CN104875032A - 五轴结构的走心式车铣机床 - Google Patents

五轴结构的走心式车铣机床 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种五轴结构的车铣机床,包括床身,立柱,设置在床身上由X1轴组、Y1轴组、Z1轴组、X3轴组和Y3轴组组成的正轴轴组;Z1轴组包括Z1轴丝杆、Z1轴滑板、Z1轴伺服电机,Z1轴滑板用于滑动安装在机床床身上,X1轴组包括X1轴滑板、X1轴丝杆、X1轴伺服电机,X1轴滑板滑动安装在立柱一端;Y1轴组包括第一刀具安装座、Y1轴丝杆、Y1轴伺服电机,Y1轴滑板滑动安装在X1轴滑板上;X3轴组包括X3轴滑板、X3轴丝杆、X3轴伺服电机;Y3轴组包括第二刀具安装座、Y3轴丝杆、Y3轴伺服电机。本发明的有益效果是:解决了现有技术中刀具相互局限导致工件成型时间没有得到很好的优化,影响工件的成型效率的技术缺陷。

Description

五轴结构的走心式车铣机床
技术领域
[0001] 本发明涉及一种五轴结构的走心式车铣机床。
背景技术
[0002] 在现有的走心式车铣机床市场上,对于机床运动轴这一技术一直有所研宄,而当下应用最为广泛的是正轴结构由Xl轴组、Yl轴组、Zl轴组组成的三轴走心机。三轴走心机的Zl轴滑板上具有一个机床正主轴,该机床正主轴内为通孔,机床正主轴的尾端与送料机连接,工件原材料放在送料机上,工人编辑好程序后,送料机按次序持续不间断的往机床正主轴内送料,机床正主轴夹持棒料在Y轴上来回运动,配合机床的导套结构(导套可与同步电导套、联动导套等互换)或者无导套结构与Yi轴组的滑板上的刀排相互配合,实现对工件的加工成型。如果工件过于复杂,在机床正轴结构的三个轴组上无法一次成型时,可在机床副轴增加Z2轴组,与三轴走心机配合后形成四轴走心机;或者增加Z2轴组、X2轴组,与三轴走心机配合后形成五轴走心机;或者增加Z2轴组、X2轴组、Y2轴组,与三轴走心机配合后形成六轴走心机。这样配合后,方便工件一次成型,完成车削、铣削、钻孔、攻丝、雕刻、斜孔成型、偏心孔成型等工艺。
[0003] 但是,刀具安装滑板为同一零件,虽然可安装多排刀具,且刀具可随意更换配件,但是,由于多排刀具安装在同一滑板上,滑板在丝杆上同一时间只能单把刀具产生工作效益,即多排刀具只能同步运动,所有的正轴部分的工艺只能一步步进行,单工序的完成工件,导致时间浪费,工件成型多个工序由于刀排限制,导致效率降低,机床的弊端显而易见。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种五轴结构的走心式车铣机床,解决现有技术中走心式车铣机床上刀具都安装在同一个零件上,所以每把刀具工作时都必须等前一把刀具完成加工后才能进行加工,刀具相互局限导致工件成型时间没有得到很好的优化,影响工件的成型效率的技术缺陷。
[0005] 为解决上述问题,本发明所采取的技术方案是:
[0006] 一种五轴结构的走心式车铣机床,包括床身,设置在床身上的立柱,设置在床身上由Xl轴组、Yl轴组、Zl轴、X3轴组、Y3轴组组组成的正轴轴组,所述的立柱(3)上开有通孔。
[0007] 所述Zl轴组包括Zl轴丝杆、Zl轴电机和机床正主轴,所述的Zl轴电机通过Zl轴丝杆带动机床正主轴在床身上沿Z轴方向往复滑动;启动Zl轴电机,Zl轴电机的传动轴带动Zl轴丝杆旋转,实现机床正主轴在Z轴方向的运动。
[0008] 所述Yl轴组包括Yl轴滑板、Yl轴丝杆和Yl轴电机,Yl轴滑板滑动安装在立柱一端,Yl轴丝杆与Yl轴滑板螺纹连接,Yl轴丝杆的一端与Yl轴电机的传动轴相连;启动Yl轴电机,Yl轴电机的传动轴带动Yl轴丝杆旋转,由于Yl轴丝杆与Yl轴滑板螺纹连接,因此,Yl轴滑板在Yl轴丝杆转动的同时沿现Y轴方向移动,实现正轴轴组在Y轴方向的运动。
[0009] 所述Xl轴组包括第一刀具安装座、Xl轴丝杆和Xl轴电机,第一刀具安装座滑动安装在Yl轴滑板上,Xl轴丝杆与第一刀具安装座螺纹连接,Xl轴丝杆的一端与Xl轴电机的传动轴相连;启动Xl轴电机,Xl轴电机的传动轴带动Xl轴丝杆旋转,由于Xl轴丝杆与第一刀具安装座螺纹连接,因此,第一刀具安装座在Xl轴丝杆转动的同时沿现X轴方向移动,实现正轴轴组在X轴方向的运动。
[0010] 所述Y3轴组包括Y3轴滑板、Y3轴丝杆和Y3轴电机,Y3轴滑板滑动安装在立柱另一端,Y3轴丝杆与Y3轴滑板螺纹连接,Y3轴丝杆的一端与Y3轴电机的传动轴相连;启动Y3轴电机,Y3轴电机的传动轴带动Y3轴丝杆旋转,由于Y3轴丝杆与Y3轴滑板螺纹连接,因此,Y3轴滑板在Y3轴丝杆转动的同时沿现Y轴方向移动,实现正轴轴组在Y轴方向的运动。
[0011] 所述X3轴组包括第二刀具安装座、X3轴丝杆和X3轴电机,第二刀具安装座滑动安装在Y3轴滑板上,X3轴丝杆与第二刀具安装座螺纹连接,X3轴丝杆的一端与X3轴电机的传动轴相连。启动X3轴电机,X3轴电机的传动轴带动X3轴丝杆旋转,由于X3轴丝杆与第二刀具安装座螺纹连接,因此,第二刀具安装座在X3轴丝杆转动的同时沿现X轴方向移动,实现正轴轴组在X轴方向的运动。
[0012] 本发明将刀具结构分别安排在第一刀具安装座和第二刀具安装座上,刀具之间无相互牵连,可实现独立运作,因而可以避免不必要的时间浪费。机床正轴结构上的刀具对工件加工时,X3轴滑板上的独立刀具可同时对工件进行同时不同工序的加工,工件的成型时间得到了优化。
[0013] 作为本发明的进一步改进,所述的机床正主轴的底部设置Zl轴滑板,所述的Zl轴滑板滑动安装在机床床身上,所述的Zl轴丝杆穿过Zl轴滑板,Zl轴丝杆的一端与Zl轴电机的传动轴连接。启动Zl轴电机,Zl轴电机的传动轴带动Zl轴丝杆旋转,由于Zl轴丝杆与Zl轴滑板螺纹连接,因此,Zl轴滑板在Zl轴丝杆转动的同时沿Z轴方向移动,实现正轴轴组中的Z轴方向的运动。设置Zl轴滑板,将机床正主轴安装在Zl轴滑板上,机床正主轴的安装和制造都方便。
[0014] 作为本发明的进一步改进,所述的立柱包括沿X轴方向设置的第一立柱、第二立柱和第三立柱,所述的Yi轴滑板滑动安装在第一立柱上,所述的通孔开在第二立柱上,所述的Y3轴滑板滑动安装在第三立柱上。把立柱分为三部分,可以调整第一刀具安装座与第二刀具安装座与通孔在Z轴方向上的距离,也就是在第一刀具安装座和第二刀具安装座与通孔之间留有足够多的空间,可以在本发明中使用体积较大的刀塔。
[0015] 作为本发明的进一步改进,所述的第一刀具安装座是Xl轴滑板,第二刀具安装座是X3轴滑板。将刀具安装在Xl轴滑板和X3轴滑板上,可根据不同需求安排刀具。
[0016] 作为本发明的进一步改进,所述的第一刀具安装座是第一刀塔,第二刀具安装座是第二刀塔。在刀塔上安装刀具,利用刀塔的360°旋转实现自动换刀。
[0017] 作为本发明的进一步改进,所述的第一刀具安装座由Xl轴滑板与第一刀塔构成,所述的Xl轴滑板滑动安装在Yi轴滑板上,所述的第一刀塔安装在Xi轴滑板上,第二刀具安装座由X3轴滑板和第二刀塔构成,所述的X3轴滑板滑动安装在Y3轴滑板上,所述的第二刀塔安装在X3轴滑板上。通过滑板做过度件,使得刀塔在Y3轴滑板上安装更加方便,刀塔安装在滑板上也较容易实现,且刀塔的360°旋转实现自动换刀。
[0018] 作为本发明的进一步改进,所述的Zl轴丝杆与Zl轴滑板螺纹连接,伸入并穿过Zl轴滑板;所述的Yi轴丝杆与Yi轴滑板螺纹连接,伸入并穿过Yi轴滑板;所述的Xi轴丝杆与Xl轴滑板螺纹连接,伸入并穿过Xl轴滑板;所述的Y3轴丝杆与Y3轴滑板螺纹连接,伸入并穿过Y3轴滑板;所述的X3轴丝杆与X3轴滑板螺纹连接,伸入并穿过X3轴滑板。这样一来,各轴滑板上只需单独加工一小段,精确成型螺纹,实现各轴滑板的平稳运行,大大降低了加工成本,同时减小由于加工面过大带来的零件误差,降低由于零件加工误差带来的精度不准的现象。
[0019] 作为本发明的进一步改进,所述的Zl轴滑板上开有Zl轴螺纹盲孔,所述的Zl轴丝杆的一端伸入Zl轴螺纹盲孔内并与Zl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Yl轴滑板上开有Yl轴螺纹盲孔,所述的Yi轴丝杆的一端伸入Yi轴螺纹盲孔内并与Yi轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Xi轴滑板上开有Xi轴螺纹盲孔,所述的Xi轴丝杆的一端伸入Xi轴螺纹盲孔并与Xl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Y3轴滑板上开有Y3轴螺纹盲孔,所述的Y3轴丝杆的一端伸入Y3轴螺纹盲孔内并与Y3轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的X3轴滑板上开有X3轴螺纹盲孔,所述的X3轴丝杆的一端伸入X3轴螺纹盲孔并与X3轴螺纹盲孔螺纹连接。在合理的行程内,将各滑板上丝杆穿过的螺纹孔加工成盲孔,丝杆在盲孔中来回运动,避免丝杆直接与外界接触,更大程度上优化了丝杆的工作环境,有利于丝杆的维护。
[0020] 作为本发明的进一步改进,Zl轴组还包括由Zl轴线轨和Zl轴滑块构成的Zl轴滑动副,所述Zl轴线轨安装在机床床身上,Zl轴滑块安装在Zl轴滑板底部;Z1轴线轨与Zl轴滑块配合,安装方便,容易达到高速运转,不仅实现Zl轴滑板在Z轴方向上来回运动,而且大大提高正轴轴组在Z轴平面上运动时的精度。
[0021] Yl轴组还包括由Yl轴线轨和Yl轴滑块构成的Yl轴滑动副,所述Yl轴线轨安装在立柱上,Yl轴滑块安装在Yl轴滑板上;Y1轴线轨与Yl轴滑块配合,安装方便,容易达到高速运转,不仅实现Yi轴滑板在Y轴方向上来回运动,而且大大提高正轴轴组在Y轴平面上运动时的精度。
[0022] Xl轴组还包括由Xl轴线轨和Xl轴滑块构成的Xl轴滑动副,所述Xl轴线轨安装在Yl轴滑板上,Xl轴滑块安装在第一刀具安装座上;χι轴线轨与Xl轴滑块配合,安装方便,容易达到高速运转,不仅实现第一刀具安装座在X轴方向上来回运动,而且大大提高正轴轴组在X轴平面上运动时的精度。
[0023] Y3轴组还包括由Y3轴线轨、Y3轴滑块构成的Y3轴滑动副,所述Y3轴线轨安装在立柱上,Y3轴滑块安装在Y3轴滑板上;Y3轴线轨与Υ3轴滑块配合,安装方便,容易达到高速运转,不仅实现Υ3轴滑板在Y轴方向上来回运动,而且大大提高正轴轴组在Y轴平面上运动时的精度。
[0024] Χ3轴组还包括由Χ3轴线轨、Χ3轴滑块构成的Χ3轴滑动副,所述Χ3轴线轨安装在Υ3轴滑板上,Χ3轴滑块安装在第二刀具安装座上;Χ3轴线轨与Χ3轴滑块配合,安装方便,容易达到高速运转,不仅实现第二刀具安装座在X轴方向上来回运动,而且大大提高正轴轴组在X轴平面上运动时的精度。
[0025] 作为本发明的进一步改进,Zl轴组还包括Zl轴联轴器和Zl轴电机座,Zl轴电机座固定在床身上,用于安装Zl轴电机,Zl轴电机座内装有Zl轴轴承,Zl轴丝杆的一端穿过Zl轴轴承,并通过Zl轴联轴器与Zl轴电机的传动轴连接。
[0026] Yl轴组还包括Yl轴联轴器和Yl轴电机座,Yl轴电机座固定在立柱的顶部,用于安装Yl轴电机,Yl轴电机座内装有Yl轴轴承,Yl轴丝杆的一端穿过Yl轴轴承,并通过Yl轴联轴器与Yl轴电机的传动轴连接。
[0027] Xl轴组还包括Xl轴联轴器和Xl轴电机座,Xl轴电机座固定在Yl轴滑板上,用于安装Xl轴电机,Xl轴电机座内装有Xl轴轴承,Xl轴丝杆的一端穿过Xl轴轴承,并通过Xl轴联轴器与Yl轴电机的传动轴连接。
[0028] Y3轴组还包括Y3轴联轴器和Y3轴电机座,Y3轴电机座固定在立柱的顶部,用于安装Y3轴电机,Y3轴电机座内装有Y3轴轴承,Y3轴丝杆的一端穿过Y3轴轴承,并通过Y3轴联轴器与Y3轴电机的传动轴连接。
[0029] X3轴组还包括X3轴联轴器和X3轴电机座,X3轴电机座固定在Y3轴滑板上,用于安装X3轴电机,X3轴电机座内装有X3轴轴承,X3轴丝杆的一端穿过X3轴轴承,并通过X3轴联轴器与X3轴电机的传动轴连接。
[0030] 每一轴组中的电机都可通过电机座固定,每一轴组内的轴承安装作用为一方面支撑丝杆,另一方面使丝杆实现旋转,丝杆带动轴承内圈旋转,利用轴承的滚珠带来的滚动摩擦代替丝杆直接装在电机座内形成的滑动摩擦,避免滑动摩擦带来的阻力,减少发热量,保证丝杆高精度旋转。联轴器的使用,巧妙的避免了电机轴与丝杆连接时由于零件加工误差导致的同心度偏差大的问题,通过联轴器的连接,使丝杆与电机转轴同步高精度旋转,提高机床自身精度。
[0031] 作为本发明的进一步改进,Zl轴组还包括与Zl轴丝杆相配合的Zl轴螺母,所述Zl轴螺母安装在Zl轴滑板的底部,Zl轴丝杆穿过Zl轴螺母,Zl轴滑板通过Zl轴螺母实现与Zl轴丝杆的螺纹连接。
[0032] Yl轴组还包括与Yl轴丝杆配合的Yl轴螺母,所述Yl轴螺母安装在Yl轴滑板上,Yl轴丝杆穿过Yl轴螺母,Yl轴滑板通过Yl轴螺母实现与Yl轴丝杆的螺纹连接。
[0033] Xl轴组还包括与Xl轴丝杆相配合的Xl轴螺母,所述Xl轴螺母安装在第一刀具安装座上,Xl轴丝杆穿过Xl轴螺母,第一刀具安装座通过Xl轴螺母实现与Xl轴丝杆的螺纹连接。
[0034] Y3轴组还包括与Y3轴丝杆配合的Y3轴螺母,所述Y3轴螺母安装在Y3轴滑板上,Y3轴丝杆穿过Y3轴螺母,Y3轴滑板通过Y3轴螺母实现与Y3轴丝杆的螺纹连接。
[0035] X3轴组还包括与X3轴丝杆相配合的X3轴螺母,所述X3轴螺母安装在第二刀具安装座上,X3轴丝杆穿过X3轴螺母,第二刀具安装座通过X3轴螺母实现与X3轴丝杆的螺纹连接。
[0036] 丝杆与螺母为标准件,两者成组出现,保证精度,使滑板在各轴上实现无障碍运动。
[0037] 作为本发明的进一步改进,所述的Zl轴丝杆、Yl轴丝杆、Xl轴丝杆、Y3轴丝杆和X3轴丝杆均为滚珠丝杆。滚珠丝杆相比普通螺母副的滑动,减小摩擦力,能量损失小,机械效率可以达到92%以上,另一方面也清除普通螺母副之间的轴向间隙,由于丝杆的摩擦力小,丝杆的磨损也少,丝杆的寿命也较高。
[0038] 作为本发明的进一步改进,还包括Zl轴座,所述的Zl轴座设置在床身上,所述的Zl轴丝杆的一端转动设置在Zl轴座内。
[0039] 由于Z轴方向的Zl轴丝杆的长度较长,精度要求高,Zl轴丝杆一端与Zl轴电机连接,由Zl轴电机座支撑,另一端设置Zl轴座,Zl轴丝杆两端支撑,保证Zl轴丝杆中心线与Zl轴线轨的平行度,从而保证机床的运动精度,并且轴承座起到预拉、补偿热膨胀的作用。
[0040] 作为本发明的进一步改进,所述的Zl轴座内设置Zl轴轴承,Zl轴丝杆的一端设置在Zl轴轴承内。丝杆带动轴承内圈旋转,利用轴承的滚珠带来的滚动摩擦代替丝杆直接装在轴座内形成的滑动摩擦,避免滑动摩擦带来的阻力,减少发热量,保证丝杆高精度旋转。
[0041] 作为本发明的进一步改进,所述的立柱上的通孔内设置导套结构。设置导套在加工细长件时,配合主轴,扶持工件原材料,避免刀具加工工件原材料由于切削力导致工件弯曲带来的工件变形,保证工件成型精度,便于加工。
[0042] 作为本发明的更进一步改进,所述的立柱上的通孔内设置无导套结构。设置无导套结构,巧妙的避免了走心机尾料过长的缺点,将原来180〜200mm的尾料缩短至20mm以下,无导套结构的应用,减小了材料弯曲造成的工件外径为椭圆的现象,机床整体圆度大大
[0043] 综上所述,本发明的有益效果是:解决了现有技术中走心式车铣机床上刀具都安装在同一个零件上,所以每把刀具工作时都必须等前一把刀具完成加工后才能进行加工,刀具相互局限导致工件成型时间没有得到很好的优化,影响工件的成型效率的技术缺陷,且本发明还具有传动精度高,结构简单的优点。
附图说明
[0044] 图1是本发明的立体结构示意图。
[0045] 图2是本发明的立体分解图。
[0046] 图3是反应本发明中X3轴组、Y3轴组、Xl轴组和Yl轴组的立体分解图。
[0047] 图4是反应本发明与副轴组件组成六轴车铣机床的局部分解示意图。
[0048] 图5是反应本发明与副轴组件组成七轴车铣机床的局部分解示意图一。
[0049] 图6是反应本发明与副轴组件组成七轴车铣机床的局部分解示意图二。
[0050] 图7是反应本发明与副轴组件组成八轴车铣机床的局部分解示意图一。
[0051] 图8是反应本发明与副轴组件组成八轴车铣机床的局部分解示意图二。
[0052] 图9是反应本发明与副轴组件组成九轴车铣机床的局部分解示意图一。
[0053] 图10是反应本发明与副轴组件组成九轴车铣机床的局部分解示意图二。
[0054]图11是本发明组成六轴走心式车铣机床上安装刀塔的结构示意图。
具体实施方式
[0055] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。本发明中的电机为可实现正反转的电机,如伺服电机、变频电机等。
[0056] 实施例一:
[0057] 如图1、图2和图3所示的正轴有五轴结构的走心式车铣机床,包括床身2,设置在床身2上的立柱3,所述的立柱由沿着X轴方向设置的第一立柱、第二立柱和第三立柱构成,由Xl轴组、Yl轴组、Zl轴组、Y3轴组、X3轴组组成的正轴轴组。所述的第二立柱上开有通孔,所述的通孔内设置导套结构或者无导套结构,本申请中的导套结构和无导套结构均为现有技术,是本领域常用的部件,此处不予详述。本发明中立柱3可以用螺栓可拆卸的安装在床身上,也可在制造床身时与床身一体制造成型。
[0058] 所述的Zl轴组包括设置在床身2上的Zl轴滑板102,所述的床身2上设置底座(底座可以在制造床身2的时候与床身2—体制造成型,也可以通过螺栓可拆卸的安装在床身2上,或者通过其他方式安装在床身2上),底座上平行的设置两根Zl轴线轨116,所述的Zl轴滑板102的底部设置Zl轴滑块117,所述的Zl轴滑块117与Zl轴线轨116相配合。所述的Zl轴滑板102的底部还设置有Zl轴螺母,所述的床身2上设置有Zl轴电机座127。本发明中Zl轴电机座127通过螺栓固定在床身2上,也可在制造床身2时与床身2 —体制造成型。Zl轴电机座127上设置Zl轴电机,所述的Zl轴电机的输出轴通过Zl轴联轴器126连接Zl轴丝杆101,Zl轴丝杆101穿过设置在Zl轴电机座127上的Zl轴轴承,并且Zl轴丝杆101与Zl轴螺母相配合。Zl轴丝杆101的另一端处设置Zl轴座136,Zl轴座136设置在床身2上,Zl轴座136内设置轴承,Zl轴丝杆101的一端设置在轴承的内圈中。Zl轴电机103驱动Zl轴丝杆101转动,实现Zl轴滑板102沿着Z轴方向往复运动。所述的Zl轴滑板102上设置机床正主轴4,所述的机床正主轴4可以通过螺栓固定在Zl轴滑板102上,也可以与Zl轴滑板102制造在一起。机床正主轴4是其内为通孔通过安装在其内的夹头夹持从送料机送过来的工件原材料的部件,机床正主轴4夹持棒料后在Z轴上实现来回移动,配合刀具实现加工,机床正主轴4的尾部与送料机构配合,通过送料机自动将工件原材料送到主轴的内孔,直到机床正主轴4的夹头夹紧材料。第二立柱上通孔内的导套可以与同步电导套、联动导套互换,也可以采取无导套结构,机床正主轴4将工件送到接近刀具处,刀具按程序先后顺序分别对工件的不同工序进行先后加工,此处的机床正主轴4、导套和无导套均为现有技术,具体结构不予详述。
[0059] 所述的Yl轴组包括Yl轴滑板104和两根沿Y轴方向设置在第一立柱上的Yl轴线轨,所述的Yl轴滑板104上设置有与Yl轴线轨相配合的Yl轴滑块119。所述的第一立柱上设置有Yl轴电机座129,本发明中Yl轴电机座129通过螺栓固定在第一立柱上,也可在制造第一立柱时与第一立柱一体制造成型。所述的Yl轴电机座129上设置Yl轴电机,Yl轴电机的输出轴上通过Yl轴联轴器128连接Yl轴丝杆105,所述的Yl轴丝杆105穿过设置在Yl轴电机座129上的Yl轴轴承。所述的Yl轴滑板上设置Yl轴螺母,所述的Yl轴丝杆105与Yl轴螺母相配合。Yl轴电机驱动Yl轴丝杆105转动,实现Yl轴滑板104在Y轴方向上往复运动。
[0060] 所述的Xl轴组包括由Xl轴滑板构成的第一刀具安装座107和设置在Yl轴滑板104侧面的Xl轴电机座131。本发明中Xl轴电机座131通过螺栓固定在Yl轴滑板104的一侧,也可以在制造Yl轴滑板104时与Yl轴滑板104 —体制造成型。所述的Xl轴电机座131上设置Xl轴电机,所述的Xl轴电机的输出轴通过Xl轴联轴器130连接Xl轴丝杆108。所述的Yl轴滑板104上沿X轴方向平行的设置两根Xl轴线轨120,所述的Xl轴滑板上设置有与Xl轴线轨120相配合的Xl轴滑块121。所述的Xl轴滑板上设置Xl轴螺母,所述的Xl轴螺母与Xl轴丝杆108相配合。Xl轴电机109驱动Xl轴丝杆108转动,实现Xl轴滑板(第一刀具安装座)在X轴方向上往复运动。
[0061] 所述的Y3轴组包括Υ3轴滑板110和设置在第三立柱上的Υ3轴电机座133。本发明中Υ3轴电机座133通过螺栓固定在第三立柱上,也可以在制造第三立柱时与第三立柱一体制造成型。所述的Υ3轴电机座133上设置Υ3轴电机112,所述的Υ3轴电机112的输出轴通过Υ3轴联轴器132连接Υ3轴丝杆111。所述的第三立柱上沿着Y轴方向设置两根Υ3轴线轨,所述的Υ3轴滑板110上设置有Υ3轴螺母和与Υ3轴线轨相配合的Υ3轴滑块123。所述的Υ3轴电机112驱动Υ3轴丝杆111转动,实现Υ3轴滑板110沿着Y轴方向往复运动。
[0062] 所述的Χ3轴组包括由Χ3轴滑板构成的第二刀具安装座113和设置在Υ3轴滑板110侧面的Χ3轴电机座135。本发明中的Χ3轴电机座135通过螺栓固定在Υ3轴滑板110的侧面,也可以在制造Υ3轴滑板110时与Υ3轴滑板110 —体制造成型。所述的Υ3轴滑板110上设置有两根Χ3轴线轨124。所述的Χ3轴电机座135上设置Χ3轴电机,所述的Χ3轴电机的输出轴通过Χ3轴联轴器134连接Χ3轴丝杆114。所述的Χ3轴滑板上设置有Χ3轴螺母和与Χ3轴线轨相配合的Χ3轴滑块125,所述的Χ3轴丝杆114与Χ3轴螺母相配合。所述的Χ3轴电机115驱动Χ3轴丝杆114转动,实现Χ3轴滑板113沿着X轴方向往复运动。
[0063] 本发明中Xl轴滑板上设置第一刀具,所述的Χ3轴滑板上设置第二刀具,第一刀具为一号刀排、一号侧铣机构、二号刀排,二号刀具为端铣机构、二号侧铣机构、三号刀排。该组装结构为标配刀排,其中端铣机构包含端铣动力头,可实现工件的端面钻孔、攻丝、斜孔成型等工序;侧铣机构包含侧铣动力头,实现对工件侧面钻孔、攻丝、斜孔成型等加工;刀排配有车刀分别用于实现工件的外圆、切断等工序。以上刀具结构非固定形式,可在客户的要求下随机选配镗刀座、旋风铣、动力头、镗刀柄等选配件。本发明将原有Yl轴滑板107 —分为二(XI轴滑板和Χ3轴滑板),这样一来,Zl轴组、Yl轴组和Xl轴组分别由Zl轴组电机、Yl轴组电机、Xl轴组电机带动各轴组实现Ζ/Υ/Χ三方向的来回运动;Υ3轴组和Χ3轴组分别由Υ3轴组电机、Χ3轴组电机带动各轴组实现Υ/Χ两方向的来回运动,两轴电机带动两轴在两方向运动,以使Χ3轴滑板上的刀具在两方向实现运动,从而实现对零件的车削、铣肖IJ、钻孔、攻丝、斜孔成型、端面加工等工艺,此时,Xl轴滑板和Χ3轴滑板彼此独立,互不干涉。
[0064] 为进一步的减小摩擦,提高丝杆的寿命,本发明中Zl轴丝杆101、Yl轴丝杆105、Xl轴丝杆108、Υ3轴丝杆111和Χ3轴丝杆114均为滚珠丝杆。本发明中也可以将Zl轴丝杆101直接与机床正主轴4螺纹连接,Zl轴电机带动Zl轴丝杆101转动,从而实现机床正主轴在Z轴方向上的往复运动,亦可在Zl轴滑板座处的床身上设置Zl轴滑板座,将Zl轴滑板滑动安装在Zl轴滑板座上(即将Zl轴线轨设置在Zl轴滑板座上)。
[0065] 本发明中各轴组中相同的线轨虽平行,长度相同,但是不同的轴组中的线轨以及相同的轴组中不同的线轨可长短不一致,高低不一致,如Zl轴线轨和Ζ3轴线轨的长度、Zl轴线轨和Xl轴线轨的长度、Zl轴线轨和Yl轴线轨的长度均可以不同。
[0066] 实施例二:
[0067] 本实施例与实施例一的结构大体上相同,区别在于第一刀具安装座107是第一刀塔,第二刀具安装座113是第二刀塔,与Xl轴线轨120构成滑动副的Xl轴滑块121安装在第一刀塔上;与Χ3轴线轨124构成滑动副的Χ3轴滑块125安装在第二刀塔上,第一刀塔和第二刀塔上安装刀具,利用第一刀塔和第二刀塔的360°旋转实现换刀,其余与实施例一相同的结构参考实施例一,此处不予详述。此时,刀塔360°旋转,刀塔各工位刀具灵活换刀,实现对工件的加工,这样的装配结构既节省空间,刀塔上不仅可安装原有标配的各种刀具,也一定程度上增加刀具、动力头等的品种及数量,且圆盘式的设计有利于刀具加工零件时的排肩,并在更大程度上加强了刀具加工零件时的钢性。这样的结构又增加了机床的实际操作性,也增大了机床的加工性能。
[0068] 实施例三:
[0069] 本实施例与实施例一的结构大体上相同,区别在于第一刀具安装座107由Xl轴滑板和安装在Xl轴滑板上的第一刀塔构成,与Xl轴线轨120构成滑动副的Xl轴滑块121安装在Xl轴滑板上,所述的第一刀塔通过螺栓安装在Xl轴滑板上;所述的第二刀具安装座113由X3轴滑板和安装在X3轴滑板上的第二刀塔构成,与X3轴线轨124构成滑动副的X3轴滑块125安装在X3轴滑板上,所述的第二刀塔通过螺栓安装在X3轴滑板上,第一刀塔和第二刀塔上用于安装刀具,利用第一刀塔和第二刀塔的360°旋转实现换刀,其余与实施例一相同的结构参考实施例一,此处不予详述。此时,刀塔360°旋转,刀塔各工位刀具灵活换刀,实现对工件的加工,这样的装配结构既节省空间,刀塔上不仅可安装原有标配的各种刀具,也一定程度上增加刀具、动力头等的品种及数量,且圆盘式的设计有利于刀具加工零件时的排肩,并在更大程度上加强了刀具加工零件时的钢性。这样的结构又增加了机床的实际操作性,也增大了机床的加工性能。
[0070] 实施例四:
[0071] 本实施例与实施例一的结构区别在于所述的Zl轴滑板102上开有Zl轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Zl轴丝杆101的一端伸入Zl轴螺纹盲孔内并与Zl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Yl轴滑板104上开有Yl轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Yl轴丝杆105的一端伸入Yi轴螺纹盲孔内并与Yi轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Xi轴滑板上开有Xi轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Xl轴丝杆108的一端伸入Xl轴螺纹盲孔并与Xl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Y3轴滑板110上开有Y3轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Y3轴丝杆111的一端伸入Y3轴螺纹盲孔内并与Y3轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的X3轴滑板上开有X3轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的X3轴丝杆114的一端伸入X3轴螺纹盲孔并与X3轴螺纹盲孔螺纹连接,其余结构均与实施例一相同,此处不予详述。此时,刀塔360°旋转,刀塔各工位刀具灵活换刀,实现对工件的加工,这样的装配结构既节省空间,刀塔上不仅可安装原有标配的各种刀具,也一定程度上增加刀具、动力头等的品种及数量,且圆盘式的设计有利于刀具加工零件时的排肩,并在更大程度上加强了刀具加工零件时的钢性。这样的结构又增加了机床的实际操作性,也增大了机床的加工性能。
[0072] 实施例五:
[0073] 本实施例与实施例二的结构区别在于所述的Zl轴滑板102上开有Zl轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Zl轴丝杆101的一端伸入Zl轴螺纹盲孔内并与Zl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Yl轴滑板104上开有Yl轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Yl轴丝杆105的一端伸入Yi轴螺纹盲孔内并与Yi轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的第一刀塔上开有Xi轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Xl轴丝杆108的一端伸入Xl轴螺纹盲孔并与Xl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Y3轴滑板110上开有Y3轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Y3轴丝杆111的一端伸入Y3轴螺纹盲孔内并与Y3轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的第二刀塔上开有X3轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的X3轴丝杆114的一端伸入X3轴螺纹盲孔并与X3轴螺纹盲孔螺纹连接,其余结构均与实施例二相同,此处不予详述。
[0074] 实施例六:
[0075] 本实施例与实施例三的结构区别在于所述的Zl轴滑板102上开有Zl轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Zl轴丝杆101的一端伸入Zl轴螺纹盲孔内并与Zl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Yl轴滑板104上开有Yl轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Yl轴丝杆105的一端伸入Yi轴螺纹盲孔内并与Yi轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Xi轴滑板上开有Xi轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Xl轴丝杆108的一端伸入Xl轴螺纹盲孔并与Xl轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的Y3轴滑板110上开有Y3轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的Y3轴丝杆111的一端伸入Y3轴螺纹盲孔内并与Y3轴螺纹盲孔螺纹连接;所述的X3轴滑板上开有X3轴螺纹盲孔(图中未示出),所述的X3轴丝杆114的一端伸入X3轴螺纹盲孔并与X3轴螺纹盲孔螺纹连接,其余结构均与实施例三相同,此处不予详述。
[0076] 上述实施例四、实施例五和实施例六可以做一些等同的改进,如Zl轴螺纹盲孔、Yl轴螺纹盲孔、Xl轴螺纹盲孔、Y3轴螺纹盲孔和X3轴螺纹盲孔做成光孔,而在Zl轴滑板102,Yl轴滑板104、第一刀具安装座107、Y3轴滑板110和第二刀具安装座113上相应的设置螺母等,用螺母与丝杆螺纹连接实现相应的运动等。
[0077] 在使用中,可以将本发明(包含上述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五和实施例六)与由Ζ2轴组组成的副轴组件结合,形成六轴车铣机床,如图4和图11所示;与由Χ2轴组和Ζ2轴组组成的副轴组件结合,形成七轴车铣机床,如图5和图6所示;与由Ζ2轴组、Χ2轴组和Υ2轴组组成的副轴组件结合,形成八轴车铣机床,如图7和图8所示;与由Ζ2轴组、Χ2轴组、Υ2轴组和Υ4轴组组成的副轴组件结合,形成九轴车铣机床,如图9和图10所示。
[0078] 本发明可实现复杂零件的一次加工成型,且生产效率高。例如,当机床正主轴夹持工件,机床正主轴不转动,也不沿着Z轴方向前后移动时,第一刀具安装座上的刀具可对工件侧面钻孔加工,第二刀具安装座上安装端铣动力头,可对工件进行端面打孔加工;机床正主轴转动,且沿着Z轴方向前后运动时,第一刀具安装座上的刀具可对工件进行车外圆的加工,第二刀具安装座上安装镗刀,可以对工件的端面做打孔加工。
[0079] 凡是本发明说明书中未做特别说明的部分均为现有技术,或者通过现有技术就可以实现,且应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进,比如将本发明中的线轨变换成硬轨或者滑板上开燕尾槽等,在本发明的基础上做的变换,如将本发明中的电机与螺母位置互换,将电机设置在滑板上,电机与滑板一起运动,又如将本发明中线轨有水平和竖直的设置方式变换为倾斜的设置方式等,将装置中的各种刀具倾斜设置或者水平设置、将各线规与对应的滑块的安装位置对换、在床身上用螺栓安装在滑板座或者床身上制造滑板座,将Zi轴滑板滑动安装在对应的滑板座上等改进,都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:包括床身(2),设置在床身(2)上的立柱(3),设置在床身(2)上由Xl轴组、Yl轴组、Zl轴组、X3轴组、Y3轴组组组成的正轴轴组,所述的立柱(3)上开有通孔; 所述Zl轴组包括Zl轴丝杆(101)、Zl轴电机(103)和机床正主轴(4),所述的Zl轴电机(103)通过Zl轴丝杆(101)带动机床正主轴(4)在床身上沿Z轴方向往复滑动; 所述Yl轴组包括Yl轴滑板(104)、Yl轴丝杆(105)和Yl轴电机(106),Yl轴滑板(104)滑动安装在立柱⑶一端,Yl轴丝杆(105)与Yl轴滑板(104)螺纹连接,Yl轴丝杆(105)的一端与Yl轴电机(106)的传动轴相连; 所述Xl轴组包括第一刀具安装座(107)、X1轴丝杆(108)和Xl轴电机(109),第一刀具安装座(107)滑动安装在Yl轴滑板(104)上,Xl轴丝杆(108)与第一刀具安装座(107)螺纹连接,Xl轴丝杆(108)的一端与Xl轴电机(109)的传动轴相连; 所述Y3轴组包括Y3轴滑板(110)、Y3轴丝杆(111)和Y3轴电机(112),Y3轴滑板(110)滑动安装在立柱(3)另一端,Y3轴丝杆(111)与Y3轴滑板(110)螺纹连接,Y3轴丝杆(111)的一端与Y3轴电机(112)的传动轴相连; 所述X3轴组包括第二刀具安装座(113)、X3轴丝杆(114)和X3轴电机(115),第二刀具安装座(113)滑动安装在Y3轴滑板(110)上,X3轴丝杆(114)与第二刀具安装座(113)螺纹连接,X3轴丝杆(114)的一端与X3轴电机(115)的传动轴相连。
2.根据权利要求1所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的机床正主轴(4)的底部设置Zl轴滑板(102),所述的Zl轴滑板(102)滑动安装在机床床身(3)上,所述的Zl轴丝杆(101)与Zl轴滑板(102)螺纹连接,Zl轴丝杆(101)的一端与Zl轴电机(103)的传动轴连接。
3.根据权利要求2所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的立柱(3)包括沿X轴方向设置的第一立柱、第二立柱和第三立柱,所述的Yl轴滑板(104)滑动安装在第一立柱上,所述的通孔开在第二立柱上,所述的Y3轴滑板(110)滑动安装在第三立柱上。
4.根据权利要求3所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的第一刀具安装座(107)是Xl轴滑板,第二刀具安装座(113)是X3轴滑板。
5.根据权利要求3所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的第一刀具安装座(107)是第一刀塔,第二刀具安装座(113)是第二刀塔。
6.根据权利要求3所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的第一刀具安装座(107)由Xl轴滑板与第一刀塔构成,所述的Xl轴滑板滑动安装在Yl轴滑板(104)上,所述的第一刀塔安装在Xl轴滑板上,第二刀具安装座(113)由X3轴滑板和第二刀塔构成,所述的X3轴滑板滑动安装在Y3轴滑板上,所述的第二刀塔安装在X3轴滑板上。
7.根据权利要求3至6任一项所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的Zl轴丝杆(101)与Zl轴滑板(102)螺纹连接,伸入并穿过Zl轴滑板(102); 所述的Yl轴丝杆(105)与Yl轴滑板(104)螺纹连接,伸入并穿过Yl轴滑板(104); 所述的Xl轴丝杆(108)与第一刀具安装座(107)螺纹连接,伸入并穿过第一刀具安装座(107); 所述的Y3轴丝杆(111)与Y3轴滑板(110)螺纹连接,伸入并穿过Y3轴滑板(110); 所述的X3轴丝杆(114)与第二刀具安装座(113)螺纹连接,伸入并穿过第二刀具安装座(113)ο
8.根据权利要求3至6任一项所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的Zl轴滑板(102)上开有Zl轴螺纹盲孔,所述的Zl轴丝杆(101)的一端伸入Zl轴螺纹盲孔内并与Zl轴螺纹盲孔螺纹连接; 所述的Yl轴滑板(104)上开有Yl轴螺纹盲孔,所述的Yl轴丝杆(105)的一端伸入Yl轴螺纹盲孔内并与Yl轴螺纹盲孔螺纹连接; 所述的第一刀具安装座(107)上开有Xl轴螺纹盲孔,所述的Xl轴丝杆(108)的一端伸入Xl轴螺纹盲孔并与Xl轴螺纹盲孔螺纹连接; 所述的Y3轴滑板(110)上开有Y3轴螺纹盲孔,所述的Y3轴丝杆(111)的一端伸入Y3轴螺纹盲孔内并与Y3轴螺纹盲孔螺纹连接; 所述的第二刀具安装座(113)上开有X3轴螺纹盲孔,所述的X3轴丝杆(114)的一端伸入X3轴螺纹盲孔并与X3轴螺纹盲孔螺纹连接。
9.根据权利要求7所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于: Zl轴组还包括由Zl轴线轨(116)和Zl轴滑块(117)构成的Zl轴滑动副,所述Zl轴线轨(116)用于安装在机床床身(2)上,Zl轴滑块(117)安装在Zl轴滑板(102)底部;Yl轴组还包括由Yl轴线轨(118)和Yl轴滑块(119)构成的Yl轴滑动副,所述Yl轴线轨(118)安装在立柱(3)上,Yl轴滑块(119)安装在Yl轴滑板(104)上; Xl轴组还包括由Xl轴线轨(120)和Xl轴滑块(121)构成的Xl轴滑动副,所述Xl轴线轨(120)安装在Yl轴滑板(104)上,Xl轴滑块(121)安装在第一刀具安装座(107)上;Y3轴组还包括由Y3轴线轨(122)和Y3轴滑块(123)构成的Y3轴滑动副,所述Y3轴线轨(122)安装在立柱(3)上,Y3轴滑块(123)安装在Y3轴滑板(110)上; X3轴组还包括由X3轴线轨(124)和X3轴滑块(125)构成的X3轴滑动副,所述X3轴线轨(124)安装在Y3轴滑板(110)上,X3轴滑块(125)安装在第二刀具安装座(113)上。
10.根据权利要求7所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于: Zl轴组还包括Zl轴联轴器(126)和Zl轴电机座(127),Zl轴电机座(127)固定在床身(2)上,用于安装Zl轴电机(103),Zl轴电机座(127)内装有Zl轴轴承,Zl轴丝杆(101)的一端穿过Zl轴轴承,并通过Zl轴联轴器(126)与Zl轴电机(103)的传动轴连接; Yl轴组还包括Yl轴联轴器(128)、Yl轴电机座(129),Yl轴电机座(129)固定在立柱(3)的顶部,用于安装Yl轴电机(106),Yl轴电机座(129)内装有Yl轴轴承,Yl轴丝杆(105)的一端穿过Yl轴轴承,并通过Yl轴联轴器(128)与Yl轴电机(106)的传动轴连接;Xl轴组还包括Xl轴联轴器(130)、Xl轴电机座(131),Xl轴电机座(131)固定在Yl轴滑板(104)上,用于安装Xl轴电机(106),Xl轴电机座(131)内装有Xl轴轴承,Xl轴丝杆(108)的一端穿过Xl轴轴承,并通过Xl轴联轴器(130)与Xl轴电机(109)的传动轴连接; Y3轴组还包括Y3轴联轴器(132)、Y3轴电机座(133),Υ3轴电机座(133)固定在立柱⑶的顶部,用于安装Υ3轴电机(112),Υ3轴电机座(133)内装有Υ3轴轴承,Υ3轴丝杆(111)的一端穿过Υ3轴轴承,并通过Υ3轴联轴器(132)与Υ3轴电机(112)的传动轴连接;Χ3轴组还包括Χ3轴联轴器(134)、Χ3轴电机座(135),Χ3轴电机座(135)固定在Υ3轴滑板(110)上,用于安装X3轴电机(112),X3轴电机座(135)内装有X3轴轴承,X3轴丝杆(114)的一端穿过X3轴轴承,并通过X3轴联轴器(134)与X3轴电机(115)的传动轴连接。
11.根据权利要求7所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于: Zl轴组还包括与Zl轴丝杆(101)相配合的Zl轴螺母,所述Zl轴螺母安装在Zl轴滑板(102)上,Zl轴丝杆(101)穿过Z轴螺母,Zl轴滑板(102)通过Zl轴螺母实现与Zl轴丝杆(101)的螺纹连接; Yl轴组还包括与Yl轴丝杆(105)配合的Yl轴螺母,所述Yl轴螺母安装在Yl轴滑板(104)上,Yl轴丝杆(105)穿过Yl轴螺母,Yl轴滑板(104)通过Yl轴螺母实现与Yl轴丝杆(105)的螺纹连接; Xl轴组还包括与Xl轴丝杆(108)相配合的Xl轴螺母,所述Xl轴螺母安装在第一刀具安装座(107)上,Xl轴丝杆(108)穿过Xl轴螺母,第一刀具安装座(107)通过Xl轴螺母实现与Xl轴丝杆(108)的螺纹连接; Y3轴组还包括与Y3轴丝杆(111)配合的Y3轴螺母,所述Y3轴螺母安装在Y3轴滑板(110)上,Y3轴丝杆(111)穿过Y3轴螺母,Y3轴滑板(110)通过Y3轴螺母实现与Y3轴丝杆(111)的螺纹连接; X3轴组还包括与X3轴丝杆(114)相配合的X3轴螺母,所述X3轴螺母安装在第二刀具安装座(113)上,X3轴丝杆(114)穿过X3轴螺母,第二刀具安装座(113)通过X3轴螺母实现与X3轴丝杆(114)的螺纹连接。
12.根据权利要求1至6任一项所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的立柱(3)上的通孔内设置导套结构。
13.根据权利要求1至7任一项所述的五轴结构的走心式车铣机床,其特征在于:所述的立柱(3)上的通孔内设置无导套结构。
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