CN103921120B - 一种车铣钻攻综合数控设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车铣钻攻综合数控设备，其包括机座、加工刀具装置、工作台基座、工作台和旋转主轴座，机座具有Z轴驱动装置和Y轴驱动装置；加工刀具装置包括一安装在Y轴驱动装置上可沿Y轴运动的刀座，工作台基座安装在Z轴驱动装置上并位于加工刀具装置的一侧，工作台基座上还设置有X轴驱动装置；工作台安装在X轴驱动装置上并可沿X轴运动，工作台具有一Y轴方向的转轴；旋转主轴座安装在转轴上并可不同角度转动，旋转主轴座具有夹具主轴和驱动夹具主轴转动的主轴传动装置，夹具主轴上设置有用于装卡工件的夹具。本发明的优点在于在生产复杂工件时，可只一次将工件装夹于夹具上完成多种工序，极大地提高了工作效率和产品质量。

Description

一种车铣钻攻综合数控设备
(一)技术领域
本发明涉及一种车铣钻攻综合数控设备。
(二)背景技术
在机加工中通常会遇到各种复杂的零件，如图1所示工件10加工完成需要完成如下几个工序：1、前端A需要车床车削出环槽；2、B面要车削外螺纹；3、C面为45度斜面,要钻6个M10的螺丝孔；4、D面需铣出6条均匀分布的槽；5、E处要分度钻孔攻丝；6、F而要铣槽和钻孔攻丝。
加工上述工件10需要经过车、铣、钻、攻等多道工序，使用传统工艺加工时可采用车床、铣床钻床分别加工，加工过程中需要多个工装多次装夹来完成。然而由于车床、铣床钻床各设备相互独立，在加工时需要多个工装多次装夹，直接导致了如下问题的产生：1、在准备刀具和工装夹具过程中既要付出经济代价，还往往还会贻误商机；2、零件的多次装夹和基准转换，会导致零件加工精度走失。
(三)发明内容
为了解决上述的问题，本发明的目的是提供一种车铣钻攻综合数控设备，具有效率高、刚性强、性能稳定、切削力大、寿命长、结构简单、易于维修、价格低廉等优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种车铣钻攻综合数控设备，包括：机座、加工刀具装置、工作台基座、工作台和旋转主轴座，所述机座具有Z轴驱动装置和Y轴驱动装置；所述加工刀具装置包括一安装在所述Y轴驱动装置上的刀座，所述刀座可沿Y轴运动，所述刀座上安装有加工刀具；所述工作台基座安装在所述Z轴驱动装置上并位于所述加工刀具装置的一侧，工作台基座可沿Z轴运动，工作台基座上还设置有X轴驱动装置；所述工作台安装在所述X轴驱动装置上并可沿X轴运动，工作台具有一Y轴方向的转轴；所述旋转主轴座安装在所述转轴上并可不同角度转动，旋转主轴座具有夹具主轴和驱动夹具主轴转动的主轴传动装置，所述夹具主轴上设置有用于装卡工件的夹具。
在生产复杂工件时，可只一次将工件装夹于夹具上，通过选择不同的刀具可加工完成不同的工序，避免了由于多少装夹、基准转换所产生的精度走失，极大地提高了工作效率和产品质量，同时减少了加工设备的种类和数量、减少工厂占地面积、缩减物流长度，节约了成本及空间。特别地，对于加工斜面上的螺丝孔更具有优势。
本发明可通过如下方案进行改进：
所述机座上设置有Y向导轨，所述刀座底部与Y向导轨滑动配合连接，所述Y轴驱动装置包括Y向固定安装在所述机座上的Y向传动丝杆和驱动Y向传动丝杆传动的电机，Y向传动丝杆套设有可沿Y向滑动的Y向螺母座，Y向螺母座与所述刀座连接。
所述机座上设置有Z向导轨，所述工作台基座之底部与Z向导轨滑动配合连接，所述Z轴驱动装置包括Z向固定安装在所述机座上的Z向传动丝杆和驱动Z向传动丝杆传动的电机，Z向传动丝杆套设有可沿Z向滑动的Z向螺母座，Z向螺母座与所述工作台基座连接。
所述工作台基座上设置有X向导轨，所述工作台之底部与X向导轨滑动配合连接，所述X轴驱动装置包括X向固定安装在所述工作台基座上的X向传动丝杆和驱动X向传动丝杆传动的电机，X向传动丝杆套设有可沿X向滑动的X向螺母座，X向螺母座与所述工作台连接。
所述旋转主轴座上安装有主轴套，所述夹具主轴套装在主轴套内且其两端分别延伸出主轴套外侧，所述夹具主轴朝向所述加工刀具装置的一端设置所述夹具，另一端设置有皮带轮，所述皮带轮通过皮带与设置在旋转主轴座上的伺服电机驱接。
通过伺服电机、皮带及皮带轮以驱动夹具主轴，可使加工过程中噪音显著减少，工作更平稳，加工精度更高。
所述主轴传动装置还包括一刹车装置，所述刹车装置包括一固定连接于所述夹具主轴上并与该夹具主轴同轴的刹车碟及置于所述刹车碟两侧用于制动所述刹车碟的刹车片。
在旋转主轴座上并于所述刹车碟两侧各对应设置有液压缸，所述液压缸各具有一推杆，两根所述推杆为所述的刹车片。
所述加工刀具装置之刀座具有一刀座轴套，有一刀具主轴套装在所述刀座轴套内且其两端分别延伸出刀座轴套外侧，所述刀具主轴的一端装卡有铣刀、或镗刀、或钻头，或磨具，另一端设置有皮带轮，所述刀具主轴的皮带轮通过皮带与设置在刀座上的伺服电机驱接。
通过伺服电机、皮带及皮带轮以驱动刀具主轴，可使加工过程中噪音显著减少，工作更平稳，加工精度更高。
所述加工刀具装置还包括一自动换刀装置，所述自动换刀装置包括一放置各式样刀具的刀库及一可将所述刀库里刀具安装在所述刀具主轴上或对刀具主轴上的刀具进行替换的更换机构。
所述刀座上还固定设置有车刀。
(四)附图说明
图1是加工完成工件的示意图；
图2是本发明的整体结构的三维状态结构示意图；
图3是加工刀具装置安装在机座的三维状态结构示意图；
图4是图3的基础上安装有自动换刀装置的三维状态结构示意图；
图5是工作台、基座工作台和旋转主轴座安装在机座的三维状态结构示意图；
图6是图5中旋转主轴座去除外罩后显示内部结构的三维状态结构示意图。
图7是夹具主轴与刹车装置的三维状态结构示意图。
(五)具体实施方式
如图1所示的一种车铣钻攻综合数控设备，包括：机座1、加工刀具装置2、工作台基座3、工作台4和旋转主轴座5。
所述机座1具有Z轴驱动装置11和Y轴驱动装置12。
如图3所示，所述加工刀具装置2包括一安装在所述Y轴驱动装置12上的刀座21，所述刀座21可沿Y轴运动，所述刀座21上安装有加工刀具。所述机座1上设置有Y向导轨14，所述刀座21底部与Y向导轨14滑动配合连接。所述Y轴驱动装置12包括Y向固定安装在所述机座1上的Y向传动丝杆12-1和驱动Y向传动丝杆12-1传动的电机12-2，Y向传动丝杆12-1套设有可沿Y向滑动的Y向螺母座12-3，Y向螺母座12-3与所述刀座21连接。
所述加工刀具装置2之刀座21具有一刀座轴套，一刀具主轴22刀具主轴22套装在所述刀座轴套内且其两端分别延伸出刀座轴套外侧，所述刀具主轴22的一端装卡有铣刀、或镗刀、或钻头，或磨具，另一端设置有皮带轮，所述刀具主轴22的皮带轮通过皮带与设置在刀座21上的伺服电机驱接。通过伺服电机、皮带及皮带轮以驱动刀具主轴22，可使加工过程中噪音显著减少，工作更平稳，加工精度更高。
所述刀座21上还固定设置有各种款式的车刀21-1。
如图4所示，所述加工刀具装置2还包括一自动换刀装置23，所述自动换刀装置23包括一放置各式样刀具的刀库23-1及一可将所述刀库23-1里刀具安装在所述刀具主轴22上或对刀具主轴22上的刀具进行替换的更换机构。
如图5所示，所述工作台基座3安装在所述Z轴驱动装置11上并位于所述加工刀具装置2的一侧，工作台基座3可沿Z轴运动，工作台基座3上还设置有X轴驱动装置31。所述机座1上设置有Z向导轨13，所述工作台基座3之底部与Z向导轨13滑动配合连接。其中，所述Z轴驱动装置11包括Z向固定安装在所述机座1上的Z向传动丝杆11-1和驱动Z向传动丝杆11-1传动的电机11-2，Z向传动丝杆11-1套设有可沿Z向滑动的Z向螺母座11-3，Z向螺母座11-3与所述工作台基座3连接。
所述工作台4安装在所述X轴驱动装置31上并可沿X轴运动。所述工作台基座3上设置有X向导轨32，所述工作台4之底部与X向导轨32滑动配合连接。其中，所述X轴驱动装置31包括X向固定安装在所述工作台基座3上的X向传动丝杆31-1和驱动X向传动丝杆31-1传动的电机31-2，X向传动丝杆31-1套设有可沿X向滑动的X向螺母座31-3，X向螺母座31-3与所述工作台4连接。
所述工作台4具有一Y轴方向的转轴，所述旋转主轴座5安装在所述转轴上并可绕转轴的中心轴33可不同角度转动，特别需要指出的是，该旋转主轴座5可以360度旋转和在任意角度刹车定位。旋转主轴座5具有夹具主轴51和驱动夹具主轴51转动的主轴传动装置52，所述夹具主轴51上设置有用于装卡工件的夹具51-1。所述旋转主轴座5上安装有主轴套，所述夹具主轴51套装在主轴套内且其两端分别延伸出主轴套外侧，所述夹具主轴51朝向所述加工刀具装置2的一端设置所述夹具51-1，另一端设置有皮带轮52-1，所述皮带轮52-1通过皮带52-2与设置在旋转主轴座5上的伺服电机52-3驱接。通过伺服电机52-3、皮带52-2及皮带轮52-1以驱动夹具主轴51，可使加工过程中噪音显著减少，工作更平稳，加工精度更高。
所述主轴传动装置52还包括一刹车装置52-4，所述刹车装置52-4包括一固定连接于所述夹具主轴51上并与该夹具主轴51同轴的刹车碟52-41及置于所述刹车碟52-41两侧用于制动所述刹车碟52-41的刹车片。在本实施例中，在旋转主轴座5上并于所述刹车碟52-41两侧各对应设置有液压缸52-42，所述液压缸52-42各具有一推杆52-42-1，两根所述推杆52-42-1为所述的刹车片。
在本设备上可以设置触控屏和控制电路，通过触控屏和控制电路实现对设备的数字控制，实现自动化加工，提高工作效率。
利用本发明进行加工如图1所示的工件10时，可只一次将工件10装夹于所述夹具51-1上并依照CAD或CAM编制好的刀路进行加工。
首先进行车削加工，调节Z轴驱动装置11、X轴驱动装置31和旋转主轴座5的位置或角度使车刀分别对准坯件的前端面A、侧面E和倾斜面C进行切削加工。
其次，通过自动换刀装置23将车刀换成铣刀对位于前端面A上的槽F、侧面E上的槽D进行铣制。
再次，调整旋转主轴座5的转动角度并利用刀具加工螺纹B。
最后换刀以对位于前端面A上、倾斜面C上和侧面E上的各个螺纹孔进行加工，在该加工过程中，先调整旋转主轴座5的转动角度使坯件要加工的面垂直于钻头、或螺纹孔的长度方向与钻头的方向一致并对准加工点，再驱动Z轴驱动装置11使坯件朝钻头的方向前面作直线运动加工上述和各个螺纹孔。相较刀具前进进行加工螺纹孔来说，这种加工螺纹孔工艺不但刀路编程简化而且加工精度高，因为使刀具运动进行加工需要对刀具的三维坐标进行实时定位，三维坐标的实时定位导致了螺纹孔的加工精度低下。
因此，在利用本发明在生产复杂工件时，可只一次将工件装夹于夹具51-1上，通过选择不同的刀具可加工完成不同的工序，避免了由于多少装夹、基准转换所产生的精度走失，极大地提高了工作效率和产品质量，同时减少了加工设备的种类和数量、减少工厂占地面积、缩减物流长度，节约了成本及空间。特别地，对于加工斜面上的螺纹孔更具有优势。
上述实施例为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式不限于此，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车铣钻攻综合数控设备，包括：
机座，具有Z轴驱动装置和Y轴驱动装置；
加工刀具装置，包括一安装在所述Y轴驱动装置上的刀座，所述刀座可沿Y轴运动，所述刀座上安装有加工刀具；
工作台基座，安装在所述Z轴驱动装置上并位于所述加工刀具装置的一侧，工作台基座可沿Z轴运动，工作台基座上还设置有X轴驱动装置；
工作台，安装在所述X轴驱动装置上并可沿X轴运动，工作台具有一Y轴方向的转轴；
旋转主轴座，安装在所述转轴上并可不同角度转动，旋转主轴座具有夹具主轴和驱动夹具主轴转动的主轴传动装置，所述夹具主轴上设置有用于装卡工件的夹具。
2.根据权利要求1所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述机座上设置有Y向导轨，所述刀座底部与Y向导轨滑动配合连接，所述Y轴驱动装置包括Y向固定安装在所述机座上的Y向传动丝杆和驱动Y向传动丝杆传动的电机，Y向传动丝杆套设有可沿Y向滑动的Y向螺母座，Y向螺母座与所述刀座连接。
3.根据权利要求1所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述机座上设置有Z向导轨，所述工作台基座之底部与Z向导轨滑动配合连接，所述Z轴驱动装置包括Z向固定安装在所述机座上的Z向传动丝杆和驱动Z向传动丝杆传动的电机，Z向传动丝杆套设有可沿Z向滑动的Z向螺母座，Z向螺母座与所述工作台基座连接。
4.根据权利要求1所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述工作台基座上设置有X向导轨，所述工作台之底部与X向导轨滑动配合连接，所述X轴驱动装置包括X向固定安装在所述工作台基座上的X向传动丝杆和驱动X向传动丝杆传动的电机，X向传动丝杆套设有可沿X向滑动的X向螺母座，X向螺母座与所述工作台连接。
5.根据权利要求1所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述旋转主轴座上安装有主轴套，所述夹具主轴套装在主轴套内且其两端分别延伸出主轴套外侧，所述夹具主轴朝向所述加工刀具装置的一端设置所述夹具，另一端设置有皮带轮，所述皮带轮通过皮带与设置在旋转主轴座上的伺服电机驱接。
6.根据权利要求5所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述主轴传动装置还包括一刹车装置，所述刹车装置包括一固定连接于所述夹具主轴上并与该夹具主轴同轴的刹车碟及置于所述刹车碟两侧用于制动所述刹车碟的刹车片。
7.根据权利要求6所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：在旋转主轴座上并于所述刹车碟两侧各对应设置有液压缸，所述液压缸各具有一推杆，两根所述推杆为所述的刹车片。
8.根据权利要求1至7任一所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述加工刀具装置之刀座具有一刀座轴套，有一刀具主轴套装在所述刀座轴套内且其两端分别延伸出刀座轴套外侧，所述刀具主轴的一端装卡有铣刀、或镗刀、或钻头，或磨具，另一端设置有皮带轮，所述刀具主轴的皮带轮通过皮带与设置在刀座上的伺服电机驱接。
9.根据权利要求8所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述加工刀具装置还包括一自动换刀装置，所述自动换刀装置包括一放置各式样刀具的刀库及一可将所述刀库里刀具安装在所述刀具主轴上或对刀具主轴上的刀具进行替换的更换机构。
10.根据权利要求6所述的一种车铣钻攻综合数控设备，其特征在于：所述刀座上还固定设置有车刀。
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