CN101612709B

CN101612709B - 一种加工中心及其对刀方法

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Publication number: CN101612709B
Application number: CN2009100167687A
Authority: CN
Inventors: 郑国宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2029-07-13
Also published as: CN101612709A

Abstract

本发明公开了一种加工中心及其对刀方法，其包括控制系统与机架，该机架设置有竖直升降轴，该竖直升降轴上设置有丝杠螺帽；且该机架上设置有至少两个用于加工元件的电主轴，丝杠螺帽上设置有使电主轴仅能上下运动的竖直滑板，每个电主轴均靠在竖直滑板上，且均能沿竖直滑板运动，电主轴顶端的竖直滑板上设置有用于调节刀具高度的高度调节装置；竖直滑板上设置有用于固定电主轴的锁紧装置；该控制系统设置有用于发送短路信号、电连接等高块的短路电路；并且利用上述的相关机构完成对刀。本发明在加工中心设置至少两个电主轴并在电主轴上设置相关机构，提高了加工中心的精密度，提高了加工中心至少一倍的工作效率。

Description

一种加工中心及其对刀方法

技术领域

本发明涉及一种加工中心，尤其涉及一种加工中心及其对刀方法。

背景技术

随着经济的快速发展，土地资源越来越紧张，且人力资源也逐渐紧缺，这在一定的程度上限制了企业的发展。传统的加工中心均为三轴联动，即单电主轴结构，加工效率低，并占用了大量的人力资源和厂房面积。

现在技术中加工中心安装刀具的电主轴通常固定在竖直轴的螺帽座上，刀具与工作物之间的高度调整仅能依靠调整竖直轴的螺帽座行程来决定，因此限制了电主轴的数量，当加工中心具有多个电主轴时，这种对刀装置及方法不能使刀具处于同一高度，因此，目前加工中心均为单电主轴结构。现有技术中也设置有双电主轴或多电主轴时，但是双电主轴或多电主轴之间的刀具高度难以统一，由于加工中心为高精度加工，即使刀具高度差仅为0.1毫米也会大幅度降低加工精度。当然现有技术中使用了等高块进行对刀，当刀具的高度相同时，需要旋转固定夹头的螺母来固定刀具，但是在螺母旋转至最后阶段时，固定夹头已经加紧了刀具，从而使刀具随着固定夹头上升一个或半个螺距，使各个刀具之间的高度公差在1毫米至0.1毫米之间，降低了对加工元件的精度，不适应目前加工中心行业的高精密度与高效率。由此可见，现有技术有待于更进一步的发展。

发明内容

本发明为解决现有技术中的缺陷提供一种加工中心及其对刀方法，对现有技术中的加工中心进行科学合理的改进，以提高加工中心的精密度，提高加工中心的工作效率。

为解决上述技术问题，本发明方案包括：

一种加工中心，其包括用于控制加工中心运行的控制系统与机架，其中，该机架设置有竖直升降轴，该竖直升降轴顶上置有丝杠螺帽；该机架上设置有至少两个用于加工元件的电主轴，电主轴下端安装有刀具；丝杠螺帽上设置有使电主轴仅能上下运动的竖直滑板，每个电主轴均靠在竖直滑板上，且均能沿竖直滑板运动，电主轴顶端的竖直滑板上设置有用于调节刀具高度的高度调节装置，该高度调节装置设置在竖直滑板上；该竖直滑板上设置有用于固定电主轴的锁紧装置；电主轴与控制系统通信连接，该控制系统设置有用于发送短路信号、电连接等高块的短路电路。

所述的加工中心，其中，上述竖直滑板的剖面呈T形或多个T行相连接，电主轴设置在T形竖直滑板的直角限制结构内；该高度调整装置包括固定座，该固定座设置在竖直滑板上，滑杆穿过固定座固定在滑杆座上，滑杆座固定在电主轴的顶端，固定座与滑杆座之间设置有平衡弹簧，滑杆的顶端设置有挡块。

所述的加工中心，其中，上述锁紧装置包括靠板、弧形挡板与锁紧套，该竖直滑板上设置有靠板，该靠板的水平方向长度大于电主轴的半径且靠板外侧端固定安装有与电主轴同圆心的弧形挡板，弧形挡板与电主轴之间设有间隙，且间隙内设有与电主轴同圆心的锁紧套，弧形挡板水平方向设有垂直轴心的锁紧螺钉，锁紧螺钉穿过弧形挡板并与锁紧套相连接。

所述的加工中心，其中，上述竖直升降轴为滚珠丝杠，丝杠螺帽设置在滚珠丝杠上，当滚珠丝杠在固定位置上顺时针或逆时针旋转进行升降运动，从而带动丝杠螺帽向上或向下运动；该机架上设置有用于限制竖直滑板运动轨迹的直线滑轨，竖直滑板能沿直线滑轨升降运动。

所述的加工中心，其中，上述加工中心的机架上设置有一个或两个竖直滑板，每个竖直滑板上设置有至少两个电主轴；丝杠螺帽设置有滑板固定座，竖直滑板固定在滑板固定座上。

所述的加工中心，其中，上述控制系统设置有用于停止竖直升降轴运动的限动开关，该限动开关安装在固定座上，且该限动开关的触板位于滑杆顶端的挡块上方。

一种加工中心的对刀方法，其包括以下步骤：

A、每个电主轴上的刀具高度基本相同时锁紧刀具，然后在刀具下方放置有与短路电路电连接的等高块，并将锁紧装置的锁紧螺钉松开，电主轴处于平衡悬空状态，丝杠螺帽沿竖直升降轴向下运动；

B、电主轴下端的刀具与等高块表面相接触时形成短路信号并将该短路信号反馈到控制系统，直至控制系统接收到所有刀具反馈的短路信号时，控制系统控制丝杠螺帽停止运动；

C、拧紧锁紧螺钉通过锁紧装置将所有刀具固定在同一高度。

所述的对刀方法，其中，所述步骤B还包括当丝杠螺帽继续向下移动时，且任一电主轴顶端的滑杆向上移动触发触板，则触板触发限动开关控制动力马达停止运行，使丝杠螺帽停止运动。

本发明提供的一种加工中心及其对刀方法，在加工中心设置至少两个电主轴，并且在电主轴的顶端设置平衡弹簧，在电主轴的后面设置竖直滑板，当锁紧装置打开时，电主轴处于悬空状态，由于电主轴是紧靠在竖直滑板上的，所以电主轴可以近乎无摩擦的上下滑动，并且刀具接触到等高块形成短路信号的反馈速度接近于光速，因此当第一个电主轴到达等高块时，其余电主轴还没有到达等高块，则高度调节装置继续运动，此时，第一个电主轴在平衡弹簧以及竖直滑板的作用下将向上滑行，很好的保护了刀具，尤其是在固定座上设置用于强制停止竖直升降轴运动的限动开关，降低了刀具的损毁率，并且本发明可以将所有电主轴上的刀具精确的固定在同一高度，提高了加工中心的精密度，尤其是本发明中的加工中心可以设置有两个电主轴、四个电主轴、八个电主轴等多个电主轴，并且每个电主轴均在控制系统的控制下单独完成各自的工作程序，提高了加工中心至少一倍的工作效率，拓展了加工中心的应用空间，本发明的对刀操作简单，偏差小，精度高，本发明中的加工中心对刀后，各刀具之间的高度公差在0.003毫米左右。

附图说明

图1是本发明中一个电主轴正视结构示意图；

图2是本发明中一个电主轴右视结构示意图；

图3是本发明中设置有四个电主轴时加工中心的俯视图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明中各较佳实施例进行较详尽的说明。

本发明提供的一种加工中心及其对刀方法，在加工中心设置了至少两个电主轴，并在电主轴的相应位置设置竖直滑板、高度调节装置、限动开关等机构，降低了加工中心对刀时的刀具损毁率，提高了加工中心至少一倍的工作效率，拓展了加工中心的应用空间，提高了加工中心的精密度。为了便于描述，现对图1、图2以及图3中的标识进行简要介绍如下：1、挡块；2、固定座；3、锁紧螺钉；4、滑杆；5、平衡弹簧；6、滑杆座；7、竖直滑板；8、电主轴；9、弧形挡板；10、靠板；11、刀具；12、丝杠螺帽；13、电主轴；14、直线滑轨；15、机架。如图1与图3所示的，加工中心包括用于控制加工中心运行的控制系统与机架15，控制系统可以采用微型电脑处理器并配置适当的传感器以及动力装置，当然关于控制系统现有技术已非常成熟，在此不再赘述；该机架15设置有竖直升降轴，该竖直升降轴设置有丝杠螺帽12，丝杠螺帽12随竖直升降轴做升降运动；并且该机架15上设置有至少两个用于加工元件的电主轴13，电主轴13下端安装有刀具11；丝杠螺帽12上设置有使电主轴13仅能上下运动的竖直滑板7，竖直滑板7的剖面为T形，电主轴13设置在竖直滑板7上形成的直角限制结构处，当然竖直滑板7的限制结构还有其他多种形式，比如竖直滑板7上设置间距与电主轴13相适配的凸起，将电主轴13放置在凸起之间，至于竖直滑板7的具体设计形式在此不再赘述；每个电主轴13均靠在竖直滑板7上，且均能沿竖直滑板7运动，电主轴13上设置有用于调节刀具11高度的高度调节装置，该高度调节装置设置在电主轴8顶端的竖直滑板7上；该竖直滑板7上设置有用于固定电主轴13的锁紧装置，该锁紧装置对电主轴13进行四十五度锁紧，其与直角限制结构相配合提高了锁紧效率；电主轴13与控制系统通信连接，该控制系统设置有用于发送短路信号、电连接等高块的短路电路。通过上述描述可知，本发明通过高度调节装置、竖直滑板等结构的配合使用，可以将所有电主轴上的刀具精确的固定在同一高度，提高了加工中心的精密度，并且每个电主轴均在控制系统的控制下单独完成各自的工作程序，提高了加工中心至少一倍的工作效率。

为了进一步提高本发明的性能，在上述实施例的基础上对本发明进行进一步的改进，如图2所示的，加工中心包括用于控制加工中心运行的控制系统与机架15，控制系统可以采用微型电脑处理器并配置适当的传感器以及动力装置，当然关于控制系统现有技术已非常成熟，在此不再赘述；该机架15设置有竖直升降轴，该竖直升降轴顶端设置有丝杠螺帽12；并且该机架15上设置有至少两个用于加工元件的电主轴13，电主轴13下端安装有刀具11；丝杠螺帽12上设置有使电主轴13仅能上下运动的竖直滑板7；每个电主轴13均靠在竖直滑板7上，且均能沿竖直滑板7运动，电主轴13上设置有用于调节刀具11高度的高度调节装置，该高度调节装置设置在电主轴8顶端的竖直滑板7上，本实施例仅以一个电主轴上的高度调整装置为例，至于其具体组合可以根据具体情况加以确定，在此不再详细论述；该高度调节装置设置在竖直滑板7上，该高度调整装置包括固定座2，该固定座2设置在竖直滑板7上，滑杆4穿过固定座2固定在滑杆座6上，滑杆座6固定在电主轴的顶端，固定座2与滑杆座6之间设置有平衡弹簧5，滑杆4的顶端设置有挡块1；该竖直滑板7上设置有用于固定电主轴13的锁紧装置；电主轴13与控制系统通信连接，该控制系统设置有用于发送短路信号、电连接等高块的短路电路，并且控制系统设置有用于停止竖直升降轴运动的限动开关，该限动开关安装在固定座2上，且该限动开关的触板位于滑杆4顶端的挡块1上方；并将竖直升降轴设置为滚珠丝杠；该机架15上设置有用于限制竖直滑板运动轨迹的直线滑轨14，竖直滑板能沿直线滑轨14做升降运动；在加工中心对刀时，该短路电路将与等高块电连接，并且该短路电路将产生的短路信号反馈到控制系统，在本实施例中为微型电脑处理器；当锁紧装置打开时，电主轴在平衡弹簧的作用下处于悬空状态，由于电主轴是紧靠在竖直滑板上的，所以电主轴可以近乎无摩擦的上下滑动，增强了加工中心对刀具的保护程度，降低了加工中心对刀时的刀具损毁率，提高了加工中心的精密度与工作效率。

在上述两个实施例的基础上本发明可以更进一步的改进，如图1与图3所示的，加工中心包括用于控制加工中心运行的控制系统与机架15，该机架15设置有竖直升降轴，该竖直升降轴顶端设置有能上下升降的丝杠螺帽12；并且该机架15上设置有至少两个用于加工元件的电主轴13，电主轴13下端安装有刀具11；丝杠螺帽12上设置有使电主轴13仅能上下运动的竖直滑板7，竖直滑板7的剖面为T形，丝杠螺帽12设置有滑板固定座，竖直滑板7固定在滑板固定座上，电主轴13设置在竖直滑板7上形成的直角限制结构处；机架15上设置有两排电主轴，每排电主轴设置有至少两个电主轴13，每个电主轴13均靠在竖直滑板7上，且均能沿竖直滑板7运动，电主轴13上设置有用于调节刀具11高度的高度调节装置，该高度调节装置设置在电主轴8顶端的竖直滑板7上；该高度调节装置设置在竖直滑板7上，该高度调整装置包括固定座2，该固定座2设置在竖直滑板7上，滑杆4穿过固定座2固定在滑杆座6上，滑杆座6固定在电主轴的顶端，固定座2与滑杆座6之间设置有平衡弹簧5，滑杆4的顶端设置有挡块1；该竖直滑板7上设置有用于固定电主轴13的锁紧装置；该锁紧装置包括靠板10、弧形挡板9与锁紧套，该竖直滑板7上设置有靠板10，该靠板10位于电主轴13两侧，该靠板10的水平方向长度大于电主轴13的半径且靠板10外侧端固定安装有与电主轴13同圆心的弧形挡板9，弧形挡板9与电主轴之间设有间隙，且间隙内设有与电主轴同圆心的锁紧套，弧形挡板9水平方向设有垂直轴心的锁紧螺钉3，锁紧螺钉3穿过弧形挡板9并与锁紧套相连接；电主轴13与控制系统通信连接，该控制系统设置有用于发送短路信号、电连接等高块的短路电路；并且控制系统设置有用于停止竖直升降轴运动的限动开关，该限动开关安装在固定座2上，且该限动开关的触板位于滑杆4顶端的挡块1上方；本发明中丝杠螺帽可带动加工中心整体沿竖直升降轴做升降运动，在加工中心对刀时，该短路电路将与等高块电连接，并且该短路电路将产生的短路信号反馈到控制系统，在本实施例中为微型电脑处理器；本发明采用独特的锁紧装置将电主轴固定的更加牢固，并且打开锁紧装置时，每一个电主轴均可以自由沿竖直滑板自由滑动，使加工中心的对刀过程操作更加简便，减小了刀具的偏差，提高了加工中心的加工精度，并且只要任一电主轴上的滑杆碰触到限动开关，则限动开关将强制丝杠螺帽停止运动，保证了刀具免受损毁，提高了加工中心运行的稳定性与安全性，并且本发明中的竖直滑板一般采用光滑石材制成，提高了对刀的精确程度。

为了进一步提高本发明的加工中心对刀精确度，本发明提供了一种加工中心的对刀方法，其主要包括以下步骤：

A、在电主轴13的下端更换好刀具11后，将等高块放置在刀具11的下方，然后控制系统控制丝杠螺帽12向下移动，当刀具11到达等高块时，丝杠螺帽12停止运动，刀具11之间的高度相同时通过固定夹头锁紧刀具，使刀具11之间的高度公差在1毫米至0.1毫米之间；

B、控制系统控制丝杠螺帽12向上移动至原点，然后将短路电路与等高块电连接，并将锁紧装置的锁紧螺钉3松开，电主轴13处于平衡悬空状态，丝杠螺帽12带动加工中心整体沿竖直升降轴向下运动；

C、平衡悬空的电主轴13随之向下移动，电主轴13下端的刀具11与等高块表面相接触时形成短路信号并将该短路信号反馈到控制系统，直至控制系统接收到所有反馈的短路信号时，控制系统控制丝杠螺帽12停止运动；如图3所示的，加工中心设置有四个电主轴时，当每个电主轴形成的短路信号均反馈到控制系统时，即共四个短路信号全部到达控制，则控制系统控制丝杠螺帽12停止运动；并且当第一个短路信号反馈至控制系统时，加工中心整体仍然是缓慢下移的，此时，第一个到达等高块表面的刀具受到等高块的反作用力，从而顺势将该电主轴向上顶起，又由于电主轴的顶端固定有平衡弹簧5，因此电主轴会缓慢压缩平衡弹簧5，此时平衡弹簧5处于拉长的平衡状态，只要稍微受力即可回缩，从而保证刀具免遭损毁；并且所有刀具均到达等高块时，其丝杠螺帽12停止运动，从而使加工中心停止运动，此时，在平衡弹簧的弹力或拉力、电主轴与刀具的重力、等高块的反作用力形成新的平衡；

D、拧紧锁紧螺钉3通过锁紧装置将所有刀具11锁定在同一高度，然后将加工中心上移，并将等高块与短路电路断开后撤出工作位。此时可以通过工作中心对元件进行加工，通过本发明对刀方法进行对刀使各个刀具之间的高度公差在0.003毫米左右，大大提高了加工中心的精密度，当加工中心设置有两个电主轴时，与现有技术相比则提高了工作中心一倍的工作效率；若设置有四个电主轴时，如图3所示的，与现有技术相比则提高了工作中心四倍的工作效率；当然根据需要可以设置更多个电主轴，并且还可以使用控制系统控制每个电主轴进行各自的操作。

并且在步骤C中控制系统接收到所有短路信号，丝杠螺帽12继续向下移动时，所有电主轴中任一电主轴顶端的滑杆4向上移动触发触板，则触板触发限动开关控制动力马达停止运行，使丝杠螺帽停止运动。通过上述描述可知，通过短路信号以及平衡弹簧的配合使用，将所有电主轴上的刀具精确的固定在同一高度，尤其是电主轴的顶端设置有平衡弹簧，让电主轴可以自由向下运动，也可以遇到阻力后向上运动，从而使最先到达等高块的刀具免受损伤，并且滑杆触发任一限动开关则丝杠螺帽将停止运动，从而大大降低了加工中心对刀时的刀具损毁率；并且可以在加工中心设置多个电主轴，提高了加工中心至少一倍的工作效率，由此可见，本发明是现有技术的极大进步。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换、简单组合等多种变形，这些均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种加工中心，其包括用于控制加工中心运行的控制系统与机架，其特征在于：该机架设置有竖直升降轴，该竖直升降轴上置有丝杠螺帽；该机架上设置有至少两个用于加工元件的电主轴，电主轴下端安装有刀具；丝杠螺帽上设置有使电主轴仅能上下运动的竖直滑板，每个电主轴均靠在竖直滑板上，且均能沿竖直滑板运动，电主轴顶端的竖直滑板上设置有用于调节刀具高度的高度调节装置，该高度调节装置设置在竖直滑板上；该竖直滑板上设置有用于固定电主轴的锁紧装置；电主轴与控制系统通信连接，该控制系统设置有用于发送短路信号、电连接等高块的短路电路；竖直滑板的剖面呈T形或多个T形相连接，电主轴设置在T形竖直滑板的直角限制结构内；该高度调节装置包括固定座，该固定座设置在竖直滑板上，滑杆穿过固定座固定在滑杆座上，滑杆座固定在电主轴的顶端，固定座与滑杆座之间设置有平衡弹簧，滑杆的顶端设置有挡块。

2.根据权利要求1所述的加工中心，其特征在于：上述锁紧装置包括靠板、弧形挡板与锁紧套，该竖直滑板上设置有靠板，该靠板的水平方向长度大于电主轴的半径且靠板外侧端固定安装有与电主轴同圆心的弧形挡板，弧形挡板与电主轴之间设有间隙，且间隙内设有与电主轴同圆心的锁紧套，弧形挡板水平方向设有垂直轴心的锁紧螺钉，锁紧螺钉穿过弧形挡板并与锁紧套相连接。

3.根据权利要求2所述的加工中心，其特征在于：上述竖直升降轴为滚珠丝杠，丝杠螺帽设置在滚珠丝杠上；该机架上设置有用于限制竖直滑板运动轨迹的直线滑轨，竖直滑板能沿直线滑轨升降运动。

4.根据权利要求2所述的加工中心，其特征在于：上述加工中心的机架上设置有一个或两个竖直滑板，每个竖直滑板上设置有至少两个电主轴。

5.根据权利要求2所述的加工中心，其特征在于：上述控制系统设置有用于停止竖直升降轴运动的限动开关，该限动开关安装在固定座上，且该限动开关的触板位于滑杆顶端的挡块上方。

6.一种加工中心的对刀方法，其包括以下步骤：

C、拧紧锁紧螺钉通过锁紧装置将所有刀具固定在同一高度。

7.根据权利要求6所述的对刀方法，其特征在于：所述步骤B还包括当丝杠螺帽继续向下移动时，且任一电主轴顶端的滑杆向上移动触发触板，则触板触发限动开关控制动力马达停止运行，使丝杠螺帽停止运动。