CN104942686A - 一种六轴五联动工具磨床 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种六轴五联动工具磨床，包括机座，以及安装于机座上用于物料安装的安装组件和用于物料加工的加工组件，安装组件与加工组件相对设置，机座包括一机座本体，机座本体具有一个表面部，表面部开设多个用于固定安装组件的安装孔，表面部还凸出的设置有用于固定加工组件的支撑台。通过在机座上相对设置安装组件和加工组件，为生产提供了便利；安装组件采用XYZ直线轴组件相互叠加传动设置，将物料装夹的第一转轴组件固定于其中之一直线轴组件上，通过三直线轴组件和第一转轴组件之间联动，可实现物料安装位置的多自由度调整；通过将用于加工的主轴组件和第二转轴组件传动连接，主轴组件采用变频器控制，可以实现多种工件加工的要求。

Description

一种六轴五联动工具磨床

技术领域

本发明涉及磨床技术领域，尤其涉及一种六轴五联动工具磨床。

背景技术

磨床是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。绝大多数的磨床是使用高速旋转的砂轮对工件表面进行磨削加工。纵观国内刀具加工业，很多还是处于手工运用万能工具磨床来进行加工，不但精度低，效率慢，而且加工种类有限，已经无法满足市场需求；而五轴联动磨床往往都是国外进口，不仅价格昂贵，维护成本高，而且结构复杂，需要专业的技术操作人员，设备使用普及率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种六轴五联动工具磨床，以解决上述的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种六轴五联动工具磨床，包括机座，以及安装于机座上用于物料安装的安装组件和用于物料加工的加工组件，所述安装组件与所述加工组件相对设置，所述机座包括一机座本体，所述机座本体具有一个表面部，所述表面部开设多个用于固定所述安装组件的安装孔，所述表面部还凸出的设置有用于固定所述加工组件的支撑台；

所述安装组件包括可在X轴、Y轴和Z轴方向分别产生位移的X轴组件、Y轴组件和Z轴组件，以及用于装夹物料的第一转轴组件，所述X轴组件、所述Y轴组件和所述Z轴组件相互叠加设置，任意两相邻的组件之间传动连接，所述X轴组件、所述Y轴组件、所述Z轴组件其中之一的组件固定于所述机座上，与该组件非相邻的组件上固定设置所述第一转轴组件；

所述加工组件包括呈叠加设置的第二转轴组件和主轴组件，所述主轴组件设置于所述第二转轴组件上，所述第二转轴组件固定于所述机座上，所述主轴组件包括用于固定砂轮可转动的砂轮轴，所述第二转轴组件驱动所述主轴组件转动。

优选的，所述机座本体的表面部上设置有回油槽，和/或，所述机座本体的底部设置叉车槽。

优选的，所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件上设置密封组件，所述密封组件为风琴防护罩和/或盔甲防护罩。

优选的，所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件均包括一底座和设置于底座上并可驱动的丝杠机构，所述底座采用两端均开口的通槽结构，包括一槽底和对称设置于槽底两侧的槽侧壁，所述丝杠机构的丝杆通过丝杆支撑座固定于所述槽底的中部，所述丝杆穿接连接板，所述连接板固定连接与该组件相邻的任一组件。

优选的，所述槽侧壁的顶部设置有滑块，所述连接板的靠近所述槽侧壁的表面设置有与所述滑块相匹配的滑槽。

优选的，所述槽侧壁的与朝向槽内的内侧面相对的外侧面上设置台阶面，所述密封组件扣设于所述台阶面上，将所述丝杠机构收容于通槽内。

优选的，所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件的侧部还设置辅助传动的拖链组件，所述拖链组件至少包括拖链槽和可滑动的设置于拖链槽上的拖链，所述拖链连接所述连接板。

优选的，所述拖链槽包括一呈平板状的拖链槽主体，以及设置于拖链槽主体两侧的用以将所述拖链限位于所述拖链槽内的第一弯折部和用以连接所述侧槽壁的第二弯折部，所述第一弯折部与所述第二弯折部分别由所述拖链槽主体的两侧异向弯折形成。

优选的，所述第一转轴组件通过连接板固定于所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件上，所述第一转轴组件包括作为驱动源的第一电机，以及由其驱动可转动用于装夹物料的筒夹，所述第一电机密封于密封罩内，其输出端连接所述筒夹，并通过第一法兰密封，在所述密封罩和第一法兰内还设置用于选择性的使所述筒夹夹紧或松开的气缸拉杆。

优选的，所述主轴组件安装在主轴护罩内，所述砂轮轴伸出所述主轴护罩外，所述主轴组件包括两个砂轮轴，分别设置于所述主轴护罩的两侧。

本发明的有益效果：

对比现有技术，本方案的工具磨床通过在机座上相对并间隔设置用于物料安装的安装组件和用于物料加工的加工组件，为生产提供了便利；安装组件采用XYZ三直线轴组件相互叠加传动设置，并将物料装夹的第一转轴组件固定于其中之一的直线轴组件上，通过三直线轴组件和第一转轴组件之间的联动，可以实现物料安装位置的多自由度调整；通过将用于加工的主轴组件和第二转轴组件传动连接，主轴组件采用变频器控制，可以实现多种工件加工的要求。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的实施例所述的磨床的立体结构示意图；

图2为图1中所示的安装组件的立体结构示意图；

图3为图2中所示的X轴组件的内部结构示意图；

图4为图2中所示的X轴组件的外部结构示意图；

图5为图4中所示的拖链槽的剖视示意图；

图6为图4中所示的拖链的结构示意图；

图7为图2中所示的X轴组件的另一外部结构示意图；

图8为图2中所示的第一转轴组件的正面视图；

图9为图8所示的第一转轴组件的内部结构示意图；

图10为图1中所示的加工组件的立体结构示意图；

图11为图1中所示的加工组件的侧视示意图；

图12为图1中所示的机座的立体结构示意图；

图13为图12中所示的机座的仰视示意图；

图14为本发明的实施例所述的磨床的控制原理图。

图中：

400、安装组件；401、X轴组件；402、Y轴组件；403、Z轴组件；404、第一转轴组件；405、底座；406、丝杆；407、第一连接板；408、槽底；409、槽侧壁；410、丝杆支撑座；411、滑块；412、滑槽；413、第一侧面；414、拖链槽；415、拖链；416、第二连接板；417、第三连接板；418、拖链槽主体；419、第一弯折部；420、第二弯折部；421、第一水平部；422、第二水平部；423、弯曲部；424、第一台阶面；425、密封板；426、第一密封罩；427、风琴防护罩；428、盔甲防护罩；429、第四连接板；430、第一电机；431、第一法兰；432、筒夹；433、第二密封罩；434、气缸拉杆；

500、加工组件；501、主轴组件；502、第二转轴组件；503、砂轮轴；504、主轴护罩；505、转轴护罩；506、砂轮垫片；

600、机座；601、机座本体；602、表面部；603、安装孔；604、支撑台；605、水平基准槽；612、回油槽；613、叉车槽；

700、物料。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，本发明所述的一种六轴五联动工具磨床，包括机座600，以及呈相对设置于机座600上的用于物料安装的安装组件400和用于物料加工的加工组件500。

安装组件400包括可在X轴、Y轴和Z轴方向分别产生位移的X轴组件401、Y轴组件402和Z轴组件403，以及用以装夹物料的第一转轴组件404，X轴组件401、Y轴组件402和Z轴组件403相互叠加设置，其中，X轴组件401、Y轴组件402、Z轴组件403之一的组件固定于机座600上，任意两相邻的组件之间传动连接，第一转轴组件404装于与固定在机座600上的组件非相邻的组件。参见图2，本实施例中，X轴组件401固定于机座600上，Y轴组件402传动连接到X轴组件401上，Z轴组件403传到连接到Y轴组件402上，第一转轴组件404传动连接到Z轴组件403上，X轴组件401可使Y轴组件402、Z轴组件403、第一转轴组件404产生X轴方向的位移，Y轴组件402可使Z轴组件403、第一转轴组件404产生Y轴方向的位移，Z轴组件403可使第一转轴组件404产生Z轴方向的位移，如此通过X轴组件401、Y轴组件402和Z轴组件403的联动可使物料在X轴、Y轴和Z轴方向分别产生位移，从而达到调节物料位置的目的。相对于传统的桥式直线轴布局方式，存在体积大，上、下料空间小，维修操作不方便等因素，本方案采用叠加布置方式，空间利用率高，组装维修更方便，稳定性和精度大大提高。

作为对上述相邻组件的连接方式和动作方式的一个举例，图3示出了X轴组件的具体结构。在本实施例中，X轴组件401包括一底座405和设置于底座405上的丝杠机构，其中，丝杠机构的丝杆406与Y轴组件402转动连接，丝杆406由电机（图中未示出）驱动转动。当电机使丝杆转动时，丝杆的转动转化为Y轴组件402沿丝杆的直线移动，从而使Y轴组件402在X轴方向产生位移。更具体的方案，Y轴组件402通过第一连接板407与丝杆406转动连接，具体组装时，将Y轴组件402整体固定于第一连接板407上，然后将第一连接板407穿接于丝杆406上，最后再整体安装于底座405上。优选的方案，底座405采用两端均开口的通槽结构形式，包括一槽底408和对称设置于槽底408两侧的槽侧壁409，丝杆406通过丝杆支撑座410固定于槽底408的中部，丝杆406穿接第一连接板407。更优选的方案，槽侧壁409的顶部设置有滑块411，滑块411优选的贯穿于槽侧壁409的长度方向，第一连接板407的靠近槽侧壁409的表面设置有与滑块411相匹配的滑槽412，如此设计，当第一连接板407在丝杆406上直线移动时，滑块411在滑槽412内滑动，提高了传动的平稳性。本实施例中对应于每个槽侧壁409的滑块411在第一连接板407间隔设置两滑槽412，进一步提高传动精度。

本方案较优的实施方式中，为了进一步提高传动的效率，还可以设置辅助传动的组件。作为一个举例，请结合图3和图4，槽侧壁409的外侧具有第一侧面413，在第一侧面413上设置有拖链槽414，拖链槽414上设置有拖链415，第一连接板407凸出于槽侧壁409的部分连接有第二连接板416，拖链415上连接有第三连接板417，第二连接板416与第三连接板417相连接。当丝杆406转动带动第一连接板407直线移动时，拖链415在第二连接板416和第三连接板417的带动下于拖链槽414内滑动，进一步提高了传动的效率。其中，参见图5所示，拖链槽414包括一呈平板状的拖链槽主体418，以及设置于拖链槽主体418两端的第一弯折部419和第二弯折部420，第二弯折部420用于连接第一侧面413，第一弯折部419用以将拖链415限位于拖链槽414内。更优选的第一弯折部419与第二弯折部420分别向拖链槽主体418的两侧异向弯折。参见图6所示，拖链415包括两间隔设置的第一水平部421、第二水平部422，以及连接于第一水平部421与第二水平部422之间的弯曲部423。第三连接板417水平安装于第一水平部421上，第二连接板416水平的插入第三连接板417与第一水平部421之间，通过螺栓实现三者的稳固连接。第二水平部422置于拖链槽414的拖链槽主体418上，第一弯折部419可防止第二水平部422脱落于拖链槽主体418，从而保证运动的可靠性。

在磨削加工过程中，伴随有大量金属屑等杂物，一旦这些杂物进入设备内部将会产生不利影响，为此，在安装组件400上设置有密封组件，可以防止在加工过程中金属屑等杂物进入其内部，避免上述不利情况出现。具体的，请结合图3和图4所示，在槽侧壁409的外侧并位于第一侧面413的上方设置有第一台阶面424，第一台阶面424具有两个且分别对称设置于两槽侧壁409的外侧。在底座405上扣设有护罩，用于将丝杠机构收容于内，护罩罩于第一台阶面424上，并通过螺栓与槽侧壁409固定连接，第一连接板407置于所述护罩的上方。由于底座405采用两端均开口的通槽结构形式，在该通槽的两端均设置密封板425，驱动电机通过在密封板425上开设的安装孔与丝杆406连接，电机的外部设置有第一密封罩426，如此，通过上述设计将丝杠机构及驱动电机均密封保护起来，避免杂物对其产生损害等影响。护罩的结构形式具有多种，例如，图4显示的护罩为风琴防护罩427，风琴防护罩427具有不怕脚踩、硬物冲撞不变形、寿命长、密封好和运行轻便等特点，并且护罩具行程长和压缩小的优点，护罩内没有任何金属零件，不用担心护罩工作时会出现零件松动而给机器造成严重的破坏。又如，图7所示的护罩为盔甲防护罩428，盔甲防护罩428的设计使其能经受撞击和炽热碎片引起的900℃高温，当处于压缩状态时，没有任何障碍从而使得这些盔甲可以保持其原有的状态；由于预置的盔甲之间有良好的粘附力，盔甲防护罩428形成可靠的保护层抵御灰尘，砂末，油污，铁屑等。当然，还可以采用风琴防护罩427和盔甲防护罩428的组合使用，例如，本实施例中，Z轴组件403的外围（即组件的外周侧面）采用盔甲防护罩428，其内部（即被外周侧面包围的设置第一转轴组件404的表面）采用风琴防护罩427。

需要申明的是，上述仅仅为了便于描述举例示出了X轴组件的结构形式及动作方式，本领域技术人员可以知道上述X轴组件的结构形式及动作方式同样适用于Y轴组件和Z轴组件，此处不再赘述。

如图8和9所示，第一转轴组件404通过第四连接板429固定于Z轴组件403上，第一转轴组件404包括作为驱动源的第一电机430，以及由其驱动可转动用于装夹物料700的筒夹432，第一电机430密封于第二密封罩433内，其输出端连接筒夹432，并通过第一法兰431密封，在第二密封罩433和第一法兰431内还设置用于选择性的使筒夹432夹紧或松开的气缸拉杆434。传统的第一转轴组件的结构形式为采用伺服电机通过齿轮传动，并采用卡爪固定工件，该方式的缺陷在于：齿轮传动精度低，安装繁琐，伺服电机响应速度慢，以及卡爪式固定工件的方式效率低，误差大。本方案采用电机直接驱动代替伺服驱动以及齿轮传动，提高响应速度和定位精度，采用拉杆式气缸抱死装置锁紧夹头固定工件的方式来提高工件上、下料的效率，并且保证工件在加工过程中的稳定性。

参见图10所示，加工组件500包括呈叠加设置的第二转轴组件502和主轴组件501，主轴组件501设置于第二转轴组件502上，第二转轴组件502固定于机座600上。主轴组件501包括可转动的砂轮轴503，砂轮轴503上可固定砂轮，第二转轴组件502可使主轴组件501旋转。传统的主轴组件与第二转轴组件为分离式安装，存在转轴力矩小，旋转行程小等缺点。本方案运用主轴组件与第二转轴组件上、下叠加的方式，具有旋转行程大，转轴负载小，连接方便，扭力大等等优点。此外，传统的转轴组件固定在X直线轴上，负载大，并随着X轴从动稳定性很低。本方案直接将第二转轴组件502固定在机座600上，机座600优选采用大理石材料制成，利用机座600的稳定特性，加工精度大大提高，直接负载主轴，响应速度的也大大提升。更具体的，第二转轴组件502包括转动轴和驱动电机，驱动电机可驱动转动轴转动，转动轴与主轴组件501传动连接，当电机驱动转动轴转动时，主轴组件501也产生转动，从而进行磨削工作。本方案的转动轴直接通过电机驱动，响应速度快、精度高，同时避免了传统方式通过涡轮涡杆传动会产生磨损的问题。本实施例中，主轴组件501安装在主轴护罩504内，砂轮轴503伸出主轴护罩504外，第二转轴组件502安装于转轴护罩505内，主轴护罩504通过法兰盘固定到转轴护罩505上。主轴护罩504和转轴护罩505可以防止灰尘、油污等进入主轴组件501和第二转轴组件502内，保证了各自的工作环境稳定。

优选的方案，砂轮轴503上设置有砂轮垫片506，用以将相邻砂轮片间隔开。更优选的方案，主轴组件501包括两个砂轮轴503，分别设置于主轴护罩504的两侧，每个砂轮轴503上均可固定砂轮。主轴组件501采用双向砂轮轴，左、右两边均能安装砂轮片，使磨床能够加工更多复杂刀具，以满足客户多样性加工的需求。如图11所示，本实施例中，主轴组件501包括两个砂轮轴503，分别对称设置于主轴护罩504的两侧，每个砂轮轴503上至少可以安装两个砂轮。

参见图12所示，机座600包括一机座本体601，该机座本体601具有一个表面部602，表面部602开设多个安装孔603，用于固定安装组件400；在表面部602还设置有支撑台604，支撑台604上开设多个安装孔603，用于固定加工组件500。本实施例的安装孔603优选采用螺栓孔，采用螺栓固定安装，便于拆装。在表面部602上的安装孔603包括间隔的两部分，在两部分之间的中心位置设置水平基准槽605，可以方便安装组件400的安装定位，具体在本实施例中是便于安装组件400中X轴组件401的安装定位。

本实施例中，支撑台604优选的设置于安装组件400的正对面，如此，可以使加工组件500位于安装组件400的正对面，可以便于生产制造的顺利进行。

表面部602上还设置有回油槽612，可以对加工用油进行回收利用，满足磨床专用底座的设计要求。参见图12所示，本实施例的回油槽612采用“U”型结构，将多个安装孔603及支撑台604包围于其内部，如此设计，将加工动作的部件均限位于回油槽612的内部空间，可以便于加工用油的回收工作，回收更充分、彻底。

机座本体601的底部设置叉车槽613，可以便于整机的搬运工作。具体的，请见图13，本实施例中，机座本体601的底部设置四个叉车槽613，其中，纵向间隔设置两个贯穿机座本体601的长度方向的叉车槽613，横向间隔设置两个贯穿机座本体601的宽度方向的叉车槽613，且四个叉车槽613均设置靠近机座本体601的端部位置。如此，不管从横向或者纵向均可以通过叉车槽613对整机进行搬运工作，操作方式灵活，同时由于叉车槽613均设置在靠近机座本体601的端部位置，在使用叉车提取机器时，可以保证运输过程的平稳性。

机座600优选采用大理石材料制成。传统的五轴联动工具磨床通常采用原始的铸铁底座，但是由于铸铁工具磨床属于特种机型，往往需要重新开模来定制底座，这样就造成设备底座的成本很大。本方案的机座600采用大理石材质，大理石具有物理性稳定，组织缜密，受撞击晶粒脱落，表面不起毛边，不影响其平面精度，材质稳定，能够保证长期不变形，线膨胀系数小，机械精度高，防锈、防磁、绝缘。大理石机座采用整块天然花岗岩打磨制作，相对于铸铁底座的开模加工，花岗岩的打磨成本低，工艺简单，便于制造。针对工具磨床设备的多样性，可以灵活的匹配各种轴结构和行程的设备。由于刀具生产的过程中对机床的精度和稳定性要求较高，大理石机座不但防震性、稳定性高，而且比铸铁成本低，外观美。

参见图14，本方案的磨床还包括控制系统，控制系统与安装组件400、加工组件500连接，通过控制系统控制安装组件400承接和夹持物料，控制加工组件500对安装完毕的物料进行加工，如此循环便实现了物料的自动加工。本实施例中，控制系统优选采用PLC系统，设计方便，成本低。

本方案采用的术语“前”、“后”、“左”、“右”是为了便于描述而参照图示的方向，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等只是在描述上加以区分，没有特殊的含义。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，包括机座，以及安装于机座上用于物料安装的安装组件和用于物料加工的加工组件，所述安装组件与所述加工组件相对设置，所述机座包括一机座本体，所述机座本体具有一个表面部，所述表面部开设多个用于固定所述安装组件的安装孔，所述表面部还凸出的设置有用于固定所述加工组件的支撑台；

所述安装组件包括可在X轴、Y轴和Z轴方向分别产生位移的X轴组件、Y轴组件和Z轴组件，以及用于装夹物料的第一转轴组件，所述X轴组件、所述Y轴组件和所述Z轴组件相互叠加设置，任意两相邻的组件之间传动连接，所述X轴组件、所述Y轴组件、所述Z轴组件其中之一的组件固定于所述机座上，与该组件非相邻的组件上固定设置所述第一转轴组件；

所述加工组件包括呈叠加设置的第二转轴组件和主轴组件，所述主轴组件设置于所述第二转轴组件上，所述第二转轴组件固定于所述机座上，所述主轴组件包括用于固定砂轮可转动的砂轮轴，所述第二转轴组件驱动所述主轴组件转动。

2.根据权利要求1所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述机座本体的表面部上设置有回油槽，和/或，所述机座本体的底部设置叉车槽。

3.根据权利要求2所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件上设置密封组件，所述密封组件为风琴防护罩和/或盔甲防护罩。

4.根据权利要求3所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件均包括一底座和设置于底座上并可驱动的丝杠机构，所述底座采用两端均开口的通槽结构，包括一槽底和对称设置于槽底两侧的槽侧壁，所述丝杠机构的丝杆通过丝杆支撑座固定于所述槽底的中部，所述丝杆穿接连接板，所述连接板固定连接与该组件相邻的任一组件。

5.根据权利要求4所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述槽侧壁的顶部设置有滑块，所述连接板的靠近所述槽侧壁的表面设置有与所述滑块相匹配的滑槽。

6.根据权利要求4所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述槽侧壁的与朝向槽内的内侧面相对的外侧面上设置台阶面，所述密封组件扣设于所述台阶面上，将所述丝杠机构收容于通槽内。

7.根据权利要求4所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件的侧部还设置辅助传动的拖链组件，所述拖链组件至少包括拖链槽和可滑动的设置于拖链槽上的拖链，所述拖链连接所述连接板。

8.根据权利要求7所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述拖链槽包括一呈平板状的拖链槽主体，以及设置于拖链槽主体两侧的用以将所述拖链限位于所述拖链槽内的第一弯折部和用以连接所述侧槽壁的第二弯折部，所述第一弯折部与所述第二弯折部分别由所述拖链槽主体的两侧异向弯折形成。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述第一转轴组件通过连接板固定于所述X轴组件、所述Y轴组件或所述Z轴组件上，所述第一转轴组件包括作为驱动源的第一电机，以及由其驱动可转动用于装夹物料的筒夹，所述第一电机密封于密封罩内，其输出端连接所述筒夹，并通过第一法兰密封，在所述密封罩和第一法兰内还设置用于选择性的使所述筒夹夹紧或松开的气缸拉杆。

10.根据权利要求1至8任一项所述的一种六轴五联动工具磨床，其特征在于，所述主轴组件安装在主轴护罩内，所述砂轮轴伸出所述主轴护罩外，所述主轴组件包括两个砂轮轴，分别设置于所述主轴护罩的两侧。