CN101332574B - 机床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种机床，其包括床身及设置于该床身上的切削机构，该切削机构包括一个滑台，该滑台包括主体部及设置于该主体部一端的轴鞍，该轴鞍由密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间的铝合金制成，该轴鞍包括一个连接块及设置于该连接块上的第一主轴和第二主轴；第一主轴的底端装配有第一转轴，第二主轴的底端装配有第二转轴，该第一转轴由电机驱动，第二转轴由气压驱动，且该第一转轴和第二转轴分别以不同的转速旋转。该种机床具有工作效率高、加工精度高的优点。

Description

机床
技术领域
本发明涉及一种机床，尤其涉及一种可进行粗加工和精加工的机床。
背景技术
加工机床相对传统手工加工工具具有自动化程度高、产品一致性好、加工精度高的优点，其已被广泛应用于机械加工领域。
为使产品具有较高的加工精度，通常需采用精加工机床对产品进行精加工，但精加工时，切削量较小，故需加工较长时间才能获得所需的产品，因此，现有机械加工工艺通常将加工工序分为粗加工和精加工两段，其中，粗加工工序用于加工出与预制产品的形状及尺寸大致相同的毛坯，精加工工序用于加工出与预制产品的形状及尺寸一致的产品。该粗加工工序和精加工工序分别由相应的粗加工机床及精加工机床完成。请参阅图1，一种现有粗加工机床10，其包括一个C形床身11，该C形床身11由基座111及设置于该基座111一侧的支撑臂112组成。该支撑臂112的顶端活动连接有一个切削机构13，该切削机构13可沿平行于Z轴的方向运行。该切削机构13包括一个滑台131，该滑台131端部装设有一个主轴132。刀具134安装于主轴132底端，且可随主轴132旋转。基座111相对滑台131的部位设有导轨15，滑鞍16设于该导轨15上，并可沿平行于X轴的方向运动。工作台17设于该滑鞍16上，并可相对该滑鞍16运动。粗加工时，将待加工件装卡并定位于工作台17后，即可启动切削机构13对工件进行粗加工以形成与预制产品的形状及尺寸大致相同的毛坯。
粗加工完成后，需将该毛坯从粗加工机床10的工作台17卸下，然后重新将毛坯装夹并定位于精加工机床上，该精加工机床具有与上述粗加工机床10相似的结构，但其切削机构对毛坯的平均切削量较小以获得较高的加工精度。之后，启动精加工机床的切削机构对毛坯进行精加工以形成与预制产品的形状及尺寸一致的产品。
由于现有机械加工工艺需采用一台粗加工机床10及一台精加工机床以完成对待加工件的加工，故该机械加工工艺需要将粗加工形成的毛坯从粗加工机床10卸下后，重新装夹并定位于精加工机床上。然而，该毛坯的重新装夹并定位过程，通常耗时较长，工作效率较低，而且工件重新装夹和定位于精加工机床后，易发生位置的偏差，从而产生累积误差，也会导致加工精度降低。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种工作效率高、加工精度高的机床。
一种机床，其包括床身及设置于该床身上的切削机构，该切削机构包括一个滑台，该滑台包括主体部及设置于该主体部一端的轴鞍，该轴鞍由密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间的金属合金制成，该轴鞍包括一个连接块及设置于该连接块上的第一主轴和第二主轴；第一主轴的底端装配有第一转轴，第二主轴的底端装配有第二转轴，该第一转轴由电机驱动，第二转轴由气压驱动，且该第一转轴和第二转轴分别以不同的转速旋转。
相对于现有技术，所述机床设置有两个转速不同的转轴，转速较低的转轴上装配刀具后可对工件进行粗加工，转速较高的转轴上装配刀具后可对工件进行精加工，从而实现了在同一机床对工件进行粗加工和精加工，故将工件一次装卡和定位于机床上即可，因此本发明的机床具有工作效率高、加工精度高的优点。
附图说明
图1是一种现有机床的侧视图。
图2是本发明较佳实施例机床的立体示意图。
图3是本发明较佳实施例机床的主机立体示意图。
图4是图3所示机床的主机除去罩体后的立体示意图。
图5是图4所示主机的切削机构除去主体部后的立体示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的机床做进一步详细说明。
请参阅图2，本发明较佳实施例的机床20为一种铣床，其包括一个主机30、一个电柜40、一个吸尘装置50、一个空气压缩机60及一个冰柜70。
请同时参阅图3和图4，该主机30包括一个床身31、一个滑鞍32、一个工作台33、一个切削机构34、一个罩体35及一个控制器36。
该床身31包括一个基座311、两个立柱312、一个第一导轨313、一个第二导轨314。该基座311呈方形体状，且其一侧垂直该基座311延伸有两个相互平行的立柱312。第一导轨313的两端分别连接于该两个立柱312上，且该第一导轨313与两立柱312相垂直，以使该第一导轨313的延伸方向平行于X轴方向。该基座311顶面中部还设置有一个沿平行于Y轴方向延伸的第二导轨314。
该滑鞍32设置于第一导轨313上，且可在线性马达的驱动下沿平行于X轴方向运动，其表面设置有沿平行于Z轴方向延伸的第三导轨315。
该工作台33由铝合金制成，该铝合金的密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间。工作台33包括一个圆柱形的底座331及设置于该底座331上的两长方体形的卡合块332，该两卡合块332可在气压驱动下闭合以夹紧工件。该工作台33设置于第二导轨314上，并可在线性马达的驱动下沿平行于Y轴方向运动。
由于机床20的工作台33是由密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间的铝合金制成，其密度要小于铸铁的密度，故该工作台33相较于现有铸铁制成的等体积的工作台，其质量较小。该工作台33相对床身31运动时，对床身31造成的冲击力较小，因此本发明的机床20相对现有机床减小床身31的体积与质量后，仍可使床身31在加工过程中保持稳定而不振动，从而实现机床20的小型化，而小型化的机床尤其适用于精密加工中。另外，由于工作台33的质量较小，可增大工作台33运动的灵敏度，从而提高加工精度。
请同时参阅图4和图5，该切削机构34包括一个滑台340、一个第一转轴344、一个第二转轴345、一个第一刀架346、一个第二刀架347、一个粗加工刀具348a及一个精加工刀具348b。
滑台340设置于第三导轨315上，且可在线性马达的驱动下沿第三导轨315运动。该滑台340包括主体部342及设置于该主体部342底端的轴鞍343。该轴鞍343包括一个连接块3431及设置于该连接块3431上的第一主轴3432和第二主轴3433，该第二主轴3433上连接有一根通气管349。第一转轴344装设于第一主轴3432的底端，其在电机的驱动下进行旋转；第二转轴345装设于第二主轴3433的底端，其通过气压驱动进行旋转。
由于第一转轴344及第二转轴345均设置于轴鞍343上，故第一转轴344及第二转轴345旋转产生的热量易集中于轴鞍343上，而较高的温度又会使第一转轴344及第二转轴345发生形变或使第二主轴3433内的气压发生变化，从而导致机床20的加工精度降低。因此，本发明机床20的轴鞍343是由导热性较好的密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间铝合金制成，以利于第一转轴344及第二转轴345产生的热量快速散出。当然，采用铝合金制成轴鞍343也可提高滑台340运动的灵敏度，及使机床20进一步小型化。
该第一转轴344的底端安装有第一刀架346及由该第一刀架346夹持的进行粗加工的刀具348a，该粗加工刀具348a的直径在1毫米至6毫米之间。该第二转轴345底端安装有第二刀架347及由该第二刀架347夹持的进行精加工的刀具348b，该精加工刀具348b的直径在0.05毫米至1毫米之间。
该第一转轴344的转速在3000转/分钟至50000转/分钟之间。第二转轴345的转速在50000转/分钟至160000转/分钟之间，较佳范围为12000转/分钟至160000转/分钟。该第一转轴344及第二转轴345转速的优选方式为第一转轴344以50000转/分钟的转速旋转，第二转轴345以160000转/分钟的转速旋转。
由于精加工工序相比粗加工工序，需要使用的切削力相对较小，故对刀具的强度要求相对较低，因此精加工工序通常采用直径较小的刀具，但为保证刀具对工件的加工效率，随着刀具直径的减小，精加工工序通常还要求刀具具备较高的转速。所以转速较低的第一转轴344端部装配的是直径较大的粗加工刀具348a以进行粗加工，转速较高的第二转轴345端部装配的是直径较小的精加工刀具348b以进行精加工。另外，将粗加工刀具348a装配于第一转轴344的底端后，该粗加工刀具348a端部至连接块3431的距离L1要大于精加工刀具348b装配于第二转轴345的底端后，该精加工刀具348b的端部至连接块3431的距离L2。故本发明机床20的切削机构34可先采用粗加工刀具348a对工件进行粗加工，然后将粗加工刀具348a从第一转轴344底端卸下后，再使用精加工刀具348b对工件进行精加工。
请再参阅图3，罩体35包括由基座311的四条侧边垂直该基座311延伸形成的四个侧壁351，一个与该四个侧壁351顶端分别相连的顶盖352。该侧壁351及顶盖352共同形成一腔体，将切削机构34、工作台33及床身31除基座311外的部分容置于其内。该罩体35远离立柱312的侧壁351上还设置有一个活动门353，该活动门353上设置有多个用于观察罩体35内情况的玻璃窗354。
控制器36设置于该罩体35的一侧，其用于控制滑鞍32、工作台33及切削机构34的运动，以完成对工件的精密加工。该控制器36包括一块显示面板361，用于显示位移及转速等参数值。
请再参阅图2，该电柜40、吸尘装置50、空气压缩机60及冰柜70均与主机30间隔一定距离设置。该电柜40通过电缆401与主机30相连，以输出特定频率的电流驱动主机30上的线性马达。该吸尘装置50延伸出一根导管501，该导管501连接至主机30的罩体35上，该吸尘装置50可将罩体35内的屑末及油雾从罩体35内导出。空气压缩机60通过一根输气管601与主机30相连，其可向工作台33、第二转轴345等提供压缩空气。该冰柜70延伸出一根冷却管701，该冷却管701绕设于主机30内部，通过向该冷却管701内输入冷却液体，可对主机30上的发热件，如线性马达及轴鞍343进行冷却。
由于电柜40内通常设置有继电器等电子元件，发热量较大，故将电柜40设置于主机30上易导致主机30内的温度过高，从而导致加工精度降低。因此，本发明将电柜40与主机30分离设置，可消除电柜40发出的热量对主机30影响，从而提高加工精度。另外，吸尘装置50在吸气以带出屑末和油雾，空气压缩机60在压缩空气，以及冰柜70在制冷时，其振动通常较大，故将吸尘装置50、空气压缩机60及冰柜70与主机30一体设置易引起主机30的振动，从而导致加工精度的降低。因此，本发明将吸尘装置50、空气压缩机60及冰柜70与床身31分离设置，可消除吸尘装置50、空气压缩机60及冰柜70的振动对床身31的影响，从而提高加工精度。可以理解，该种分离式设计也可避免吸尘装置50、空气压缩机60及冰柜70在工作过程中产生的热量对主机加工的影响。此外，由于该冰柜70输出的冷却液体可对轴鞍343进行冷却，故铝合金制成的轴鞍343上的热量可被快速带走，以使第一转轴344及第二转轴345始终在常规温度下旋转，可使切削机构34的切削精度得到进一步提高。当然，将电柜40、吸尘装置50、空气压缩机60及冰柜70与床身31分离设置，也有利于机床20整体的搬运。
工作时，将工件放置于主机30内工作台33上，并通过气压驱动两卡合块332将工件夹紧。然后控制器36控制滑鞍32、工作台33、滑台340分别沿第一导轨313、第二导轨314及第三导轨315，即沿平行于X、Y、Z轴的方向运行，直至滑鞍32、工作台33及装配于滑台340底端的第一转轴344运行至机床20的零点，接着启动控制器36内预先编制的粗加工程序，滑鞍32、工作台33、滑台340及第一转轴344按各自接受的指令运行，通过滑鞍32、工作台33、滑台340的三轴联动和第一转轴344的旋转带动刀具348a对工件进行粗加工。粗加工完成后，将第一刀架346及由该第一刀架346夹持的粗加工刀具348a从第一转轴344卸下，然后控制器36控制工作台33移动一预设距离(即第一转轴344与第二转轴345的中心间距)。接着启动控制器36内预先编制的精加工程序，滑鞍32、工作台33、滑台340及第二转轴345分别按各自接受的指令运行，通过滑鞍32、工作台33、滑台340的三轴联动和第二转轴345的旋转带动刀具348b对工件进行精加工。
由于机床20设置有两个转速不同的转轴344、345，且具较低转速的第一转轴344上装配粗加工刀具348a后可对工件进行粗加工，具较高转速的第二转轴345上装配精加工刀具348b后可对工件进行精加工，从而实现了在同一机床上对工件进行粗加工和精加工，故将工件一次装卡和定位于工作台33上即可，因此本发明的机床20具有工作效率高、加工精度高的优点。另外，在上述加工过程中虽需拆卸粗加工刀具348a，但粗加工刀具348a的拆卸可采用自动换刀装置进行，无须人工操作，故耗时较短，不会影响机床20的工作效率，而且，本发明的刀架或主轴可设计为具伸缩功能的可动结构，以使粗加工刀具348a或精加工刀具348b均可处于距连接块3431较远的第一位置(加工位置)及距连接块3431较近的第二位置(待机位置)，该种设计相对采用拆卸粗加工刀具348a的设计可使机床具有更高的工作效率。
可以理解，本发明机床20的主机30内除工作台33及轴鞍343外的其它可动部件，如滑鞍32，也可由密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间的铝合金制成，其可进一步使该机床20小型化，以及使机床20的加工精度进一步提高。另外，这些可动部件也可由其它轻金属合金制成，如镁合金，但需保证该金属合金的密度在1.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间。
可以理解，本发明于同一机床的滑台上设置两个转速不同的转轴的设计也可应用于其它类型的机床，如磨床等，该种机床同样具有工作效率高、加工精度高的优点。

Claims (9)

1.一种机床，其包括床身及设置于该床身上的切削机构，其特征在于：该切削机构包括一个滑台，该滑台包括主体部及设置于该主体部一端的轴鞍，该轴鞍由密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间的铝合金制成，该轴鞍包括一个连接块及设置于该连接块上的第一主轴和第二主轴；第一主轴的底端装配有第一转轴，第二主轴的底端装配有第二转轴，该第一转轴由电机驱动，第二转轴由气压驱动，且该第一转轴和第二转轴分别以不同的转速旋转。
2.如权利要求1所述的机床，其特征在于：该第一转轴的转速为3000转/分钟至50000转/分钟，该第二转轴的转速为50000转/分钟至160000转/分钟。
3.如权利要求2所述的机床，其特征在于：该第一转轴的转速为50000转/分钟，该第二转轴的转速为160000转/分钟。
4.如权利要求1所述的机床，其特征在于：该第一转轴底端安装有粗加工刀具，该第二转轴底端安装有精加工刀具。
5.如权利要求1所述的机床，其特征在于：该床身包括一个基座及设置于该基座一侧的支撑机构，该支撑机构包括两个由该基座一侧垂直该基座延伸形成的立柱及一对与该两立柱分别相连且与该两立柱均垂直的第一导轨；该机床还包括一个滑鞍，其设置于该第一导轨上。
6.如权利要求5所述的机床，其特征在于：该滑鞍远离第一导轨的端面上设置有一对与第一导轨相垂直的第二导轨，滑台设置于第二导轨上。
7.如权利要求6所述的机床，其特征在于：该基座与第一导轨相对的端面上设置有一对与第一导轨相垂直的第三导轨；该机床还包括一个工作台，其设置于第三导轨上。
8.如权利要求7所述的机床，其特征在于：该工作台由密度在2.7×103千克/立方米至3.3×103千克/立方米之间的铝合金制成。
9.如权利要求7所述的机床，其特征在于：该机床还包括一个控制器，其用于控制切削机构、滑鞍及工作台的运动。
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