CN101708560B - 曲面切削加工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及的一种曲面切削加工装置是用于机械加工的设备，特别是涉及一种使用柔性主轴与多个刀具进行三维曲面工件切削加工的装置，属于机械工程领域。本发明的目的在于突破传统的一个刚性主轴与一个刀具的切削加工方式，采用一个或多个柔性主轴配多个刀具同时切削的方式，实现三维曲面工件的高效切削加工。该装置包括：柔性主轴、支撑与进给机构、刀具、支架、底座以及工作台，其特征在于：所述的柔性主轴(1)上固结有多个刀具(3)，柔性主轴(1)通过多个支撑与进给机构(2)的一端固定在在支架(4)上，通过支撑与进给机构(2)调整柔性主轴(1)的轴线弯曲度和刀具的切削进给量，柔性主轴(1)旋转带动刀具(3)切削待加工工件。
Description
技术领域
曲面切削加工装置是用于工件三维曲面高效切削加工的装置，属于机械工程领域。
背景技术
目前，工件三维曲面的切削加工主要通过数控加工机床或仿形加工机床实现。这类机床通常都是采用一个刚性主轴与一个刀具进行加工，因此三维曲面的切削加工效率非常低。
发明内容
本发明提供一种使用柔性主轴与多个刀具实现工件三维曲面高效切削加工的装置，其目的在于突破传统的一个刚性主轴与一个刀具的切削加工方式，采用一个或多个柔性主轴配多个刀具同时切削的方式，实现工件三维曲面的高效切削加工。
本发明的上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：
一种曲面切削加工装置，包括柔性主轴、支撑与进给机构、刀具、支架、底座以及工作台，其特征在于，所述的柔性主轴1上固结有多个刀具3，柔性主轴1通过多个支撑与进给机构2的一端固定在在支架4上，通过支撑与进给机构2调整柔性主轴1的轴线弯曲度和刀具的切削进给量，柔性主轴1主动旋转带动刀具3切削待加工工件5，所述的工作台9装在底座8上，工作台9在工作台驱动机构作用下带动待加工工件5移动或旋转。
所述的柔性主轴1由多个万向节连接的刚性短轴11组合而成，每个刚性短轴11上装有一个或两个刀具3，每个刚性短轴11通过独立支撑与进给机构2上的摆头机构控制。
所述的刀具3采用一个或多个一组，在不同组刀具3之间以及柔性主轴1的两端设置支撑与进给机构2。
所述的刀具3是带有内固定孔的圆片状。
所述的支撑与进给机构2可以单独进给或同步进给。
所述的支撑与进给机构2和柔性主轴1由支架4带动前后移动，由安装在支架4上的横向移动车6带动左右移动。
所述的工作台驱动机构包括：驱动工作台9左右移动的横向移动车6，驱动工作台9前后移动的纵向移动车7，驱动工作台9旋转的旋转驱动机构10。
所述的工作台9由旋转驱动机构10驱动旋转，所述的支撑与进给机构2和柔性主轴1由安装在支架4上的横向移动车6带动左右移动。
本发明主要是突破传统的一个刚性主轴与一个刀具的切削加工方式，采用一个或多个柔性主轴配多个刀具同时切削的方式，实现工件三维曲面的高效切削加工。切削工件时，电机带动柔性主轴与刀具旋转；柔性主轴的轴线弯曲度和刀具的进给量通过伺服机构或仿形机构调整；靠工作台的移动或旋转或支架的移动实现切削加工。待加工工件可以是机械零件或者模具，也可以是任何可以进行切削加工的金属或非金属材料。这种技术与传统的切削加工技术相比，加工效率高、工件适应性广、生产成本低。
附图说明
图1a是曲面切削加工装置的结构示意图，柔性主轴上安装的刀具为圆片铣刀，支架固定，工作台可纵向与横向移动；
图1b是图1a的A-A剖面示意图；
图2是支架横向移动，工作台旋转的曲面切削加工装置结构示意图；
图3是工作台固定，支架可纵向与横向移动的曲面切削加工装置结构示意图；
图4是由若干个刚性短轴组合成柔性主轴的曲面切削加工装置局部结构示意图。
图中：1.柔性主轴 2.支撑与进给机构 3.刀具 4.支架 5.待加工工件 6.横向移动车7.纵向移动车 8.底座 9.工作台 10.旋转驱动机构 11.刚性短轴
具体实施方式
下面结合附图所示实施例进一步说明本发明的具体内容及其工作过程。
一种曲面切削加工装置，包括柔性主轴、支撑与进给机构、刀具、支架、底座以及工作台，所述的柔性主轴1至少有一个，每个柔性主轴1上装有多个刀具3，柔性主轴1通过多个支撑与进给机构2装在支架4上，支撑与进给机构2可以实现刀具的不同进给量并利用样条曲线原理光顺柔性主轴1的轴线弯曲度，工作台9装在底座8上，可由纵向移动车7和横向移动车6实现平移；也可由旋转驱动机构10带动工作台9旋转，由支架4上安装的横向移动车6来带动支撑与进给机构2和柔性主轴1实现平移；当采用固定不动的工作台9时，可通过前后移动支架4，并在支架4上安装横向移动车6来带动支撑与进给机构2和柔性主轴1实现平移。
所述的柔性主轴由电机驱动旋转，柔性主轴的轴线弯曲度和刀具的进给量通过伺服机构或仿形机构调整。
所述的柔性主轴由钢丝软轴或钢丝绳组成，也可由若干个刚性短轴组合而成，相邻的刚性短轴之间通过万向节连接。支撑与进给机构可以实现各个刀具的不同进给量，并调整刚性短轴的轴线角度。
所述的刀具是带有内固定孔的圆片状。
所述的支撑与进给机构可以单独进给或同步进给。
所述的工作台可以在驱动机构作用下带动待加工工件移动或旋转。
所述的支架可以前后移动，也可在支架上安装横向移动车实现横向移动。
参考图1a、1b：曲面切削加工装置采用两个并排的柔性主轴1，两个柔性主轴1上的多个刀具3采用错开方式排列以保证加工的均匀性，显著提高切削质量。
加工过程中，通过控制纵向移动车7或横向移动车6使工作台9带动待加工工件5前后或左右移动，柔性主轴1带动刀具3高速旋转，通过控制支撑与进给机构2促使柔性主轴1上的刀具3与待加工工件5接触实现切削加工。
参考图2：通过旋转驱动机构10驱使工作台9做旋转运动，通过支架4的横向移动车6带动支撑与进给机构2和柔性主轴1实现横向移动。
参考图3：加工过程中工作台9固定，支架4前后移动，支架4上安装的横向移动车6带动支撑与进给机构2和柔性主轴1横向移动。
参考图4：柔性主轴由若干个刚性短轴11组合而成，每个刚性短轴11上装有两个刀具3。
以上结合具体实施方式对本发明进行了详细描述。曲面切削加工装置只需工作台9的直线或旋转运动或支架4的移动就可以使多个刀具3与待加工工件5接触，并控制支撑与进给机构2来实现刀具3的不同进给量和光顺柔性主轴1的轴线弯曲度，再由柔性主轴1带动刀具3高速旋转实现工件三维曲面的高效切削加工。
很明显，以上描述以及附图中所示的内容均应被理解为是示例性的，而非意味着对本发明的限制。对于本领域的技术人员来讲，显然可以在本发明的基础上对其进行各种变形或修改。尽管说明书中给出了具有两个柔性主轴的示范性例子，但如前所述，本领域的技术人员可以根据实际需要自由选择其它或更多数量的柔性主轴以及布置形式，等等。显然，这些变形或修改均应包含在本发明的范围内。
Claims (7)
1.一种曲面切削加工装置，包括柔性主轴、支撑与进给机构、刀具、支架、底座以及工作台，其特征在于，所述的柔性主轴(1)上固结有多个刀具(3)，柔性主轴(1)通过多个支撑与进给机构(2)的一端固定在支架(4)上，通过支撑与进给机构(2)调整柔性主轴(1)的轴线弯曲度和刀具的切削进给量，柔性主轴(1)旋转带动刀具(3)切削待加工工件(5)，所述的工作台(9)装在底座(8)上，工作台(9)在工作台驱动机构作用下带动待加工工件(5)移动或旋转，或工作台(9)固定，所述的支撑与进给机构(2)和柔性主轴(1)由支架(4)带动前后移动，由安装在支架(4)上的横向移动车(6)带动左右移动。
2.根据权利要求1所述的曲面切削加工装置，其特征在于，所述的柔性主轴(1)由多个万向节连接的刚性短轴(11)组合而成，每个刚性短轴(11)上装有一个或两个刀具(3)，每个刚性短轴(11)通过独立支撑与进给机构(2)上的摆头机构控制。
3.根据权利要求1所述的曲面切削加工装置，其特征在于，所述的刀具(3)采用一个或多个一组，在不同组刀具(3)之间以及柔性主轴(1)的两端设置支撑与进给机构(2)。
4.根据权利要求1所述的曲面切削加工装置，其特征在于，所述的刀具(3)是带有内固定孔的圆片状。
5.根据权利要求1所述的曲面切削加工装置，其特征在于，所述的支撑与进给机构(2)可以单独进给或同步进给。
6.根据权利要求1所述的曲面切削加工装置，其特征在于，所述的工作台驱动机构包括：驱动工作台(9)左右移动的横向移动车(6)，驱动工作台(9)前后移动的纵向移动车
(7)，驱动工作台(9)旋转的旋转驱动机构(10)。
7.根据权利要求1所述的曲面切削加工装置，其特征在于，所述的工作台(9)由旋转驱动机构(10)驱动旋转，所述的支撑与进给机构(2)和柔性主轴(1)由安装在支架(4)上的横向移动车(6)带动左右移动。
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