压力油的不同排量的油泵、两个 油马达、两个三位四通阀，三个油泵并联连接，两个油马达、两个三位四通 阀连接成可切换油马达正反转的回路后再与油泵连接；两个油马达之间还并 联有一个用于切换油马达的并串联状态的二位二通阀。所述的油马达与主轴连接。本实用新型的多功能并联数控镗床包括机架、机床底座，机架两端的底 部分别铰接有五个液压油缸，液压油缸的下端均铰接于机床底座上，机架两 端的液压油缸成对称布置，通过八个液压油缸共同虚拟出机床的Y轴和Z轴， 机床主轴可以向各个方向运动，使机床主轴可以模拟出更多复杂的轨迹，且 设备成本低；同时，本实用新型的数控镗床由于其结构特点，只要在主轴上 安装不同的刀具，镗床即具有镗铣、铣削、钻铣功能，使其兼具铣床、钻床
的功能，且由于主轴能够向各个方向运动，使其可以作出各种复杂的轨迹运 动，因此可以完成各种复杂零件的加工，且加工过程中不需重新装夹零件， 加工精度高，加工效率高；另外，液压缸的供油回路采用并串联结合的方式， 使液压油缸具有多种功率选择，可以根据加工过程中调节各液压油缸的动力。 综上所述，本实用新型结构简单，机床主轴可以向各个方向运动，使机床主 轴可以模拟出更多更复杂的轨迹运动，加工精度高，加工效率高，且设备成 本低。
附图1为本实用新型的结构示意图；附图2为附图1的主视图；附图3为附图1的左视图；附图4为机架向左移动时的结构示意图；附图5为机架沿水平移动时的结构示意图；附图6为机架沿垂直方向移动时的结构示意图；附图7为机架旋转加工时的结构示意图；附图8为机架在角度模式下沿斜面水平运动的结构示意图；附图9为机架在角度模式下沿斜面垂直运动的结构示意图；附图IO为机架摆动加工时的结构示意图；附图11为求解A1B1的结构示意图；附图12为求解AC的结构示意图；附图13为本实用新型的供油回路的示意图。
具体实施方式
实施例见附图1、 2、 3,多功能并联数控镗床属于一种大型加工设备，它 包括机床底座1、机架5，液压油缸、主轴箱2，机架5上安装有滚珠丝杆3 和四个导柱4，主轴箱2滑动安装于导柱4上，主轴箱2与滚珠丝杆3传动配 合。滚珠丝杆3由步进电机带动，主轴箱2通过该滚珠丝杆3的传动控制而 实现在X轴方向运动。所述的机架5两端的底部分别铰接有五个液压油缸，液压油缸的下端均 铰接于机床底座1上，机架5两端的液压油缸成对称布置。在机架5其中一端的液压油缸中，内侧两个液压油缸6和7安装在平行 于机床Y轴和Z轴所在的平面内，该两个液压油缸6和7的上端分别铰接于 机架5的两侧，该两个液压油缸6和7呈"八"字形，中间的两个液压油缸8 和9安装在平行于机床Y轴和Z轴所在的平面内，该两个液压油缸8和9的 上端铰接于机架5的同一轴上，该两个液压油缸8和9呈"人"字形，第五 个液压油缸10倾斜安装在机床X轴和Z轴所在的平面内，该液压油缸10的 两端分别通过关节轴承连接机架5和机床底座1。上述的各个液压油缸连接于供油回路中，图13所示，所述的液压油缸均 与一 06比例调速阀和三位四通阀串联，再并联接入供油回路中。所述的液压油缸上均安装有光电编码器，光电编码举实时检测相应的液 压油缸的位移量并将该数据输送至数按系统PLC控制的PID输入端，从而控 制各液压油缸工作的同步和协调，使液压油缸的控制达到采用闭环控制的目 的。所述的供油回路中接入有三个用于供给压力油的不同排量的油泵、两个 油马达、两个三位四通阀，三个油泵并联连接，两个油马达、两个三位四通 阀连接成可切换油马达正反转的回路后再与油泵连接；两个油马达之间还并 联有一个二位二通阀，通过该二位二通阀可以改变两个油马达的并串联的状
态，，使两个油马达可以并联使用或串联使用。所述的油马达与主轴连接。主轴的动力由两个油马达提供，油马达可串 联或是并联动作为主轴提供动力。两个油马达由两个三位四通阀负责液压油油路控制的转换，通过控制两 个三位四通阀可以控制油马达正转或反转。油马达的动力由三个不同排量的油泵提供压力油，三个油泵输出的压力油可单独或共同输向油马达。因此，主轴有12套不同功率和转速的动力方案 可以切换和选择，可满足机床不同的加工工艺要求并可达到节能的目的。所述液压油缸与一06比例调速阔和三位四通阀串联，再并联于供油回路 中。通过数控系统控制06比例调速阀的流量可以控制液压油缸推杆的运动速 度，各液压油缸推杆联动共同控制主轴实现设定的轨迹运动。本实用新型机床的Y轴、Z轴采用虚拟轴模式，由安装在平行于机床Y 轴和Z轴所在的平面内的八个液压油缸共同完成，其传动为无间隙传动，另 外两个液压油缸10的作用为平衡机架5，避免机架5左右摆动。本实用新型机床的X轴由四根导柱4构成。由于本实用新型整机硬件结 构筒单，在机械结构上影响加工工差的因素减少，整机生产成本低，通过数 控系统可以控制主轴向各个方向运动，能实现更多更复杂的运动轨迹，能加 工出更加复杂的零件。本实用新型中机床底座的两边为主基础，每一边上面安装装五支液压油 缸， 一共为十支液压油缸，机床底座两边的液压油缸对称分布。对于机架5 其中一端的液压油缸中，位于内侧的两个液压油缸6和7分别为角度油缸B 和补助油缸D;位于中间的两个液压油缸9和8分别为主油缸Al、主油缸 A2;最外侧的一个液压油缸10为平衡油缸C。 液压油缸9和8 (主油缸Al和主油缸A2)控制机架5的左右和上下移 动运动，液压油缸6 (角度油缸B)控制机架5水平或角度。液压油缸6 (平衡油缸C)为主要的主要作用是控制机架5左右两边的平 衡和稳定。液压油缸7 (补助油缸D)安装装在液压油缸6 (角度油缸B)的对称面， 液压油缸7 (补助油缸D)主要是控制机架5的平衡，并对其进行稳定调节。为进一步揭示对本实用新型，以下结合机床的动作原理与控制进行说明。 机床的复位原点是在机床运行的左边，机床出厂时，在液压油缸9和8(主油 缸A1和主油缸A2)、液压油缸6 (角度油缸B)都已设置好复位原点，原点 的检测由高速计数器在编码器上读取和写入。本实用新型中设定机架5角度原点为0度，机架5逆时针运行为正，顺 时针运行为负，运行上限为正90度，下限为负90度。设定机架5在0度运行时左行为正，右行为负；垂直上行为正，垂直 下行为负。设定机架5在斜角度运行时沿主轴工进为负，返回为正；沿斜面上行 为正，沿斜面下行为负。
以下结合附图4至12对本实用新型的各个液压油缸的位移的计算进行说 明，下述为本实用新型各液压油缸位移的计算公式
主缸A1计算公式Al-v(Yl+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7)^(Zl+Z2+zS^4+Z5+^6+Z7)2 主缸A2计算公式A2=7(Y10-Yl+Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7)2+(Z1+Z27z3+Z4+Z5+Z6+Z7f 角度控制油缸B计算公式B- +Y2+Y3+Y4+Y5+Y6+Y7;0)I+(Z0+Zl+zT+Z3:fZ4+Z5+Z6+Z7)2 平衡缸C的计算公式1. 从三角形ABC中BC的数据是固定的；BC-(C1-C2) /22. 平衡缸C长度先求A1B1长度，AlBl-、/ (DT130-Y10/2)2 +DT20823. 把A1B1的长度代入A图中的AC: AB- /AC2 +BC2上述公式中，DT130是放置机架Y的位移量的数据库，DT208是放置Z方向位移总 量的数据库。公式中的Y0-Y7是机床在各个功能动作中所发生的水平方向位移量。 公式中的Z0-Z7是机床在各个功能动作中所发生的垂直方向位移量。 公式中的Y和Z的三角涵数计算中的真正正负涵义，在PLC编程中具 体处理。以上的Y轴Z轴的控制以及在土90度范围内的角度控制，并在这一角度 内的平移、垂直移、斜移、在0-800的半径摆角控制，都可以通过电脑(或数 控系统)准确计算出各油缸A1、 A2、 B、 C的位移量。机架5在水平方向运动图4、 5所示，水平方向左移时，机架水平移 动的变化量为Y2，液压油缸9 (主油缸A1)伸长，液压油缸8 (主油缸A2)
縮短，液压油缸6 (角度油缸B)伸长，液压油缸7 (补助油缸D)跟随液压 油缸8 (主油缸A2) —起缩短运动；机架5水平向右运动时，液压油缸8 (主 油缸A2)伸长，液压油缸9 (主油缸A1)和液压油缸6 (角度油缸B)縮短， 液压油缸7 (补助油缸D)跟随液压油缸8 (主油缸A2) —起伸长运动。机架5在Z方向向下运动时图6所示，机架垂直移动的变化量为Z2， 液压油缸9 (主油缸A1)、液压油缸8 (主油缸A2)、液压油缸6 (角度油缸 B)、液压油缸10 (平衡油缸C)为主动油缸，该八个液压油缸一起向下运动， 两个液压油缸7 (补助油缸D)是被动缸，在主动油缸的带动下同时向下运动。机架5在Z方向向上运动时，与机架5在Z方向向下运动的原理相同， 十个油缸均反向向上运行。机架5在正角度模式工作图7、 8、 9所示，角度变化后的水平位移量 为Y0，角度变化后的垂直位移量为Z0,输入一个角度值，液压油缸6(角度 油缸B)伸长，在三角涵数中可得出ZO、 Y0的位移量，数控系统自动计算出 其位移量并控制机架5运动到设定的位置。当机架5在正角度模式下工作，平行于斜面运动的水平变化量为Y4，平 行于斜面运动的垂直变化量为Z4，机架延主轴方向运动的水平变化量为Y3， 机架延主轴方向运动的垂直变化量为Z3。机架5延斜面上下运行，通过上述 的计算公式，我们可得到Z4、 Y4的位移量。机架延轴向上下运行时，我们可 得到Z3、 Y3的位移量。同样，我们可在总的公式运算中得到A1、 A2、 B油 缸中各自的长度。机架5在负角度模式工作与正角度的模式运行的原理相同。本实用新型的机床具有结构简单，多功能的优点，只要开发或增加程序， 就可使机器完成更多的动作与功能，如完成各种圆弧插补动作，或者使整个
机架5摆动铣屑加工，图10所示，只要设置不同的摆动半径，使用不同长度的刀具，就能方便地完成需要的加工工艺；还可以在机架5倾斜一定角度后，保持这一角度，机架5作水平和垂直动作，整个动作过程机架的角度不变。 液压油缸IO (平衡油缸C)的控制；为了使机架5不往左右两边位移， 液压油缸IO (平衡油缸C)就一定要在机架5的运动中，同步跟踪控制。在机架5需作快速运行时，主轴功率可全部或部分合并给机架5运行使 用。液压油缸9和8 (主油缸A1和主油缸A2)、液压油缸6 (角度油缸B)、 液压油缸10 (平衡油缸C)由直径140MM的油缸组成，由四个06比例调速 阀控制，主轴功率由两个150流量的油马达带动，两个油马达可并联或是串 联使用，三个油泵可各自单个或是同时多个一起使用，也就是说主轴的传动 是有多种功率和多种速度的选择。以上所述仅是本实用新型的较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范 围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专 利申请范围内。
权利要求1. 多功能并联数字镗床，其特征在于它包括机床底座(1)、机架(5)，液压油缸、主轴箱(2)，机架(5)上安装有滚珠丝杆和至少两个导柱(4)，主轴箱(2)滑动安装于导柱(4)上，主轴箱(2)与滚珠丝杆传动配合；机架(5)两端的底部分别铰接有五个液压油缸，液压油缸的下端均铰接于机床底座(1)上，机架(5)两端的液压油缸成对称布置；在机架(5)其中一端的液压油缸中，内侧两个液压油缸(6)和(7)安装在平行于机床Y轴和Z轴所在的平面内，该两个液压油缸(6)和(7)的上端分别铰接于机架(5)的两侧，该两个液压油缸(6)和(7)呈“八”字形，中间的两个液压油缸(8)和(9)安装在平行于机床Y轴和Z轴所在的平面内，该两个液压油缸(8)和(9)的上端铰接于机架(5)的同一轴上，该两个液压油缸(8)和(9)呈“人”字形，第五个液压油缸(10)倾斜安装在机床X轴和Z轴所在的平面内，该液压油缸(10)的两端分别通过关节轴承连接机架(5)和机床底座(1)；各液压油缸连接入供油回路中。
2、 根据权利要求1所述的多功能并联数字镗床，其特征在于所述的液 压油缸均与一06比例调速阀和三位四通阀串联，再并联接入供油回路中。
3、 根据权利要求1所述的多功能并联数字镗床，其特征在于所述的液 压油缸上均安装有实时检测相应的液压油缸的位移量并将该数据输送至数按 系统PLC控制的PID输入端的光电编码器。
4、 根据权利要求1所述的多功能并联数字镗床，其特征在于所述的供油回路中接入有三个用于供给压力油的不同排量的油泵、两个油马达、两个 三位四通阀，三个油泵并联连接，两个油马达、两个三位四通阀连接成可切 换油马达正反转的回路后再与油泵连接；两个油马达之间还并联有一个用于 切换油马达的并串联状态的二位二通阀。
5、根据权利要求4所述的多功能并联数字镗床，其特征在于所述的油 马达与主轴连接。
专利摘要本实用新型涉及数控机械加工设备技术领域，特指一种多功能并联数控镗床，它包括机架、机床底座，机架两端的底部分别铰接有五个液压油缸，液压油缸的下端均铰接于机床底座上，机架两端的液压油缸成对称布置，通过八个液压油缸共同虚拟出机床的Y轴和Z轴，机床主轴可以向各个方向运动，使机床主轴可以模拟出更多复杂的轨迹，本实用新型结构简单，机床主轴可以向各个方向运动，使机床主轴可以模拟出更多更复杂的轨迹运动，加工精度高，加工效率高，且设备成本低。
文档编号B23B39/10GK201079848SQ20072005296
公开日2008年7月2日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者张谭才 申请人:张谭才