[0001] 本发明属于数控机床技术领域，尤其涉及一种卧式车铣复合加工中心。

[0002] 卧式车铣复合加工中心一般包括车铣单元、尾座单元、主轴单元及自动换刀系统，但现有卧式车铣复合加工中心存在以下缺陷：

[0003] 1、尾座套筒的移动通过液压驱动，难以通过机床数控系统控制其移动精度。另外机床装夹工件时，工件重量不同所需顶紧力也不相同，易出现操作撞车，导致工件报废，甚至机床损坏的问题。而且工件加工完成需从机床上卸下时，也需要操作人员控制尾座套筒缩回至安全位置，自动化程度低，导致机床装夹工件的效率较低。

[0004] 2、现有技术中双电机驱动主轴主要以实现大扭矩为主，对于精密数控机床而言，不仅需要大扭矩而且需要双向高精度输出。而现有的双驱动主轴单元传动齿轮设置在主轴箱内，且齿轮传动点远离主轴支撑部，齿轮传动冲击影响主轴前端卡盘部位工件的运转精度，且因传动齿轮存在间隙导致双向传输精度不高；还有传动齿轮设置在主轴箱内，后续主轴传动改进升级需重新设计主轴箱，并整体更换主轴箱，改造成本高。

[0005] 3、自动换刀系统常见的刀库有圆盘刀库、链式刀库、仓储式刀库等，现有仓储式刀库多为扇形布局，换刀时机器人从刀库抓取刀具完成机床的自动换刀；但是，刀具装入刀库时，必须由操作人员进入刀库操作区将刀具逐一放入刀库的刀位中，为了保证操作人员的安全需要停机，造成机床工作效率较低；其次，复合加工中心除使用标准刀具外，还使用各种非标刀具及特殊超长、超宽刀具，现有刀库无法实现非标刀具以及特殊超长、超宽刀具的存储及自动更换，只能通过人工装卸实现，工人劳动强度大，且效率低下。

[0037] 下面结合附图1‑9和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0038] 一种卧式车铣复合加工中心，包括斜床身1，所述斜床身1的斜面上沿Z轴方向设置有第一导轨2和第二导轨3，且第一导轨2位于第二导轨3的上方；所述第一导轨2上滑动连接有车铣刀塔总成7，所述第二导轨3上滑动连接有尾座单元4；所述斜床身1上还固定有主轴单元5，且主轴单元5位于第二导轨3的端部并与尾座单元4相对；所述床身1的后方设置有自动换刀系统6；

[0039] 所述尾座单元4包括尾座本体4‑1，所述尾座本体4‑1内前端滑动设置有尾座套筒4‑2，所述尾座本体4‑1后端固定有减速机4‑3，且减速机4‑3的动力输入端与伺服电机4‑4联接、动力输入端通过丝杠4‑5同轴与尾座套筒4‑2的后端螺纹连接；所述尾座套筒4‑2内前端滑动安装有顶尖套筒4‑10，且顶尖套筒4‑10的前端固定有顶尖4‑6；所述尾座套筒4‑2内还设有压力传感器4‑7，且压力传感器4‑7位于顶尖套筒4‑10的后方，所述丝杠4‑5的外端伸出减速机4‑3后同轴联接有角位移传感器4‑9，所述伺服电机4‑4、压力传感器4‑7及角位移传感器4‑9分别与加工中心数控系统电连接，所述加工中心数控系统依据压力传感器4‑7、角位移传感器4‑9获取的控制信号控制伺服电机4‑4的启停；所述尾座本体4‑1的底部固定连接有底座4‑12上，所述滑座4‑12滑动连接在第二导轨3上且其上设置有第二丝杆驱动机构
4‑13，通过第二丝杆驱动机构4‑13带动尾座单元4沿第二导轨3直线移动；

[0040] 尾座单元工作时，首先通过加工中心数控系统设定不同工件重量所需顶紧力的上限压力值，以及根据不同工件加工完成需从机床上卸下时尾座套筒4‑2缩回的安全距离，设定丝杠4‑5旋转回退的圈数。然后装夹工件，伺服电机4‑4启动，通过减速机及丝杠带动尾座套筒4‑2伸出，当顶尖顶紧工件时，压力传感器4‑7检测的压力值达到上限压力值时，伺服电机4‑4停止，尾座套筒4‑2伸出停止，避免出现撞车、导致工件报废，甚至机床损坏问题的发生。当工件加工完成时，伺服电机4‑4启动，通过减速机及丝杠带动尾座套筒4‑2缩回，与此同时，角位移传感器4‑9检测丝杠4‑5旋转回退的圈数，当丝杠旋转回退的圈数达到设定值时，伺服电机4‑4停止，尾座套筒4‑2回退停止，即可将工件卸下，自动化程度高，提高了机床装夹工件的效率。

[0041] 进一步，所述顶尖套筒4‑10与压力传感器4‑7之间设置有弹性件4‑8，且弹性件4‑8两端分别与顶尖套筒4‑10、压力传感器4‑7相抵。以减小工件与顶尖接触时对压力传感器的冲击，延长了压力传感器的使用寿命。

[0042] 优选的，所述弹性件4‑8为碟形弹簧组件。

[0043] 在一种实施例中，所述顶尖套筒4‑10的两端通过套装双列圆柱滚子轴承4‑15滑动安装在尾座套筒4‑2内，且顶尖套筒4‑10的后端还套装有圆锥滚子轴承4‑16，并使圆锥滚子轴承4‑16位于双列圆柱滚子轴承4‑15的后方，通过圆锥滚子轴承4‑16以保证尾座套筒4‑2的轴向承载力。

[0044] 上述实施例中，为了提高顶尖套筒与机床主轴的同心度，保证加工精度；所述顶尖套筒4‑10偏心安装在尾座套筒4‑2内，且尾座套筒4‑2后端外周固定套装有齿圈4‑17；所述尾座本体4‑1上设置有滑套4‑18，所述滑套4‑18中一端滑动安装有齿条4‑19、另一端安装有丝杆4‑14，所述齿条4‑19与齿圈4‑17啮合且与丝杆4‑14螺纹连接，通过旋转丝杆4‑14带动齿条4‑19直线移动，进而带动齿圈4‑17旋转，齿圈4‑17旋转使尾座套筒4‑2旋转，实现顶尖套筒4‑10与机床主轴同心度的调整。

[0045] 在一种实施例中，为了防止圆锥滚子轴承4‑16损坏后无法获知，在尾座套筒4‑2上安装有用于检测圆锥滚子轴承4‑16工作温度的温度传感器14。

[0046] 在一种实施例中，所述尾座本体4‑1上设置有用于锁定尾座套筒4‑2位置的锁紧机构一4‑11，以减小丝杠受力，延长丝杠寿命。

[0047] 优选的，所述锁紧机构一4‑11为液压锁紧机构。

[0048] 所述主轴单元5包括主轴箱5‑1、主轴5‑2、传动箱5‑3，所述传动箱5‑3固定在主轴箱5‑1的后端，所述主轴5‑2安装在主轴箱5‑1内，所述主轴5‑2的后端延伸至传动箱5‑3内且安装有第一齿轮5‑4，所述主轴5‑2的前端延伸到主轴箱5‑1外且安装有卡盘5‑5，所述传动箱5‑3内安装有两根传动轴5‑6，并使两根传动轴5‑6分布在主轴5‑2两侧，且两根传动轴5‑6上分别安装第二齿轮5‑8；所述第二齿轮5‑8与第一齿轮5‑4啮合，所述传动轴5‑6分别通过安装在传动箱5‑3后端的减速电机5‑7驱动；

[0049] 进一步，为了减小反向间隙，所述第二齿轮5‑8与第一齿轮5‑4均为消隙齿轮。

[0050] 为了提高主轴运转定位精度，使主轴传输与加工中心形成全闭环控制，有效提高数控机床的加工精度。所述主轴5‑2上同轴安装有圆光栅5‑9，且圆光栅5‑9位于主轴箱5‑1内，并使所述圆光栅5‑9与加工中心数控系统电连接。

[0051] 进一步，为了便于主轴完全静止，所述主轴2后端还设置有制动盘5‑10，所述制动盘5‑10固定连接于第一齿轮5‑4外端，且制动盘5‑10通过固定安装在传动箱5‑3内的制动器5‑11制动。

[0052] 主轴进给模式下：制动器5‑11低压夹紧制动盘5‑10，给主轴增加一定阻尼从而消除主轴振动，实现机床工件运转与刀具运转同步加工或工件运转与刀具静止状态同步加工。

[0053] 主轴静止模式下：制动器5‑11高压夹紧制动盘5‑10，使主轴处于完全静止状态，主要用于固定工件，实现机床工件静止状态与刀具运转同步加工。

[0054] 在一种实施例中，所述减速电机5‑7与传动轴5‑6通过联轴器连接，主轴箱5‑1固定在底座上。

[0055] 在一种实施例中，为了增强减速电机5‑7连接刚性，所述传动箱5‑3底部固定有托架5‑12，所述减速电机固定在托架5‑12上。

[0056] 所述自动换刀系统6包括条型刀库6‑1、换刀系统6‑2及装刀系统6‑3；所述条型刀库6‑1包括并列设置的标准刀位插装区6‑1‑1和非标刀具卡装区6‑1‑2；所述换刀系统6‑2包括与条型刀库6‑1平行设置的直线导轨6‑2‑1，所述直线导轨6‑2‑1上滑动设置有基座6‑2‑2，所述基座6‑2‑2上固定有机器人6‑2‑3，且所述基座6‑2‑2通过设置在其上的电机6‑2‑4驱动沿直线导轨6‑2‑1往复移动；所述装刀系统6‑3包括与条型刀库6‑1平行设置的滑轨6‑3‑
1，且滑轨6‑3‑1位于所述直线导轨6‑2‑1的后方，所述滑轨6‑3‑1上滑动连接有装刀台6‑3‑
2。

[0057] 进一步，所述条型刀库6‑1至少包括三根平行设置的立柱6‑1‑3，且后方两根立柱之间设置有若干第一横梁6‑1‑4，所述第一横梁6‑1‑4上并排设置有若干第一标准刀具插装位6‑1‑5形成所述标准刀位插装区6‑1‑1；前方两根立柱之间设置有若干第二横梁6‑1‑6，所述第二横梁6‑1‑6上并排设置有若干第一非标刀具卡装位6‑1‑7形成所述非标刀具卡装区6‑1‑2；所述装刀台6‑3‑2上端设置有第二标准刀具插装位6‑3‑3与第二非标刀具卡装位6‑
3‑4；所述装刀台6‑3‑2底部设置有锁紧机构二6‑3‑5，通过锁紧机构二6‑3‑5将装刀台6‑3‑2与滑轨6‑3‑1锁紧。

[0058] 当然，本发明也可通过增加立柱6‑1‑3的数量实现条型刀库6‑1刀位数的扩充。

[0059] 在一种实施例中，所述第一标准刀具插装位6‑1‑5、第二标准刀具插装位6‑3‑3均呈环状结构，所述第一非标刀具卡装位6‑1‑7、第二非标刀具卡装位6‑3‑4均呈L形结构，且所述L形结构的顶部设有插装孔6‑4、底部设有可调限位块6‑5。

[0060] 当需要给条型刀库6‑1装刀时，先将装刀台6‑3‑2牵拉至滑轨6‑3‑1前端位置，然后人工将所需刀具根据类型插装或卡装在在装刀台6‑3‑2上的第二标准刀具插装位6‑3‑3或第二非标刀具卡装位6‑3‑4上，再将装刀台6‑3‑2推移至滑轨6‑3‑1后端位置，并通过锁紧机构6‑3‑5将装刀台6‑3‑2与滑轨6‑3‑1锁紧，最后通过机器人6‑2‑3抓取装刀台6‑3‑2上的刀具并沿直线导轨机构6‑2‑1移动将刀具搬运至条型刀库6‑1的标准刀位插装区6‑1‑1或非标刀具卡装区6‑1‑2存储待用。

[0061] 当需要给条型刀库6‑1换刀时，先将装刀台6‑3‑2推移至滑轨6‑3‑1后端位置并通过锁紧机构6‑3‑5将装刀台6‑3‑2与滑轨6‑3‑1锁紧，然后通过机器人6‑2‑3抓取条型刀库6‑1中需更换的刀具并沿直线导轨机构6‑2‑1移动将刀具插装或卡装在在装刀台6‑3‑2上的第二标准刀具插装位6‑3‑3或第二非标刀具卡装位6‑3‑4上，最后人工将装刀台6‑3‑2牵拉至滑轨6‑3‑1前端位置将刀具卸下，并将新刀具装在装刀台6‑3‑2上，按照前述装刀流程即可实现条型刀库6‑1换刀。

[0062] 上述条型刀库6‑1装刀、换刀过程均无须卧式车铣复合加工中心停机装刀，提高了卧式车铣复合加工中心的工作效率。

[0063] 当卧式车铣复合加工中心换刀时，通过机器人6‑2‑3抓取条型刀库6‑1中需更换的刀具并沿直线导轨机构6‑2‑1移动将刀具安装在卧式车铣复合加工中心摆动车铣头7‑8上即可，实现了卧式车铣复合加工中心自动换刀。

[0064] 所述车铣刀塔总成7包括沿X轴方向设置的床鞍7‑1及沿Y轴方向设置的立柱7‑2；所述床鞍7‑1的底部滑动连接在第一导轨2上，且床鞍7‑1上设有第一丝杆驱动机构7‑3，通过第一丝杆驱动机构7‑3带动床鞍7‑1沿Z轴方向移动；所述床鞍7‑1上沿X轴方向设置有第三导轨7‑4、第三丝杆驱动机构7‑5，所述立柱7‑2的端部滑动连接在第三导轨7‑4上且通过第三丝杆驱动机构7‑5带动沿第三导轨7‑4直线移动；所述立柱7‑2上沿Y轴方向设置有第四导轨7‑6、第四丝杆驱动机构7‑7，所述第四导轨7‑6下方滑动连接有摆动车铣头7‑8，且摆动车铣头7‑8通过第四丝杆驱动机构7‑7带动沿第四导轨7‑6直线移动。

[0065] 摆头车铣头既可沿Y轴移动,也可沿平行于Y轴的轴线做旋转运动。摆头车铣头的主轴上可自动安装机器人自条型刀库中抓取的刀具，实现了卧式车铣复合加工中心自动换刀。摆头车铣头主轴上安装的刀具可静止不动，也可绕自身主轴旋转，通过加工中心数控系统控制实现工件的多轴联动加工。

[0066] 上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明的实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。