CN105397511A - 多用途小型数控机床平台 - Google Patents

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CN105397511A CN201510983578.8A CN201510983578A CN105397511A CN 105397511 A CN105397511 A CN 105397511A CN 201510983578 A CN201510983578 A CN 201510983578A CN 105397511 A CN105397511 A CN 105397511A
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Abstract

本发明公开了多用途小型数控机床平台,其体积小,能够实现自动化精确数控加工,成本低。本发明包含用于加工工件的加工头组件和用于装夹加工工件的角度钳组件;所述加工头组件通过Z移动机构驱动沿着Z轴方向升降移动;所述角度钳组件设置在装夹支撑架上,所述装夹支撑架通过Y移动机构驱动沿着Y轴方向前后移动;所述Y移动机构整体通过X移动机构驱动沿着X轴方向左右移动;还包含用于支撑所述X移动机构和Z移动机构的底板;底板上还设置有操控面板,操控面板通过支架支撑;操控面板部分集成有控制器,该控制器控制连接所述X移动机构、Y移动机构、Z移动机构和加工头组件。

Description

多用途小型数控机床平台
技术领域
[0001] 本发明涉及一种数控加工装置,具体用于对工件进行铣加工、磨削加工和雕刻加工等。
背景技术
[0002] 随着社会工业不断发展的需求,以及大中学校、中小企业的各种实验室的建立;各种产品生产前的试验以及配件的加工,急需钻、磨、铣等机械;然而市面上提及庞大、价格昂贵的各种传统数控机床不适合实验室之用;直接影响研发试验成本和质量。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,公开了多用途小型数控机床平台,其体积小,能够实现自动化精确数控加工,成本低。
[0004] 为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
多用途小型数控机床平台,包含用于加工工件的加工头组件和用于装夹加工工件的角度钳组件;所述加工头组件通过Z移动机构驱动沿着Z轴方向升降移动;所述角度钳组件设置在装夹支撑架上,所述装夹支撑架通过Y移动机构驱动沿着Y轴方向前后移动;所述Y移动机构整体通过X移动机构驱动沿着X轴方向左右移动;
还包含用于支撑所述X移动机构和ζ移动机构的底板;底板上还设置有操控面板,操控面板通过支架支撑;操控面板部分集成有控制器,该控制器控制连接所述X移动机构、Y移动机构、Z移动机构和加工头组件。
[0005] 本发明的优选实施方式和进一步的改进点如下:
(1)所述底板的长度小于等于1米;所述控制器为AT89S52单片机。
[0006] (2)
所述X移动机构包含X螺杆,X螺杆两端转动安装在X轴承座上;还包含与X螺杆平行设置的X光杠,X光杠固定安装在X挡板上;所述X光杠上和X螺杆上分别设置X滑块和X螺母;x滑块和X螺母顶端固定在第一平台底面;所述X螺杆的一端穿过X轴承座后与第一电机的输出轴连接;
所述Y移动机构包含固定在第一平台上的两个Y挡板;γ螺杆两端转动安装在Υ挡板上,Υ螺杆两侧设置Υ光杠,Υ光杠两端固定安装在Υ挡板上;Υ光杠和Υ螺杆上分别安装Υ滑块和Υ螺母,Υ滑块和Υ螺母顶端固定安装在第二平台的底面;Υ螺杆的一端端部与第二电机的输出轴连接;
所述Ζ移动机构包含沿着Ζ轴方向固定安装在底板上的支柱,支柱表面设置有支撑板;支撑板上沿着Ζ轴方向平行设置有Ζ螺杆和Ζ光杠;Ζ螺杆两端转动安装在Ζ轴承座上,Ζ光杠两端固定安装在Ζ挡板上;Ζ螺杆的一端与第三电机的输出轴连接;Ζ螺杆和Ζ光杠上分别安装有Ζ螺母和Ζ滑块,Ζ螺母和Ζ滑块端面固定安装在换向器平台的底面;换向器平台的表面安装所述加工头组件。
[0007] 进一步的是:所述加工头组件包含第四电机和安装在第四电机输出轴上的加工刀具;所述X移动组件、Y移动组件和ζ移动组件上分别设置有限位开关,所述限位开关与控制面板内的控制器连接。
[0008] 更进一步的是:所述加工刀具为用于铣刀、磨刀或雕刻刀;所述第四电机为集成有减速器的减速电机;所述第四电机通过角度调整板安装在换向器平台上;所述角度调整板与换向器平台通过螺栓连接,所述换向器平台和角度调整板上开设有多组相匹配的螺栓孔。
[0009] (3)所述装夹支撑架包含固定安装在第二平台表面的两个支撑立板;两个支撑立板相向一面分别开设有圆弧形结构的圆弧轨道槽;所述圆弧轨道槽上滑动组装有沿着圆弧轨道槽方向转动的圆弧组装板,两个圆弧组装板之间设置支撑平台,支撑平台上设置所述角度钳组件。
[0010] 进一步的是:所述角度钳组件包含用于夹持工件的活动板和装夹前挡板,装夹前挡板固定安装在支撑平台上,活动板滑动安装在支撑平台上;支撑平台上与装夹前挡板对称的一端设置有装夹后挡板,活动板设置在装夹前挡板和装夹后挡板之间;装夹螺杆穿过装夹后挡板且端部转动安装在活动板上,装夹螺杆的另一端沿着径向穿设安装有手动杆;所述装夹螺杆穿过装夹后挡板的位置为转动安装。
[0011] 进一步的是:至少一个支撑立板侧面设置有用于将支撑立板和圆弧组装板相对锁死或放松的限位螺杆。
[0012] 进一步的是:
所述X光杠为两个,且分布在X螺杆的两侧;
或者所述X光杠为一个,且X光杠表面开设螺纹,X光杠上的X滑块啮合安装在X光杠上,X光杠和X螺杆的相同一端分别设置有传动带,传动带上啮合套装传动带;所述X光杠两端转动安装在X挡板上。
[0013] 本发明有益效果是:
本发明公开的多用途小型数控机床平台,包含用于加工工件的加工头组件和用于装夹加工工件的角度钳组件;所述加工头组件通过Z移动机构驱动沿着Z轴方向升降移动;所述角度钳组件设置在装夹支撑架上,所述装夹支撑架通过Y移动机构驱动沿着Y轴方向前后移动;所述Y移动机构整体通过X移动机构驱动沿着X轴方向左右移动;本发明在底板上集成了 XYZ方向的移动机构;将Z移动机构用于驱动升降,将XY移动机构用于实现工件的二维平面方向移动;XYZ方向能够实现非常精确的加工轨迹,其合理的运动机构分布使得整个工件加工过程的移动更加平稳;
本发明在底板上还设置有操控面板,操控面板通过支架支撑;操控面板部分集成有控制器,该控制器控制连接所述X移动机构、Υ移动机构、ζ移动机构和加工头组件。控制面板用于实现自动化的控制和操作过程;通过控制器对电机等部件的控制来实现自动化控制,如此一来整个小型化的数控机床平台就实现了,体积大大减小,成本低,易于实现,非常实用。
附图说明
[0014]图1为本发明的一种具体实施方式的立体结构示意图; 图2为本发明的X移动组件的结构示意图;
图3为本发明的Y移动组件的结构示意图;
图4为本发明的Z移动组件的结构示意图;
图5为本发明的角度钳组件的结构示意图;
图6为AT89S52单片机的结构示意图;
图7为AT89S52单片机的控制原理图。
[0015] 附图标记说明:
l-x移动组件,2-操控面板,3-Z移动组件,4-加工头组件,5-Y移动组件,6-角度钳组件,7-装夹支撑架,8-底板;
101-X光杠,102-X螺杆,103-X螺母,104-X滑块,105-第一电机,106-传动带,107-X轴承座,108-传动轮,109-第一平台;
301-支柱,302-支撑板,303-Z挡板,304-Z轴承座,305-Z滑块,306-Z螺母,307-Z螺杆,308-第三电机,309-换向器平台;
401-第四电机,402-加工道具;
501-第二电机,502-Y光杠,503-第二平台,504-Y滑块,505-Y螺杆,506-Y螺母,507-Y挡板;
601-装夹前挡板,602-活动板,603-装夹螺杆,604-装夹后挡板,605-手动杆;
701-支撑立板,702-圆弧轨道槽,703-限位螺杆,704-圆弧组装板,705-支撑平台。
具体实施方式
[0016] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0017] 需要说明的是,本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等,均仅用以配合说明书所揭示的内容,以供熟悉此技术的人士了解与阅读,并非用以限定本发明可实施的限定条件,任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整,在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下,均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
[0018] 同时,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本发明可实施的范畴。
[0019] 随着社会工业不断发展的需求,以及大中学校、中小企业的各种实验室的建立;各种产品生产前的试验以及配件的加工,急需钻、磨、铣等机械;然而市面上提及庞大、价格昂贵的各种传统数控机床不适合实验室之用;
本发明集钻、磨、铣和雕刻等机床存在共有的运行功能设计了一种多用途小型数控自动机床平台,并增设了换向及专用夹取,完成了钻、磨、铣、雕刻等功能,从而达到工件精度加工的目的;实现了体积小成本低且实用的小型数控自动机床平台;
本发明的自动控制部分由一个大规模集成电路AT89S52的单片机来实现整机的运行;当用于钻、磨、铣其设置如下:
①以磨床为例:在控制器设定XYZ轴的位置;
X轴为左右运转,按加工的工件长度尺寸,按下控制器上的X轴的数字键,使之符合设定要求;
Y轴为前后运行,把磨具设定在待磨工件的上中部位置并按锁定键;
Ζ轴为上升下降的设定,根据需磨工件的尺寸而设定上限及下限的行程;
ΧΥΖ设置完成分别送到IC (AT89S52)的输入端Ρ1.0、Ρ1.1、Ρ1.2进入1C内部的存储器,后由Ρ0.0、Ρ0.1、Ρ0.2送到各电机的驱动器;
②设定完以上三个位置后,按下(磨)启动,此时X轴上的步进电机得到运行指令,并带动平台上的Υ轴平台左右运行;
Υ轴的步进电机由设定时就锁定一个固定位置,只做钳定工件的作用;如果Υ轴上的平台换用角度钳,便可按用户的要求磨各种角度的工件;
Ζ轴上的步进电机的驱动器得到1C输出的运行指令后,并带动磨具以每秒0.001mm下降,磨片在磨具电机的作用下,接触了待磨工件,由于X轴左右不停运行,Z轴缓慢下降,因而待磨的工件不停碾磨直至设置的下限为止,便完成了第一个工件碾磨过程;
此时Z轴的下限开关提供了一个复位信号至1C第9引脚(RST),各电机停止运转又反转回到起始状态,待技术人员换第二个工件时,按下控制器的(磨)启动,自动数控机床平台又进入下一运行程序,进行第二个工件加工,如此反复工作,实现自动碾磨过程。
[0020] 本发明用于钻铣时,其操作过程与以上相同,若用于雕刻时,要与电脑配合,同时以上不同用途均要换上不同专用的夹具;
本发明的产生将为社会各实验室提供十分方便、价格便宜的一机多用途的设备,有益于社会。
[0021] 如图1〜5所示,其示出了本发明的具体实施方式,如图所示,本发明公开的多用途小型数控机床平台,包含用于加工工件的加工头组件和用于装夹加工工件的角度钳组件;所述加工头组件通过Z移动机构驱动沿着Z轴方向升降移动;所述角度钳组件设置在装夹支撑架上,所述装夹支撑架通过Y移动机构驱动沿着Y轴方向前后移动;所述Y移动机构整体通过X移动机构驱动沿着X轴方向左右移动;
如图所示,还包含用于支撑所述X移动机构和Z移动机构的底板;底板上还设置有操控面板,操控面板通过支架支撑;操控面板部分集成有控制器,该控制器控制连接所述X移动机构、Y移动机构、ζ移动机构和加工头组件。
[0022] 优选的,如图所示:所述底板的长度小于等于1米;所述控制器为AT89S52微控制器。本实施例的控制器实现了低成本的自动化控制。
[0023] 优选的,如图所示:
所述X移动机构包含X螺杆,X螺杆两端转动安装在X轴承座上;还包含与X螺杆平行设置的X光杠,X光杠固定安装在X挡板上;所述X光杠上和X螺杆上分别设置X滑块和X螺母;x滑块和X螺母顶端固定在第一平台底面;所述X螺杆的一端穿过X轴承座后与第一电机的输出轴连接;本实施例的X移动机构采用滚珠丝杠的结构原理,光杠能够进一步辅助平稳移动,移动过程非常精准;
如图所示:所述Y移动机构包含固定在第一平台上的两个Y挡板;γ螺杆两端转动安装在Υ挡板上,Υ螺杆两侧设置Υ光杠,Υ光杠两端固定安装在Υ挡板上;Υ光杠和Υ螺杆上分别安装Υ滑块和Υ螺母,Υ滑块和Υ螺母顶端固定安装在第二平台的底面;γ螺杆的一端端部与第二电机的输出轴连接;本实施例的Υ移动机构采用滚珠丝杠的结构原理,第二电机与螺杆直接连接,结构非常紧凑,节省空间;
如图所示:所述Z移动机构包含沿着Z轴方向固定安装在底板上的支柱,支柱表面设置有支撑板;支撑板上沿着Z轴方向平行设置有Z螺杆和Z光杠'1螺杆两端转动安装在Z轴承座上,Z光杠两端固定安装在Z挡板上;z螺杆的一端与第三电机的输出轴连接;z螺杆和Z光杠上分别安装有Z螺母和Z滑块,Z螺母和Z滑块端面固定安装在换向器平台的底面;换向器平台的表面安装所述加工头组件。
[0024] 本实施例的Z移动机构包含了支柱和滚珠丝杠原理的Z方向运动部件,移动过程非常精准,通过光杠实现了平稳升降,能够保证加工头的平稳升降。
[0025] 优选的,如图所示:所述加工头组件包含第四电机和安装在第四电机输出轴上的加工刀具;所述X移动组件、Y移动组件和Z移动组件上分别设置有限位开关,所述限位开关与控制面板内的控制器连接。本实施例通过限位开关实现了往复加工过程和保护功能。
[0026] 优选的,如图所示:所述加工刀具为用于铣刀、磨刀或雕刻刀;所述第四电机为集成有减速器的减速电机;所述第四电机通过角度调整板安装在换向器平台上;所述角度调整板与换向器平台通过螺栓连接,所述换向器平台和角度调整板上开设有多组相匹配的螺栓孔。本实施例通过角度调整板能够第四电机输出轴相对底板垂直安装和水平安装,实现更广的加工类型;
优选的,如图所示:所述装夹支撑架包含固定安装在第二平台表面的两个支撑立板;两个支撑立板相向一面分别开设有圆弧形结构的圆弧轨道槽;所述圆弧轨道槽上滑动组装有沿着圆弧轨道槽方向转动的圆弧组装板,两个圆弧组装板之间设置支撑平台,支撑平台上设置所述角度钳组件。本实施例通过装夹支撑架的结构实现了以圆弧轨道槽轨迹进行转动调节,最终驱动工件的转动,此过程为手动调节,非常可靠,实现了更广泛的角度加工;能够实现完全与大型数控机床同样的复杂加工过程,但是大大降低了成本。
[0027] 优选的,如图所示:所述角度钳组件包含用于夹持工件的活动板和装夹前挡板,装夹前挡板固定安装在支撑平台上,活动板滑动安装在支撑平台上;支撑平台上与装夹前挡板对称的一端设置有装夹后挡板,活动板设置在装夹前挡板和装夹后挡板之间;装夹螺杆穿过装夹后挡板且端部转动安装在活动板上,装夹螺杆的另一端沿着径向穿设安装有手动杆;所述装夹螺杆穿过装夹后挡板的位置为转动安装。本实施例的角度钳组件为手动调整夹持过程,非常可靠,易于操作。
[0028] 优选的,如图所示:至少一个支撑立板侧面设置有用于将支撑立板和圆弧组装板相对锁死或放松的限位螺杆。本实施例通过限位螺杆将调整好圆弧组装板角度后的结构在加工过程中保持稳固。
[0029] 优选的,如图所示:
所述X光杠为两个,且分布在X螺杆的两侧;此结构运行非常平稳顺畅;
或者所述X光杠为一个,且X光杠表面开设螺纹,X光杠上的X滑块啮合安装在X光杠上,X光杠和X螺杆的相同一端分别设置有传动带,传动带上啮合套装传动带;所述X光杠两端转动安装在X挡板上。此结构类似于两个螺杆同时驱动,驱动力度大,通过传动带实现同步运行,一致性好。
[0030] 上面结合附图对本发明优选实施方式作了详细说明,但是本发明不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化,这些变化涉及本领域技术人员所熟知的相关技术,这些都落入本发明专利的保护范围。
[0031] 不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。
[0032] 应当理解,本发明不限于特定的实施方式,本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (9)

1.多用途小型数控机床平台,其特征在于:包含用于加工工件的加工头组件和用于装夹加工工件的角度钳组件;所述加工头组件通过Z移动机构驱动沿着Z轴方向升降移动;所述角度钳组件设置在装夹支撑架上,所述装夹支撑架通过Y移动机构驱动沿着Y轴方向前后移动;所述Y移动机构整体通过X移动机构驱动沿着X轴方向左右移动; 还包含用于支撑所述X移动机构和Z移动机构的底板;底板上还设置有操控面板,操控面板通过支架支撑;操控面板部分集成有控制器,该控制器控制连接所述X移动机构、Y移动机构、Z移动机构和加工头组件。
2.如权利要求1所述的多用途小型数控机床平台,其特征在于:所述底板的长度小于等于1米;所述控制器为AT89S52单片机。
3.如权利要求1所述的多用途小型数控机床平台,其特征在于: 所述X移动机构包含X螺杆,X螺杆两端转动安装在X轴承座上;还包含与X螺杆平行设置的X光杠,X光杠固定安装在X挡板上;所述X光杠上和X螺杆上分别设置X滑块和X螺母;x滑块和X螺母顶端固定在第一平台底面;所述X螺杆的一端穿过X轴承座后与第一电机的输出轴连接; 所述Y移动机构包含固定在第一平台上的两个Y挡板;γ螺杆两端转动安装在Υ挡板上,Υ螺杆两侧设置Υ光杠,Υ光杠两端固定安装在Υ挡板上;Υ光杠和Υ螺杆上分别安装Υ滑块和Υ螺母,Υ滑块和Υ螺母顶端固定安装在第二平台的底面;Υ螺杆的一端端部与第二电机的输出轴连接; 所述Ζ移动机构包含沿着Ζ轴方向固定安装在底板上的支柱,支柱表面设置有支撑板;支撑板上沿着Ζ轴方向平行设置有Ζ螺杆和Ζ光杠;Ζ螺杆两端转动安装在Ζ轴承座上,Ζ光杠两端固定安装在Ζ挡板上;Ζ螺杆的一端与第三电机的输出轴连接;Ζ螺杆和Ζ光杠上分别安装有Ζ螺母和Ζ滑块,Ζ螺母和Ζ滑块端面固定安装在换向器平台的底面;换向器平台的表面安装所述加工头组件。
4.如权利要求3所述的多用途小型数控机床平台,其特征在于:所述加工头组件包含第四电机和安装在第四电机输出轴上的加工刀具;所述X移动组件、Υ移动组件和ζ移动组件上分别设置有限位开关,所述限位开关与控制面板内的控制器连接。
5.如权利要求4所述的多用途小型数控机床平台,其特征在于:所述加工刀具为用于铣刀、磨刀或雕刻刀;所述第四电机为集成有减速器的减速电机;所述第四电机通过角度调整板安装在换向器平台上;所述角度调整板与换向器平台通过螺栓连接,所述换向器平台和角度调整板上开设有多组相匹配的螺栓孔。
6.如权利要求1所述的多用途小型数控机床,其特征在于:所述装夹支撑架包含固定安装在第二平台表面的两个支撑立板;两个支撑立板相向一面分别开设有圆弧形结构的圆弧轨道槽;所述圆弧轨道槽上滑动组装有沿着圆弧轨道槽方向转动的圆弧组装板,两个圆弧组装板之间设置支撑平台,支撑平台上设置所述角度钳组件。
7.如权利要求6所述的多用途小型数控机床,其特征在于:所述角度钳组件包含用于夹持工件的活动板和装夹前挡板,装夹前挡板固定安装在支撑平台上,活动板滑动安装在支撑平台上;支撑平台上与装夹前挡板对称的一端设置有装夹后挡板,活动板设置在装夹前挡板和装夹后挡板之间;装夹螺杆穿过装夹后挡板且端部转动安装在活动板上,装夹螺杆的另一端沿着径向穿设安装有手动杆;所述装夹螺杆穿过装夹后挡板的位置为转动安 装。
8.如权利要求6所述的多用途小型数控机床,其特征在于:至少一个支撑立板侧面设置有用于将支撑立板和圆弧组装板相对锁死或放松的限位螺杆。
9.如权利要求3所述的多用途小型数控机床平台,其特征在于: 所述X光杠为两个,且分布在X螺杆的两侧; 或者所述X光杠为一个,且X光杠表面开设螺纹,X光杠上的X滑块啮合安装在X光杠上,X光杠和X螺杆的相同一端分别设置有传动带,传动带上啮合套装传动带;所述X光杠两端转动安装在X挡板上。
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