一种龙门动梁式卧式车铣复合加工中心制造技术

一种龙门动梁式卧式车铣复合加工中心，包括三轴立式加工中心框架，其特征在于基于互联网条件下的底层运动控制系统i5CNC，采用EtherCAT总线协议控制PLC、电机驱动，i5CNC作为智能终端直接用互联网与其他终端进行通讯，接受指令或发送机床信息；卧式车削主轴单元固定于床身前侧水平面左侧、尾座固定于床身前侧水平面右侧；主轴动力单元倒置于主轴箱内，斗笠式刀库固定于床身后侧，实现X、Y、Z三轴主轴抓刀功能；车削电主轴、铣主轴均采用直驱电主轴，Y轴采用双驱，直线轴采用电机直连；直线轴采用电机直连，切换至床功能时能实现四轴插补。集成了车、铣，钻、镗、攻丝等功能于刚性强龙门动横梁上，降低了生产成本和管理成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机床制造机械领域，尤其是涉及金属切削用的一种龙门动粱式框架内的卧式车铣复合加工中心。
技术介绍
目前现有的数控卧式车铣复合机床，大部分采用斜床身，设计复杂，加工范围小，零件加工规格受限，占用空间比较大。使用这种机床与普通单项功能机床对比的性价比较低，加工成本高。计算机数控(Computerized numerical control，简称CNC)系统是用计算机控制加工功能，实现数字控制的系统。CNC系统根据计算机存储器中存储的控制程序，执行部分或全部数字控制功能，并配有接口电路和伺服驱动装置，用于控制自动化加工设备的专用计算机系统。当今机床行业的数控系统品牌有很多，主流的西门子、FANUC、三菱、海德汉等等，国产的也有很多种，例如：华中、广数、KND、大森等等。我国数控系统虽取得了较大发展，但是我国高档数控机床配套的数控系统90％以上的都是国外产品，特别是对于国防工业急需的高档数控机床，高档数控系统是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素，而国外对我国至今仍进行封锁限制，成为制约我国高档数控机床发展的瓶颈。i5采用PC平台，全软件式结构，而非嵌入式系统，把数控控制核心部分全部写在CPU上，用软件实现，这种结构最大的优点在于使数控系统相当于一个透明的智能终端，能够与互联网天然连接。i5的操作系统选择Linux，不同于其他基于PC系统使用的Windows系统，Linux是一个开源系统，源代码开放且免费。PC平台和开放架构使得数控机床和电脑之间的界限变得模糊(相当于数控机床内嵌高性能的计算机)。由于计算机天然能联网，所以采用“i5”数控系统的机床就可以联网。其他传统的系统也可以实现联网，但需要增加网卡模块，由于框架的原因，通过网络传输的数据内容和速度都会有局限，嵌入式芯片有限的处理能力无法支撑高级的网络应用。传统工业机床大部分采用现场总线的总线类型，例如：Profibus，i5智能系统的总线类型采用EtherCAT总线，代替了传统的现场总线。开放性的总线更符合互联网思维：由于设备之间的通讯协议是标准的、开放的，所以数控系统相当于一个开放的平台，可以接入不同厂商的设备，可以根据需求的变化增加接入的设备，系统的延展性更好，更新换代速度更快，i5系统就成了一个用户可以参与开发的平台。对数控系统寻找技术突破口，沈阳机床(集团)设计研究院有限公司上海分公司已经申请了专利“一种软PLC模块的远程在线数据更新系统及方法”申请号:CN201410461049.7，其包括：远端EtherCAT主站、用于发送远程升级的更新数据；EtherCAT总线，用于数据传输；存储模块，其进一步包括：工厂配置，用于备份安全配置，以及应用配置，用于实现应用功能；以及FPGA模块，其进一步包括：EtherCAT？IP核模块，用于接收通过EtherCAT总线传输过来的更新数据，远程更新IP模块，用于重配置FPGA，以及NIOS？II处理器，用于将通过EtherCAT？IP核模块接收的更新数据写入存储模块，并控制远程更新IP模块，发起FPGA重配置过程，用该更新数据来重新配置FPGA并执行新的NIOS？II软件应用程序。软PLC模块的远程在线数据更新方法，其包括：远端EtherCAT主站发送远程升级的更新数据，EtherCAT？IP核模块接收通过EtherCAT总线传输过来的更新数据，NIOS？II处理器将该更新数据写入存储模块，并控制远程更新IP模块，发起FPGA重配置，用该更新数据来重新配置FPGA。这可能是下一阶段引领我国高档数控机床的发展方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种龙门动梁式卧式车铣复合加工中心，卧式车主轴单元在龙门动横粱框架内，刚性强。这种龙门动梁式卧式车铣复合加工中心，包括三轴立式加工中心框架的床身上对称安装2个立柱、横梁固定于立柱上端的Y轴导轨、滑块上、滑鞍、主轴箱固定于横梁X轴导轨滑块上，主轴箱、滑鞍还与Z轴上的导轨滑块固定，包括CNC、PLC控制软件和互联网通讯，其特征在于基于互联网条件下的底层运动控制系统i5CNC，采用EtherCAT总线协议控制PLC、电机驱动，i5CNC作为智能终端直接用互联网与其他终端进行通讯，接受指令或发送机床信息；结构上：结构模块化：卧式车削主轴单元固定于床身前侧水平面左侧、尾座固定于床身前 侧水平面右侧；主轴动力单元倒置于主轴箱内，斗笠式刀库固定于床身后侧，实现X、Y、Z三轴主轴抓刀功能；车削电主轴、铣主轴均采用直驱电主轴，Y轴采用双驱，直线轴采用电机直连；直线轴采用电机直连，切换至铣床功能时能实现四轴插补。本专利技术的有益效果是：1.机床整机结构采用平台化设计，统一的龙门框架、滑板、主轴箱，降低了生产成本和管理成本。龙门动横梁结构，刚性强。2.Y轴采用双驱，有效的提升机床Y轴的动态响应和加速度。车削电主轴、铣主轴均采用直驱电主轴，零传动、高转速满足机床高速高精要求。切换到铣床功能时，可实现四轴插补，可以满足机床复杂零件加工的需求。搭载沈阳机床自主研发的i5智能系统，满足机床的工业化、信息化、网络化、集成化、智能化的要求。主轴采用高速直驱电主轴最大功率15KW，最高转速12000r/min；车削电主轴，采用直驱技术，最高转速6000r/min，最大功率7.5kw，最大扭矩252Nm，A2-5刀具接口机；切换至铣床功能时可实现四轴插补，直线轴采用电机直连；采用斗笠式刀库，可装载20把刀具，实现X、Y、Z三轴主轴抓刀功能。3.这是一种集成了车、铣，钻、镗、攻丝等功能于一台设备上的高柔性机床，可以加工盘类、轴类零件的外圆、内孔、端面、切槽、螺纹以及锥面、圆弧曲面等。4、本专利技术的控制系统，简称i5，i5是五个英文词的词头缩写(Industry、Information、Internet、Integrate、Intelligent)，是工业化、信息化、网络化、集成化、智能化的有效集成。本专利技术i5CNC系统是基于互联网条件下的底层运动控制系统，使机床直接与互联网连接通讯，因而提升机床智能没有时差、不受地域限制，实现智能补偿、智能诊断、智能控制、智能管理。这样i5智能机床不再以一个单体的机床而存在，它将是一个智能终端，将机床的数据通过以太网传入“云”端，经过“大数据”的处理运算，远程指示机床作业，该系统误差补偿技术领先、控制精度达到纳米级、使用i5系统的机床产品在不用光栅尺反馈的情况下其精度可通过补偿优化达到3μm。可以做到智能补偿、智能诊断、智能控制、智能管理。无论用户身在何处，使用一般的智能移动设备即可对设备进行操作、管理、监控，实时传递交换机床的加工信息。加以创造性的应用，形成一个工业制造的“物联网”，这就是所谓的“物大云端”。i5智能系统的总线类型采用EtherCAT总线，代替了传统的现场总线。采用EtherCAT的优势在于：1广泛性使用，任何计算机都可以成为EtherCAT控制系统。2完全符合以太网标准。3无须从属子网。4高效率，最大化利用以太网带宽进行用户传输。5刷新周期短，可以达到小于100us的数据刷新周期，用于伺服技术中低层的闭环控制。6同步性好，各从站节点设备可以达到1us的时钟同步。这样可以更好的使系统与互联网相连。附图说明图1为一种龙门动梁式卧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种龙门动梁式卧式车铣复合加工中心，包括三轴立式加工中心框架的床身上对称安装2个立柱、横梁固定于立柱上端的Y轴导轨、滑块上、滑鞍、主轴箱固定于横梁X轴导轨滑块上，主轴箱、滑鞍还与Z轴上的导轨滑块固定，包括CNC、PLC控制软件和互联网通讯，其特征在于基于互联网条件下的底层运动控制系统i5CNC，采用EtherCAT总线控制作为智能终端，直接通过互联网与其他终端进行通讯，接受指令或发送机床信息；结构模块化：卧式车削主轴单元固定于床身前侧水平面左侧、尾座固定于床身前侧水平面右侧；主轴动力单元倒置于主轴箱内，斗笠式刀库固定于床身后侧，实现X、Y、Z三轴主轴抓刀功能；车削电主轴、铣主轴均采用直驱电主轴，Y轴采用双驱，直线轴采用电机直连；直线轴采用电机直连，切换至铣床功能时能实现四轴插补。

【技术特征摘要】
1.一种龙门动梁式卧式车铣复合加工中心，包括三轴立式加工中心框架的床身上对称安装2个立柱、横梁固定于立柱上端的Y轴导轨、滑块上、滑鞍、主轴箱固定于横梁X轴导轨滑块上，主轴箱、滑鞍还与Z轴上的导轨滑块固定，包括CNC、PLC控制软件和互联网通讯，其特征在于基于互联网条件下的底层运动控制系统i5CNC，采用EtherCAT总线控制作为智能终端，直接通过互联网与其他终端进行通讯，接受指令或发送机床信息；结构模块化：卧式车削主轴单元固定于床身前侧水平面左侧、尾座固定于床身前侧水平面右侧；主轴动力单元倒置于主轴箱内，斗笠式刀库固定于床身后侧，实现X、Y、Z三轴主轴抓刀功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：关锡友，董彦宏，于春明，薛佟，赵星，王天宇，李士博，刘洪强，李佳，李潭，艾明旺，徐龙，
申请(专利权)人：上海优尼斯工业设备销售有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31